Жил-был дом. Обычный дачный дом, каких в Подмосковье не счесть. Только повезло ему больше многих, потому что строили его трудолюбивые и рачительные хозяева. Здание возвели по каркасной технологии, с утеплением стен и кровли плитами минеральной ваты (толщина слоя - 150 и 200 мм соответственно). В нём имеется подвал, площадь первого этажа - 90 м 2 , второй этаж мансардный. С севера к дому пристроили гараж. И хотя здание было возведено в 2001 году, когда многие инновационные строительные технологии ещё только-только стали появляться на российском рынке, хозяева смотрели в будущее и уже тогда помимо дровяного камина обзавелись геотермальным с воздушной системой отопления.
Обычный дом можно превратить в энергоэффективный. Главное - правильно подобрать материалы и оборудование
Сегодня такие насосы всё ещё можно считать редкостью: очень уж трудно частный застройщик воспринимает что-то новое. Но владельцы дома, о котором мы пишем, за время эксплуатации теплового насоса в полной мере оценили эффективность работы данного оборудования. Несмотря на то что здание было неплохо утеплено, хозяева решили, что на нынешнем этапе оно не соответствует современным требованиям к теплозащите дома, а проще говоря - его можно сделать ещё более тёплым и, таким образом, затрачивать на отопление значительно меньше средств.
Сначала сняли обшивку, а затем смонтировали на старый каркас здания деревянные фермы и балки особой конструкции
Задумались владельцы и над тем, чтобы заменить потребляющий немало энергии тепловой насос более экономичным оборудованием. Вникнув в нюансы технологии возведения пассивных зданий, хозяева решили превратить обычный дом в энергоэффективный, максимально приближенный к пассивному. Напомним читателям, что главная особенность пассивного дома заключается в том, что для его обогрева требуется очень малое количество энергии (менее 10 % по сравнению с традиционным зданием). Это качественно утеплённый, герметичный и правильно ориентированный по сторонам света дом-термос. Благодаря грамотной теплоизоляции он не выпускает тепло наружу и при этом использует внутреннее тепловыделение бытовых приборов (компьютера, телевизора, чайника, холодильника и т. д.), электроламп, а также проживающих в здании людей. Неотъемлемой инженерной составляющей пассивного дома является система приточно-вытяжной вентиляции с высокоэффективной рекуперацией тепла.
Благодаря облегчённым деревянным фермам, жёстко связанным между собой раскосами, получился пространственный решётчатый каркас
ИНФОРМАЦИЯ ОБ ОБЪЕКТЕ
Объект: двухэтажный жилой дом площадью 170 м 2 .
Цель реконструкции: перевести обычный загородный дом, построенный в 2001 г. , в категорию энергоэффективных зданий с низким потреблением энергии на отопление. Удельный расход энергии за первый после реконструкции отопительный сезон составил около 45 кВт х ч/м 2 .
Проведение реконструкции: компания НПО «Экватор».
Материалы и оборудование: деревянные сборные фермы и стропила, гидроветрозащитная плёнка, задувная эковата, энергосберегающие окна, рекуператор, водонагреватель, водяные тёплые полы, печь-камин.
Классический пассивный дом - это жилое строение без системы отопления, и потому одной из его основных составляющих является рекуператор системы вентиляции. В качестве резервного источника служит альтернативное отопление, помогающее комфортно жить в сильные морозы. Однако следует учесть, что в разных странах мира стандарты пассивного дома только формируются, и по поводу значения показателя энергоэффективности не существует единого мнения. Поскольку температура воздуха в системе вентиляции не должна превышать 50 °С (будет гореть пыль), то удельное потребление электроэнергии, идущей на обогрев здания с помощью рекуператора, имеет нижний предел, который, например, для Германии, где климат относительно мягкий, равен 15 кВт х ч/м2 за отопительный сезон. Но для такого же дома в средней полосе России расход, безусловно, будет существенно больше. Поэтому, я считаю, некорректно требовать от наших домов столь же низкого энергопотребления, как от европейских, а следует ввести обоснованные значения с учётом более суровых климатических условий. Так, в реконструированном нами здании удельное энергопотребление составило около 40 кВт х /м2 при температуре наружного воздуха не ниже –23 °С и поддержании её внутри помещений в пределах 18–20 °С.
Владимир Фриштер
НПО «ЭКВАТОР»
ЭТАПЫ РЕКОНСТРУКЦИИ
Решить задачу по превращению традиционного здания в энергоэффективное его владельцы смогли благодаря применению определённых конструктивных элементов и экологически чистого современного утеплителя. Реконструкцию начали с демонтажа наружной облицовки, то есть вентилируемого фасада - цементно-стружечных плит (с последующим оштукатуриванием), закреплённых на контробрешётке. Сняв обшивку, рабочие приступили к монтажу на старый каркас здания деревянных ферм и балок особой конструкции.
В традиционном деревянном каркасном доме применяются стойки 5 × 15 см. В данном случае дополнительно были использованы облегчённые фермы: две стойки 4 × 8 см, жёстко связанные между собой раскосами. В итоге получился пространственный решётчатый каркас шириной 25 см. Шаг ферм был задан стойками каркаса здания, которые расположены на расстоянии 60 см друг от друга. К каркасу прикрепили ветрозащитную плёнку, затем создали помогающую поддерживать плёнку диагональную обрешётку, а после к ней прибили бруски контробрешётки, чтобы предусмотреть вентиляционный зазор.
Затем смонтировали старые фасадные полотна (за исключением верхних секций). В верхней части стен в ветрозащитной плёнке прорезали отверстия под шланг и снизу вверх в образовавшиеся полости с помощью специального оборудования закачали целлюлозную вату (эковату) плотностью 60 кг/м3.
В ПАССИВНОМ ЗДАНИИ ЗАТРАТЫ НА ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ ИЗОЛЯЦИЮ НЕ ДОЛЖНЫ ПРЕВЫШАТЬ ЗАТРАТЫ НА СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ СТАНДАРТНОГО ДОМА
Сделаем небольшую паузу в нашем повествовании о ходе работ и расскажем о материале, позволившем превратить традиционный дом в энергоэффективный. Эковата - это распушённое целлюлозное волокно с добавками антипиренов и антисептиков. В отличие от плитных утеплителей, материал закачивают в конструкцию стены, кровли или пола под давлением по шлангу с помощью выдувных машин (пневмотранспортом), и он полностью заполняет изолируемое пространство, создавая бесшовный теплоизоляционный контур. Поскольку нет швов (мостиков холода), теплосопротивление конструкций здания значительно повышается.
