Энергосберегающий экодом

Описание

Понятие пассивного дома (иначе называют энергосберегающий дом), определяет список технических требований, с которым потребление энергоресурсов в доме составляет 13 %. Показатель энергопотребления за год составляет 15 Вт*ч/м2.

Для сооружения такого дома необходимо придерживаться определенных требований, которые создадут условия низкого энергопотребления. Чтобы в полной мере ознакомиться с пассивным домом необходимо разобрать каждый элемент, составляющий его, по отдельности.

Форма дома

Учитывая, что имеется прямая зависимость тепловых потерь от общей площади дома, то в процессе проектирования пассивного дома важно уделять внимание форме сооружения, как например в купольном доме. Энергосберегающий частный дом должен быть сделан таким образом, чтобы коэффициент компактности находился в пределах нормы. Такой показатель определяет соотношение общей площади дома к его объему.

Обязательно при определении формы и площади дома учесть необходимость использования всех будущих комнат и помещений. Нельзя допускать чтобы в пассивном доме присутствовали неиспользуемые или малоиспользуемые комнаты (просторные гардеробные, гостевые или туалетные помещения). На их содержание необходимы существенные затраты энергии. Идеальным вариантом для пассивного дома является сферическая форма конструкции.

Солнечный свет

Поскольку строительство пассивного дома направлено на дальнейшее максимальное сбережение электроэнергии, то важным моментом является использование природного источника энергии, т.е. солнечного света. Для максимальной экономии энергоресурсов в доме пассивным все окна и двери располагают на южной стороне. Одновременно с этим проводить остекление с северной стороны фасада не рекомендуется. Не стоит рядом с пассивным домом сажать и массивные растения, от которых отбрасывается большая тень.

Теплоизоляция

Одним из важных моментов, которые учитывают при строительстве пассивного дома является обеспечение конструкции теплоизоляцией. Важно не допускать ни единой возможности теплопотери. Теплоизоляцией обеспечивают все угловые соединения, окна, двери, фундамент.

В особенности тщательно проводят укладку теплоизоляционных материалов в стены (например, в доме из соломы) и крышу. Добиваются при этом значение коэффициента теплопередачи в 0,15 вт/(м*к). Идеальным показателем является 0,10 вт/(м*к). Материалами, позволяющими добиться вышеуказанных значений, являются: пенопласт со значением толщины 30 см и СИП панели, толщина которых составляет минимум 270 мм.

Учитывая, что через окна в ночное время происходит значительная потеря тепла, необходимо использовать только энергосберегающие виды окон. Стекла, которыми оснащены элементы, служат в качестве солнечных аккумуляторов. Они накапливают энергию солнца на протяжении дня и сводят к минимуму теплопотери ночью.

Сами по себе энергосберегающие оконные конструкции имеют тройное остекление. Внутри пространство их заполняется аргоном или криптоном. Значение коэффициента теплоотдачи составляет 0,75 Вт/м2*К.

Герметичность

Показатель герметичности при строительстве пассивного дома должен быть существенно выше, чем у обычной конструкции. Воздухонепроницаемость достигается за счет обработки всех стыков между элементами конструкции. Это касается и оконных, дверных проемов. Зачастую для такой цели используется герметик гермабутил.

Система для вентиляции в конструкции обычного дома предполагает потери тепла до 50%. Пассивный дом, технологии которого направлены на уменьшение теплопотерь, требует иного подхода. Вентиляция сооружается по рекуперационному типу. Важен в этом вопросе показатель рекуперации, допускаются лишь значение 75% и больше.

Суть подобной вентиляционной системы проста. Количество поступающего воздуха в помещение, а также уровень его влажности регулирует сама система. Свежий воздух, попадая в систему, нагревается благодаря теплому воздуху, которой выходит из помещений. Это позволяет сэкономить энергию для обогрева свежих воздушных масс, поскольку тепло передается ещё холодному воздуху от нагретого в помещении.

