Как построить энергосберегающий дом
Какими бы совершенными не были европейские технологии, просто построить в России дом по немецкому или финскому проекту вряд ли получится. Россия имеет особый климата, оказывающий существенное, если не определяющее, влияние на пространственную и функциональную организацию загородного дома, на выбор строительных материалов, конструктивных решений и систем отопления. Доказательством этому служит традиционное народное жилище. Пройдя вековой отбор оптимальных решений, оно, при всем своем разнообразии, всегда максимально учитывает природно-климатические условия конкретного региона.
В настоящее время существует большое количество технологий, которые позволяют создать в доме необходимый комфорт, но есть законы, знание которых позволит построить замечательный дом с европейским архитектурным обличьем и эффективный по эксплуатации в условиях России.
Максимальный результат можно получить если использовать при строительстве проекты домов с рациональными архитектурно-планировочными решениями и с использованием эффективных энергосберегающих технологий и материалов.
Внутренняя планировка пассивного дома
Поскольку владельцы дома — люди далеко не богатые, они попросили, чтобы стоимость 1 м² с отделкой была недорогой.
- в доме установлены пластиковые окна;
- на пол уложены ламинат, ковролин и лакированная фанера;
- белые гипсокартонные стены покрыты фактурной краской, а части деревянного каркаса — лаком;
- использованы сантехника эконом класса и встроенные в потолок и недорогие светильники;
- весьма оригинальные лестницы, изготовленные строительным способом, безопасны для детей
То есть дом площадью около 200 м² (без мансарды) обеспечен всем, что нужно для жизни, и при этом достигнут необходимый уровень комфорта. В доме три санузла, две кухни (одна оборудована полностью, вторая — частично), финская баня (правда, пока без купели), четыре изолированные спальни и большое зонированное общественное пространство, включающее зимний сад. Поэтому места здесь хватает и детям, и взрослым, и даже гостям.
Оптимален дом и с точки зрения планировки. Спальня владельцев и две детские находятся на третьем этаже. На втором, куда можно попасть сразу с главного входа, — спальня для родителей хозяев (им трудно подниматься на третий этаж), хозяйская кухня и гостиная. На первом этаже — общественные и технические помещения, баня и ещё одна кухня. Такое расположение исключает хаотичное перемещение жильцов с нижнего этажа на самый верхний: члены семьи весь день могут проводить в общественных зонах первого и второго уровней, а на третий (спальный) подниматься только вечером. Если приехали друзья, они могут расположиться на первом этаже. В том случае, если гостей много или одновременно пришли две разные компании, можно открыть для посещения и второй этаж (при этом в хозяйскую спальню и детские доступ будет по-прежнему ограничен).
Дом не только тёплый, но и светлый: его довольно толстые энергосберегающие стены оптимально сочетаются с большими светопрозрачными конструкциями, создающими ощущение простора. Конечно, при этом сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций оказалось несколько неравномерным, но в целом оно сбалансировано и соответствует заданным требованиям: у дома Green Balance данный показатель близок к 7 м² х °С/Вт, что чуть ниже европейских нормативов для пассивных зданий (8-10 м² х °С/Вт). Как этого добились?
Пассивный энергоэффективный дом – это здание с малым потреблением энергии (на отопление и бытовые нужды). В идеале, пассивный дом вообще не должен нуждаться в отоплении обычными способами. Пассивный дом позволяет снизить расход энергии в десятки раз. Такая эффективность достигается применением новых технологий, увеличивающих теплоизоляцию здания.Речь идёт не только о новых строительных материалах, но и о новом подходе к проектированию сооружений. Размеры дома стараются снизить, убрать все утечки тепла и использовать нетрадиционные источники энергии для поддержания оптимальной температуры внутри здания (например, использовать энергию солнца для подогрева воды).
Технологии пассивного дома особенно эффективны в общественных зданиях, где приток тепла идет от большого количества посетителей, что способствует снижении энергетических затрат.А в Киеве в 2012 году от слов перешли к делу, и построили такой пассивный энергосберегающий дом.
Термин пассивный дом часто располагают рядом с энергонезависимым домом и домом энергия плюс. Это означает, что наряду с идеальными теплоизоляционными материалами и технологиями, применяются инженерные решения, позволяющие вовсе отказаться от потребления внешней энергии, а в некоторых случаях ещё и вырабатывать сверх требуемых норм.