Эковата практически исключает усадку в процессе дальнейшей эксплуатации, если её плотность после закачивания составляет 50–60 кг/м3 (в отличие от некоторых других утеплителей). В ходе производства целлюлозные волокна пропитывают минеральными солями борной кислоты для придания пожаростойкости. В случае возгорания бораты окисляют и карбонизируют поверхность, образуя на ней тугоплавкий слой, защищающий материал от проникновения воздуха и огня. В ходе реконструкции дома теплоизоляцию стен за счёт эковаты увеличили на 250 мм, доведя общую толщину утеплителя до 400 мм. Далее перешли к дополнительному утеплению кровли. Эту работу можно было выполнять как изнутри здания, так и снаружи.
Чтобы не уменьшать высоту помещений второго этажа, выбрали наружное утепление. Сначала пришлось разобрать черепичную кровлю. К обрешётке прикрепили деревянные стойки высотой 30 см, а к ним - новые стропила. Затем уложили ветрозащитную плёнку, сделали обрешётку и контробрешётку и приступили к утеплению. Теплоизоляцию кровли увеличили на 300 мм, доведя общую толщину утеплителя до 500 мм. Завершили реконструкцию укладкой прежнего кровельного материала - черепицы. Над верандой кровлю не наращивали, лишь утеплили, поскольку прежде она не была теплоизолирована.
УСТРОЙСТВО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО КОНТУРА ДОМА УДЕШЕВЛЯЕТСЯ ЗА СЧЁТ ДОБАВЛЕНИЯ К ПЛИТАМ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ЭКОЛОГИЧНОГО ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО УТЕПЛИТЕЛЯ - ЭКОВАТЫ
Дополнительно утеплили и другие конструкции дома, в частности цоколь и часть отмостки. Каркас из ферм нависал на 30 см над отмосткой, и это пространство заполнили плитами экструдированного пенополистирола с последующим оштукатуриванием. Кроме того, была утеплена и остеклена веранда с южного фасада дома. В данном случае применили принципы «солнечной» архитектуры, согласно которым южную стену здания полностью остекляют. Такой конструктивный элемент пассивным образом использует энергию солнца: стеклянная стена нагревает веранду, и тёплый воздух благодаря системе рекуперации идёт на обогрев дома. Кстати, для остекления веранды в основном применили старые оконные конструкции с однокамерными стеклопакетами, стоявшие до реконструкции в доме. Приобрели лишь часть окон для веранды.
Все окна и наружные двери в доме заменили энергоэффективными конструкциями с трёхкамерными стеклопакетами толщиной 58 мм, заполненными аргоном. Когда общие строительные работы были закончены, занялись инженерными коммуникациями. Под перекрытием первого этажа провели систему водяного напольного отопления, которую подключили к водонагревателю объёмом 150 л и мощностью 1,5 кВт, работающему в автоматическом режиме по ночному тарифу. В качестве резервного источника обогрева установили новую дровяную печь-камин мощностью 8 кВт.
Для вентиляции дома в подвале смонтировали приточно-вытяжную установку с рекуперацией тепла, КПД до 92 % и плавно регулируемой производительностью до 420 м3/ч.
АПГРЕЙД: ИТОГИ
Если говорить о времени, потребовавшемся на выполнение работ, то можно привести следующие данные. Так, на полную реконструкцию одной стены дома (крепление ферм, обшивка, утепление эковатой) у рабочих уходило три дня. Около недели заняла реконструкция кровли. Ещё несколько дней - остекление южной стороны здания и замена оконных конструкций. Как видим, модернизация прошла достаточно быстро. Что касается финансовых затрат, то себестоимость утепления фасада составила 1500 руб. за 1 м 2 (в том числе материалы - 750 руб. за 1 м 2 , работа - 750 руб. за 1 м 2).За счёт увеличения толщины теплоизоляции стен и кровли с 15 до 40 см удалось повысить величину сопротивления теплопередаче в 3 раза.
У меня позитивное отношение к технологии строительства энергоэффективного дома по данной технологии. Теплозащитный контур получился массивным, установлены энергосберегающие оконные конструкции, особое внимание уделено созданию комфортного микроклимата. У эковаты есть ряд плюсов - бесшовность, плотное заполнение всего каркаса, отсутствие подрезов, стыков. Получается цельная конструкция. Есть тонкий момент - возможность усадки утеплителя, особенно при его небольшой плотности, но при грамотном проектировании дома эту особенность всегда учитывают. Усадка может происходить, если неправильно подобран состав материалов наружного контура или были нарушены правила эксплуатации дома. А рассуждать о том, какой утеплитель лучше - эковата или, например, минеральная вата, на мой взгляд, не совсем верно. Следует помнить, что плохих материалов нет - есть неправильные, ошибочные технические решения.
Александр Елохов
ИНСТИТУТ ПАССИВНОГО ДОМА
А теперь поговорим о фактической экономии. Если раньше тепловой насос, использовавшийся в холодное время года для обогрева дома, потреблял до 5 кВт/ч, то сейчас его заменил рекуператор и система водяного тёплого пола. Последняя работает от водонагревателя мощностью 1,5 кВт в ночном режиме (когда 1кВт/ч стоит о,92 рубля). Система запускается автоматически в 23 часа и в 7 часов выключается. За это время перекрытие прогревается до 25-35 °С, притом температура в помещении составляет 20-22 °С. Поскольку в доме есть второй свет, на верхнем этаже за счёт конвекции воздуха всегда тепло. Так что радиаторы или другие обогревательные приборы в коттедже отсутствуют. Когда за онком -20... -30 °С, система «теплый пол» работает круглосуточно. Но дом прекрасно сохраняет тепло, и общий расход получается небольшим, ведь такая температура в Московской области держится не дольше 3 недель.
Забор воздуха для вентиляции производится зимой из застеклённого помещения веранды, где в солнечную погоду воздух существенно нагревается даже в мороз. При проживании в доме двух человек вполне достаточен воздухообмен с кратностью 0,6. Так, в марте, когда на улице в течение дня было -6 °С, температура на веранде превышала +35 °С. Поэтому при температуре приточного воздуха около 0 °С можно вполне обходиться без отопления.
