какая форма здания является наиболее энергоэффективной прямоугольная
+7(343)361-27-66
Строительство
финских домов
в Екатеринбурге
Принципы строительства энергоэффективного дома
Мысль о снижении ежемесячных расходов на коммунальные нужды является своевременной тогда, когда Вы только планируете строительство собственного дома, а не тогда, когда дом уже построен. Многие технические решения, легко и дёшево реализуемые на этапе строительства, после постройки иногда будут очень дорогими, а иногда просто невозможными.
Львиная доля коммунальных затрат в России — это расходы на отопление, поэтому в первую очередь правильно снижать эти затраты.
Эта статья познакомит Вас с принципами строительства не просто тёплых, но энергоэффективных домов.
Европейский подход к экономии энергии на отоплении дома
В Европе уже давно на государственном уровне стремятся снизить энергопотребление как жилых, так и производственных и коммерческих зданий, над этими задачами работает множество лабораторий и институтов, которые проводят эксперименты, ведут замеры и тепловую съёмку зданий, изыскивают разнообразные способы снизить расход энергии.
Классификация зданий по их уровню энергопотребления.
Для начала обратите внимание на европейскую классификацию зданий в зависимости от уровня энергопотребления во время их эксплуатации:
Еще раз: дом нулевой энергии и дом плюс отличаются от пассивного дома на самом деле лишь оснащением их добавочными энергетическими мощностями на альтернативных источниках энергии, таких как солнечные батареи, ветряные и гидроэлектростанции, термальные воды, тепловые насосы и т.п.
Поэтому стандарт, к которому сейчас cтремится прогрессивное европейское сообщество — это пассивный дом.
Концепция энергоэффективного дома с нормой годового энергопотребления 15 кВт•ч/(м2•год) называется пассивный дом. Реализация проекта обеспечивает одновременно повышение комфортности условий проживания и экономию энергетических ресурсов. На основе данной концепции уже построен и строится целый ряд зданий в Германии, Дании и других странах.
Пассивный дом может потребовать увеличения затрат при строительстве до 30% по сравнению со стоимостью возведения обычного дома. Но, при этом, на эксплуатационных расходах в этом доме при европейских ценах на энергоносители и учет экономится от 70% до 99%, что, в Европе достаточно интересно, а в России пока не так актуально, так как наши цены на энергоносители далеки от европейских.
Дом называется «пассивным» именно потому, что он уже за счет своей архитектуры — то есть не активно (с помощью инженерного оборудования), а пассивно (с помощью планировочного решения) — поглощает, аккумулирует и сохраняет для своих жильцов максимальное количество энергии из окружающей среды.
Концепция пассивного или энергоэффективного дома была разработана на основе экспериментальных исследований эксплуатируемых зданий и математического моделирования процессов теплопередачи с использованием методов ИК-термографии при обследовании конструкций. В соответствии с разработанной концепцией при проектировании энергоэффективного здания соблюдаются несколько основополагающих архитектурных и строительных принципов.
Принципы повышения энергоэффективности дома
Поправка на российские условия
Оценивая возможность применения предложенной концепции в Российской Федерации, необходимо отметить следующее. Обозначенный уровень энергопотребления – 15 кВт•ч/(м2•год) – в Европе реализуется в регионах с количеством ГСОП (градусо-сутки отопительного периода), равным 3400. В Российской Федерации к таким регионам относятся районы, расположенные в ЮФО южнее г. Ростов-на-Дону (3 523), Ставрополь (3 209), Астрахань (3 540), Элиста (3 668) и др. В более северных районах энергопотребление таких зданий будет существенно выше.
Технико-экономическая эффективность этих зданий в современных условиях определяется сравнительной стоимостью материалов и ТЭР, которые имеют конъюнктурный и меняющийся во времени, преимущественно в сторону увеличения стоимости ТЭР, характер. Технически эта концепция может быть реализована, однако, это потребует применения дорогостоящих строительных конструкций, например, двухкамерных стеклопакетов с криптоновым заполнением. Срок окупаемости такого здания в России будет очень большим, что и будет определять возможность его реализации в нынешних экономических условиях.
Таким образом, для России эта концепция на сегодняшний день не является экономически оптимальной. Это – дома будущего. Вместе с тем, уже сегодня в отечественной практике может быть использована значительная доля из предлагаемых в этом проекте технических решений, направленных на повышение энергоэффективности зданий, например, сокращение количества и проводимости тепловых мостов, повышение до определенного предела термического сопротивления строительных конструкций и др.
