В наше время вопрос экологичности жилья стоит весьма остро. Люди стремятся обустраивать свои дома мебелью из природных материалов и использовать исключительно безопасную продукцию для ремонта.

Желание быть ближе к природе повлияло и на строительную сферу. Современные застройщики начали возводить используя новейшие технологии. Одним из последних достижений в данной отрасли стал пассивный дом (экодом). Что такое экостроительство и в чем его основные принципы, мы расскажем в нашей статье.

Немного о происхождении пассивных домов

В европейских странах вопрос экономии энергоресурсов стоял остро уже очень давно. В течение многих лет их профессора бились над разработкой экономных систем отопления, вентиляции и преобразования солнечного тепла. Снизить расходы на электроэнергию им удалось, а вот уменьшить теплопотери здания - нет.

Тогда у немецких ученых возникла идея создания пассивного дома, и им удалось воплотить ее в жизнь уже в 1996 году. Именно тогда в Германии был открыт институт «Пассивный дом», где возводились экспериментальные сооружения данного типа. С тех пор на территории Америки и Европы было построено несколько тысяч таких домов, и сегодня их количество стремительно увеличивается.

В России данная технология пока малоизвестна, поэтому не все еще знают, что такое экодом, и чем он отличается от привычных для нас строений. Так давайте же разберемся в этом вопросе!

Определение и особенности экодомов

Пассивный дом - это жилое здание, которое отличается полным отсутствием традиционных систем отопления и минимальным потреблением электричества. Внутри помещения постоянно поддерживается благоприятный микроклимат, при этом негативное воздействие на окружающую среду абсолютно исключено. Расход энергоресурсов такого жилья составляет лишь 10% от показателя затрат обычных частных домов.

Проект экодома создается на основании следующих требований:

  1. Создание простого и энергоэффективного дизайна здания.
  2. Обустройство пассивной системы кондиционирования и обогрева.
  3. Применение экологически чистых строительных материалов.
  4. Использование альтернативных источников энергии.
  5. Полная автоматизация всех инженерных систем.
  6. Создание энергоэффективной планировки дома (с минимальным количеством окон, выходящих на северную сторону).

Обустройство и архитектура пассивных домов

Обустройство и строительство экодомов осуществляется по ряду правил. Владельцы такого жилья должны полностью отказаться от искусственных и вредных материалов, иначе смысл такого жилья полностью теряется. Внутренняя отделка не должна предполагать использования винила, пенополистерола, лаков, различных формальдегидов и прочих вредных веществ.

Предпочтение отдается таким материалам, как:

  • глина;
  • стекло;
  • гипс;
  • кирпич;
  • камень;
  • древесина;
  • керамика и др.

Что касается внешнего вида самой постройки, то тут тоже есть определенные особенности:

  1. При создании проектов таких домов специалисты определяют их оптимальную форму, которая позволит создать просторное помещение при минимальной внешней площади. Данный ход позволяет сократить теплопотери через наружную поверхность.
  2. Цвет энергосберегающих домов также не может быть любым, так как он прямым образом влияет на показатель затрат тепла. Чаще всего такие конструкции имеют белый цвет, в некоторых случаях наружные поверхности отделываются зеркалами. Это позволяет сократить воздействие внешних факторов на наружные поверхности здания.

Оветительные приборы в пассивных домах

Разбираясь в вопросе: "Что такое экодом?", особое внимание следует уделить освещению данной постройки. Поскольку суть такого жилья сводится к тому, чтоб снизить энергозатраты, принцип обустройства подсветки помещения основывается на установке приборов с высоким КПД.

В данном случае привычные для нас лампы накаливая совершенно не уместны. В качестве элементов освещения здесь устанавливаются светодиодные светильники, не выделяющие тепло в процессе работы. Немаловажно и то, что лампы подобного типа можно утилизировать без вреда для окружающей среды, что как раз подходит под основную концепцию пассивных домов.

Особенность оконных систем

Обустройство оконных проемов предпочтительно осуществлять на южной стороне здания. При таком расположении окна будут больше наполнять помещение теплом, чем отдавать его наружу. На верхних этажах обустраиваются световые люки, обеспечивающие помещение солнечным светом. На нижних уровнях дома предусматриваются проемы увеличенных размеров.