Энергия солнеца и ветра

«Солнечный» дом строится и оборудуется так, чтобы максимально эффективно аккумулировать в себе солнечную энергию, которая идет на обогрев жилища, приготовление горячей воды и электрообеспечение. В сибирском климате, где среднегодовая температура около нуля градусов, архитектура дома подчинена задачам энергосбережения и будет отличаться от облика экодомов, например, за рубежом. В Красноярске нормативами рекомендуется возводить жилье с сопротивлением теплопередаче ограждающих стен не менее 3,73 кв. м•°С/Вт. Добиваться такого коэффициента, используя только керамический кирпич, нецелесообразно. Толщина такой стены составляла бы 242 см. Без эффективных утеплителей: минеральной ваты и пенополистирола — красноярским домостроителям не обойтись. Этот норматив обязаны соблюдать все застройщики многоэтажных домов, но частник на своем коттедже может выбрать. Или строить свой дом по энергосберегающей технологии, или впоследствии тратить больше денег на отопление, но выигрывая, например, в декоративности и натуральности окружающих его стен из отесанного бревна.Хота древесина в шесть раз и превосходит кирпич по теплосбережению, но обычно используемых для стен 200–240 мм бруса или бревна недостаточно, чтобы соответствовать этому нормативу. Самыми уязвимыми с точки зрения теплопотерь являются окна. Поэтому в Сибири предпочтительны пятикамерные профили толщиной около 130 мм, при этом желательно, чтобы герметичный стеклопакет был заполнен инертным газом (криптоном или аргоном), а на стекла нанесено металлооксидное низкоэмиссионное напыление (например, с оксидом титана). Такие окна даже зимой обеспечивают приток в дом солнечного тепла, так как покрытие на стеклах не препятствует проникновению солнечных лучей, но отражает значительную часть тепла, идущую из помещения. Любопытно, что в Италии, где даже в ноябре температура 20 °С, проблема экономии электроэнергии ставится во главу угла. Итальянские строительные выставки пестрят предложениями шестикамерных пластиковых окон с двухкамерным стеклопакетом. Итальянский опыт показывает, что при грамотном проектировании здания расходы на отопление и кондиционирование под силу снизить в разы. Решение задачи заключено в размерах и геометрии оконных конструкций.В Сибири идут по другому пути — наибольшее количество окон должно выходить на южную сторону. Чтобы сберечь драгоценное тепло, с южной стороны экодома пристраивается теплица, гараж — с севера, веранды — с запада или востока. Расположенные на крыше солнечные батареи с аккумулятором электрической энергии мощностью 0,6 кВт позволят выработать в течение года примерно 500 кВтч электрической энергии (солнечное сияние в Красноярске около 2000 ч в год), что составит порядка 15% от полного потребления. Ветряк с многополюсным генератором мощностью 3 кВт наработает от 2000 до 4000 тыс. кВтч в год, в зависимости от среднегодовой скорости ветра. В среднем на обогрев двухэтажного коттеджа площадью 200 кв. м. в холодное время года (из расчета, что длительность отопительного сезона составляет 5 месяцев) требуется до 480 кВтч тепловой энергии в сутки. Соответственно, тепловые потери за год при этом составят 36 тысяч кВтч (это равно 3,6–6 тоннам со-лярки или 12–18 тоннам угля).

В прошлом году в Новосибирске во дворе техникума построили экодом-образец. Деревянно-каркасный дом с заполнением из прессованных соломенных блоков имеет площадь 77 «квадратов» — это «живое» методическое пособие по технологиям строительства экономичных и экологичных домов. Стоимость основных строительных материалов (без работы) составила от 8 тысяч рублей за 1 кв. м, такие цены вполне доступны — как в смысле технологии, так и в плане материальных затрат. Причем заполнение каркаса можно при желании осуществлять из других материалов, даже тех, что выпускаются индустриально.