В тех климатических зонах, где это возможно, на помощь солнцу приходят ветряки. В некоторых зонах, где близко к поверхности земли находятся термальные воды, можно использовать их энергию – распространено на Камчатке, некоторых районах Байкала, в Тюменской области Уральского региона.
Дом, который остаётся комфортным для проживания без дополнительного отопления, а также не использует электроэнергию и прочие ресурсы для собственных потребностей можно назвать энергонезависимым. А если получаемой энергии хватает ещё и на другие нужды – то это будет дом энергия плюс.
Очертанию здания и экстерьеру в целом предъявляется не меньше требований, чем к выбору участка, где будет расположено строение. Любой дом теряет тепло через ограждающие поверхности, чем больше их площадь – тем сложнее прекратить этот процесс. К ограждающим поверхностям относятся все наружные конструкции: стены, пол, крыша, окна, двери.
Поэтому все проекты пассивных домов рассчитываются таким образом, чтобы при сохранении максимально полезного внутреннего объёма, площадь наружных поверхностей была минимальной.
Отсюда все проекты пассивных домов делают очень компактными, без лишней вычурности и роскоши в экстерьере. Здесь недопустимы одноэтажные здания с большим пятном застройки, излишние архитектурные решения в виде эркеров и балконов. Также проекты лишают внутренних углов и сложной геометрии вообще. Чаще всего такие дома оснащаются односкатной крышей, что позволяет экономить на строительных материалах, упрощать конструкцию кровли, удалять мостики холода, а также обеспечивает максимальную инсоляцию внутренних помещений.
Размещение окон, их размер и количество также строго регламентируется. Окна в пассивном доме являются как способом потери тепла, так и способом его аккумулировать. Конечно, сами окна не могут накапливать энергию, зато они пропускают солнечный свет, который освещает и обогревает внутренние помещения, а при должном обустройстве внутренних перегородок, ещё и аккумулируется.
Окна в энергосберегающем доме располагаются по следующему принципу:
- Максимальное количество окон (до 70-80%) на южном фасаде здания. Количество и размер подбирается таким образом, чтобы солнечные лучи в любое время года (зима и лето) проникали максимально глубоко в помещение, в идеале – доставали дальнюю стенку, нагревая её;
- Восточная (20-30%) и западная (0-10%) сторона оснащается окнами в меньшей степени. Они почти не способствуют получению энергии, а больше нужны для естественного освещения. С ветряной стороны количество окон должно стремиться к нулю;
- Северный фасад здания делается глухим. Солнца с той стороны практически не бывает, поэтому окно будет выполнять только функцию теплоотдачи.
Пассивный дом предполагает использование только специальных окон – энергосберегающих. Такие окна оснащены двух- и трёхкамерными стеклопакетами. Также отдельное внимание уделяется их установке.
На этом видео можете посмотреть пример оборудования полностью независимого от внешних систем электроэнергии пассивного дома.
Также будет отличаться от планировки обыкновенного коттеджа. Проектировщики энергосберегающих зданий ставят во главу правила фэн-шуй. И даже неудобство потребителей (хотя этот фактор полностью учтен), а принципы сохранения тепла и энергии, и больше того – их аккумуляции.
Для этого все помещения в доме должны быть разделены на две части – жилую, к которой будут относиться спальные комнаты, гостевые, гостиная, детские. И буферную – это те помещения, которые делают жизнь комфортнее: кухня, санузлы, кладовые и подсобные помещения, гардеробные, холл, прихожая.
Идеальной планировкой будет считаться такое расположение этих помещений, которое обеспечит нахождение жилой зоны в юго-восточной части здания, а для всех остальных помещений оставит северную и западную части дома. Чем менее значительным будет помещение, тем ближе к северной стене оно может располагаться.
Кроме этого, отличительной чертой планировки помещений в пассивном доме можно назвать небольшую общую площадь каждой комнаты. Играет роль не конкретные размеры, а удаленность помещения от окна вглубь дома. Чем дальше от окна будет располагаться противоположная стена, тем сложнее будет прогреть помещение естественным солнечным светом, а также аккумулировать излишки энергии.