Какие принципы проектирования энергоэффективных домов стоит использовать в России
Основные принципы проектирования пассивного дома можно разбить на следующие подразделы:
Ландшафтно-планировочные.
Правильная ориентация здания по сторонам света, а именно:
*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 0,8Вт/(м²хК).
Неконтролируемые утечки через зазоры должны быть меньше, чем 0,6 на общий объем дома в час во время теста (избыточного давления 50 ПА).
Термические мосты должны отсутствовать, либо сведены к минимуму.
За счет вышеперечисленных приемов, пассивным способом, экономится огромное количество энергии. В результате — мы получаем пассивный дом, который на эксплуатацию (отопление и охлаждение) требует не более 20% от обычного дома.
Похожие статьи
История завода ДКМК, история каркасных домов на Урале
Загородный дом для постоянного проживания, коттедж, каркасный дом, финский дом
Звукоизоляция стен и перекрытий каркасного дома — научный подход
Энергоэффективное здание с безупречным микроклиматом
Добиться высоких показателей энергоэффективности возможно только при комплексном подходе ко всем инженерным системам зданий, а главное, при их планировании на этапе проектирования. Рассмотрим самые важные материалы, системы и коммуникации, которые необходимо продумать и включить в проект до начала строительства, на примере конкретного дома, построенного в Подмосковье
Энергоэффективное здание с безупречным микроклиматом
П. Орлов, инженер проекта, компания ООО «Смарт-Строй».
Добиться высоких показателей энергоэффективности возможно только при комплексном подходе ко всем инженерным системам зданий, а главное, при их планировании на этапе проектирования. Рассмотрим самые важные материалы, системы и коммуникации, которые необходимо продумать и включить в проект до начала строительства, на примере конкретного дома, построенного в Подмосковье (рис. 1).
Энергоэффективные материалы и ограждающие конструкции
Строительные материалы
• Утепление фундамента (например, 200 мм XPS Ravatherm – под монолитной ж/б плитой).
• Утепление стен (например, 150 мм XPS Ravatherm – снаружи стен из двойного керамического блока толщиной 380 мм).
• Утепление мансардной крыши (например, 250 мм минеральной ваты – перехлестное утепление).
• Утепление чердачного перекрытия (например, 200 мм пеностекла и 50 мм XPS Ravatherm – перехлестное утепление).
Утеплитель стоит размещать снаружи конструкции дома (рис. 2). Таким образом, основная кирпичная масса несущих стен дома оказывается внутри системы, напоминающей термос. За счет высокой теплоемкости стен и перекрытий дневные/ночные колебания температуры сглаживаются, перенося дневное тепло на ночь, а ночную прохладу на день, что также повышает экономичность кондиционирования и отопления.
Высокоэффективные стеклопакеты с 3 стеклами
Первое стекло стеклопакета с технологией Pilkington Activ Suncool™ 70/40 обеспечивает самоочистку от грязи на весь срок службы стекла, а также пропускную способность света без допуска тепловой энергии от солнца внутрь помещений, что обеспечивает летнюю экономию на энергопотреблении кондиционеров. Два последующих стекла с покрытием К-Glass™, с использованием теплых рамок, защищают от утечек тепла из дома и дают экономию на отоплении в зимний период.
Входные двери с терморазрывом
Сделаны из швейцарского непромерзающего профиля. Помимо теплоизоляционных свойств они помогают избежать обледенения в периоды оттепелей и заморозков.
Система кондиционирования воздуха
Для комфорта крайне важен микроклимат в жилых помещениях: не только оптимальная температура и влажность, но и качество воздуха.
Для охлаждения воздуха можно использовать систему на базе потолочных и напольных фэнкойлов, а также чиллера. При этом внешний вид здания не портят многочисленные вывешенные наружу уличные блоки сплит-систем, а вся система становится более экономичной. Холодоносителем в системе кондиционирования является вода, а активным охлаждающим агрегатом – чиллер. Сам чиллер (один мощный блок на все здание) установлен снаружи, за зданием (рис. 3). От него внутрь здания осуществлен ввод на основе незамерзающей жидкости, которая через теплообменник передает холод или тепло в водяной контур фэнкойлов.
Снизить мощность чиллера и повысить энергоэффективность можно с помощью дополнительного геоконтура. На данном объекте геоконтур представляет собой трубу ПНД диаметром 40 мм, заложенную в песочной подушке под фундаментом. Этот геоконтур является своеобразным аккумулятором холода: дополнительный холод будет браться из земли, а чиллер станет накапливать его в земле. Подобный аккумулятор холода очень эффективен благодаря тому, что температура земли на глубине стремится к значению 7 °C.
