Пассивный дом

В последнее время идея пассивных домов охотно популяризируется. В журналах строительной тематики появляются статьи, описывающие неоспоримые преимущества строительства этого типа домов. В статье тоже рассказывается о таких домах, обращая внимание на все их «плюсы» и «минусы». Трудно не поддаться впечатлению, когда люди с восхищением отзываются о пассивных домах. «Экологичный, теплый, здоровый, «умный» дом без отопления, обеспечивающий для человека идеальный микроклимат» - это дословные цитаты из статей на эту тему. У читателя, особенно связанного со строительной отраслью, они могут вызывать много вопросов. Эта статья представляет пассивный дом в более реальном свете. Изложенные в настоящей статье сомнения и замечания могут вызвать резкие протесты сторонников идеи строительства пассивных домов. Именно этого и хотелось бы добиться, а также услышать мнения и контраргументы специалистов в этой области. Итак, приглащаем всех к чтению и дискуссии.

Почему пассивный?
Определение «пассивный дом» пришло из Германии около 20-ти лет назад, когда в Институте жилищного строительства и окружающей среды началась разработка концепции дома, который для отопления потреблял бы настолько мало энергии, что не нуждался бы в каких-либо «активных» отопительных приборах. Для его обогрева должно было хватить тепла, вырабатываемого электрическими приборами. используемыми в домашнем хозяйстве, солнечной энергии, а также тепла, которое «вырабатывают» жильцы дома. В 90-х годах прошлого века в Германии был создан Passivhaus Institut (Институт Пассивного Дома), который занялся популяризацией этого вида строительства. Был создан стандарт дома, определяющий требования, которым должен отвечать дом, чтобы его можно было считать пассивным. Было принято, что пассивным является дом, потребность в тепловой энергии которого не превышает 15 кВт'ч/(м^год), то есть в семь-восемь раз меньше, чем потребность среднестатистического современного дома.

Это значит, что теоретически для обогрева одного квадратного метра жилой площади в пассивном доме расходуется 1,5 м природного газа или 4 кг дров, или же 2 кг угля в год. Следовательно, при сегодняшних ценах годовые расходы на отопление пассивного дома площадью 150 м составляют около 163 грн при отоплении газом, 270 грн - при отоплении дровами и около 200 грн - при отоплении углем. Кроме того, как утверждают пропагандисты идеи пассивного дома, при такой низкой потребности в тепловой энергии необходимость в использовании системы отопления совсем отпадает! Достаточно того, что в системе принудительной вентиляции будет установлен небольшой ТЭН, подогревающий нагнетаемый в помещения воздух. Для обеспечения комфортной температуры в доме на протяжении всей зимы его мощность не должна превышать 10 Вт на квадратный метр отапливаемой площади, то есть для дома площадью 150 м достаточно ТЭНа мощностью 1,5 кВт. Следует признать, что все это звучит заманчиво.

Не всегда пассивный
Сразу стоит отметить, что у нас достичь немецкого стандарта пассивного дома сложнее, чем в Германии, и это объясняется, по меньшей мере, двумя обстоятельствами. Во-первых: потребность в энергии для отопления дома вытекает из его потерь тепла, которые зависят от разницы между температурами внутри и снаружи здания. В Германии, особенно на юго-западе, климат значительно мягче, чем у нас, и наружная температура зимой на несколько градусов выше, чем на большей территории Украины. В этой ситуации очевидным является то, что дом, потребность которого в тепловой энергии в немецких условиях составляет 15 кВт'чДм^тод), построенный в Украине, будет нуждаться в большем ее количестве. Во-вторых: потребность дома в тепловой энергии, рассматриваемая на этапе проектирования, не всегда соответствует энергии, которая понадобится ему на практике. Это можно рассчитать только теоретически и приблизительно.

Принятый в Украине способ выполнения этих расчетов отличается от способа, принятого в Германии. В Украине считается, что температура в помещениях, предназначенных для постоянного пребывания людей, на протяжении суток должна составлять + 20°С, а в Германии - всего +19°С - причем, днем. Кроме того, учитывается снижение температуры на ночь. Это еще одна причина, по которой потребность в тепловой энергии одного и того же дома, рассчитанная по немецким нормам, меньше, чем рассчитанная по нормам, действующим в Украине. Иными словами, дом, отвечающий стандартам пассивного дома в Германии, в наших условиях будет требовать для отопления больше, чем 15 кВт'чДм^тод), то есть пассивным не будет. Чтобы он стал таким, придется вложить еще больше средств в его утепление.