Немаловажную роль в обогреве помещений дома играют бытовые приборы: включённые телевизор, компьютер, кухонная плита, чайник, утюг заметно повышают температуру благодаря грамотно созданному тепловому контуру здания. Жизнеспособность дома проверялась и в экстремальных условиях. В январе при температуре -20...-25 °С произошла авария в поселковой электросети, которую устраняли пять дней. В этот период комфортную температуру в доме поддерживала резервная дровяная печь-камин. Кондиционеры для охлаждения помещений летом не устанавливали.
Благодаря низкой теплопроводности эковата не успевает нагреваться за день. Для поддержания комфортного микроклимата в доме в жаркий период достаточно ночного проветривания, что подтвердил опыт эксплуатации: при дневной температуре 35-38 °С в комнатах без кондиционирования воздуха сохранялась прохлада. Как видим, даже за сравнительно небольшую сумму можно сделать свой дом более комфортным, тёплым и соответствующим современным требованиям к энергосбережению.
ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЙ УТЕПЛИТЕЛЬ
Эковата - уже неплохо известный отечественному застройщику материал. Его всё чаще используют в индивидуальном строительстве для утепления полов, междуэтажных и чердачных пе-
рекрытий, а также мансардных крыш.
Каковы его свойства?
Натуральные целлюлозные волокна, из которых состоит эковата, имеют хорошо смачиваемую поверхность и при определённых условиях способны поглотить излишнее количество влаги. При этом влага не заполняет воздушные поры, а по капиллярам волокон мигрирует к наружной поверхности, где и испаряется. Таким образом, нет необходимости в устройстве сплошной пароизоляции, а также появляется возможность эффективно изолировать бревенчатые и брусовые дома, сохраняя их способность дышать.
Антисептики в составе эковаты исключают появление грибка, плесени, насекомых и грызунов, защищая деревянные конструкции и повышая их долговечность. Эковату наносят с помощью мобильных установок напыления. Обычно сухой материал, распушённый в машине, с потоком воздуха подают в нужное место по гибкому шлангу. Она покрывает конструкцию сплошным ковром и проникает в щели.
Энергосберегающий дом – это не идеализированное представление дома будущего, а сегодняшняя реальность, которая приобретает все большую популярность. Энергосебергающим, энергоэффективным, пассивным домом или экодомом сегодня называют такое жилище, которое требует минимум расходов на поддержание комфортных условий проживания в нем. Достигается это путем соответствующих решений в сфере , и строительства. Какие технологии для энергосберегающих домов существуют на данный момент, и сколько ресурсов они смогут сэкономить?
№1. Проектирование энергосберегающего дома
Жилище будет максимально экономным, если оно было спроектировано с учетом всех энергосберегающих технологий. Переделать уже построенный дом будет сложнее , дороже, да и ожидаемых результатов добиться будет трудно. Проект разрабатывается опытными специалистами с учетом требований заказчика, но при этом нужно помнить, что использованный набор решений должен быть, прежде всего, экономически выгодным. Важный момент – учет климатических особенностей региона .
Как правило, энергосберегающими делают дома, в которых проживают постоянно, поэтому на первое месте выходит задача сбережения тепла, максимального использования естественного освещения и т.д. Проект должен учитывать индивидуальные требования, но лучше, если пассивный дом будет максимально компактным, т.е. более дешевым в содержании .
Одним и тем же требованиям могут отвечать различные варианты . Совместное принятие решений лучших архитекторов, проектировщиков и инженеров позволили еще на стадии разработки плана возведения помещения создать универсальный энергосберегающий каркасный дом (подробнее читайте — ). Уникальная конструкция кооперирует в себе все экономически выгодные предложения:
- благодаря технологии SIP-панелей строение обладает высокой прочностью;
- достойный уровень термо- и шумоизоляции, а также отсутствие мостиков холода;
- сооружение не требует привычной дорогой системы отопления;
- с использованием каркасных панелей дом строится очень быстро и характеризуется длительным сроком службы;
- помещения компактны, комфортны и удобны во время их последующей эксплуатации.
В качестве альтернативы можно использовать для возведения несущих стен, утепляя конструкцию со всех сторон и получая в итоге большой «термос». Часто используется древесина как самый экологичный материал.
№2. Архитектурные решения для энергосберегающего дома
Чтобы добиться экономии ресурсов, необходимо уделить внимание планировке и внешнему виду дома. Жилище будет максимально энергосберегающим, если учтены такие нюансы:
- правильное расположение . Дом может быть расположен в меридиональном или широтном направлении и получать разное солнечное облучение. Северный дом лучше строить меридионально , чтобы увечить приток солнечного света на 30%. Южные дома, наоборот, лучше возводить в широтном направлении, чтобы уменьшить затраты на кондиционирование воздуха;
- компактность , под которой в данном случае понимают соотношение внутренней и внешней площади дома. Оно должно быть минимальным, а достигается это за счет отказа от выпирающих помещений и архитектурных украшений типа эркеров. Получается, что самый экономный дом – это параллелепипед;
- тепловые буферы
, которые отделяют жилые помещения от контакта с окружающей средой. Гаражи, лоджии, подвалы и нежилые чердаки станут отличной преградой для проникновения в комнаты холодного воздуха извне;
- правильное естественное освещение
. Благодаря несложным архитектурным приемам можно в течение 80% всего рабочего времени освещать дом с помощью солнечных лучей. Помещения, где семья проводит больше всего времени
(гостиная, столовая, детская) лучше расположить на южной стороне
, для кладовой, санузлов, гаража и прочих вспомогательных помещений достаточно рассеянного света, поэтому они могут иметь окна на северную сторону. Окна на восток в спальне
утром обеспечат зарядом энергии, а вечером лучи не будут мешать отдыхать. Летом в такой спальне можно будет вообще обойтись без искусственного света. Что же касается размера окон
, то ответ на вопрос зависит от приоритетов каждого: экономить на освещении или на обогреве. Отличный прием – установка солнечной трубы
. Она имеет диаметр 25-35 см и полностью зеркальную внутреннюю поверхность: принимая солнечные лучи на крыше дома, она сохраняет их интенсивность на входе в комнату, где они рассеиваются через диффузор. Свет получается настолько ярким, что после установки пользователи часто тянутся к выключателю при выходе из комнаты;
- кровля . Многие архитекторы рекомендуют делать максимально простые крыши для энергосберегающего дома. Часто останавливаются на двухскатном варианте, причем чем более пологим он будет, тем более экономным окажется дом. На пологой крыше будет задерживаться снег, а это дополнительное утепление зимой.
