понятия и основные принципы проектирования пассивного дома

СТУПЕНИ В НАУКУ – СТУДЕНЧЕСКИЕ РАБОТЫ ИНСТИТУТА
АРХИТЕКТУРЫ И ДИЗАЙНА
ПОНЯТИЯ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПАССИВНОГО ДОМА
Д. А. Локтионов, С. Б. Поморов, М. Ю. Шишин
В наши дни человек среднего достатка –
по Европейским меркам – полжизни работает
на то, чтобы купить дом, а другую половину –
на то, чтобы оплатить расходы на его содержание. И с каждым годом стоимость содержания дома растет все быстрее и быстрее.
При этом людям год от года нужно строить
все больше жилья для расселения стремительно увеличивающейся численности населения. А значит и потребление энергии зданиями растет. Для ее производства используют огромные объемы невосполнимых природных ресурсов – угля, нефти и газа, разогревая атмосферу Земли и сокращая пригодную для обитания человека среду. Выходом
из этой ситуации может служить кардинальный пересмотр подходов к проектированию
жилых зданий, внедрение в строительство
технологий пассивного дома.
Пассивный дом – сооружение, основной
особенностью которого является отсутствие
необходимости отопления или малое энергопотребление, в среднем около 10 % от
удельной энергии на единицу объёма, потребляемой большинством современных
зданий [1].
В Европе существует следующая классификация зданий в зависимости от их уровня энергопотребления:
«Старое здание» (здания, построенные
до 1970-х гг.) – они требуют для своего отопления около трехсот киловатт-часов на
2
квадратный метр в год: 300 кВт·ч/м год.
«Новое здание» (которые строились с
2
1970-х до 2000 г.) – не более 150 кВт·ч/м год.
«Дом низкого потребления энергии» (с
2002 года в Европе не разрешено строительство домов более низкого стандарта) — не
2
более 60 кВт·ч/м год.
2
«Пассивный дом» – не более 15 кВт·ч/м
год.
«Дом нулевой энергии» (здание, архитектурно имеющее тот же стандарт, что и
пассивный дом, но инженерно оснащенное
таким образом, чтобы потреблять исключительно только ту энергию, которую само и
2
вырабатывает) – 0 кВт·ч/м год.
98
Директива энергетических показателей в
строительстве (Energy Performance of Buildings Directive), принятая странами Евросоюза
в декабре 2009 г., требует, чтобы к 2020 г. все
новые здания были близки к энергетической
нейтральности [1].
В России энергопотребление в домах
составляет 400–600 кВт·ч/год на квадратный
метр. Этот показатель предполагают снизить
к 2020 г. на 45 % [2].
Добиться столь существенного снижения
затрат можно активным внедрением принципов проектирования пассивного дома. Суть
этих методов заключается в снижении энергопотребления дома благодаря грамотному
архитектурному проектированию, хорошему
утеплению и использованию системы контролируемой приточно-вытяжной вентиляции с
рекуперацией. Основные принципы пассивного дома можно разбить на следующие подразделы:
Ландшафтно-планировочные.
Правильная ориентация здания по сторонам света. Должны быть соблюдены следующие принципы: 1 – ветрозащита северной
глухой стороны здания, закрытость этой стороны (зеленые насаждения, лес, другое здание и т. п.) 2 – открытость объема здания с
юга, отсутствие затенения южного фасада.
Объемно-планировочные.
1 – максимальная компактность здания.
Под компактностью подразумевается соотношение площади ограждающих конструкций (оболочки здания) и всего объема здания (его полезной площади). Чем меньше
площадь ограждающих конструкций по отношению к полезной площади здания, тем
компактнее оно. 2 – по возможности полное
отсутствие эркеров, внутренних углов, балконов и т. п. Идеальной считается максимальная приближенность формы здания к
самой компактной: полушару, стоящему срезом на земле. 3 – зонирование: разделение
на буферные и жилые зоны. 4 – расположение вспомогательных помещений с севера в
качестве буферных зон. 5 – расположение
жилой зоны на юго-востоке. 6 – расположение зимних садов с южной стороны.
ВЕСТНИК АлтГТУ им. И.И. Ползунова №1-2 2012
ПОНЯТИЯ И ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПАССИВНОГО ДОМА
Фасадные (правильное остекление здания).
1 – отсутствие светопрозрачных частей,
через которые тепло покидало бы здание, на
его северной стороне. 2 – расположение с
юга максимального количества светопрозрачных конструкций, которые пропускали бы
глубоко в здание лучи низкого зимнего солнца. 3 – 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
[3].
Аккумулирующие.