Как объясняет директор компании «Современные Комплексные Системы» Дмитрий Расенко, «в сибирском климате лучше разграничивать отопление и электроснабжение дома. Если говорить только об отоплении, причем за счет возобновляемых источников, то здесь возможно применить несколько вариантов использования альтернативных источников энергии. Первый — обогрев с помощью ветряков. Например, для коттеджа площадью 200 „квадратов“ их потребуется 9 штук мощностью по 3 кВт каждый. Но устанавливать такое количество ветрогенераторов и обогревать ими дом нецелесообразно. Поэтому на помощь может прийти тепловой насос (5 кВт), позволяющий получать до 20 кВт тепловой мощности. В этом случае можно обойтись сочетанием: три ветряка плюс тепловой насос. Третий вариант — два ветряка, солнечная батарея (1–2 кВт) и тепловой насос. Четвертый вариант — использование для отопления пеллетного котла».

Электроснабжение — отдельный вопрос, тут все зависит от средней мощности потребления энергии. Статистика и опыт показывают, что семья из трех человек расходует за год около 3–3,5 тысяч кВтч. Их могут дать жильцам два ветрогенератора мощностью по 3 кВт каждый в сочетании с солнечной батареей на 1 кВт. Что касается стоимости, то комплект из ветряка (небольшой мощностью — 1,5–2 кВт) и генератора стоит около 200 тысяч рублей, солнечные элементы мощностью 150–160 Вт обойдутся в 21–25 тысяч рублей, цена теплового насоса от 250 до 400 тысяч рублей, примерно в такую же сумму обойдется и монтаж. Чтобы отапливать дом пеллетами, придется устанавливать специальные котлы, их цена начинается от 250 тысяч рублей. Впрочем, для коттеджных поселков можно подобрать и более экономное оборудование — автоматизированные модульные котельные MegaKone. Эта финская разработка имеет мощность 400 кВт, выглядит как небольшой домик-бункер с поднимающимся верхом, устанавливается за два-три дня. В качестве топлива используются отходы деревообработки — стружка, опилки, щепа, кора. Стоимость финской котельной два миллиона рублей, но она рассчитана на 20 домов, получается, что каждому владельцу коттеджа потребуется вложить 100 тысяч рублей. При этом «питание» для модульной котельной не ударит по карману хозяина дома, поскольку в Красноярском крае есть лесоперерабатывающие предприятия, готовые по приемлемой цене продавать отходы лесопиления.

Технология строительства

При желании построить пассивный дом своими руками придётся уделить этому немало времени. Важно при строительстве понимать суть, которую включают в себя энергосберегающие технологии для частного дома. Вариантов использования материалов для строительства и теплоизоляции достаточно много.

Прежде, чем начинать строить пассивный дом самостоятельно, рекомендуется заказать проект такого дома у профессионалов. Они смогут рассчитать все нюансы конструкции и указать необходимые материалы, которые подойдут конкретно для выбранного участка земли.

Если есть желание построить пассивный дом, технологии в его строительстве используются следующие:

• теплые стены;
• теплый пол;
• утепление фундамента;
• гидроизоляция крыши;
• использование СИП панелей для стен, пола и крыши.

Можно воспользоваться следующим алгоритмом действий:

• после того, как был сделан проект пассивного дома, приступают к непосредственно монтажным работам;
• изначально сооружают фундамент и проводят его утепление. Материалы для этого подбираются индивидуально. Хорошим вариантом для утепления фундамента является пеностекло. Проводится сетка для системы жидкого тёплого пола. После этого приступают к сборке каркаса дома;
• приступают к сооружению крыши. Для утепления и гидроизоляции при укладке кровельного покрытия монтируют к каркасу утеплительный материал и гидроизоляционную пленку;
• проводят полную гидроизоляцию стен и пола;
• приступают к отделке фасада;
• устанавливают окна и двери;
• завершающим этапом строительства является финишная отделка фасадной части дома.