№3. Теплоизоляция для энергосберегающего дома
Даже построенный с учетом всех архитектурных хитростей дом требует правильного утепления, чтобы быть полностью герметичным и не выпускать теплоту в окружающую среду.
Теплоизоляция стен
Через стены уходит около 40% тепла из дома , поэтому их утеплению уделяют повышенное внимание. Самый распространенный и простой способ утепления – организация многослойной системы. обшиваются утеплителем, в роли которого часто выступает минеральная вата или пенополистирол , сверху монтируется армирующая сетка, а потом – базовый и основной слой штукатурки.
Более дорогая и прогрессивная технология – вентилируемый фасад . Стены дома обшиваются плитами из минеральной ваты, а облицовочные панели из камня, металла или других материалов монтируются на специальный каркас. Между слоем утеплителя и каркасом остается небольшой зазор, который играет роль «тепловой подушки», не позволяет намокать теплоизоляции и поддерживает оптимальные условия в жилище.
Кроме того, чтобы снизить теплопотери через стены, используют изолирующие составы в местах примыкания кровли, учитывают будущую усадку и изменение свойств некоторых материалов при повышении температуры.
Принцип работы вентилируемого фасада
Теплоизоляция кровли
Через кровлю уходит около 20% тепла. Для утепления крыши используют те же материалы, что и для стен. Широко распространены на сегодняшний день минеральная вата и пенополистирол . Архитекторы советуют делать кровельную теплоизоляцию не тоньше 200 мм независимо от типа материала. Важно рассчитать нагрузку на , несущие конструкции и кровлю, чтобы не была нарушена целостность конструкции.
Теплоизоляция оконных проемов
На окна приходится 20% теплопотерь дома. Хоть лучше, чем старые деревянные окна, защищают дом от сквозняков и изолируют помещение от внешнего воздействия, они не идеальны.
Более прогрессивными вариантами для энергосберегающего дома являются:
Теплоизоляция пола и фундамента
Через фундамент и пол первого этажа теряется по 10% теплоты. Пол утепляют теми же материалами, что и стены, но можно использовать и другие варианты: наливные теплоизоляционные смеси, пенобетон и газобетон, гранулобетон с рекордной теплопроводностью 0,1 Вт/(м°С). Можно утеплить не пол, а потолок подвала, если подобный предусмотрен проектом.
Фундамент лучше утеплять снаружи, что поможет защитить его не только от промерзания, но и от других негативных факторов, в т.ч. влияния грунтовых вод, перепадов температур и т.д. В целях утепления фундамента используют напыляемый полиуретан, и пенопласт.
№4. Рекуперация тепла
Тепло из дома уходит не только через стены и кровлю, но и через . Чтобы уменьшить расходы на отопление используют приточно-вытяжные вентиляции с рекуперацией.
Рекуператором называют теплообменник, который встраивается в систему вентиляции. Принцип его работы заключается в следующем. Нагретый воздух через вентиляционные каналы выходит из комнаты, отдает свое тепло рекуператору, соприкасаясь с ним. Холодный свежий воздух с улицы, проходя сквозь рекуператор, нагревается, и поступает в дом уже комнатной температуры. В результате домочадцы получают чистый свежий воздух, но не теряют тепло.
Подобная система вентиляции может использоваться вместе с естественной: воздух будет поступать в помещение принудительно, а выходить за счет естественной тяги. Есть еще одна хитрость. Воздухозаборный шкаф может быть отнесен от дома на 10 метров, а воздуховод проложен под землей на глубине промерзания . В этом случае еще до рекуператора летом воздух будет охлаждаться, а зимой – нагреваться за счет температуры почвы.
№5. Умный дом
Чтобы сделать жизнь более комфортной и при этом экономить ресурсы, можно и техникой , благодаря которым уже сегодня возможно:
№6. Отопление и горячее водоснабжение
Гелиосистемы
Самый экономный и экологичный способ отапливать помещение и подогревать воду – это использовать энергию солнца. Возможно это благодаря солнечным коллекторам, установленным на крыше дома. Такие устройтсва легко подсоединяются к системе отопления и горячего водоснабжения дома, а принцип их работы заключается в следующем . Система состоит из самого коллектора, теплообменного контура, бака-аккумулятора и станции управления. В коллекторе циркулирует теплоноситель (жидкость), который нагревается за счет энергии солнца и через теплообменник отдает тепло воде в баке-аккумуляторе. Последний за счет хорошей теплоизоляции способен долго сохранять горячую воду. В этой системе может быть установлен нагреватель-дублер, который догревает воду до необходимой температуры в случае пасмурной погоды или недостаточной продолжительности солнечного сияния.
Коллекторы могут быть плоскими и вакуумными . Плоские представляют собой коробку, закрытую стеклом, внутри нее находится слой с трубками, по которым циркулирует теплоноситель. Такие коллекторы более прочные, но сегодня вытесняются вакуумными. Последние состоят из множества трубок, внутри которых находятся еще трубка или несколько с теплоносителем. Между внешней и внутренней трубками – вакуум, который служит теплоизолятором. Вакуумные коллекторы более эффективны, даже зимой и в пасмурную погоду, ремонтопригодны. Срок службы коллекторов около 30 лет и более.
Тепловые насосы
Тепловые насосы используют для отопления дома низкопотенциальное тепло окружающей среды , в т.ч. воздуха, недр и даже вторичное тепло, например от трубопровода центрального отопления. Состоят такие устройства из испарителя, конденсатора, расширительного вентиля и компрессора. Все они связаны замкнутым трубопроводом и функционируют на основе принципа Карно. Проще говоря, теплонасос подобен по работе холодильнику, только функционирует наоборот. Если в 80-х годах прошлого века тепловые насосы были редкостью и даже роскошью, то уже сегодня в Швеции, например, 70% домов отапливаются подобным образом.
