Из пассива в актив: строительство домов с выгодным энергобалансом

Строительство дома — затратный процесс, однако домовладельцев ждут и другие сюрпризы после завершения проекта. Комфорт, ради которого всё и затевалось, стоит недёшево. Современные технологии предлагают оригинальный выход из положения, а именно: с самого начала планировать не привычное жильё, множащее расходы, а активное, то есть приносящее доход. Давайте посмотрим, как это работает.

Разберёмся с терминами. Уровень энергозатрат определяют как пассивный, нулевой и активный. В нейтральных проектах содержание обходится или стремиться к нулю, и это отличный результат (о пассивном и активном доме чуть ниже). В теории всё интересно, но как такой дом создать в реальных условиях? Только на отопление в холодный период уходит огромное количество тепловых калорий, а ещё есть насосное оборудование, освещение, кондиционирование и прочее.

Инженеры сразу предупреждают, что задача улучшить жизненный цикл здания стоит денег, однако они возвращаются, поскольку в будущем платить за содержание приходится в разы меньше. Среди архитекторов уже выделилась прослойка, работающая исключительно над проектами энергосберегающих домов.

Считают расход энергии в квтч/м2 (только на отопление). По удельной величине все здания делят на 3 категории:

• С нулевым балансом. Производство равно энергозатратам, то есть дом сам себя обеспечивает. Компенсация происходит за счёт возобновляемых источников энергии.
• Энергоэффективные. Дома с низким потреблением тепловых калорий (меньше нормы по СНиП, раздел «Тепловая защита зданий»).
• Пассивные. С пониженным расходом, не выходящим за отметку 15 квтч/м2. В схеме реализовано оптимизированное потребление за счёт комплекса мер, улучшающих условия проживания. Например, в жаркий период реализуется стратегия затенения с испарением воды. В результате создаётся прохлада.
• Активные. Дома с повышенным комфортом, с системами автоматического управления климатом, с оборудованием преобразования энергии Солнца, ветра, Земли. Сегодня уже есть примеры зданий, производящих больше необходимого. Излишки продаются в общую сеть.

Если быть точными, только здания с положительным балансом можно назвать энергоэффективными, однако сегодня термин используют для всех проектов, производящих энергию.

Пассивные и активные дома появились не на пустом месте. В 90–х годах XX века в немецком Дармштадте основали институт, изучающий технологии энергосбережения зданий. Здесь же определили стандарт, согласно которому расход тепла не должен выходить за отметку 25 квтч/м2 за год. Для сравнения: в типовом кирпичном доме норма укладывается в интервал 200–300 квтч/м2, то есть оказывается выше предела в 10 раз.

Популярная тема решать проблемы энергосбережения только с помощью теплоизоляции не работает, поскольку характеристик материалов недостаточно, чтобы удержать тепло внутри помещений. Для того чтобы превратить здание в пассивное, необходимо изменить инженерное оснащение. Например, использовать солнечные батареи, преобразующие энергию Солнца, или тепловые насосы, забирающие тепло из недр Земли.

Конструктив также не остаётся без внимания, при этом к проблеме изменения жизненного цикла сооружений инженеры и архитекторы подходят комплексно.

Для того чтобы сделать здание разумным потребителем энергии (а в идеале и производителем), используют следующие методы проектирования:

• Остекление. Разрабатывая план застройки, учитывают два критерия. Первый — максимальное сопротивление теплопередаче. Задача решается с помощью установки тёплых рамок с терморазрывом, стеклопакетов с заполнением инертными газами, низкоэмиссионных стёкол. Второй — грамотное проектирование с посадкой на местность. Окна оказываются главными каналами поступления и утечки тепла, поэтому необходимо выбрать ориентацию здания с учётом климата. В северных регионах главную панораму ориентируют на юг и юго–восток, в южных на север и северо–запад.
• Теплоизоляция. Защитные материалы выбирают и устанавливают таким образом, чтобы оболочка держала тепло в холодное время и не давала стенам нагреваться летом.
• Воздухонепроницаемость. Дома с пассивным потреблением строятся герметичными, чтобы вместе с воздухом через внешние стены не происходило утечек тепла. Защита не только повышает сбережение энергии, но и защищает конструкции от влаги, а значит и от разрушения.
• Рекуперация. Системы жизнеобеспечения проектируют с оборудованием рекуперации, возвращающем потерянные тепловые калории обратно в помещение.
• Исключение тепловых мостов. В процессе подготовки проекта определяют и исключают слабые места, повышающие риски утечек. Сбалансированные разработки способствуют выравниванию условий по внутренним помещениям, то есть улучшают энергоэффективность. Если в определённом пространстве требуется поддерживать пониженную температуру (кладовая, оранжерея, винная комната), предусматривают дополнительную защиту стен, пола и потолка.

Инженеры всегда работают в связке с архитекторами, поскольку вряд ли заказчикам понравятся полностью оптимизированные проекты. Например, лучшая форма для энергоэффективного дома — шар. Внутри сферы температура распределяется равномерно плюс удаётся добиться максимально полезного объёма по отношению к площади ограждающих конструкций. Кубические решения на втором месте, и вот их активно используют в дизайне современных домов.

Курс на энергосберегающее строительство принят во многих странах мира. Один из примеров — проект Nowon Energy Zero в Южной Корее. В основу положены следующие принципы:

• Улучшенный комфорт в течение всего года.
• Отказ от ископаемых энергоносителей.
• Коллективное самоуправление.

Здание на 121 квартиру рассчитано на молодые семьи с детьми, пожилые пары и людей с ограниченными возможностями. Концепция включает 3 уровня энергосбережения:

• Пассивный. Архитектурные и планировочные решения.
• Активный. Солнечные панели, ветровые станции, тепловые насосы, инженерные системы.
• Мониторинг, учёт и контроль. Автоматизированное управление поступлением и расходом ресурсов здания.

В корейском проекту утечки сведены к нулю за счёт герметичной коробки и остекления. Окна установлены с применением специальных изоляционных материалов. Монтаж выполнен на жёсткую полиуретановую пену, с дополнительной проклейкой изоляторами. Стеклопакеты из улучшенного и полностью герметичного профиля заполнены аргоном. Входные квартирные и лестничные двери снабжены утеплителями.

Систему отопления и кондиционирования обслуживает тепловой насос. Всего в схеме задействовано 48 шахт, пробуренных под парковкой на глубину 170 м. Это позволяет подавать горячую воду с нагревом до 60 0C. Солнечные панели установлены на крыше и встроены в архитектуру фасадов. В результате поступление энергии не прерывается в течение светового дня.

Выйти на нейтральный уровень генерации и расхода энергии не так уж сложно, и это делают по всему миру. С 2021 года в Европе принцип Triple Zero (нулевое потребление) стал обязательным в строительстве, при этом современные технологии предлагают намного больше. Энергоэффективные дома с положительным балансом позволяют владельцам зарабатывать, правда для этого придётся значительно потратиться на начальном этапе.