Места для установки фэнкойлов, а также подводка коммуникаций к ним и управляющим термостатам закладываются в проект (рис. 4).
Систему отопления важно спроектировать с учетом функции погодозависимой автоматики для обеспечения минимального потребления ресурсов на обогрев. Такая система может быть представлена радиаторами и теплыми полами, работающими от газового котла с функцией погодозависимой автоматики. Температура теплоносителя в котле управляется автоматикой котла в зависимости от температуры воздуха на улице (рис. 5).
Обеспечить высочайшее качество воздуха и снизить тепловые потери здания должна система приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором тепла. Она позволяет поддерживать чистый и свежий воздух в каждом помещении (рис. 6).
Тепловые потери при использовании традиционных методов вентилирования воздуха (открытые окна или отдельные приточные установки) могут составлять до 40 % от общих тепловых потерь здания. В данном случае тепловые потери сведены к минимуму, так как тепло выходящего отработанного воздуха используется для подогрева входящего в здание воздуха.
КПД рекуператора тепла в данной установке составляет 80 %, что означает экономию тепловой энергии на вентиляцию помещения до 80 %. Данный показатель крайне важен для снижения эксплуатационных расходов в энергоэффективных зданиях.
В приточно-вытяжной установке также установлен теплообменник, который дополнительно подогревает приточный воздух, если не хватает тепла, полученного от отработанного воздуха. Он работает от газового котла. Электронный универсальный термостат управляет сервоприводом, который регулирует проток теплоносителя через теплообменник и таким образом управляет температурой приточного воздуха.
Приточные и вытяжные воздуховоды, проходящие по всему дому, необходимо заложить на этапе проектирования. Для этого рационально использовать ниши потолков (рис. 7).
Также данная система позволяет осуществлять механическую очистку воздуха и удаление углекислого газа.
Существует миф о «дышащем» деревянном доме – якобы дерево пропускает воздух и регулирует влажность. Но по-настоящему «дышать» с сохранением тепла или холода позволяет только здание с принудительной вентиляцией с рекуперацией тепла.
Помимо того, что эта система обеспечивает во всех комнатах воздух с концентрацией кислорода, близкой к уличной, она еще и очищает его от весьма вредных примесей (пыли и взвешенных частиц), что возможно за счет большого сменного фильтра в рекуператоре, который очищает входящий с улицы воздух (рис. 8).
Использование подобной системы приводит к тому, что необходимость в открывании окон для проветривания помещения отпадает. При установке современных качественных герметичных стеклопакетов в помещение не проникает уличный шум и пыль. А частицы органики и пыли, которые появляются в результате жизнедеятельности внутри помещений, по крайней мере летом, очищает система кондиционирования: в каждом фэнкойле также установлен воздушный фильтр (рис. 9).
Управление системой климат-контроля (отопления и охлаждения) и приточно- вытяжной вентиляцией
Климат-контроль необходимо осуществлять с помощью современных электронных универсальных термостатов, например NUT Microart. Это уникальное решение, когда регулирование всех трех систем возможно с помощью одного прибора. При этом включение системы отопления или системы охлаждения происходит автоматически, в зависимости от заданной температуры. Также универсальные термостаты можно использовать для управления температурой воды в бассейне (рис. 10).
Система энергообеспечения: резерв, подкачка, умощнение сети
Если на объект подведена промышленная сеть 220 В, то на этапе проектирования здания важно заложить в схему электропроводки коммуникации для резервной системы на случай отключения электроэнергии.
Основная задача резервной системы – полное обеспечение объекта электроэнергией на время отключения промышленной сети 220 В. Кроме того, при подключении альтернативных источников энергии с помощью гибридных инверторов обеспечивается подкачка вырабатываемой от солнца энергии в домашнюю сеть, а при необходимости – и во внешнюю промышленную сеть (рис. 11). Эти функции снижают расходы на электроснабжение, а также позволяют увеличивать мощность пикового потребления на объекте. Всеми этими возможностями обладают гибридные батарейные инверторы МАП в связке с солнечными контроллерами или с сетевым инвертором (рис. 12).
Для круглогодичной эксплуатации в средней полосе России солнечные панели лучше устанавливать вертикально, что позволяет значительно уменьшить их загрязнение в осенне-зимний период. Часть массива ориентируется на 30 ° на юго-восток, другая, соответственно, на юго-запад (рис. 13).