Вентиляция и водоснабжение в загородном доме

Экодома имеют повышенную герметичность — так легче сберечь тепло. Поэтому остро встает вопрос с вентиляцией. Эффективными будут естественная и принудительная системы. Первым вариантом станет приточная труба, которая укладывается на глубине около двух метров. Летом это обеспечивает охлаждение входящего воздуха, а зимой — подогрев до положительной температуры. Длина трубы не менее пяти метров, диаметр 15–20 см. Принудительная система вентиляции изготавливается с теплообменником для подогрева входящего воздуха сбросным воздухом из помещения. Для эффективного теплообмена используются щелевые теплообменники. В системе вентиляции обязательно предусматриваются устройства для сбора конденсата и устанавливаются кварцевые лампы с ультрафиолетовым излучением для обеззараживания воздуха, чтобы не было грибка и плесени.

Водоснабжение экодома — серьезная, но решаемая задача. Источники получения воды — артезианская скважина, водопроводная вода, природные водоемы, сбор дождевой воды, колодцы. Чтобы снизить потребление воды, ее очищают и повторно используют для технических нужд, полива растений в теплице и в саду. Для очистки воды рекомендуется использовать угольный сорбент (активированный уголь и микрофильтрационные установки с металлокерамическими мембранами). Если дом подключен к централизованным сетям, то его жильцам придется довольствоваться хлорированной, слабоминерализованной и не содержащей фтора водой — именно такая питьевая вода в Красноярске. В случае же, если хозяин дома предпочел «запитку» от подземных источников, ему необходимо будет предусмотреть дополнительное обеззараживание ультрафиолетом и умягчение воды.

Преимущества и недостатки

Из преимуществ, которыми характеризуется пассивный дом, выделяют:

• главное и основное преимущество — это минимальный расход электроэнергии в процессе эксплуатации;
• воздух, который поступает в свой дом через вентиляционную систему, всегда чистый. В нем нет пыли, пыльцы и различных вредных веществ;
• дома не подвергаются усадке, что позволяет заниматься отделочными работами сразу после возведения сооружения;
• в строительстве используются экологически чистые материалы;
• в обслуживании пассивный дом неприхотлив, например, при необходимости провести ремонт, объемную работу проводить не потребуется;
• длительность срока использования составляет 100 лет;
• возможность возведения в различных и вариациях архитектурных решений;
• пассивный дом подвергается перепланировке в любое время, поскольку в нём практически полностью отсутствуют внутренние несущие стены.

Из недостатков отмечают такие:

• постоянство температуры. Во всём доме температурный режим одинаков, т.е. как в спальне, так и в ванной комнате температура одна и та же. В некоторых случаях это доставляет дискомфорт, поскольку для спальни хочется более прохладного микроклимата, а для ванной комнаты больше тепла;
• нет возможности пользоваться радиаторами, поскольку их попросту нет. Сушить белье или погреться после долгой прогулки возле радиатора не получится;
• зачастую владельцы пассивных домов сталкиваются с проблемой чрезмерной сухости воздуха. Данная проблема появляется из-за частого открывания входной двери на протяжении дня, в особенности в зимний период;
• открыть окно и проветрить помещение ночное время суток в пассивном доме также не представляется возможным.

Системы канализации в экодоме

В автономном доме без подключения к централизованной канализации можно использовать компостирующие туалеты. В этой системе используется безводный биотуалет, где все органические отходы в простейших биореакторах перерабатываются в удобрение и используются на приусадебном участке, в теплице и в саду. Для обработки остаются только стоки из кухни, постирочной, ванной и биде.Стоки из этих источников объединяются в усовершенствованном септике (объединение септика и биофильтра-усреднителя) с последующим пропуском воды через фильтрующие траншеи, расположенные ниже зоны промерзания. Затем они направляются в накопительный резервуар (пруд), если рельеф позволяет его построить.