Окна экодома обустраиваются из двух и трехкамерных стеклопакетов (с аргоновым и криптоновым наполнением). Поверхность стекол полностью покрывается Для уменьшения потерь тепла через оконные проемы их дополняют ставнями и шторками.

Система обеспечения электроэнергией

Одним из существенных преимуществ подобных строений является возможность сэкономить на приобретении участка для строительства. Он может не иметь подхода коммуникаций, а, как показывает практика, такие земли в несколько раз дешевле.

Электрическими ресурсами пассивный дом обеспечивает себя сам. С этой целью на его крыше устанавливаются солнечные коллекторы, которые накапливают электроэнергию. В дальнейшем она тратится на подогрев воды, отопление дома, работу автономных устройств и освещение. Система электричества может также дополняться ветровыми генераторами, которые способны обеспечить до 80% необходимой энергии.

Отопление

Каким бы ни был экодом - деревянным, кирпичным или каменным, - ему необходим обогрев. В теплое время года для создания комфортного микроклимата внутри такого жилища вполне достаточно работающих бытовых приборов. Когда на улице становится достаточно холодно, на помощь приходит дополнительное отопление.

В пассивных домах в качестве источников тепла используются все те же солнечные батареи, коллекторы и тепловые насосы. Автономная система отопления снабжается устройствами теплых полов, которые автоматически включаются при понижении температуры ниже допустимого предела.

Система вентиляции

Говоря о том, что такое экодом, следует уделить внимание основной системе, которая отвечает за благоприятный микроклимат помещения - вентиляции.

О ней нужно знать то, что уровень влажности и чистоты воздуха в пассивных домах контролируется при помощи специального прибора - рекуператора. Суть его работы заключается в том, что воздух, выходящий из помещения, прогревает своим теплом воздушные потоки, входящие в дом. В результате этого свежий воздух поступает в дом уже достаточно теплый.

В холодное время года потоки воздуха направляются в систему подземного воздуховода, где нагреваются до плюсовых температур и направляются в рекуператор. В жаркую погоду происходит такой же процесс, но только под землей осуществляется не обогрев, а охлаждение воздуха.

Таким образом в доме постоянно поддерживается оптимальная температура, и лишь изредка возникает необходимость в функционировании систем дополнительного отопления. Именно поэтому пассивные дома так актуальны в наше время, когда стоимость энергоресурсов неустанно растет. Исходя из этого можно предположить, что популярность на жилье данного типа также может резко вырасти и в нашей стране.

Пассивный дом , энергосберегающий дом или экодом (нем. Passivhaus , англ. passive house ) - сооружение , основной особенностью которого является низкое энергопотребление за счёт применения пассивных методов энергосбережения . Пассивный дом потребляет среднем примерно 10 % от удельной энергии на единицу площади, потребляемой большинством традиционных зданий.

В условиях роста цен на электричество и тепло, остро стоит вопрос эксплуатационных затрат на жилье. Показателем энергоэффективности объекта служат потери тепловой энергии с квадратного метра (кВт·ч/м²) в год или в отопительный период . В среднем обычное здание в условиях Германии потребляет 100-120 кВт·ч/м². Энергосберегающим считается здание, где этот показатель ниже 40 кВт·ч/м² . Для пассивных домов этот показатель ещё ниже - порядка 10 кВт·ч/м².

Достигается снижение потребления энергии в первую очередь за счет уменьшения теплопотерь здания.

Архитектурная концепция пассивного дома базируется на принципах: компактности, качественного и эффективного утепления, отсутствия мостиков холода в материалах и узлах примыканий, правильной геометрии здания, зонировании, ориентации по сторонам света. Из активных методов в пассивном доме обязательным является использование системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией .

В идеале, пассивный дом должен быть независимой энергосистемой, вообще не требующей расходов на поддержание комфортной температуры. Отопление пассивного дома должно происходить благодаря теплу, выделяемому живущими в нём людьми и бытовыми приборами. При необходимости дополнительного «активного» обогрева, желательным является использование . Горячее водоснабжение также может осуществляться за счёт установок возобновляемой энергии : тепловых насосов или солнечных водонагревателей . Решать проблему охлаждения/кондиционирования здания также предполагается за счет соответствующего архитектурного решения, а в случае необходимости дополнительного охлаждения - за счет , например, геотермального теплового насоса .

Иногда определение «пассивный дом» путают с системой «умный дом », одной из задач которой является обеспечение контроля энергопотребления здания. Также отличается система «активного дома », которая помимо того, что мало тратит энергии, ещё и сама вырабатывает её столько, что может не только обеспечивать себя, но и отдавать в центральную сеть (дом с положительным энергобалансом).

История

Развитие энергосберегающих зданий

Развитие энергосберегающих построек восходит к исторической культуре северных и сибирских народов, которые стремились построить свои дома таким образом, чтобы они эффективно сохраняли тепло и потребляли меньше ресурсов. Материало- и энергосберегающая круглая форма жилищ (чум , юрта и т.п.), а также оболочка из эффективных теплоизоляционных материалов (шкуры животных, войлок) являются прообразами технологии пассивного дома. Классическим примером техники повышения энергосбережения дома является русская печь , отличающаяся толстыми стенками, хорошо сохраняющими тепло, и оснащённая дымоходом с системой оборотов.

К современным экспериментам повышения энергосбережения зданий можно отнести сооружение, построенное в 1972 году в городе Манчестер в штате Нью-Гэмпшир (США). Оно обладало кубической формой, что обеспечивало минимальную поверхность наружных стен, площадь остекления не превышала 10 %, что позволяло уменьшить потери тепла за счёт объёмно-планировочного решения. По северному фасаду отсутствовало остекление. Покрытие плоской кровли было выполнено в светлых тонах, что уменьшало её нагрев и, соответственно, снижало требования к вентиляции в тёплое время года. На кровле здания были установлены солнечные коллекторы .

Конструкция

Для строительства, как правило, выбираются экологически корректные материалы, часто традиционные - газобетон , дерево, камень, кирпич . В последнее время часто строят пассивные дома из продуктов переработки неорганического мусора - бетона , стекла и металла. В Германии построены специальные заводы по переработке подобных отходов в строительные материалы для энергоэффективных зданий.

Теплоизоляция

Фотография в инфракрасных лучах показывает, насколько эффективна теплоизоляция пассивного дома (справа) по сравнению с обычным домом (слева).

Ограждающие конструкции (стены, окна, крыши, пол) стандартных домов имеют довольно большой коэффициент теплопередачи. Это приводит к значительным потерям: например, тепло-потери обыкновенного кирпичного здания - 250-350 кВт·ч с 1 м² отапливаемой площади в год.

Технология пассивного дома предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающих поверхностей - не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента. В пассивном доме формируется высокоэффективная наружная теплоизоляция ограждающих поверхностей. Внутренняя теплоизоляция нежелательна так как это снижает термическую инерционность помещений и может привести к значительным внутрисуточным колебаниям температуры, например, при поступлении солнечного тепла через окна. С точки зрения теплофизики также наиболее эффективно применять теплоизоляцию снаружи, так как в этом случае несущие конструкции находятся всегда в зоне положительных температур и оптимальной влажности, что выводит точку росы за их пределы. Также производится устранение «мостиков холода» в ограждающих конструкциях. В результате в пассивных домах теплопотери через ограждающие поверхности не превышают 15 кВт·ч в год на 1 м² отапливаемой площади - практически в 20 раз ниже, чем в обычных зданиях.