Такое решение используется для того, чтобы сместить пик выработки с полуденного времени на начало и на конец дня, то есть сделать поступление солнечной энергии более равномерным. Солнечная энергия преобразуется двумя солнечными контроллерами и поступает на аккумуляторы и инверторы, соединенные на три фазы.
Энергоэффективность объекта за счет использования перечисленных теплосберегающих и энергосберегающих технологий возрастает как минимум в два раза по сравнению с показателями стандартных зданий.
Кроме того, достигается практически идеальный климат с малым количеством вредных частиц и углекислого газа, а также с минимальным уровнем пыли и шума.
Поделиться статьей в социальных сетях:
Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.
Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №4’2021
Какая форма дома наиболее энергоэффективна?
Коэффициент компактности
Стандарты энергоэффективного строительства дома требуют как можно меньшего отношения площади ограждающей поверхности здания к суммарному объему помещений (меньшего коэффициента компактности, который должен составлять не более 0,6).
Чем меньше выступов и западаний, эркеров и лоджий, тем меньше площадь стен и ниже этот коэффициент. Конечно, выгоднее всего в этом плане форма шара, но рационально распланировать внутреннее пространство круглого дома довольно сложно. Поэтому наиболее энергоэффективной признана форма куба.
Квадрат или прямоугольник?
Несмотря на то, что кубическая форма максимально компактна, многие специалисты утверждают, что квадратный в плане дом имеет недостаточную площадь поверхности южного фасада: по энергоэффективным меркам одной четверти от площади стен мало для максимального использования солнечного потенциала.
В условиях средне-континентального климата оптимальным считают отношение сторон дома 1,5 : 1 – то есть, он получается не квадратным в плане, а прямоугольным. В этом случае сквозь окна, расположенные на длинном южном фасаде, проходит максимальное количество солнечных лучей, доступных в течение зимних месяцев.
Простые формы стен и крыши с минимальным количеством изломов не только способствуют сохранению внутреннего тепла и делают постройку более надежной в эксплуатации – они также существенно упрощают и удешевляют строительство.
Сохранить тепло: как строят дома по энергоэффективным технологиям
Строительство — одна из самых перспективных отраслей в сфере применения принципов устойчивого развития (ESG). В мире активно развивается так называемое «зеленое» строительство, а технологии с приставкой «эко» все чаще применяются девелоперами при возведении современных жилых объектов, а также офисных и торговых помещений.
В массовом сегменте «зеленые» технологии пока ограничиваются вопросами энергоэффективности, но все больше покупателей начинают обращать внимание на различные экотехнологии. К ним относится строительство энергоэффективных «теплых» домов, которые позволяют лучше сохранять тепло и уменьшить потребление энергии на обогрев дома.
14 октября 2021 года РБК проведет конгресс ESG–(Р)Эволюция. В нем примут участие руководители крупнейших российских и мировых компаний, а также главы ведомств, отвечающих за ESG-повестку. Мероприятие будет первым крупным форумом по ESG в России. Чтобы принять в нем участие, пройдите по ссылке.
Что такое энергопассивный дом
Термином «энергопассивный дом» обозначают жилое строение, теплоэффективность которого с учетом потерь тепла через пол, стены, потолок, двери и окна на 30% выше, чем у стандартных коттеджей. Уже на этапе подготовки проекта энергоэффективного дома следует стремиться к минимальным потерям тепла во всех этих составляющих здания. Так достигается баланс между выгодой в эксплуатации и специальным дополнительным утеплением.
Эксперты в статье:
Энергопассивными считаются дома, в которых энергия для поддержания здорового климата в помещении снижена до максимально низкого уровня. Такие здания практически энергонезависимы. Тепловые потери пассивного дома составляют менее 15 кВт час на 1 кв. м в год. При этом, в обычных домах на обогрев тратится до 300 кВт час на 1 кв. м в год, поясняет руководитель отдела авторского надзора Градостроительного института пространственного моделирования городов «Гипрогорпроект» Илья Бузик.
Считается, что энергопассивные дома — самые совершенные с точки зрения комфорта внутреннего климата помещений. При их строительстве применяются современные строительные материалы и конструкции и новейшее инженерное оборудование. «Но у таких домов есть два минуса — высокая себестоимость и очень небольшое число проектировщиков и строителей, которые владеют всеми нужными технологиями. Технологических решений в России пока мало, так как из-за дороговизны этим не занимаются и необходимые компетенции у специалистов отсутствуют», — замечает директор департамента загородной недвижимости компании «Инком-Недвижимость» Олег Новосад.