Бумага, картон и другие производные древесины уничтожаются при сжигании в печи. Полиэтиленовые бутылки и стеклотара сдаются в приемные пункты. Битое стекло, металлический лом и другие компоненты утилизируются по действующей схеме в городе. Во всяком случае, такой путь решения проблемы утилизации мусора предлагают разработчики экопроектов, причем не только зарубежные авторы, но и российские. Если за рубежом давно привыкли к существованию сортировочных контейнеров и пунктов, где отходы раскладываются по разным емкостям (например, тряпье — в одно, стекло — в другое), то для России этот метод пока экзотика. И экономичность, которая так требуется экодому, может серьезно навредить экологии. Нет гарантии, что весь мусор не будет просто выбрасываться вдоль дорог в пригороде Красноярска, впрочем, более «цивилизованным» развитием ситуации может стать еще одна свалка, выросшая за городом. И дело здесь не только в низкой культуре населения, на которую так любят пенять чиновники, а в бездействии самих властей. Так, в Красноярске еще в 2007 году обещали построить три мусороперерабатывающих завода. Но время идет, и до сих пор ситуация развивается как в известной поговорке: «а воз и ныне там».

Производители

Из производителей пассивных домов выделяют следующие:

• Бауен Хаус. Название домостроительного комбината, который строит пассивные дома в России. Предоставляют услуги по проектированию домов. Комбинат предоставляет возможность построить пассивный дом по различным технологиям, например, каркасный, канадской, Passive Heat или купольный энергосберегающий дом, цены на них варьируют в пределах 250-270 у.е. за 1м².
• Медный всадник. Строим энергосберегающие дома и не только. Фирма предоставляет как готовые проекты, так и делает их по индивидуальному заказу. Дополнительно предоставляют услугу дизайна интерьера и ландшафта, и помогают при выборе участка для строительства дома. Есть возможность оформить кредит на строительство. В портфолио компании можно увидеть лучше энергосберегающие дома.

В чем экономия от экодома?

Значительную экономию как в средствах, так и во времени можно получить, используя каркасную технологию домостроения, часто называемую «канадской». Срок возведения такого экодома — от двух до четырех месяцев, что существенно удешевляет строительство. Отказ от централизованных сетей (отопление, водоснабжение, канализация, электроснабжение) позволит сэкономить 30–40% затрат. Солнечный коллектор, аккумулятор тепла, утилизаторы тепла и воды, тепловой насос, автоматика систем и контроля потребления позволят сберечь до 80%. Вторичное использование очищенной воды на технические нужды снизит до 80% потребления воды. Срок окупаемости такого оборудования не превышает 5 лет.

Советы и лайфхаки

Для тех, кто хочет построить пассивный дом, пригодятся следующие советы:

• чтобы обеспечить дому максимальный срок эксплуатации важно правильно осуществлять уход и придерживаться некоторых правил. Необходимо сохранять температурный режим на одном уровне, настраивая правильно систему отопления;
• нельзя допускать повреждения герметичного слоя дома, например, саморезами или дюбелями и прочими с элементами;
• не рекомендуется использовать электроприборы для нагрева температуры помещения длительное время.

Опыт эксплуатации экологичных домов?

В США, Швеции, Германии, Японии и других странах уже десятилетиями эксплуатируются комфортабельные дома с низким и даже нулевым потреблением энергии, без канализационных сетей. Так, в Стокгольме был построен дом с бассейном и огромным зимним садом, не имеющий не только канализации, тепло- и электроснабжения, но и водопровода. Правда, назвать такой экодом «народным» никак нельзя — он стоит слишком дорого. Несколько тысяч домов с системами солнечного отопления и аккумулирования есть в Польше, Финляндии, Германии. Кстати, здесь дома нулевого энергопотребления стоят не дороже каменных.Экологичное жилье — важный вопрос для Европы и Америки. По этому поводу американское министерство энергетики даже проводит конкурс экологичных домов «Солнечное десятиборье». В этом году победила команда из Германии. Немецкий проект — это двухэтажный куб, силиконовые панели на стенах и крыше дома способны обеспечивать дом необходимой энергией на рекордные 200%. Внутри имеется складная многофункциональная мебель, предусмотрено функционирование бытовой техники, домашнего кинотеатра и компьютера. Несмотря на то, что разработчики проектов — студенты и преподаватели университетов, их концепции — не теоретические умозаключения, а вполне практичны и применимы в жизни. Например, студенты из Корнуэлла, занявшие второе место в 2005 году, открыли свой бизнес по производству и продаже энергопассивных экодомов.