Конденсационные котлы
Биогаз в качестве топлива
Если скапливается много органических отходов сельского хозяйства, то можно соорудить биореактор для получения биогаза . В нем биомасса благодаря анаэробным бактериям перерабатывается, в результате чего образуется биогаз, состоящий на 60% из метана, 35% — углекислого газа и на 5% из прочих примесей. После процесса очистки он может использоваться для отопления и горячего водоснабжения дома. Переработанные отходы преобразуются в отличное удобрение, которое может использоваться на полях.
№7. Источники электроэнергии
Энергосберегающий дом должен и, желательно, получать ее из возобновляемых источников. На сегодняшний день для этого реализована масса технологий.
Ветрогенератор
Энергия ветра может преобразовываться в электричество не только большими ветряными установками, но и с помощью компактных «домашних» ветряков . В ветряной местности такие установки способны полностью обеспечивать электроэнергией небольшой дом, в регионах с невысокой скоростью ветра их лучше использовать вместе с солнечными батареями.
Сила ветра приводит в движение лопасти ветряка, которые заставляют вращаться ротор генератора электроэнергии. Генератор вырабатывает переменный нестабильный ток, который выпрямляется в контроллере. Там происходят зарядка аккумуляторов, которые, в свою очередь, подключены к инверторам, где и идет преобразование постоянного напряжения в переменное, используемое потребителем.
Ветряки могут быть с горизонтальной и вертикальной осью вращения. При разовых затратах они надолго решают проблему энергонезависимости.
Солнечная батарея
Использование солнечного света для производства электроэнергии не так распространено, но уже в ближайшем будущем ситуация рискует резко измениться. Принцип работы солнечной батареи очень прост: для преобразования солнечного света в электричество используется p-n переход. Направленное движение электронов, провоцируемое солнечной энергией, и представляет собой электричество.
Конструкции и используемые материалы постоянно совершенствуются, а количество электроэнергии напрямую зависит от освещенности. Пока наибольшей популярностью пользуются разные модификации кремниевых солнечных батарей , но альтернативой им становятся новые полимерные пленочные батареи, которые пока находятся в стадии развития.
Экономия электроэнергии
Полученное электричество нужно уметь расходовать с умом. Для этого пригодятся следующие решения:
№8. Водоснабжение и канализация
В идеале, энергосберегающий дом должен получать воду из скважины , расположенной под жилищем. Но когда вода залегает на больших глубинах или качество ее не отвечает требованиям, от подобного решения приходится отказываться.
Бытовые стоки лучше пропускать через рекуператор и отбирать у них теплоту. Для очистки сточных вод можно использовать септик , где преобразование будет совершаться за счет анаэробных бактерий. Полученный компост является хорошим удобрением.
Для экономии воды неплохо бы уменьшить объем сливаемой воды. Кроме того, можно воплотить в жизнь систему, когда вода, используемая в ванной и раковине, применяется для слива в унитазе.
№9. Из чего строить энергосберегающий дом
Конечно же, лучше использовать максимально природное и натуральное сырье, производство которого не требует многочисленных стадий обработки. Это древесина и камень . Предпочтение лучше отдавать материалам, производство которых осуществляется в регионе, ведь таким образом снижаются растраты на транспортировку. В Европе пассивные дома стали строить из продуктов переработки неорганического мусора. , стекло и металл.
Если один раз уделить внимание изучению энергосберегающих технологий, продумать проект экодома и вложить в него средства, в последующие годы расходы на его содержание будут минимальными или даже стремиться к нулю.
Энергоэффективные технологии все прочнее входят в нашу современную жизнь. Каждый человек стремиться сделать свой дом максимально теплым и уютным. А с повышением тарифов на газ, например, содержать большой дом не так просто, как кажется. Именно в целях экономии и можно сделать свое жилище энергоэффективным. Что это такое и как этого достичь - рассмотрим дальше.
Что такое энергоэффективность?
Сама по себе энергоэффективность - это минимальные затраты, непосредственно связанные с потреблением электричества. Энергосберегающим домом можно назвать тот, в котором энергозатраты уменьшены минимум на 30%.
То есть мы получаем, что энергоэффективный дом - это здание жилищного типа, в котором минимизированы любые энергопотери, в результате чего сокращается активное энергопотребление. В Украине дороже всего населению обходится отопление, поэтому важной задачей превращения дома в энергоэффективное жилище - уменьшить потерю тепла через утепление конструкции здания.
Визуализируем энергоэффективность в цифрах
Это нашумевший показатель можно вычислить по коэффициенту сезонного использования тепла, то есть Е. При подсчете коэффициента полезно также знать отношение фасада здания к объему дома, толщину слоя утеплителя на внешних, внутренних стенах, крыше, площадь всех окон и количество проживающих в доме людей. Формула расчета простая: количество выработанного тепла (кВт) нужно разделить на количество потребляемоей энергии (кВт). В виде цифр мы получаем следующие показатели:
- Е <= 110 кВт*ч /м2/год - обычный дом;
- Е <= 70 кВт*ч /м2/год - энергоэффективный;
- Е <= 15 кВт*ч /м2/год - пассивный.
Если взять среднестатистический мало утепленный дом, то через внешние стены он теряет тепло. Из-за этого до 70% всего потребляемой энергии уходит на отопление. В Украине отопительный сезон длится, в среднем, 5-6 месяцев, климат н сильне суровый, но временами температура достигает 17-20 градусов Цельсий. При анализе многие люди задумываются, а выгодно ли построить энергоэффективные? Кажется, будто инвестиции в это строительство такие высокие, что не окупятся никогда.
На деле же глупо говорить о низкой стоимость строительства энергоэффективного дома. В среднем, цена превысит на 14% стоимость обычного, однако же в эксплуатации активный дом обойдется на 60-70% дешевле.
Базовые принципы энергоэффективного дома
Самое важное, к чему стоит стремиться при строительстве - полная и абсолютная герметизация конструкции. Все мостики холода, даже самые маленькие, должны быть перекрыты.
Если проведем аналогию сотворения мира со строительством энергосберегающего дома, то и тут у нас можно выделить 3 кита, на которых все и держится. Первый - теплоизоляционный контур фундамента. Насколько известно, наибольшее количество тепла уходит через стены, однако и фундамент играет не самую последнюю роль. О будущей энергоэффективности нужно подумать еще на ступени рытья котлована. Тогда строители создают особый перманентный теплоизоляционный контур, который не позволяет происходить прямому контакту фундамента с грунтом. Сюда же мы относим энергосберегающие окна, состоящие из 3 и больше камер. Они помогают сократить теплопотери на 50%.
