По определению Пассивный дом - это здание, комфортные условия внутри которого поддерживается без участия активных систем отопления и кондиционирования (Адамсон и Феист, 1988).
Сам термин «Пассивный дом» (Passivhaus в Германии) относится к достаточно жестким стандартам в энергопотреблении в жилых зданиях. Пассивный дом – это следующая ступень развития нормативных требований после домов с ультранизким потреблением энергии для обогрева и кондиционирования. Схожий стандарт («MINERGIE-P») используется в Швейцарии. Эти нормы могут распространяться не только на частные жилые дома, но и другие строительные объекты. Несколько офисных зданий, школ, детских садов и супермаркетов были так же сооружены с учетом этих стандартов.
Первые пассивные дома были построены в Дармштате, Германия, в 1990 году. В сентябре 1996 года там же был основан Институт Пассивного Дома для продвижения и контролирования соответствия стандартам. С тех пор было построено более 6000 пассивных домов в Европе, большинство из них в Германии и Австрии. В Северной Америке первый пассивный дом был построен в Урбане, Иллинойс в 2003 году. А первое здание, прошедшее сертификацию, в 2006 году в Волдси, Миннесота.
Истоки пассивных домов
Стандарты Пассивного Дома были сформулированы в мае 1988 года профессорами Боу Адамсоном из Лундского Университета (Швеция) и Вольфгангом Феистом из Института Жилищного Строительства и Оборудования (Германия).
После ратификации идеи о снижении на 90% затрат на энергопотребление относительно стандартного дома того времени в Дармштате была создана «Экономическая Рабочая группа по Пассивным домам» (1996). Группа занималась развитием и запуском производства новых элементов, механизмов и устройств, необходимых для пассивных домов, в особенности энергоэффективных окон и вентиляционных систем с высоким КПД. В течение этого времени продолжалось активное строительство пассивных домов в Штутгарте, Наумбурге, Гессе, Висбадене и Кёльне (1997).
Производство оборудования, создаваемого для пассивных домов, было в дальнейшем коммерциализировано. Европейский союз проспонсировал проект «CEPHEUS», который подтвердил работоспособность идеи Пассивных домов в течение зимы 2000-2001 года в 5 странах Европы.
В то время как часть технологий и устройств были специально разработаны для стандарта Пассивного дома, многие (такие как «суперутеплитель») уже существовали, а принцип «Солнечный дом» уходит корнями в глубокую древность. Так же присутствует перенятие опыта из других стандартов жилых домов с низким энергопотреблением («Niedrigenergiehaus (low-energy house) standard» в Германии и аналогичные в Швеции и Дании).
Стандарты Пассивного дома
Стандарт Пассивного дома требует, чтобы здание удовлетворяло следующим критериям:
- Здание не должно потреблять более 15 кВтч/м2 в год на обогрев;
- При депрессовке здания до 50 Паскалей (Ньютон на м2) ниже атмосферного давления с помощью специального устройства (Воздуходувная дверь), потери через утечки воздуха не должны превышать 0.6 объема дома в час (n50 ≤ 0.6/час);
- Совокупное основное энергопотребление (энергия первостепенной важности для отопления, снабжения горячей водой и электричеством) не должно быть больше 120 кВт/м2 в год;
- В дополнение, желательная энергетическая нагрузка на источник тепла в проекте должна быть меньше 10 Вт/м2 в час.
Эти стандарты намного выше, чем те, по которым в большинстве случаев строятся дома сейчас.
Национальные партнеры внутри «Объединения для Продвижения Принципов Пассивных домов» могут незначительно изменять критерии для их адаптации с учетом местных условий.
Пассивный дом: Требование к обогреву помещений
При достижении стандартов Пассивного дома здание, получившее соответствующую квалификацию, может обходиться без традиционных систем отопления. Хотя это и негласная часть стандартов, некоторые типы систем отопления всё же будут желательны, и в большинстве Пассивных домов существует системы дополнительного обогрева помещений. Они работают согласованно с бесшумными рекуперационными системами, необходимыми для поддержания высокого качества воздуха, которые имеют множество преимуществ перед обычными жидкостными (гидроника) или шумными воздухонагнетательными обогревательными системами.
Стоимость строительства пассивного дома
Стоимость строительства Пассивного дома сейчас примерно на 8 – 10% выше средних показателей для обычного дома. Эти затраты окупаются за 7 – 10 лет при условии сохранения цен на энергоносители, но с учетом ненормированного роста стоимости энергоресурсов Пассивный дом может окупиться за 3 – 5 лет.