Согласно расчётам, идеальной формой пассивного дома признана полусфера, стоящая срезом на земле. На практике создать такую конструкцию крайне сложно, поэтому энергосберегающие дома пытаются создать более привычной формы. Но при сохранении классических форм и знакомых очертаний интерьера, необходимо обеспечить проникновение солнечных лучей как можно глубже внутрь дома.
Энергосберегающий дом и архитектура
Основой объемного решения частного дома можно считать процессы, связанные с обогревом жилища и снижением теплопотерь. Основными компонентами теплообмена являются внешние элементы дома. Низкие зимние температуры отрицательно сказываются на комфортности жилья. Только за счет рациональной планировки и объемного решения можно сделать энергосберегающий дом теплее и эффективнее.
Наиболее простым способом снижения теплопотерь является сокращение площади внешних наружных стен. Чем больше площадь внешних поверхностей дома, тем больше тепла уходит в окружающую среду. Возводимые в домах башенки, выступающие эркера и порталы, с одной стороны, не отвечают стилю современной архитектуры, а с другой, являются путями утечки тепла. Проектируя энергосберегающий дом надо помнить, что эти потери будут постоянными, и сократить их будет можно, только перестроив дом по новому проекту. Компактность проекта требует использования рациональных и нестандартных планировочных решений: создания объединенных кухонь-столовых, второго света в гостиных, приемов свободной планировки.
Для сокращения теплопотерь, основной отапливаемый объем дома часто достраивается помещениями, которые используются в летнее время (веранды, навесы и т.д.). Являясь украшением фасада дома они являются преградой для теплопотерь. Современные технологии дают возможность строить веранды с эффективным заполнением проемов. Устройство чердака или мансарды в доме также создает надежную преграду для проникновения холода через кровлю, которая является наиболее ответственным элементом дома.
Технологии строительства энергосберегающего дома
При строительстве пассивного дома применяют как традиционные материалы (дерево, кирпич), так и нетрадиционные строительные блоки из вторичного сырья. И конечно, большое количество домов строится из современных материалов с малой теплопроводностью.
Тепло из строения выходит через ограждающие конструкции – стены, пол, крышу и окна. При строительстве пассивного дома используется несколько слоев теплоизоляции. Она препятствует проникновению холода из внешней среды и потерям тепла из самого здания. При строительстве утепляются все ограждающие конструкции, что снижает потери тепла в 10-20 раз.
В отличие от традиционной вентиляции зданий, в пассивном доме весь воздух проходит через систему рекуперации. Это позволяет забрать отработанное тепло и вернуть его обратно в помещения, а не выпускать наружу.
Большое внимание уделяется окнам. При строительстве применяются 2-3 камерные стеклопакеты, а стыки между окнами и стеной тщательно герметизируют и утепляют. Зачастую используются различные размеры окон, зависящие от стороны света (самые большие окна выходят на юг).
При проектировании и строительстве пассивного дома не удается избежать трудностей, влияющих на итоговый результат. К ним можно отнести ошибки и неточности при проектировании. Низкое качество строительства (ошибки при монтаже конструкций приводящие к увеличению тепловых потерь).
Стоит отметить, что отсутствие поддержки от государства тормозит развитие этой технологии. Это относится не только к России, но и ко многим другим странам. Технология пассивного дома активно развивается в странах, известных своими экологическими и энергосберегающими программами – Финляндия, Дания и т.д.
Энергосберегающий дом и материалы
В последние годы строительство в России переживает самую настоящую революцию. Развитие рынка диктует высокое качество вновь возводимых зданий, это и безупречный внешний вид, прочность и долговечность, надежная теплоизоляция, а так же минимальная окончательная стоимость строительства. Достижение этих целей возможно только при использовании эффективных материалов и строительных технологий. Использование эффективных строительных технологий является отличительной особенностью европейских домов. Их суть заключается в комбинированном использовании конструктивных и теплотехнических материалов. Отличительной особенностью таких домов, является разделение ролей, которые играют разные материалы. Так конструктивные материалы предназначаются только для обеспечения необходимой прочности конструкций, теплоизоляционные материалы рассчитаны на создание теплового барьера, а отделочные материалы служат для обеспечения необходимой гигиены и привлекательности отделываемых объектов.