Второй кит, на котором базируется энергоэффективность дома - герметичный воздухонепроницаемый контур.
Третий кит - комфортный микроклимат внутри дома, который создан благодаря правильно выстроенной системы вентиляции с рекуператором.
Как построить энергоэффективный дом?
Как бы ни казалось, но строительство современного жилья требует учитывать некоторые важные нюансы:
- разрабатывайте проект только с проверенными, квалифицированными организациями, за спиной которых не одно успешное строительство;
- на этом же этапе предусматривайте применение в строительстве современные утеплители. Так вы сможете максимально снизить теплопотери;
- окна “крадут” около 15-25% тепла, поэтому устанавливайте только мультипакетные окна, желательно даже с аргоновым заполнением.
Выше было указано, что фундамент играет не последнюю роль в сохранении тепла. Многие архитекторы и специалисты рекомендуют использовать “утепленную шведскую стенку”.
То есть для этого нужно дополнительно утеплить еще и фундамент будущего дома специальным экструзионным пенополистиролом. Да, от общей потери тепла через фундамент уходит всего 10-15%, но и их также можно предупредить.
На самом этапе проектирования важно определиться с общей площадью дома, высотой потолков, площадью фасада, окон, фундамента. Не последнюю роль играет еще и тип вентиляции, поскольку через нее владелец дома теряет около 10% генерируемого тепла.
Как сделать уже существующий дом энергоэффективным?
Самое важное, поскольку главные теплопотери происходят через стены, - выбрать лучшее утепление. Толщина выбранного материала зависит от самой конструкции дома. Нормами предусматривается толщина в 150мм, а вот со стороны энергоэффективности - 250-300. Кроме этого учитывать также нужно материалы и производителя утеплителя. Каждая определенная марка подходит определенному типу конструкции.
Смена окон также поможет уменьшить теплопотери. Качественные стеклопакеты сохранят до 50% тепла. Разница между потерей современных окон невелика - 70-100 Вт/кв.м. Но если площадь окон в доме равна 40 кв.м., а уровень теплопотери - максимальный из приведенных - 100 Вт, то все остекление “украдет” 4000 Вт.
Проработка вентиляции также внесет свою лепту. По стандарту весь объем воздуха в здании должен сменяться каждый час. Если для примера взять дом на 170м2, высота потолков которых равно 3 м, то ежечасно требуется 500м3 чистого, уличного воздуха.
Теперь посчитаем какие теплопотери понесет за собой такой приток путем умножением площади дома на высоту потолков (так мы получим объем дома) и на требует приток. В результате: 16,7*500=8500 Вт. Для сохранения тепла можно снизить воздухообмен или подогревать уличный воздух с помощью вентиляционной системы с рекуперами.
Компании, которые строят энергоэффективные дома
Конечно же, опытные застройщики со штатом профессиональных специалистов быстро и качественно построят новый дом, сделав его наиболее энергосберегающим. Приведет далее ТОП-5 украинских компаний.
Optima House
“Оптима Хауз” является дочерним предприятием застройщика “Доступное жилье” и действует на территории Киева и Киевской области. На рынке существует с 2015 года, опирается на западные идеи и проекты типа “Активный дом”. Жилье этой компании отапливается специальным теплонасосом, солнечными батареями на крыше дома и коллекторами для нагрева воды. Жилищные здания Optima House потребляет на 65% меньше энергии, чем обычные дома. Стоимость услуг компании начинается с 1000 долл. США за 1 кв.м. с учетом внутренней отделки.
Life House Building
“Экопан”
Еще одна компания в г. Днепр, которая в своей деятельности используется исключительно экологически чистые материалы. Для строительства инженеры придумали технологию вроде конструктора: сначала собираются отдельные элементы в определенные конструкции, а затем уже они соединяются и получается новый дом. Отдельные панели не превышают толщину 20 см, но этого вполне хватает, чтобы в мороз -12 градусов, отопить дом площадью 200 м 2 всего лишь 10м 3 газа. Для сравнения, это в 9 раз меньше, чем нужно для нагрева обычного каменного дома такой же площади. Обойдется экологически чистое жилье этой компании в 500 долларов США за 1 кв.м.
PassivDom
Довольно молодая компания-стартап, основанная весной 2016 года. Задачей предприятия является строительство не просто энергоэффективных домов, но полностью автономного жилья. Готовое детище PassivDom нет необходимости подключать к сетевым коммуникациям, поэтому свой дом такого плана можно построить далеко в горах. Каркас здания создается на 3D-принтере, а отсутствие стыков гарантирует идеальную герметичность и теплоизоляцию. Изначально печатаются небольшие панели по 36м 2 , а на крыше монтируется солнечная батарея. Грязная вода из душа, например, очищается для повторного использования специальной встроенной системой.
Neoarce
Главным ориентиром деятельности компании является немецкое предприятие Passichaus. Энергосберегающие дома строятся со специальной герметичной прослойкой, которая улучшает и без того отличную теплоизоляцию, сводя на минимум теплопотерю. Энергообеспечения жилья происходит за счет солнечных батарей, тепловых насосов и коллекторов. Чтобы построить такое жилье вдали от всех, в горах или лесу, нужно оплатить по 1000$ за 1м 2 . В эту стоимость входит внутренняя отделка, настройка коммуникаций внутри дома и установка сантехники.
Какие преимущества?
Первое и самое важное достоинство, которое следует назвать - экономичность энергосберегающего дома. Для его содержания вы уменьшите свои затраты на 60-70%. С нынешними тарифами на газ эти цифры поражают. К тому же в 99,9% на такие дома устанавливают солнечные батареи и коллекторы, которые в виду зеленого тарифа также становятся преимущественными по сравнению с сетевым электрообеспечением.
Второе и немаловажное преимущество - возможность использовать для отапливая обычным магистральным газом. В сутки будет достаточно 10 кубометров для создания комфортной температуры.
А есть ли недостатки?
Наверно единственный, но такой существенный недостаток - большая стоимость строительства энергоэффективного дома. Расценки компаний на украинском рынке варьируются от 500 до 1000 долларов за 1 кв. метр и часто включают в себя услуги внутренней отделки, налаживание систем, проводку и установку сантехники. Окупаемость дома также займет достаточно долгое время и зависит от площади, тип утепления, материалов строительства, уровня модернизации и апгрейда.