Окна

Потери тепла через окна делятся на радиационный (излучение в инфракрасном диапазоне из дома наружу), конвекционный (газ в межстёкольном промежутке) и теплопроводный (газ, стёкла и переплёт) перенос тепла. На долю радиации приходится две трети потерь тепла, остальное на долю конвекции и теплопроводности. В пассивном доме используются усовершенствованные энергосберегающие окна. Герметичные стеклопакеты, 1-камерные (два стекла) или 2-камерные (три стекла), заполнены низкотеплопроводным аргоном или криптоном с тёплой дистанционной рамкой (полимерная или пластиковая вместо металлической, являющейся мостиком холода). Одно из стёкол стеклопакета с внутренней стороны покрыто селективным покрытием (I-стекло или K-стекло) сокращающим радиационные потери. Применяются более тёплые многокамерные профили для изготовления переплёта. Также стёкла в ряде случаев закаливаются с целью избежания разрушения при тепловом шоке. Иногда для дополнительной теплоизоляции на окнах устанавливают ставни, жалюзи или шторки.

Установка рольставень (роллет) позволяет увеличить тепловое сопротивление оконного блока на 20-30 % (сопротивление теплопередаче роллетной конструкции может быть 0,18 - 0,27 м 2 К/Вт).

Самые большие окна направлены на юг (в северном полушарии) и приносят зимой в среднем больше тепла, чем теряют. Ориентирование окон на восток и запад сводится к минимуму для снижения затрат энергии на кондиционирование летом.

Регулирование микроклимата

На сегодняшний день технология строительства пассивных домов далеко не всегда позволяет отказаться от активного отопления или охлаждения, особенно в регионах с постоянно высокими или низкими температурами, или резкими перепадами температур, например, в зонах с континентальным климатом . Тем не менее, органичной частью пассивного дома является система обогрева, кондиционирования и вентиляции, расходующая ресурсы более эффективно, чем в обычных домах.

Вентиляция

Стоимость

В настоящее время стоимость постройки энергосберегающего дома примерно на 8-10 % больше средних показателей для обычного здания. Дополнительные затраты на строительство окупаются в течение 7-10 лет. При этом нет необходимости прокладывать внутри здания трубы водяного отопления , строить котельные, ёмкости для хранения топлива и т. д.

Стандарты

В Европе существует следующая классификация зданий в зависимости от их уровня энергопотребления:

  • «Старое здание» (здания построенные до 1970-х годов) - они требуют для своего отопления около трехсот киловатт-часов на квадратный метр в год: 300 кВт·ч/м²год.
  • «Новое здание» (которые строились с 1970-х до 2000 года) - не более 150 кВт·ч/м²год.
  • «Дом низкого потребления энергии» (с 2002 года в Европе не разрешено строительство домов более низкого стандарта) - не более 60 кВт·ч/м²год.
  • «Пассивный дом» - не более 15 кВт·ч/м²год.
  • «Дом нулевой энергии» (здание, архитектурно имеющее тот же стандарт, что и пассивный дом, но инженерно оснащенное таким образом, чтобы потреблять исключительно только ту энергию, которую само и вырабатывает) - 0 кВт·ч/м²год.
  • «Дом плюс энергии» или «активный дом» (здание, которое с помощью установленного на нём инженерного оборудования: солнечных батарей, коллекторов, тепловых насосов, рекуператоров, грунтовых теплообменников и т. п. вырабатывало бы больше энергии, чем само потребляло).

Директива энергетических показателей в строительстве (Energy Performance of Buildings Directive), принятая странами Евросоюза в декабре 2009 года , требует, чтобы к 2020 году все новые здания были близки к энергетической нейтральности.

В ряде европейских стран (Дания , Германия , Финляндия и др.) разработаны специальные целевые государственные программы по приведению всех объектов регулярной застройки к условно-пассивному уровню (дома ультра-низкого потребления - до 30 кВт·ч/м³ в год).

В России и странах СНГ

В России энергопотребление в домах составляет 400-600 кВт·ч/год на квадратный метр. Этот показатель предполагается снизить к 2020 году на 45%.

Экодом это не просто дом, это образ жизни. Образ жизни существенно зависит от климата, окружающей природы и местных традиций, которые во многом определяют то, как мы живем. Поэтому, начнем с климата и опишем постепенно, что такое экодом. Летом значительная часть населения выращивает сельхозпродукцию на своих земельных участках и заготавливает их на зиму.