«Энегропассивный дом предполагает наличие надежной теплоизоляции и системы вентиляции с рекуперацией, продуманное расположение окон и их высокую сопротивляемость температурным воздействиям, воздухонепроницаемость и проектирование без тепловых мостов», — говорит директор по маркетингу управления недвижимости компании Millhouse Станислав Лобанов.
Что такое энергопассивный дом
Строительство энергопассивного дома предполагает некоторый план действий еще на стадии проектирования. Нужно учесть использование солнечной энергии, максимальную естественную инсоляцию здания, сделать упор на внутренние источники тепла и рекуперацию. В теплое время года использование кондиционера минимизируется за счет затенения зданий, использования зеленых насаждений в качестве естественного барьера. Так же важно соблюдение принципов зонирования территории, правильной геометрии здания и ориентации по сторонам света.
Особенности строительства
Часто под энергопассивным и экологичным домом подразумеваются здания, построенные из традиционных природных материалов или переработанных отходов — газобетона, дерева, каменя, кирпича, хотя каменные дома холодные, а некоторые современные утеплители не являются природными материалами. В последнее время стали появляться энергопассивные дома из продуктов переработки неорганического мусора — бетона, стекла и металла. В Германии построены заводы по переработке подобных отходов в строительные материалы для энергоэффективных зданий.
Технология пассивного дома предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающих поверхностей — не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента. В пассивном доме формируется высокоэффективная наружная теплоизоляция ограждающих поверхностей.
Снаружи дом герметичен — окна не должны открываться. Крыша в таких домах, как правило, плоская, с белым покрытием для отражения солнечного света летом. Внутри же напротив, материал должен быть открыт, накапливать и отдавать тепло зимой и сохранять прохладу в летний период.
Вентиляция и проветривание в таких домах осуществляются через рекупиратор (теплообменник), с отводом лишнего тепла. Нагрев воды в зимнее время проводится при помощи теплового насоса, который использует тепло земли и установлен ниже глубины промерзания грунта. В энергопассивных домах часто дополнительно используют солнечные батареи, нагрев воды происходит под воздействием тепла солнца и аккумулированной электроэнергии.
Главное — герметичность
Хорошо теплоизолированная оболочка здания сохраняет тепло зимой и обеспечивает приятную прохладу летом. «Использование низкоэмиссионных стекол, «теплых» дистанционных рамок и заполнение межстекольного пространства инертными газами (аргоном и криптоном) в стеклопакетах, а также применение многокамерных ПВХ-профилей уменьшает потери тепла через окна. Расположение окон на южном фасаде и сведение их площадей к минимуму на северном также обеспечивает экономию расхода тепла», — говорит Станислав Лобанов.
Пассивные дома должны быть герметичными, чтобы исключить фильтрацию воздуха через наружную оболочку. «Это позволяет увеличить энергоэффективность, минимизировать сквозняки и повреждения плесенью ограждающих конструкций из-за излишней влаги. Проектирование без тепловых мостов способствует равномерному распределению температуры и тоже исключает разрушения из-за влаги. Кроме того, улучшению энергоэффективности дома способствует система вентиляции с рекуперацией тепла», — говорит Илья Бузик.
Илья Бузик, руководитель отдела авторского надзора Градостроительного института пространственного моделирования городов «Гипрогорпроект»:
— В качестве примера можно привести типовой проект энергоэффективного дома со стенами из деревянного бруса сечением 50х150 мм. Его каркас обшит ориентированными стружечными плитами (ОСП) в полтора раза больше по прочности, чем дерево. Пространства между плитами толщиной 150 мм заполнены, например, пожароустойчивым пеноизолом. Каркас стеклянной галереи изготовлен из фасадного алюминиевого профиля, для остекления применено самоочищающееся бактерицидное стекло толщиной 6 мм. Зеркальное покрытие стекла отражает лучи высокого летнего солнца, защищая стены от перегрева, и хорошо пропускает тепло зимнего солнца, которое ходит низко от горизонта.
В России все на начальном этапе
В России комплексный подход к рациональному использованию ресурсов находится на начальном этапе развития. Проекты, сертифицированные по западным экостандартам, только начинают появляться. Например, в Сколково строится жилая, коммерческая и социальная инфраструктура в соответствии с международными стандартами эко сертификации BREEAM, Well и Fitwel.
«Затраты на возведение такого дома часто превышают обычное строительство примерно на 20% и окупаются в течение 10 лет. Пока энергопассивные дома не имеют массового спроса в России. Застройщики неохотно берут на себя ответственность за энергосбережение. Строительство энергосберегающих домов возможно только по инициативе заказчика, будущего собственника домовладения», — отмечает Олег Новосад.