Подведем итоги
Проанализировав все вышесказанное можно сделать вывод, что строительство энергосберегающего дома - выгодная и амбициозная инвестиция. Большая инвестиция, которая полностью себя окупит, снизит траты на обслуживание.
Сейчас на рынке можно найти огромное количество компонентов и необходимых систем, которые разнятся между собой в цене, но не в качестве. Правильно выбранные и установленные датчики уменьшая ваши затраты на отопление до 40%. Например, “умный дом” будет сам контролировать включение и выключение света, активацией мелкой и крупной бытовой техники и т.д.
В развитых странах сложились конкретные требования к стандартам энергосберегающих технологий для дома. Полезно будет ознакомиться с ними при проектировании своего дома. Строительство энергосберегающего здания обходится дороже. Но, построив такой дом, вы получаете при многолетней его эксплуатации значительную экономию средств.
Энергоэффективность здания оценивается потерей тепловой энергии с 1 м2 в год или за отопительный сезон. Средним считается показатель 100–120 кВт.ч/м2.
Для энергосберегающего дома этот показатель должен быть ниже 40 кВт.ч/м2. Для европейских стран он равен 10 кВт.ч /м2.
Снижение потребления достигается исключением нерационального расходования энергоносителей.
Чтобы уменьшить теплопотери здания, необходимо применение прогрессивных теплосберегающих технологий и строительных материалов.
Это значит, что комплексные меры по утеплению конструкций здания должны предшествовать остальным энергоэффективным мероприятиям.
Следующий этап реализации решений по организации энергосберегающего дома – выбор и монтаж грамотных инженерных систем.
Весомой статьей расходов в доме является отопление. Уменьшить расходы на эксплуатацию отопительной системы можно, используя энергосберегающие технологии для частного дома.
Системы отопления дома классифицируются по типу энергоносителя:
- Газ. Самая распространенная и экономная отопительная система, не требующая больших финансовых вложений. Обычные газовые котлы расходуют нерационально много топлива. Сжигаемый газ нагревает теплообменник и улетучивается в дымоход, имея еще высокую температуру. В энергосберегающем доме устанавливают конденсационный котел, который с помощью второго теплообменника повышает КПД котла, забирая тепло выхлопных газов.
Хорошим выбором, с финансовой точки зрения, является система газ-комби-терм. Это отопление с одновременным нагреванием воды. Управление осуществляется блоком автоматики. Это решение практически уже стало стандартным. - Электричество. Энергоемкая система отопления. Сократить расходы электрических котлов может помочь установка двухтарифного счетчика и теплоаккумулятора. В ночное время котел работает по низкому тарифу, аккумулятор заряжается. Днем котел работает по необходимости от аккумулятора. Вообще, системы отопления с использованием электроэнергии не рекомендуются.
- Твердое топливо. Твердотопливный котёл протапливают отходами и древесным мусором. Энергосберегающий котёл с двойным циклом сжигает отходы без остатка, не выбрасывая дыма. Этот вариант повышает энергоэффективность дома.
- Жидкое топливо. Расход топлива зависит от конструктивных особенностей горелки Бабингтона и качества самого оборудования.
- Энергия солнца. Гелиосистемы. Они работают совместно с другими обычными источниками тепла, традиционными котлами. Применение солнечных батарей повышает эффективность системы отопления, но не заменяет ее. Солнечные коллекторы могут обеспечить около 50% потребности в горячей воде, а в южных широтах в период с апреля по октябрь на 100%. В Белоруссии разработан солнечный коллектор, имеющий себестоимость около 10$ на 1 м2, соответствующий по своим основным характеристикам западным образцам. Много положительных отзывов о гелиосистемах Sint Solar, как о сберегающих инженерных системах современных домов.
- Энергия окружающей среды. Тепловые насосы. Если вы хотите построить энергосберегающий дом и не слишком стеснены в материальных средствах, выбирайте тепловой насос. Они бывают различных типов. Источниками тепла для оборудования служат грунт, вода, горные породы или воздух. Первоначальные затраты на приобретение оборудования и монтаж достаточно высоки, но окупаются при длительной эксплуатации.
Устройство состоит из конденсатора, испарителя, компрессора, вентиля, трубной разводки. Действует насос по принципу Карно, как холодильник, только наоборот. Около 70% домов в Швеции и Дании оборудованы такими насосами.
Энергонезависимый дом имеет, как правило, альтернативные источники тепла – энергию солнца и недр земли. Горячее водоснабжение работает на установках возобновляемой энергии: солнечных коллекторах, тепловых насосах.
Энергоэффективная вентиляция
Энергосберегающий дом обязательно предусматривает использование вентиляционной приточно-вытяжной системы с рекуперацией.
Обычно вентиляция происходит за счет естественной циркуляции воздуха, поступающего через открытые форточки, окна, клапаны приточной вентиляции. Удаление комнатного воздуха осуществляется стационарными вентиляционными системами.
Энергосбережение дома решает проблему сложнее. Здесь обязательно устанавливаются рекуператоры воздуха при смонтированных герметичных стеклопакетах. Суть работы устройства заключается в том, что зимой выходящий из помещения отработанный воздух в теплообменнике отдает свое тепло воздуху, поступающему с улицы. Температура свежего воздуха, поступающего обратно в дом, примерно 17 градусов. При этом чистота и влажность воздуха сохраняется.
Летний знойный воздух, поступая в подземный воздуховод, охлаждается до такой же температуры. В дальнейшем требуется минимальная регулировка температуры до уровня комфортной.
К недостаткам системы можно отнести:
- необходимость использования электроэнергии;
- шумы от вентилятора;
- зависимость эффективности работы от модели.
Экономия электроэнергии
Энергосберегающий дом предполагает необходимость использования всех существующих возможностей для экономии электроэнергии.
Рассматриваем все альтернативы:
- сушке белья в стиральной машине предпочтем сушку на воздухе;
- для приготовления пищи выбираем газовую плиту, а не электроплиту;
- для освещения используем новые экономичные светодиодные лампы вместо ламп накаливания и люминесцентных ламп;
- по необходимости устанавливаем датчики присутствия;
- устанавливаем двухтарифный электрический счетчик. Тариф в ночное время с 23 до 7 часов ниже в два раза, чем днем, что дает существенную экономию;
- приобретаем бытовые электроприборы и кухонную технику с классом энергопотребления от А+ до А+++. Современные приборы потребляют раз в 10 меньше энергии, чем их аналоги 10–15-летней давности.
