Інститут пасивного будинку - Теплоізоляція для пасивних будинків
Теплоізоляція для пасивних будинків
Пасивні будинки самі по собі є зразками хорошої теплоізоляції.
Приклад стику покрівлі та зовнішньої стіни, виконаного з високими теплоізоляційними характеристиками та без теплових мостів (Проект CEPHEUS у Хорні, Австрія, архітектор Treberspurg з Відня).
Варіанти добре теплоізольованих конструкцій, що захищають, придатні для пасивних будинків.
Тепловізійний знімок із внутрішньої сторони нижнього кута зовнішньої стіни. Немає холодних точок (знімок PHI). Застосування добре виконаної та масивної теплоізоляції автоматично веде до теплих внутрішніх поверхонь, що покращує захист будівельних конструкцій від різноманітних негативних факторів, т.к. знижується вологість матеріалу та підвищується комфорт.
Порівняння тепловізійних знімків зовнішніх фасадів старої будівлі (зверху) та пасивного будинку (знімок PHI). Зовнішня поверхня у пасивного будинку холодна (синій колір, близько 5 °C), її температура приблизно відповідає температурі об'єктів, що вільно стоять (наприклад, балконна огорожа). У старої будівлі на знімку температури на зовнішніх стінах досягають 9°C. На стільки ж великі та тепловтрати.
Для розрахунку тепловтрат через стіну необхідно перемножити коефіцієнт U, площу та різницю температур. Наприклад, типовий котедж має зовні площу стін 100 м 2 . За суворих умов у зимовий період у Європі зовнішня температура становить -12 °C і необхідна внутрішня температура 21 °C. При різних значеннях коефіцієнтів теплопередачі виходить наступна потужність тепловтрат (тепловий потік) через зовнішні стіни при "розрахункових умовах".
Тепловтрати є вирішальною складовою енергобалансубудівлі. Будь-які втрати втрати необхідно компенсувати відповідними теплонадходженнями. В іншому випадку станеться падіння температури в будинку.
За допомогою компактної типової системи опалення пасивного будинку можна виробити близько 1000 Вт потужності (це потужність звичайного фена для сушіння волосся). Так як більша частина цієї потужності піде на компенсацію тепловтрат від зовнішніх стін, то, звичайно, коефіцієнт теплопередачі стіни U повинен бути дійсно дуже низьким (або має бути дуже високе значення опору теплопередачі R0).
Що це означає для теплоізоляційної оболонки будівлі? Насамперед стає зрозуміло, що досягнення таких низьких величин U (або високих R0) можливі лише завдяки матеріалам з високими теплоізоляційними характеристиками. У наступній таблиці наведено інформацію, якою товщиною повинні бути одношарові зовнішні конструкції, щоб досягти стандартних характеристик огороджувальних конструкцій пасивного будинку з величиною U ≤ 0,13 Вт/(м 2 К) (або R0 ≥ 7,7 (м 2 ºС)/Вт ):
Пустотіла цегла з вертикальними порожнечами
Деревина хвойних порід
Пориста цегла, пористий бетон
Тюки із соломи
0,055
0,41
Ефективний утеплювач
0,04
0,30
0,025
0,19
Нанопористий суперутеплювач з нормальним тиском
0,015
0,11
Вакуумна теплоізоляція (кремнезем)
0,008
0,06
Вакуумна теплоізоляція (глибокий вакуум)
0,002
0,015
У таблиці наочно показано, що розумні межі за товщиною зовнішньої оболонки будівлі можливі лише в тому випадку, якщо досягається суттєвийтеплоізоляційний ефект із використанням утеплювачів із низькими значеннями коефіцієнтів теплопровідності. Для цього підходять всі матеріали, розташовані "нижче за жирну рису" в таблиці. Звичайно, комбінація з іншими матеріалами можлива і в багатьох випадках необхідна. Наприклад: утеплена зовні бетонна стіна або монолітна стіна із пінобетону з теплоізоляційними плитами із силікату кальцію. Конструкція зовнішньої оболонки буде тим тоншим, ніж нижче коефіцієнт теплопровідності теплоізоляції, що використовується. Так для пасивного будинку (в умовах Німеччини) при застосуванні як зовнішні стін блоків з пресованої соломи необхідна товщина складе близько 50 см або більше. При застосуванні ефективних утеплювачів (мінеральна вата, пінополістирол, целюлозна теплоізоляція) товщина теплоізоляції складе близько 30 см. При використанні високоефективних утеплювачів, таких як пінополіуретан, товщина теплоізоляції знизиться до 20 см. Є ще ефективніші види теплоізоляції. Так, наприклад, у Німеччині в даний час допущена до застосування вакуумна теплоізоляція. З використанням вакуумних ізоляційних панелей (ВІП) можна отримати дуже ефективну і одночасно тонку зовнішню оболонку. Також успішно себе зарекомендував інший варіант – "напівпрозора теплоізоляційна оболонка". При цьому сумарна сонячна радіація абсорбується на поверхні оболонки, а проходить у глибину теплоізольованої конструкції, щоб знизити різницю температур і досягти низького значення коефіцієнта теплопередачі U, еквівалентного необхідним значенням.