Так же в пользу Пассивного дома говорит отсутствие необходимости в установке традиционных систем отопления (газовые, топливные котлы, мощные электронагреватели), что исключает необходимость в получении большого количества разрешений и, собственно, приобретения и установки этого оборудования.
Пассивный дом: технологии и средства
Для достижения существенного понижения в энергопотреблении на отопление, требуемого стандартами Пассивного дома, одновременно применяется целый ряд конкретных технологий и устройств:
Использование энергии Солнца
Для эффективного использования энергии Солнца необходимо строить дома с максимальным количеством больших окон, направленных в сторону экватора (на Юг в северном полушарии, на Север – в южном). Так же применяется технология строительства зданий с наименьшей площадью внешней поверхности (в идеале, дом должен иметь форму шара). Однако, использование солнечной энергии вторично в сокращении общих энергозатрат.
Термоизоляция в пасссивном доме
В Пассивных домах применяется большее количество теплоизоляционного материала для существенного сокращения потерь тепла через стены, крышу, перекрытия и фундамент. Особое внимание уделяется уничтожению «мостов холода».
Недостатком увеличения количества теплоизоляционного материала может стать толщина стен. При одинаковых внешних размерах внутренняя площадь пассивного дома будет немного меньше, чем у обычного здания.
В Швеции по стандартам для Пассивного дома толщина изоляционного материала в стене должна быть не менее 335 мм (или приблизительно 0.10 Вт/(м2*К)), а в крыше – 500 мм.
Энергоэффективные окна для пассивного дома
Для соответствия требованиям стандарта Пассивного дома необходимо использование окон с исключительно высокими показателями теплоизоляции (не более 0.7 – 0.85 Вт/(м2*К) для окна, в том числе и рамы). В таких, обычно, используются тройные стеклопакеты со специальным покрытием – «insulated glaz» – с воздушными изоляционными слоями и специально разработанными термоустойчивыми оконными рамами. Всё это подразумевает высокий коэффициент теплопроводности солнечной энергии, покрытие слоем с низкой излучательной способностью, заполнение полостей аргоном или криптоном и дополнительное утепление прокладок между стеклами.
В центральной полосе России через окна, выходящие на Юг, даже зимой потери тепла в среднем меньше, чем приток энергии от Солнца.
Герметичность
Здания, относящиеся к пассивным, должны быть очень герметичными в сравнении со стандартными конструкциями. Воздушные перегородки, аккуратное уплотнение каждого узла ограждающей конструкции здания и всех технологических отверстий – всё это идет на достижение высокого уровня герметичности.
Герметичность сокращает количество тепла (холода - летом), которое может просочиться сквозь конструкцию, тем самым повышая эффективность механической вентиляционной системе, которая отбирает тепло исходящего воздуха для нагрева входящего.
Пассивный дом: Вентиляция
Система восстановительной вентиляции (рекуперационная система вентиляции) отвечает за поддержание высокого качества воздуха внутри помещения. Она позволяет использовать энергию исходящего воздуха для нагрева входящего, что позволяет обходиться без традиционных систем отопления или минимизировать их участие. Так как здание фактически герметично, то необходимый уровень производительности вентиляционной системы можно с высокой точностью определить и поддерживать заданным.
Хотя это и не обязательно, но часто в пассивные дома устанавливаются грунтовые рекуперационные системы (порядка 200мм в диаметре, около 40 метров в длину и на глубине 1,5 метров). Они позволяют использовать энергию земли для нагрева (охлаждения - летом) воздуха перед попаданием в систему вентиляции.
Альтернативно прямой, одноконтурной системе теплообмена «земля-воздух» может применяться устройство с промежуточным жидкостным контуром и тепловой батареей на воздушном контуре. Жидкость, нагретая грунтом, поступает в батарею, в которую уже подают воздух для нагревания. После чего нагретый воздух перенаправляется во внутренние помещения. Такая система препятствует образованию конденсата в системе трубок, росту грибка и вытекающему отсюда риску появления микробов.