Стены, крыша, пол
Чтобы достичь рекомендуемого сопротивления теплопередаче стен и крыши, толщина слоя теплоизоляционных материалов должна составлять более 30 см. После выполнения подробных расчетов потерь тепла конкретного дома может оказаться, что для достижения потребности в тепловой энергии ниже, чем 15 кВт'чДм^тод), необходимо использование более толстого слоя теплоизоляции - до 40 см. На практике это достаточно дорого, к тому же ее нельзя прикрепить к стене стандартными дюбелями - необходимо крепить два слоя или использовать ростверк. Намного легче прикрепить теплоизоляцию в каркасе. Эта технология удобна не только в связи с более легким сооружением стен, обладающих высокими теплоизоляционными свойствами, но и потому, что стены, построенные по каркасной технологии, на 20 см тоньше кирпичных. Однако стены, построенные по каркасной технологии, не аккумулируют тепло, что затрудняет пассивное использование солнечной энергии. Кроме того, в Украине этот вид строительства не вызывает доверия у заказчиков, поскольку не ассоциируется с надежностью и прочностью, как это бывает при кладке стен из кирпича. Кирпичные стены можно утеплить не менее эффективно, но это очень дорого, поэтому возникают сомнения - окупится ли это вообще.

Окна
Теплопотери. Окна с сопротивлением теплопередаче R = 1,25 на нашем рынке пока еще редкость, но заказать и приобрести их можно. Их рамы выполнены из более широких ПВХ-профилей, по сравнению с теми, которые используют в стандартных окнах. Сами профили имеют больше камер - от пяти до восьми, к тому же часть из них заполнена термическими вкладышами. Окна для пассивных домов должны иметь больше уплотнителей, чтобы уменьшить инфильтрацию воздуха через щели и одновременно улучшить теплоизоляционные характеристики окна. Все это приводит к тому, что окна для пассивных домов являются относительно дорогими. Коэффициент R - это средний показатель, рассчитанный на основании сопротивления теплопередаче рамы Ни стеклопакета R. Поскольку сопротивление теплопередаче R даже самых лучших профилей ниже 1,25, в окнах должны быть установлены стеклопакеты, обладающие такими высокими теплоизоляционными свойствами, при которых их коэффициент R будет больше, чем 1,25.

Этим требованиям отвечают стеклопакеты, состоящие не из двух, как в стандартных окнах, а из трех листов стекла. Пространство между листами заполняется инертным газом, способствующим снижению теплопотерь. Пока что производство окон, сопротивление теплопередаче R которых намного выше, чем 1,25(м2-К)/Вт, является сложным и нерентабельным. Поэтому приходится мириться с тем, что в лучшем случае через окна «уходит» в шесть раз больше тепла, чем через стену такой же площади с сопротивлением теплопередаче R, рекомендуемым для пассивных домов. В этой ситуации - принимая во внимание снижение теплопотерь, - идеальным вариантом был бы отказ от окон, но это решение будет неблагоприятно сказываться на здоровье жильцов. Поэтому согласно действующим положениям, в помещениях, предназначенных для постоянного пребывания людей, необходимо обеспечить естественное освещение, определив при этом минимальную площадь окон в зависимости от размеров помещения - соотношение площади окон к площади пола должно составлять минимум 1:8.

Светопроницаемость. Высокие потери тепла через окна может компенсировать тепло солнечного света, проникающего в помещения. Поэтому в пассивных домах (как и во всех других) рекомендуется придерживаться такой планировки помещений, чтобы больше всего окон находилось на южном фасаде. Чтобы максимально использовать тепло солнечного света, лучи солнца должны беспрепятственно проникать внутрь дома. Поэтому величина коэффициента светопроницаемости g установленных в окнах стекол имеет большое значение. Достаточным считается g > 50%. Проблема - совмещение высокого коэффициента g с высоким сопротивлением теплопередаче R стеклопакетов. Чтобы иметь высокие теплоизоляционные свойства, стеклопакеты должны быть менее прозрачными. Размер. В пассивных домах не рекомендуется устанавливать окна очень большой площади. Особенно это касается домов каркасной конструкции, стены которых не аккумулируют тепло.

Большие окна (даже если они расположены с южной стороны) являются причиной повышенных потерь тепла, которые не всегда компенсируются теплом солнечного света. К тому же летом возникает необходимость охлаждения помещений, в которые проникает очень много солнечных лучей. Расположение. На восточном и западном фасаде лучше размещать окна как можно меньшей площади, потому что через них проникает гораздо меньше солнечного тепла, чем через окна, расположенные с южной стороны. На северном же фасаде, всегда остающимся в тени, окон не должно быть вообще, разве что с северной стороны дома находятся неотапливаемые помещения, такие как гараж или кладовая. Если они отделены от отапливаемых помещений хорошо изолированной стеной, то находящиеся в них окна не будут серьезно влиять на потери тепла в отапливаемой части дома.

Мостики холода
Они возникают при наличии в наружных стенах выносов, выступов, а также элементов, которые нельзя утеплить в такой же степени, как поверхности стен или крыши. Серьезные проблемы вызывают различные металлические конструкции, прикрепленные к наружным стенам: балконы, навесы, перила. Они являются причиной высоких потерь тепла, поскольку очень хорошо его проводят. Сталкиваясь с теплым слоем стены (под слоем изоляции), они отводят из него тепло наружу. Поэтому рекомендуется избегать крепления каких-либо металлических элементов непосредственно к наружным стенам. Мостиком холода является также любое место на фасаде, крыше или в полу на грунте, которое по каким-либо причинам было утеплено более тонким, по сравнению с остальными ограждающими конструкциями, слоем изоляции. Распространенная ошибка - это отказ от утепления плиты балкона, являющейся продолжением перекрытия.