Все несущие части дома — фундаменты, стены, перегородки, стропильная система кровли — выполняются из конструктивных материалов: бетона, кирпича, а также деревянного или металлического каркаса. Их количество и способ устройства, в отличие от зданий предыдущего поколения, где конструктивные материалы выполняли одновременно еще и функции теплоизоляции, рассчитываются только на обеспечение необходимой прочности здания.
Для строительства пассивного дома могут применяться самые различные материалы. Здесь и дерево, и кирпич, и газобетон.Большое внимание уделяется не самим конструкционным материалам, а различным утеплителям и изоляторам. Именно от качества последних будет зависеть успех всего мероприятия.
Дом необходимо не только утеплить, чтобы удержать внутри накопленное тепло, но и герметизировать. Именно с этим пунктом чаще всего и возникают проблемы.
Утеплять нужно не только изнутри. Качественного утепления требует и наружные части здания. Речь идёт о стенах, кровле и фундаменте. Причем об утеплении последнего необходимо задумываться ещё на этапе закладки здания, сразу после завершения земляных работ.
На втором месте стоит качество самого утеплителя. Его количество необходимо выбирать в зависимости от конкретного региона, где строится дом, исходя из климатических особенностей.Количество утеплителя для дома в Сочи и в Северобайкальске будет абсолютно разным. Кроме элементарной толщины, необходимо смотреть на такие качества, как теплопроводность, паронепроницаемость и теплоотражающие свойства.
Утеплитель должен быть уложен качественно. Недопустимы расстояния между плитами утеплителя, разрывы и прорехи. Идеальным считается глухая монолитная укладка, чего очень трудно добиться на практике. Лучшие показатели в этом плане остаются у эковаты – современного жидкого утеплителя, созданного на основе переработанной бумаги. Она наносится на подготовленную поверхность методом распыления.
Для внутренней отделки здания лучше использовать натуральные материалы, способные притягивать солнечную энергию и аккумулировать её. Для этого можно использовать полнотелый кирпич или полнотелые бетонные блоки.Из них должны быть выложены внутренние перегородки. От классического гипсокартона лучше отказаться, так как он не обладает аккумулирующими свойствами.
Стены из полнотелого кирпича или бетона, отделанные глиняной штукатуркой, позволят не только накопить энергию солнечных лучей, полученную за день, но ещё и постепенно отдавать её обратно дому. Тёмный цвет стен, расположенных напротив окон, позволит сделать эту процедуру более эффективной. Для отделки фасада здания также рекомендуется выбирать более тёмные оттенки, чтобы притягивать солнечную энергию.
Ориентация энергосберегающего дома на участке
Для строительства пассивного дома выбирается подходящее место. В идеале нужно выбрать такой участок, который будет максимально, насколько это возможно защищён от воздействия неблагоприятных внешних факторов. Но при этом должен иметь максимальное освещение солнечным светом.
Если участок выбирать не приходится, тогда нужно правильно расположить здание на имеющейся земле. В данном случае необходимо учесть множество факторов. Строение должно быть максимально ориентировано на юг. Свет солнца не должны загораживать соседские постройки, заборы, насаждения. Это необходимо, чтобы в любое время года – зимой и летом – солнечные лучи максимально попадали в дом и нагревали внутреннее пространство.
Прежде чем строить дом, необходимо получить в местном отделении гидрометцентра информацию о розе ветров. Это позволит определить самое ветряное направление и принять меры по защите здания. Это может быть высаженное зелёное заграждение, поставленный забор, соседский дом или любое другое эффективное решение. Барьерная защита дома от ветра исключит выдувание тепла из здания, уменьшит теплопотери.
Каркасные стены
Что касается теплоизоляции, то наибольшее распространение в европейских странах получили деревянные каркасные системы с мягким минеральным утеплителем. Дома такого типа составляют до 60% рынка частного жилья. В настоящее время дома с каркасной системой все чаще строятся и в России. В завершенном виде с облицовкой кирпичом они внешне ничем не отличаются от домов, построенных полностью из кирпича, при этом они дают возможность получить значительную экономию как в процессе строительства, так и при эксплуатации. Такие дома менее материалоемкие, требуют легких фундаментов и позволяют получить значительную экономию на обогреве.
