Екобудинок з мінімальними потребами в опаленні
У цій статті: перший екодом - ескімоську голку; європейські розробки пасивного дому; вимоги до розташування будинку; теплоізоляція всіх конструкційних елементів екобудинок обов'язкова; як забезпечити повітряпостачання у пасивному будинку; економне опалення.
Близько століття тому остаточне вирішення проблеми із забезпеченням будинків тепловою енергією бачилося у переході на конвективне опалення, благо вуглеводнів в Україні було з надлишком. Центральне теплопостачання, яке постачало гарячу воду в житлові та адміністративні будівлі, працювало з великими тепловтратами під час транспортування, «балувало» громадян періодичними аваріями, проте все компенсувалося низькими розцінками. У наші дні тепломережа краще працювати не стала, але її ціни істотно зросли, що пояснюється постійним підвищенням світових цін на вуглеводні. Єдиний спосіб заощадити на рахунках за теплову енергію - зменшити її споживання шляхом зниження тепловтрат конструкційних елементів будівлі. І з цією метою розробляються і зводяться будівлі особливого типу — екодоми, або, як їх ще називають, пасивні будинки.
Історія створення пасивного будинку
За тисячоліття людство серйозно просунулося в галузі будівництва різних споруд, але так і не вирішило проблему втрати тепла, воліючи компенсувати її розвитком опалювального обладнання. І справді, ще три десятки років тому економити енергоносії не було потреби, оскільки вони обходилися споживачам зовсім недорого. З того часу минуло не так багато часу, проте розцінки на комунальні послуги серйозно зросли і єдиний спосіб знизити їх — придбати енергозберігаюче житло.
Перший у своєму роді екодом був створений народом, який традиційно мешкав у північній частині нашої планети.ескімосами. На заполярних територіях Європи енергоносії практично повністю були відсутні, навіть звичайна деревина була рідкістю. До того ж єдиним «будівельним матеріалом», доступним для ескімосів завжди й удосталь, був лише сніг. Так, пасивний будинок північного народу був створений саме зі снігу — він зветься «голку», викладається із снігової цегли і має форму бані.
Джерел опалення в ескімоській голці два - світильники, наповнені китовим або тюленяким жиром, а також теплове випромінювання тіл домочадців. Сніговий будинок добре тримає тепло, через короткий час у ньому створюється зручна для людини температура до +18 ° С, а надлишок вологи поглинається сніговою цеглою. Що особливо дивно, ескімоським будівельникам минулого вдалося вирішити проблему повітряного постачання голку так, щоб тепло з нього не випаровувалося при провітрюванні — вхід у будинок зі снігу влаштовувався в нижній точці підлоги для того, щоб важкий газ CO2 випаровувався через цей канал, заміщаючись легким киснем. , що надходять ззовні.
Будівельні експерименти зі створення будівель, що мають найменше енергоспоживання, проводилися в минулому столітті в США та Фінляндії. Зведені за особливими проектами будівлі, одна в американському Манчестері (штат Нью-Гемпшир), друга у фінському Отаніями, зводилися згідно з кліматичними умовами в даній місцевості, на їхньому північному фасаді повністю були відсутні засклені прорізи, форма покрівлі розраховувалася під кут падіння сонячних променів у різне року, покрівельне покриття фарбувалося у світлі тони. Кожен будинок обладнався складною системою вентиляції, що поглинала сонячне випромінювання, роль теплообмінників при цьому виконували спеціально розроблені склопакети та ролети, опалення базувалося нагеотермальні теплові насоси. Енергоспоживання у цих будинках вдалося серйозно знизити, проте значно скоротити конструкційні тепловтрати будівель не вдалося.
За два останні десятиліття збудовано кілька тисяч пасивних будинків, як на території Європи, так і в Північній Америці, найближчими роками їх кількість тільки зросте — економія енергоносіїв для Європи більш критична.
Складові пасивного будинку
Будівля, яка відповідає всім характеристикам екодому, є практично самостійною енергосистемою, що споживає в 10 разів менше енергії із зовнішніх джерел, ніж будь-яка інша будівельна споруда. У ньому немає звичних нам систем опалення, гарячого водопостачання, вентиляції та кондиціонування, тепловтрати екодома не перевищують 15 кВт·год з квадратного метра площі за рік, що у 15–20 разів нижче, ніж у звичайних європейських будівель та у 30 разів нижче, ніж тепловтрати будинків в Укаїни.
Розташування екодому
Ретельний вибір форми будівлі, орієнтування її положення на місцевості та планування прилеглих буферних зон (ділянок із зеленими насадженнями). Залежно від кліматичних умов, рельєфу та троянди вітрів на цій місцевості розраховується найбільш раціональна орієнтація будівлі з позиції енергозбереження. Наприклад, в помірному кліматі вікна, що виходять на південь, повинні мати велику площу, а на північній стороні будинку — повністю відсутні (в ідеалі). Для субтропічного клімату все навпаки - північний фасад з великими (панорамними) вікнами, на південній стороні вікна або відсутні, або мають мінімальну площу.