1 – 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. 2 – использование
тромб-стен. Тромбостены 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. 3 – планирование неглубоких помещений,
в которых низкое зимнее солнце попадало бы
на заднюю массивную (желательно темную)
стену, прогревая ее; 4 – массивные элементы
внутри здания (простенки, внутренние части
утепленных наружных стен) также способствуют пассивному накоплению в здании ночного холода в летний зной; 5 – улавливание аккумулирующими элементами энергии «внутренних источников тепла» (бытовых приборов, тела человека, лампочек, компьютеров и
т. п.).
Изоляционные.
1 – качественная наружная теплоизоляция внешней оболочки здания: полное утепление всех сторон здания: фундамент, стены,
ВЕСТНИК АлтГТУ им. И.И. Ползунова №1-2 2012
крыша и т. д. (под "качественной теплоизоляцией" подразумевается, что теплопроводность плотных ограждающих конструкций
(фундамента, стен, крыши) в пассивном доме
2
не должна превышать 0,15 Вт/(м хК). Теплопроводность окон и других светопрозрачных
конструкций
не
должна
превышать
2
1 Вт/(м хК)). 2 – качество теплоизоляционного
материала: его коэффициент теплопроводности, уровень паронепроницаемости и теплоотражающих свойств, необходимая толщина
слоя утеплителя. 3 – качество нанесения теплоизоляции: отсутствие щелей между ее
частями, деталями, стыками, фугами, швами;
отсутствие мостиков тепла (проверяется термографированием, при помощи тепловизора).
4 – максимально возможная герметичность
(воздухонепроницаемость) внешней оболочки
здания (проверяется тестом Blower Door)[3]
Инженерные.
1 – система контролируемой приточновытяжной вентиляции с рекуперацией (рекуператор – теплообменник) вентиляционной
системы. В нём (в холодное время года) нагретый (использованный) воздух постоянно
передает тепло холодному (свежему) воздуху
через разделяющую их перегородку. В теплое время года, происходит обратный процесс и входящий воздух охлаждается. 2 – использование подземных каналов (грунтовых
теплообменников: система пассивного подогрева (зимой) или охлаждения (летом) воздуха
в трубопроводах, расположенных под землей
на глубине от 1,8 м и ниже) для пассивного
предварительного подогрева (или охлаждения) воздуха или воды.
За счет вышеперечисленных приемов,
пассивным способом, экономится огромное
количество энергии. В результате мы получаем пассивный дом, который на эксплуатацию
(отопление и охлаждение) требует значительно меньше затрат по сравнению с обычным домом. Причем это не стоит застройщику почти никаких дополнительных инвестиций
при строительстве. Все что нужно сделать –
это создать правильный архитектурный проект будущего здания и качественно воплотить
его в жизнь. Дополнительные расходы на
увеличение толщины утеплителя, как правило, нивелируются компактностью здания. А
система приточно-вытяжной вентиляции является, по большому счету, обязательной
абсолютно для любого типа здания, а не
только для энерговыгодных домов. Ведь контролируемая вентиляция – это единственный
99
Д. А. ЛОКТИОНОВ, С. Б. ПОМОРОВ, М. Ю. ШИШИН
метод, который обеспечивает 100 % качество
воздуха постоянно.
Дополнительную же энергию на обслуживание дома можно экономить уже активно:
с помощью соответствующего инженерного
оборудования (тепловые насосы, солнечные
коллекторы, солнечные батареи, ветряки и
т. п.), работающего от альтернативных источников энергии (тепла земли и солнца, силы
ветров и т. п.). Подобная инженерия в пассивном доме является не обязательной, а
только опциональной. Она может значительно (на 10–30 %) повысить сметную стоимость
здания, но с ее помощью можно свести затраты по эксплуатации дома и его вредное
воздействие на окружающую среду практически к нулю, получив, так называемый дом
«нулевой энергии», а при желании и наличии
средств, даже дом «плюс энергии».
100
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Solar PV Could Be Standard in New European
Buildings by 2020 [Электронный ресурс] / Режим
доступа:
http://www.renewableenergyworld.com
/rea/news/article/2009/12/solar-pv-could-bestandard-in-new-european-buildings-by2020?cmpid=rss.
2. Пассивный дом - Passive house [Электронный
ресурс] / Режим доступа: http://proza.ru/2010/05/
22/1371.
3. [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://
ecologhaus.ru/iekologichnoe_djil_e/passivnwj_
dom/?PHPSESSID=b92b10e6c0585af3feef59421d
edd776.
4. Энергоэффективность, энергосбережение. –
2012. – июнь. – 80 с.
ВЕСТНИК АлтГТУ им. И.И. Ползунова №1-2 2012