Досвід
Досвід будівництва перших пасивних будинків показав, що збільшення товщини ефективної теплоізоляції можна реалізувати в більшості випадків:
У багатьох випадках під час будівництвапередбачено площу під теплоізоляцію. Якщо площі не вистачає або це потребує великих фінансових витрат, можна застосувати високоефективні теплоізоляційні матеріали.
Застосування збільшеної товщини теплоізоляції з будівельної точки зору не становить жодних проблем. При правильному застосуванні витрати на монтаж теплоізоляції навряд чи вищі, ніж за менших товщин. Залишаються тільки підвищені витрати на покупку більшої кількості теплоізоляції, але утеплювач є все ж таки порівняно не дорогим матеріалом. Як насправді виглядають конструкції оболонки пасивного будинку з використанням різних матеріалів, буде показано на виставках, а також на екскурсіях пасивними будинками.
Усі стандартні конструкції оболонки будівель, що застосовуються сьогодні, в Німеччині адаптовані також і для пасивного будинку. Це різноманіття варіантів продемонстровано вже побудованих пасивних будинках. Існують такі варіанти: цегляна стіна (двошарова або зі скріпленою теплоізоляцією (система теплоізоляції з тонким штукатурним шаром) або з навісним фасадом (фасадна система з вентильованим зазором)), збірні будівельні елементи з легких бетонів, збірні залізничні елементи, дерев'яні конструкції (класичні або з використанням легких балок), незнімна опалубка, металеві конструкції та напівпрозорі елементи.
Результати вимірювань у збудованих пасивних будинках показали, що ефективність використання збільшеної товщини теплоізоляції відповідала очікуванням. Низькі фактичні значення тепловтрат збігаються з розрахунковими і, будинки залишаються теплими навіть за таких вкрай низьких величин опалювального навантаження. При тепловізійній зйомці зовнішніх стін зсередини будівлі насправді легко помітити високі температури на внутрішній поверхні (див.зліва: тепловізійний знімок із внутрішньої сторони стіни). Будівельні елементи зі збільшеним шаром теплоізоляції, що застосовуються в пасивних будинках, мають значну перевагу в порівнянні зі звичайними погано утепленими або середньо утепленими оболонками будівель.
Завдяки низьким тепловтратам автоматично підвищуються значення температур на внутрішніх поверхнях зовнішніх стінок взимку, навіть без опалювальних приладів. Завдяки цьому різниця між температурами випромінювання з різних напрямків у приміщенні незначна, що є гарною передумовою чудового комфорту всередині будівлі. Високі значення температур на внутрішніх поверхнях зовнішніх стін призводять, крім того, зменшення вологості на поверхнях будівельних конструкцій. При звичайній експлуатації житлових приміщень у пасивному будинку практично виключено пошкодження будівельних конструкцій (внаслідок їх зволоження) через високу вологість внутрішнього повітря. Це було підтверджено також на практиці.
У літню пору температури на внутрішніх поверхнях зовнішніх стін приблизно збігаються з температурою повітря в приміщеннях, тобто. вона нижча, ніж при погано утеплених будівельних конструкціях. При поганому утепленні тепло переноситься зовні усередину у великій кількості. При нестаціонарному режимі зовнішніх огорож добре утеплені конструкції мають значне зменшення амплітуди коливання температури вже при незначній вазі (наприклад, подвійний гіпсокартон як несуча частина). Таке зменшення настільки значно, що завдяки цьому досягається оптимальний температурний режим конструкції в літній період. Дуже важливою є тривала постійна будівля часу (інерційність будівлі). Вона виходить завдяки посиленій теплоізоляції та дозволяє ефективно використовувативідкриті (без обробки матеріалами з низькими значеннями теплозасвоєння) внутрішні поверхні масивних конструкцій будівлі (стіни, підлоги, стелі). Внаслідок цього пасивний будинок у Середній Європі можна досить охолодити завдяки нічному провітрюванню та ефективно тримати прохолоду протягом дня. Переважно обмежувати навантаження від сонячної радіації у розсудливих межах. "Літні умови" повинні бути так само запроектовані, як і зимові. Для цього використовується спеціальна розрахункова програма Пакет проектування пасивного будинку (PHPP).