Вентиляция
В пассивном доме должна быть установлена вентиляция с рекуперацией тепла, поскольку оно в большом количестве отводится из помещений вместе с отработанным воздухом. Система вентиляции с рекуперацией тепла позволяет сэкономить несколько тысяч киловатт-часов энергии в год по сравнению с домом с естественной вентиляцией, которая обычно устанавливается в типовых домах. В основе системы лежит рекуператор - устройство, оснащенное двумя вентиляторами, один из которых нагнетает в помещения свежий воздух, а другой отводит загрязненный воздух, а также теплообменником, в котором тепло из отводимого воздуха передается свежему воздуху, поступающему в помещения. Остальными элементами системы являются каналы, по которым воздух транспортируется в помещения и из них, вентиляционные решетки и прибор, управляющий работой рекуператора. Стоимость системы вентиляции с рекуперацией тепла составляет от 23 тысяч гривен, но ее использование даст значительную выгоду. Стоит отметить, что при обсуждении вопроса экономии, связанной с использованием рекуператора, всегда дается информация о снижении расходов на отопление, но опускается то, что вентиляторы потребляют значительное количество электроэнергии.

Система вентиляции с рекуперацией тепла играет очень важную роль, потому что, помимо воздухообмена, она выполняет еще и функцию системы отопления. В канале, по которому транспортируется воздух, нагнетаемый в помещения, монтируется ТЭН (он уже упоминался в начале статьи). Именно ТЭН должен быть единственным традиционным источником тепла в пассивном доме. Принимая во внимание его невысокую мощность (в пределах 10 Вт/м отапливаемой площади), наиболее оптимальным вариантом представляется его работа от электричества. Чтобы немного уменьшить нагрузку на ТЭН и снизить счета за электроэнергию, рекомендуется построить грунтовый теплообменник, в котором нагнетаемый в помещения свежий воздух предварительно будет нагреваться теплом, накопившимся в грунте. Это возможно даже зимой, поскольку температура грунта на глубине 1,5 м в это время составляет около 5С, а в начале отопительного сезона - на несколько градусов выше.

Герметичность дома
Герметичность дома имеет большое значение, поскольку все старания, направленные на снижение теплопотерь, не будут иметь смысла, если в помещения будет поступать холодный воздух. Поэтому единственным местом, через которое зимой наружный воздух может попадать в пассивный дом, является отверстие для забора воздуха вентиляционной системы. Все отверстия должны быть закрыты, а щели - например, в месте примыкания окон и дверей к стенам - уплотнены специальными лентами. В пассивном доме нельзя устанавливать камин, которому нужно обеспечить приток свежего воздуха. Как было упомянуто выше, створки окон для пассивных домов оснащаются дополнительными термическими вкладышами. Чтобы проверить, отвечает ли дом требованиям герметичности, проводят специальный тест (Blower-Door Test). Для этого в наружной двери монтируется вентилятор, создающий необходимую разницу давления между внутренней частью дома и окружением (50 Ра). И в этих условиях замеряется объем проходящего воздуха. Для проведения этого теста используется оборудование, которое имеется в распоряжении фирм, специализирующихся на выполнении строительных измерений.

Солнечная энергия
Помимо тепла, получаемого в результате попадания в помещения прямых солнечных лучей, использование солнечной энергии в пассивных домах заключается в использовании солнечных коллекторов, служащих для нагрева воды в течение всего года. В украинских условиях их эффективность зимой является невысокой, поэтому нельзя рассчитывать на то, что они будут единственным источником тепла, используемым для этих целей. Следовательно, в пассивном доме без традиционного источника тепла, такого как котел, систему подготовки горячей воды лучше всего дополнить ТЭНами, которые монтируются в баке горячей воды. Солнечные коллекторы - это прекрасный источник бесплатной энергии (даже учитывая сильную зависимость его функционирования от капризов погоды). Проблемой остается только стоимость полностью укомплектованной системы для дома, где проживают 3-4 человека, - сложно найти фирму, которая предложит ее по цене ниже, чем 30 тысяч гривен.

В большом - проще
Существенным, но недостаточно четко представленным в материалах, пропагандирующих пассивное строительство, является вопрос формы дома. Достичь низкого показателя энергопотребления намного легче в домах с компактной формой. Это дома, которые имеют минимальное соотношение площади ограждающих конструкций к объему дома. Это характерно для больших многоквартирных домов - блочных и панельных - именно такими являются уже построенные пассивные дома, в которых исследования фиксируют фактическое энергопотребление на предусмотренном уровне. Чтобы достичь такого же показателя потребности в тепловой энергии, дом на одну семью должен иметь намного лучше изолированные наружные стены, чем большой многоэтажный дом. Следовательно, строительство пассивного дома на одну семью является менее рентабельным.