Пассивный дом: Обогрев помещений
Вдобавок к использованию энергии Солнца в пассивных домах так же аккумулируется энергия внутренних источников как то: лампы, электробытовые приборы (но не электрообогреватели прямого назначения), тепло людей и домашних животных. В итоге, с учетом мер для всеобъемлющего энергосбережения мы получаем отсутствие необходимости в установке традиционной системы отопления. Вместо этого пассивные дома иногда оснащаются обогревающими и/или охлаждающими элементами небольшой мощности (от 800 до 1500 Вт), которые монтируются на трубки в систему подачи воздуха. При этом они подключаются только в самые холодные (жаркие) дни в году. Максимальная температура в трубках вентиляции не превышает 50 C, что предотвращает появление запаха гари от пыли, оседающей на фильтрах в системе.
Благодаря высокой аккумуляционной способности и низкому энергопотреблению Пассивного дома выбор типа источника энергии играет незначительную роль, нежели в традиционном здании, хотя, конечно, возобновляемые источники энергии наиболее предпочтительны.
Освещение и электрооборудование
Для снижения общего энергопотребления здания пассивного дома применяются экономичное освещение (к примеру, флуоресцентные лампы) и высокоэффективные электроприборы.
Пассивный дом: Качество жизни
Благодаря своей конструкции Пассивные дома обладают следующими характерными чертами качества жизни:
- воздух всегда свежий и чистый;
- на стенах внутри больше свободного места из-за отсутствия радиаторных батарей;
- внутренняя температура гомогенна: невозможно в одной из комнат создать температуру отличную от общей температуры остального дома*;
- температура внутри пассивного дома изменяется очень медленно – порядка 0.5 C в сутки зимой при отключенных системах вентиляции и отопления;
- открытие окна на короткий срок практически не имеет никакого результата – сразу после закрытия температура возвращается к прежнему значению.
*Необходимо заметить, что некоторые специалисты в области строительства настаивают на нежелательности относительно высоких значений температуры в спальнях. Это можно решить, слегка приоткрыв окно.
Ответы на наиболее часто задаваемые вопросы о стандартах домов будущего - Пассивных домах?
Действительно ли дом может оставаться теплым без обогревательной системы?
Пассивные дома, которые прошли аттестацию и уже сданы жильцам в использование окончательно доказали, что даже в климатических условиях России здание может быть построено с минимальными требованиями к обогревательной системе. Измерения в существующих домах показали, что энергетические затраты могут быть достаточно точно просчитаны даже для домов с большим числом жильцов.
Действительно ли Пассивные дома дороже?
Уже сейчас компании предлагают пассивные дома по ценам, схожим со стоимостью обычных домов. Однако, в общем, высокое качество конструкции и компонентов сказывается на затратах.
Можно ли открывать окна в Пассивных домах?
Разумеется, жильцы могут открывать окна. Однако с точки зрения вентиляции помещения в этом нет необходимости. В пассивный дом постоянно поступает свежий воздух через систему вентиляции. Такой вариант привносит свои преимущества: воздух проходит через систему фильтров, которая задерживает грязь и пыльцу растений. Качество воздуха внутри такого дома всегда отличное, даже когда жильцов нет, и/или окна никогда не открываются. Конечно, если оставить окна открытыми зимой на долгое время, температура будет заметно снижаться, и затраты энергии на отопление возрастут.
Существуют какие либо проблемы пассивного дома, связанные с вентиляционной системой: бактерии, шум, сквозняки?
Система вентиляции в пассивном доме – это снабжение здания свежим воздухом, а не замкнутая система кондиционирования. Звукоизоляционная система практически полностью исключает шум от вентиляторов и задвижек вентиляции. Специальные форсунки направляют входящий воздух вдоль потолка, откуда он равномерно распространяется по всей площади комнаты с едва ощутимой скоростью. Рост числа бактерий – это проблема только замкнутых систем кондиционирования.
Является ли Пассивный дом сложным в эксплуатации или слишком технологичным?
Нет, пассивный дом очень прост в управлении, работу всего оборудования очень легко контролировать. Системой вентиляции управлять легче, чем пультом от телевизора. Технологии пассивного дома настолько понятны, что нет необходимости, к примеру, нанимать кого-либо для смены воздушных фильтров – вы можете сделать это самостоятельно.
В этой теме предлагаю обсуждать и делиться мнениями о Пассивных домах.
Есть ли у таких домов перспективы в России? Насколько оправдано применение всех этих систем и технологий? Насколько такой дом может быть долговеным?
Источник: сайт Ассоциации строительных энергоэффективных технологий
.jpg)