Кроме этого, для сбережения электроэнергии в ведении домашнего хозяйства найдется немало способов. Например, холодильник должен стоять в неотапливаемом помещении, как минимум, вдали от отопительных приборов. Объем стиральной и посудомоечной машин должен использоваться полностью.
Рациональный подход к экономии электроэнергии существенно сократит затраты на содержание жилища.
Европейские требования к энергосберегающему дому
В идеале, энергосберегающий дом должен быть независим от потребления энергоносителей. Поэтому при его проектировании и строительстве полезно учитывать опыт стран Европы:
- стены с высокой степенью теплоизоляции, коэффициент теплопроводности менее 0,15 Вт/(м2К);
- максимальная герметичность дома;
- отсутствие мостиков холода в конструкциях;
- здание правильной геометрии, компактное;
- современные стеклопакеты с низкой теплопроводностью;
- ориентация здания на южную сторону при отсутствии затенения;
- применение возобновляемых источников энергии – солнца, недр земли;
- использование тепловых насосов, солнечных батарей для отопления и горячей воды;
- рекуперация с хорошим уровнем возврата теплого воздуха;
- подогрев воздуха с помощью грунтовых теплообменников;
- высоко экономичная бытовая техника для экономии электроэнергии.
Комплекс мероприятий по организации энергонезависимого дома является довольно дорогим, но цены на энергоносители постоянно растут. Поэтому при применении энергоэффективных технологий становится реальной возможность снизить затраты на эксплуатацию энергосберегающего дома, по сравнению со стандартным.
Рассмотрим эту сторону вопроса на примере реализованных энергоэффективных домов. Первопроходцами в строительстве энергоэффективных домов являются европейские страны. Именно от них многие россияне перенимают успешный опыт и ориентируются на популярные там строительные материалы и энергоэффективные технологии. В России возведение энергоэффективных домов движется не столь активными темпами, хотя с каждым годом набирает оборот.
В реализации таких проектов успешно принимает участие эксперт в области энергоэффективного строительства – компания ISOVER. Эксперты делятся международным опытом и предлагают тепло- и звукоизоляционные материалы, применение которых позволяют повысить класс энергоэффективности здания до A+++.
Энергоэффективный дом в Нижегородской области
Среди реализованных объектов - дом с ультранизким потреблением энергии в Нижегородской области. Удельное потребление энергии на отопление 165 м 2 составляет 33 кВт*ч на м 2 в год. Затраты на отопление электричеством зимой составили 62,58 кВт*ч в сутки при среднемесячной температуре -17°C. При круглосуточном тарифе 1,7 руб/кВт*ч это обходится в 3 200 руб в месяц . Дом построен по каркасной технологии. Для утепления полов применили материалы ISOVER общей толщиной 420 мм, для стен – минеральную вату ISOVER (толщина утепления 365 мм), в кровле толщина утеплителя ISOVER составила 500 мм . Система отопления здания – электрические низкотемпературные конвекторы, общая мощность которых 3.5 кВт. В доме организована система приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором тепла и грунтовым теплообменником подогрева уличного воздуха. Для снабжения горячей водой установленывакуумные солнечные коллекторы.
Энергоэффективный дом в Московской области
Еще один энергоэффективный дом, построенный с участием ISOVER, - трехэтажное здание общей площадью 290,9 м2 в Чеховском районе (Московская область). Ознакомимся с ним подробнее. Два жилых этажа и эксплуатируемая мансарда размещают кухню, гостиную, гардеробную, детскую, пять спален и четыре санузла. Для сауны, комнаты отдыха, спортзала, а также инженерного оборудования выделены эксплуатируемая кровля и подвал. Данный энергоэффективный дом уникален как с точки зрения конструктивных особенностей, так и технологии утепления, и потребления энергии.Конструктивные и дизайнерские особенности отражаются в применении двух различных систем отделки фасадов. В доме гармонично объединили вентилируемый фасад с навесными панелями из натурального дерева и штукатурный фасад. Не допустить перегрева здания позволяет примененная европейская технология, согласно которой несущие монолитные стены здания изнутри не закрываются. Их только оштукатуривают и красят. В жаркий день такие стены забирают часть лишнего тепла, аккумулируют его и отдают ночью, обеспечивая дополнительную экономию на охлаждении и равномерно распределяя температуру во все помещения.
На данном объекте удалось достигнуть значительного сокращения потребления энергии на охлаждение и отопление при соответствии повышенным требованиям к уровню комфорта с помощью массивной теплоизоляционной оболочки.
Она создана из эффективных тепло- и звукоизоляционных материалов ISOVER толщиной от 400 мм и более.
Для утепления дома мы применили решения ISOVER, поскольку они успешно зарекомендовали себя на других энергоэффективных объектах. Удобно, что в компании имеются квалифицированные специалисты по энергоэффективности, которые оказывают своевременную консультационную помощь», - отметил генеральный директор компании «ИнтерСтрой» Д.М. Поляк.
Тепло и долговечность двум навесным вентилируемым фасадам обеспечивают материалы ISOVER ВентФасад Оптима , установленные в три слоя по 120 мм и ISOVER ВентФасад Верх (30 мм). Фасады, утепленные по системе штукатурный фасад, выполнены с применением продукта ISOVER ШтукатурныйФасад в два слоя по 200 мм. Такая оболочка позволяет применять для отопления и охлаждения дома альтернативные, возобновляемые источники энергии, например, геотермальную энергию Земли.
В здании установлена вентиляция с рекуперацией тепла. Система отопления создана на базе теплового насоса. Расчеты показали, что удельное потребление тепловой энергии дома не превысит 35кВтч /м2год, что в разы ниже среднего потребления в России.
Узнав о классах энергоэффективности зданий и сооружений, возможности их повышения для комфортных условий проживания и сокращения затрат на отопление, о базовых принципах и экономической целесообразности, дальнейшее решение в пользу строительства стандартного или энергоэффективного дома остается за вами. Делайте правильный выбор и живите долго в теплом доме.