Кровельное перекрытие и перекрытие первого этажа по периметру обрезали по заданному проектом контуру. После этого их утеплили, используя плиты «Rockwool Лайт Баттс». Далее к «решёткам» обоих перекрытий с шагом 600 мм вертикально прикрепили доски сечением 100 х 50 мм, создав из них каркас наружных стен. Когда их контур полностью обрисовался, по нему обрезали края перекрытия второго этажа.
Каркас наружных стен создали из досок сечением 100 х 50 им, прикреплённых к силовым «решёткам» перекрытий. Такой необычный приём позволяет возводить стены, произвольные по форме и ушу наклона
Затем в местах, предусмотренных проектом, каркас обшили ОСП- плитами толщиной 9 мм. Плиты прибивали к каркасу, оставляя между ними горизонтальные щели шириной 2 см. Они по замыслу архитекторов должны обеспечивать возможность выхода наружу из влажных помещений или зимнего сада паров воды, попавших в смонтированный на стенах изнутри дома утеплитель. Проникнув сквозь щели во внешнее утепление, эти пары затем смогут выйти из него в атмосферу. В дальнейшем стены были оштукатурены и окрашены.
 К ОСП-листам снаружи приклеили плиты утеплителя |  Изнутри дома утеплили места примыкания кирпичных стен к каркасным |
К ОСП-плитам снаружи приклеили плиты утеплителя «Rockwool Фасад Ламелла» толщиной 150 мм
Внутренние перегородки в доме имеют металлодеревянную каркасную конструкцию (а). Для звукоизоляции внутрь них заложили утеплитель «Rockwool Акустик Баттс», который с обеих сторон прикрыли сначала пароизоляцией, а затем листами гипсокартона (б)
Каркасные стены дома и торцы перекрытий всех этажей изнутри утеплили каменной ватой «Rockwool Лайт Баттс». Утеплитель сверху прикрыли фольгоизолом (его устанавливают фольгой внутрь помещения), создав таким образом пароизоляцию, отражающую тепло (а, б). Поверх неё смонтировали каркас из металлопрофилей, который обшили листами гипсокартона
Энергосберегающий дом из газобетона
Достойную конкуренцию каркасным домам составляют дома, построенные из газобетонных блоков. Сегодня качество газобетона, производимого в России, достигло европейских стандартов. По прочности для двухэтажного дома достаточна толщина стены из газобетона 250 мм. При этом газобетон толщиной 400 мм полностью удовлетворяет теплотехническим нормам и дает 1,5 кратный запас прочности. Газобетонные блоки имеют укрупненные габариты, что позволяет получить экономию как на трудозатратах, так и на расходных материалах.
Энергосберегающий дом из бруса
Традиционно распространенным в России является строительство домов из деревянного бруса или бревен. Теплотехнический расчет показывает, что деревянная стена толщиной 250 мм (наиболее распространенный габарит бревен) не удовлетворяет действующим нормам и требует дополнительного утепления. Дом из полнотелых деревянных элементов обладает идеальным качеством, так как дерево — наиболее экологически чистый строительный материал. В то же время дерево не обладает большой жесткостью и деформируется в зависимости от влажности окружающей среды.
Такие особенности дерева как материала следует учесть при выборе внутренней и внешней отделки дома. Это должны быть наборные материалы, которые при незначительных деформациях не будут вызывать появления трещин и других дефектов. Для наружной отделки может применяться деревянная вагонка. Большие перспективы в настоящее время получило использование виниловой вагонки.
Окна в энергосберегающих домах
Остекление — важнейший элемент дома, требующий очень внимательного к нему отношения. Окна с красивыми качественными переплетами, чистыми блестящими стеклами — настоящее украшение дома. В то же время это один из основных путей теплопотерь. Поэтому при проектировании дома в этом вопросе необходимо найти «золотую середину». Увеличение площади остекления повышает освещенность помещений, но при этом увеличивает теплопотери, поэтому оптимальным является соотношение световых проемов к площади пола помещений 1/8.
Особое внимание следует уделять качеству заполнения проемов. Тройное остекление с вакуумными стеклопакетами, пластиковыми, металлопластиковыми и деревянными рамами, хорошие уплотнители надежно решат проблемы теплозащиты дома.
