Пассивный дом - энергоэффективное здание

Примечание: этот пункт не должен вступать в противоречие с требованием к компактности плана (то есть, компактности именно "теплого" объема здания). Защита от солнца- это архитектурные элементы, а не "вычурность" плана дома. Солнцезащитные элементы имеют, как правило, свою собственную несущую конструкцию и отдельный фундамент, так как являются "холодными" (не утепленными) и находятся снаружи от утепленной оболочки здания.

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2 разрез-схема попадания лучей  в дом 

На рисунке 2 показано, как применены объемно- планировочные принципы, на примере  типового пассивного дома (арх.Т.Эрнст). Видно, как проникают в дом лучи низкого зимнего солнца, при этом выполнена защита от летнего перегрева (с помощью свеса кровли, а также навеса террасы). Также видно, что буферные помещения дома расположены с северной строны. 

Фасадные (правильное остекление здания).

• отсутствие светопрозрачных частей, через которые тепло покидало бы здание, на его северной стороне;
• расположение с юга максимального количества светопрозрачных конструкций, которые пропускали бы глубоко в здание лучи низкого зимнего солнца;
• окна и другие светопрозрачные конструкции должны располагаться на фасаде в таком соотношении: 70-80% всех окон с южной стороны, 20-30% с восточной, 0-10% с западной и полное их отсутствие с северной.

 

 

  Рис 3. Пример почти полного остекления с южной стороны (пассивный дом в Киеве, арх Т.Эрнст)  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аккумулирующие.

• наличие массивных аккумулирующих элементов внутри помещений для обеспечения приема, сохранения и отдачи ими энергии в местах, куда попадают прямые солнечные лучи от низкого зимнего солнца. Массивными аккумулирующими элементами в этом случае могут служить стены из полнотелого кирпича или бетона, желательно, отделанные изнутри глиняной штукатуркой. Если  стены изнутри отделаны гипсокартоном - то массива уже нет. Если стены выполнены из пустотелого кирпича,  пено или газоблока, или дерева - то массива тоже нет;
• использование тромб-стен.

Примечание: тромб стены предназначены для улавливания и аккумулировании солнечного излучения, используемого для нагревания воздуха внутри отапливаемого здания. Циркуляция воздуха в пространстве между остеклением и лучепоглощающей поверхностью — естественная, при этом воздух из каждого помещения выходит через отверстие в нижней части стены, проходит между стеной и остеклением наверх, и уже нагретый воздух возвращается в помещение через отверстия в верхней части теплоаккумулирующей стены.

• планирование неглубоких помещений, в которых низкое зимнее солнце попадало бы на заднюю массивную (желательно темную) стену, прогревая ее;
• массивные элементы внутри здания (простенки, внутренние части утепленных наружных стен) также способствуют пассивному накоплению в здании ночного холода в летний зной;
• улавливание аккумулирующими элементами энергии «внутренних источников тепла» (бытовых приборов, тела человека, лампочек, компьютеров и т.п.).

 

  

 

Рис.5 Пример освещения комнаты лучами низкого зимнего солнца(пассивный дом в Киеве, арх Т.Эрнст)

 

 

Изоляционные.

• качественная наружная теплоизоляция внешней оболочки здания: полное утепление всех сторон здания: фундамент, стены, крыша и т.д.;

Примечание:  под "качественной теплоизоляцией" подразумевается, что теплопроводность  плотных ограждающих конструкций (фундамента, стен, крыши) в пассивном доме не должна превышать 0,15Вт/(м²хК). Теплопроводность окон и других светопрозрачных конструкций не должна превышать 1Вт/(м²хК).

• качество теплоизоляционного материала: его коэффициент теплопроводности, уровнь паронепроницаемости и теплоотражающих свойств, необходимая толщина слоя утеплителя;
• качество нанесения теплоизоляции: отсутствие щелей между ее частями, деталями, стыками, фугами, швами; отсутствие мостиков тепла (проверяется термографированием, при помощи тепловизора);
• максимально возможная герметичность (воздухонепроницаемость) внешней оболочки здания (проверяется тестом Blower Door). 

 

 

 

Рис 6.Пример утепления  и гидроизоляции под фундаментной подушкой 

 

 

 

Инженерные.

• система контролируемой приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией ;
• использование подземных каналов (грунтовых теплообменников ) для пассивного предварительного подогрева (или охлаждения) воздуха или воды.

 

  

 

 

Рис.7. Устройство пластинчатого рекуператора 

 

Рекуператор – это устройство, в котором происходит передача тепла «отработанного» уходящего воздуха свежему входящему воздуху, т.е. мы не «выбрасываем» тепло из помещения вместе с воздухом вытяжной вентиляции, а используем это тепло для нагрева входящего воздуха. Приточный и вытяжной потоки воздуха в рекуператоре не смешиваются, происходит только передача тепла.

 

Рис.8.Принципиальная схема работы приточно-вытяжной вентиляции пассивного дома

Зимой холодный воздух(-26) входит в подземный воздуховод, за счет тепла земли нагревается до +3 градусов и поступает в рекуператор.

В рекуператоре старый воздух отдает тепло свежему( не смешиваясь с ним), старый воздух выбрасывается на улицу, а свежий воздух из рекуператора +17 градусов поступает в дом. Бесплатное отопление.

Летом горячий воздух +30 входит в подземный воздуховод, за счет температуры земли охлаждается до 17 градусов и поступает в дом. Бесплатный центральный кондиционер.