Поэтому дом и двор должны предоставить человеку максимум удобств: подсобные помещения для хранения огородного инвентаря, выращивания рассады, приготовления удобрений, накопления и хранения воды для полива, обработки и хранения продуктов и т.д. Зимний образ жизни требует минимума подсобных помещений в отопительной части дома (стенные шкафы для белья и одежды, хранения небольшого количества продуктов).

Необходимое условие выживания человека - сохранение и восстановление нарушенного человеком природной среды, в том числе и улучшение здоровья человека как части этой среды. Для кардинального уменьшения нагрузки на природную среду от жилищно-коммунального хозяйства в целом (включая производство строительных материалов, само строительство жилья и его эксплуатацию) жилье должно постепенно стать эко-дома.

Экодом - это система с положительным экологическим ресурсом. Она состоит из дома нулевого энергопотребления и приусадебного участка. Участок предназначен для биологической переработки и утилизации всех жидких и твердых органических отходов и выращивания сельхозпродукции с помощью биоинтенсивных методов и методов пермокультуры. Эти методы позволяют наращивать экологический ресурс приусадебного участка быстрее, чем в естественных условиях. Эко-дом должен быть доступен по цене для большей части населения.

В понятие экодом входит сам дом, надворные постройки, приусадебный участок с биоботаничним площадкой, садом-огородом, системой накопления воды, местом отдыха .

Экодом может обеспечить такое качество жизни, при котором семья будет иметь возможность вырастить здоровое следующее поколение. При массовом строительстве эко-домов можно надеяться на качественное воспроизводство человеческой популяции в целом и восстановление нарушенного экологического ресурса в населенных пунктах.

Для воплощения определение понятия эко-дом на практике необходимо выполнить следующие требования:

Первое. Экодом должен обеспечиваться теплом, горячей водой и электричеством только за счет солнечной энергии и быть домом нулевого энергопотребления (не используются невозобновляемые источники энергии). Получение тепловой энергии из солнечного излучения осуществляется в солнечных (воздушных или жидкостных) коллекторах, а электрической энергии - в солнечных батареях. Излишки тепловой энергии накапливаются и хранятся в сезонных и суточных аккумуляторах тепла. Длительного сохранения тепла в доме способствуют также архитектурные и конструкторские решения, эффективные утеплители. При недостатке «солнечного» тепла и электроэнергии в эко-дома используются другие генераторы тепла на возобновляемых топливе, а так же централизованная энергосистема.

Второе. Для строительства эко-дома должны использоваться местные строительные материалы, малозатратные по способу добычи, переработки, перевозки, позволяющие применять технологии строительства дома без тяжелой техники. После окончания эксплуатационного цикла эко-дома материалы естественным образом утилизируются на месте. Применение таких материалов делает эко-дом доступным для малообеспеченных слоев населения.

Третье. При эксплуатации эко-дома необходимо применять природные биоинтенсивных технологии для переработки и утилизации органических отходов (твердых, жидких) и для повышения плодородия почвы, выращивания сельхозпродукции. Это можно обеспечить ведением органического земледелия и выращивания компостных культур для удобрения сада-огорода без привоза удобрений извне. Эко-дом должен обеспечить накапливание экологического ресурса участка, на котором он построен.

Выводы
Массовое строительство эко-домов может сделать жилищное строительство средством решения многих экологических проблем, стоящих перед человечеством. При эксплуатации дома человек своей жизнедеятельностью должен способствовать преобразованию солнечной энергии в живую биомассу эффективнее, чем это происходит при естественном развитии экосистемы, превышая величину естественного воспроизводства среды в естественном состоянии.

Эко-дома нельзя построить (и людям там жить не желательно) севернее той широты, за которой невозможно обеспечить солнечное отопление дома из-за недостатка солнечной энергии даже при экономически разумном утеплении дома.

О понятии «зеленый дом» (иногда еще называют «умный дом») говорят во всем мире. Преимущества таких домов неоспоримы: они используют минимальное количество ресурсов, выбрасывают минимум токсичных веществ и оздоровляют этим окружающую среду, да к тому же не требуют коммунальных платежей. Но к самому понятию «зеленый дом» в разных местах относятся по-разному.