Котлован и фундамент
Сначала выполнили разметку участка и выставили так называемые обноски. Затем сняли плодородный слой грунта (он пригодится для ландшафтных работ) и выкопали котлован глубиной 1 м не только под самим домом, но и под «патио» — площадкой, на которую будут выходить окна первого этажа. Грунт не вывозили, а сразу подсыпали на указанные в проекте места. Дно котлована вручную выровняли и закрыли песчаной подушкой толщиной около 10 см.
Основанием дома стала монолитная плита с прямоугольными рёбрами, расположенными в виде сетки. Шаг последней был переменным: под той частью дома, где стены каменные, он меньше, под каркасной — больше. Такая конструкция (она представляет собой ноу-хау архитекторов и на фотографиях подробно не показана) позволяет уравнять давление, которое оказывают на грунт части здания, имеющие различный вес (в данном случае — каменная и каркасная).
Прежде чем приступить к возведению монолитной оребрённой плиты основания, к дону подвели трубы канализации и водопровода (они поселковые), их утеплили и подняли над уровнем будущего пола (а). Чтобы приподнять один ряд дорожной сетки над другим, обычно применяют пластиковые элементы. Для экономии вместо них использовали подручный материал (б)
Под силовые рёбра выкопали траншеи глубиной около 50 см и шириной 30 см. Их полностью засыпали песчано-гравийной смесью (ПГС) толщиной примерно 40 см. ПГС и песок тщательно утрамбовали. Между будущими рёбрами на песчаную подсыпку уложили в несколько слоев гидроизоляцию, а на неё — плиты «Rockwool Флор Баттс» общей толщиной 120 мм и прикрыли их слоем гидроизоляции. Затем в образовавшихся между плитами утеплителя «канавках» создали из арматуры диаметром 12 мм каркас будущих рёбер. После этого по всей площади фундамента уложили в два слоя дорожную сетку из проволоки диаметром 5 мм с ячейками 100 х 100 мм, связав её с арматурой силовых рёбер. Далее в местах расположения стоек силового деревянного каркаса дома к арматуре вертикально присоединили металлические стержни, к которым будут крепиться «башмаки », удерживающие стойки от горизонтального смещения. Наконец из бетона марки М300 отлили плиту с рёбрами сечением 300 х 300 мм и толщиной «стяжки» 80 мм.
Уменьшение веса здания за счет использования эффективных конструкций позволяет экономить средства на устройстве фундамента, делая его низкозаглубленным. К этому необходимо отнестись очень ответственно. Конструкция фундамента должен учитывать особенности грунтов (пучинистость, несущая способность), на которых строится дом, а также уровень грунтовых вод. Фундамент — самая важная часть дома. Ошибки в его устройстве могут привести к проблемам, которые сведут к «нулю» все остальные усилия и затраты на строительство дома. Вывод прост: для устройства фундамента обязательно следует обратиться к архитектору или хотя бы проконсультироваться.
На устройство фундамента влияет также и ваше решение по устройству цокольной части здания. Дом можно делать с подвалом или цокольным этажом, без подвала с устройством пола по грунту. Строительство фундамента — это сложный и достаточно дорогостоящий процесс, и правильное инженерное решение позволит вам сэкономить средства и обеспечить долговечность здания. Отдельно следует сказать о строительстве домов с низкозаглубленными фундаментами — это новое явление в нашей стране, хотя опыт эксплуатации таких домов за рубежом достаточно велик. Важно выполнить несколько требований, которые являются основополагающими.
Такие фундаменты нельзя устраивать на пучинистых грунтах (глина, суглинки и др.), впитывающих и задерживающих в себе воду. Лучший грунт — это крупнозернистый песок. Устройство дренажа — необходимое условие для удаления воды от места, где строится фундамент. Обязательно необходимо устройство гидроизоляции для предотвращения капиллярного подъема воды из грунта к конструкции пола. Все перечисленные мероприятия относятся к строительству не только жилых домов, но и промышленных зданий. Комплексная реализация этих решений в процессе эксплуатации конкретных объектов позволит вам сэкономить заметные средства при эксплуатации дома. И с годами ваша выгода будет постоянно увеличиваться.
Вопрос, как построить энергосберегающий дом, достаточно сложный, так как любое энергосбережение требует больших начальных затрат. В следующей статье я расскажу об особенностях проектирования частного дома.