Конструкційні матеріали
Будь-яких суворих умов до матеріалів, які використовуються для зведення пасивного будинку, немає — єдина вимога стосується їхекологічної безпеки.
Теплоізоляція
З метою повної теплоізоляції пасивного будинку від зовнішньої атмосфери, теплоізоляційні матеріали монтуються із зовнішньої та внутрішньої сторони кожної огороджувальної конструкції – стін, стелі та підлоги, горища, підвалу та фундаменту. У північній частині Європи товщина шару зовнішньої та внутрішньої теплоізоляції всіх конструкцій будівлі (крім покрівлі), що огороджують, становить 335 мм, товщина покрівельної теплоізоляції — 500 мм. Особливо важливо повністю усунути містки холоду – їх наявність неприпустима.
Скління
Віконні отвори скліються одно- і двокамерними склопакетами, камери між склом у яких заповнені криптоном або аргоном, рами вікон повинні ідеально збігатися з отворами для подальшої герметизації периметра примикання. У склопакетах використовуються загартовані скла, покриті енергозберігаючою плівками, що відображає сонячні промені. Для підвищення теплового опору вікна обладнуються жалюзі, шторками або віконницями.
Вентиляція
Якщо в будинках звичайної конструкції приплив свіжого повітря в приміщення реалізується через щілини або спеціальні клапани у віконних рамах, а висновок через пасивні або активні вентиляційні системи санвузлів і кухонь, то в пасивному будинку все набагато складніше. Віконні конструкції в екодомі повністю герметичні, вентиляційні шахти відсутні - витіснювально-примусова вентиляція здійснюється з використанням природного тепла ґрунту та рекуператора.
Введення повітроводу, через який до будинку надходить свіже повітря, розташоване біля фасаду будівлі. Поступивши в систему повітропостачання, повітря рухається по повітропроводу, покладеному в ґрунт під будинком, його температура підвищується за рахунок тепла землі. На вході до будинкучерез канал свіже повітря надходить у фільтри і рекуператор, обладнаний теплообмінником, що поглинає тепло від відпрацьованого повітря, що виводиться з будівлі назовні - таким чином, взимку в екодом надходить тепле повітря, а влітку - охолоджене. Видалення «відпрацьованого» повітря здійснюється через примусову повітрозабірну систему всередині будинку з виведенням його за межі будівлі після забору тепла в рекуператорі. Повністю енергонезалежну систему повітрозабору в пасивному будинку використовувати не вийде, тому що в цьому випадку потрібні внутрішні повітрозабірники великої площі, а це підвищить тепловтрати будівлі.
Джерела теплової енергії для пасивного будинку - сонячна радіація, що акумулюється сонячним колектором, та тепловий насос. Зважаючи на високі теплоізоляційні характеристики, джерелами непрямої теплової енергії в екодомі виступають домочадці, тіла яких генерують променеве тепло, а також будь-які електроприлади, як то: лампи освітлення, комп'ютери, телевізори і т.д.
Слід зазначити, що тепловий насос пасивному будинку необхідний лише суворих кліматичних умовах, наприклад, у Сибіру — у Європі внутрішнє теплопостачання базується лише з рекуперації повітря та непрямих джерелах тепла.
Оскільки найменше енергоспоживання у світлодіодних ламп, система освітлення екодома створюється саме на їх основі.
На завершення
Атмосфера пасивних будинків ізольована від зовнішньої, повна зміна повітряного об'єму всередині екодома відбувається не частіше ніж один раз на три години, тому домовласники зобов'язані приділити особливу увагу предметам меблювання - елементи, що становлять меблі невисокої якості, можуть виділяти формальдегід.
Температура повітря усередині будинку завжди однорідна, тобто.розшарування на холодний шар у підлоги і гарячіший у стелі відсутня. Оскільки повітря при введенні в будинок проходить рекуператор і нагрівається, на стінах екодома не відкладатиметься волога, тим більше, що самі стіни теплоізольовані та їх поверхні мають ту саму температуру, що повітря в приміщеннях.
У холодний сезон двері та вікна пасивного будинку необхідно щільно закривати, у разі їх короткочасного відкриття серйозної шкоди температурі повітря в будинку не буде.
Вартість будівництва пасивного будинку обійдеться приблизно на 10-12% вище, ніж будівництво звичайної будівлі рівної площі. Одна з переваг екодомів — їх можна побудувати будь-де, незалежно від близькості до місця будівництва центральних комунікаційних мереж. Нарешті, в такому будинку не знадобиться класична система опалення — труби, опалювальні радіатори і котли не потрібні.