К сожалению, в России пока нет налоговых льгот за использование альтернативных источников электро- и теплоснабжения, а без них строительство систем на возобновляемых ресурсах выглядит малопривлекательно. Между тем возведение экодомов с такими системами жизнеобеспечения обходится ненамного дороже, чем традиционных жилых зданий. Но, конечно, на увеличение затрат влияет покупка составляющих элементов экожилья — солнечных батарей, генераторов, что тоже следует учитывать при выборе альтернативных источников энергии и их комбинации. Частный застройщик в Красноярском крае без труда может реализовать для себя концепцию экодома, поскольку на региональном рынке имеются все предложенные технологии.

Важно заметить, что отказ от масштабных инженерных сетей и теплокоммуникаций и переход на альтернативные источники со временем окупается, что уже доказал западный опыт. В России же его пока пытаются перенимать лишь частично. Так, в конце ноября 2009 года в Новосибирске стартовал российско-канадский проект строительства энергосберегающих домов. Проект был представлен в Торонто на выставке International Home Show «Экология и энергосбережение» и предполагал, что такие дома будут строиться одновременно в России и в Канаде. Первый проект — коттеджный поселок Green House на 52 дома — расположится в поселке Кудряши Новосибирской области. Специалисты строительной компании EcoGreen Homes прилетели в Новосибирск из Торонто, чтобы показать своим российским коллегам, как монтировать дома. Следующий проект, поселок Раздольный на 140 га в городе Бердске, новосибирцы начнут возводить сами в 2010 году. Такие дома разработчики именуют «эко», поскольку благодаря утеплению современными материалами в них в два раза снижаются теплопотери, но вот ни о каких солнечных батареях, ветрогенераторах, вторичной очистке воды и речи не идет, поэтому назвать дом полностью экологичным все-таки нельзя, скорее энергопассивным, экономичным.Кстати, в первом поселке Кудряши, что находится от центра города всего в 16 километрах, предусмотрены все городские инженерные коммуникации. Земельный участок имеет подключение к электросетям, оснащен газом, канализацией и водой. Поселок, как пишут на своем сайте застройщики, сочетает преимущества городской и загородной жизни. Впрочем, первый шаг в направлении к энергосбережению при строительстве «малоэтажки» новосибирцы можно считать, что сделали. А вот на возведение экодомов в более узком понимании этого слова застройщики, вероятно, не решились, помня о судьбе прошлых экоидей. Несколько лет назад новосибирскими учеными в рамках программы «Экопоселения XXI века» был разработан экспериментальный проект: на земле, бесплатно выделенной администрацией, планировалось возвести полсотни экодомов. Но даже несмотря на поддержку властей, реализация проекта затянулась. Разработчики попробовали привлечь в проект инвесторов, предложив бизнесменам две формы сотрудничества: кредитование сроком на четыре года под 10–12% годовых либо участие в акционерном капитале девелоперской компании при условии инвестирования $3,3 млн в строительство экодомов и инфраструктуры поселка. При этом внутренняя норма рентабельности проекта оценивалась в 60%. Затея провалилась. Впрочем, энергетический кризис, возможно, заставит пересмотреть приоритеты, и экодома в России из фантастических проектов в будущем и станут массовыми.

Ирина Шиколова

Полезное видео

Рекомендуется просмотреть для лучшего понимания того, что собой представляют энергосберегающие дома, видео, в котором описаны все особенности подобных конструкций.

Несмотря на то, что для строительства пассивного дома требуется существенно больше затрат, чем в случае с обычной конструкцией, в дальнейшем экономия энергоресурсов существенно экономит бюджет. Также нельзя пренебрегать и некоторыми особенностями жизнедеятельности в таком доме и быть к ним готовыми.