 

 

  

 

4.Распространение технологии «пассивный дом»

Даже без  какой-либо рекламы и агитирования, постройка пассивных домов происходила  достаточно активными темпами, что  связано, в первую очередь, с сокращением  расходов на отопление в 7-10 раз. Такой показатель являлся основой для быстрой окупаемости пассивного дома, первоначальные затраты на который были несколько выше, чем на обычный дом. Около 300 зданий было реализовано к концу 1999 года в Германии, к концу 2000 года их было уже 1000, а в 2006 году их число составляло 6000. Кроме того, были построены и пассивные дома второго поколения, отличающиеся чрезвычайно низким потреблением энергии.

В Украине также  сделаны попытки воплотить в  жизнь подобные проекты, но большие  первоначальные затраты по сравнению со строительством обычного дома становятся препятствием для широкого распространения данной технологии на территории нашего государства.

Технология  пассивного дома в Украине начала использоваться всего 4 года назад, тогда как в Европе 30 лет назад. В Украине первый пассивный дом был построен в 2008г. На сегодняшний день в Киеве, Чернигове и Василькове (Киевская обл.). построено 3 пассивных дома. Строительство этих трех домов осуществлялось по проектам архитектора-художника Татьяны Эрнст. Татьяна Эрнст спроектировала пассивный дом и для собственной семьи. Проектирование осуществлялось на протяжении 2005-2007 годов, а строительство – на протяжении 2007-2008 годов в районе Сырец (г.Киев). «Пассивный дом» Татьяны Эрнст был назван «Дом Солнца» (Sunshine Home) и был внесен в базу данных Института пассивного дома в Дармштадте. «Дом солнца» в Киеве спроектирован с учетом основных требований к энергетически-выгодной форме здания и с учетом ориентации по сторонам света.

В целом, ситуация в строительстве пассивных домов в Украине складывается не наилучшим образом. О зарождении нового рынка говорить пока рано. 99% населения Украины еще даже не слышали о существовании такой технологии. Но распространение концепции «пассивного дома», применение данной технологии в сочетании с альтернативными источниками энергии (в частности с тепловыми насосами) станет еще одним шагом на пути энергосбережения и перехода на использование альтернативных источников энергии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Примеры пассивных домов

Дом Солнца.Киев(Украина)

Первый экологически чистый и энергоэффективный дом в Киеве спроектирован с учетом основных требований к энергетически-выгодной форме здания и с учетом ориентации по сторонам света.

Для строительства дома подобраны  экологически чистые строительные материалы (в первую очередь украинского  производства!) и энергоэкономные  инженерные системы, обеспечивающие максимальный современный комфорт и здоровую атмосферу для  проживания семьи из 4-5 человек + 1 гость.

 

Небольшой периметр дома вызвал объемное решение здания, основанное на перепаде уровней. Это позволило значительно  увеличить полезную площадь здания (328,2м²), объем которого при этом остался  минимальным (980м3).

Крыша дома имеет двойную конструкцию и также утепляется слоем в 25 см утеплителя (экструдированный пенополистирол), из них 20 см укладываются между стропилами, а еще 5 см укладываются по стропилам, что полностью исключает возникновение т.н. мостиков тепла, через которые энергия покидала бы дом.

 

Подогрев и охлаждение дома, как  и подготовка гарячей воды предусмотрены  с помощью солнечных коллекторов (СинтСолар) и глубинного геотермального инверторного теплового насоса (IVT мощностью от 3 до 15 кВт). Для этого были пробурены четыре скважины (каждая по 86 метров) и проложен земляной контур теплового насоса (320 м), другими словами грунтовый теплообменник ТН.

 

Пассивный дом в Одессе(Украина)

Дом развернут по сторонам небольшого участка, а его крыша (с солнечными коллекторами) и внутренняя планировка, как и срез фасада - открывающий "внутренность" дома солнцу и свету, поворачиваются на чистый юг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R-House. Сиракьюс (штат Нью-Йорк, США)

Жилое двухэтажное здание R-House построено в 2010 году в Сиракьюсе в соответствии со строгим немецким стандартом пассивного дома. Оно потребляет на 71 % меньше энергии, чем среднее жилье в этом городе.Для поддержания постоянной температуры в доме площадью около 100 м² требуется минимальное нагревание и охлаждение. Большие окна, выходящие на юг, и застекленные потолки пропускают много света. По словам архитекторов, для отопления дома достаточно той энергии, которую вырабатывает фен для сушки волос.

Для отделки внешний стен использовались цементно-волокнистые плиты и серебристый рифленый алюминий. Пол на втором этаже сделан из прочной вагонки LockDeck. Эти материалы не пропускают холод, поэтому в доме тепло даже зимой.

 

Проект  пассивного дома в Еббу-Вейл, Великобритания

В 2010 году архитекторская группа Bere architects построила первый в Великобритании экологически чистый пассивный дом. Ультраэнергоэффективный дом оснащен солнечными панелями. При его строительстве использовалась усиленная изоляция, герметические конструкции, установлены система поддержки качества воздуха внутри помещения и система эффективной рекуперации тепла.

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

1. Файст В. Основные положения по проектированию пассивных домов. -Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2008.стр.68

2. Проект пассивного дома в Еббу-Вейл. URL:http://www.passivehouse.ua

3.История создания первых пассивных домов URL: http://www.ppu21.ru/article/823.html

4.Пассивный  дом- инновационная технология  в энергоэффективном строительстве  URL:http://www.octopus.ua/passive_house/