«Зеленый дом» в России

Как понимают этот термин у нас? Услышав это определение, большинство россиян представляют себе суперсовременный богатый дом, в котором установлена автоматическая система, управляющая микроклиматом, по всему дому расположены дорогие управляющие панели, а системы дома реагируют чуть ли не на мысли хозяина об изменении их работы. Короче – только для богатых.

«Зеленый дом» в Европе

Здесь не рассуждают о богатстве и престижности, а понятие «умного дома» говорит прежде всего о его экономичности. Средний класс в Европе бережливый и системы энергоэффективности устанавливают уже далеко не в самые богатые дома.

В Германии, к примеру, ставят датчики движения, выключающие освещение, если в помещении нет людей, теплую воду хранят в термосах, а нагревают ее солнечными батареями. В результате удается вдвое сократить расход электроэнергии.

Может быть, практичность подхода к понятию «Зеленый дом» вызвана тем, что в странах Европы о проблемах экологии говорят уже более двадцати лет и не только говорят, но и разрабатывают пути экологически чистого сосуществования с природой. В результате в сознании граждан закрепились в качестве определяющих понятия необходимости сбережения электроэнергии в бытовых условиях.

У нас до такого подхода еще далеко, но есть энтузиасты, которые своими силами делают свои дома «умными». Устанавливают коллекторы, в которых воду нагревает солнце, собирают дождевую воду и подогревают ее. Хорошо бы собрать информацию подобных умельцев о том, какие именно «зеленые» энергосберегающие решения ими разработаны, изготовлены и успешно используются.

Что же из себя представляет экодом? В идеале это абсолютно автономное строение со своим водо- и энергоснабжением, позволяющее не только организовать полную переработку и утилизацию бытовых отходов, но и не наносящее ущерба экологии окружающей среды. Следуя существующим концепциям, экодом должен строиться из возобновляемых экологически чистых материалов, обеспечивающих эффективную теплоизоляцию и в то же время естественный воздухообмен и вентиляцию. Эти понятия всегда находились и по сей день находятся в противоречии. Вопрос обеспечения естественной регенерации кислорода при сохранении тепла остается одним из наиболее сложных. Новейшие разработки в этой области крайне дорогостоящи, а предлагаемые рынком освежители, озонаторы воздуха и подобные им устройства по большому счету проблемы не решают.

Водоснабжение экодома – серьезная, но более простая задача. В данном случае могут быть использованы, атмосферные осадки, постоянно сопутствующий и не всегда заметный конденсат, очищенные бытовые стоки и в определенной степени артезианские источники. Доступные технические возможности для реализации проектов стабильного водоснабжения сегодня уже имеются.

Задача переработки продуктов жизнедеятельности не является простой, но, похоже, разрешима. Конечно, обеспечить каждый экодом индивидуальным безотходным мусороперерабатывающим комплексом представляется, по меньшей мере, мероприятием нерентабельным. Однако в рамках создания экопоселений и этот вопрос не должен вызывать трудностей.

Главной же проблемой остается автономное энергоснабжение и энергосбережение. Методы решения их с одной стороны как — будто лежат на поверхности. Это успешно применяемые сейчас солнечные батареи и ветрогенераторы. Тем не менее, мощность таких устройств остается недостаточной.

Статистические данные и накопленный опыт по энергопотреблению показывают, что семья из трех человек расходует за год около 3-3,5 тыс. кВт.ч. Таким количеством электроэнергии индивидуальные солнечные батареи и ветрогенераторы экодом площадью в 150 м2 обеспечить не смогут, даже при использовании новейших солнечных наноантен, работающих практически круглосуточно и в инфракрасном диапазоне от накопленного за световой день тепла. К этому следует добавить, что стоимость солнечных батарей и ветрогенераторов пока еще относительно высока.

Трудности стабильного энергообеспечения экодома связаны также и с равномерным распределением получаемой от солнца и ветра энергии, как в течение суток, так и в течение всего года. Вопросы эффективной аккумуляции энергии, получаемой от естественных источников, остаются, а предложения по хранению энергии под экодомом в земле или в виде нагретой воды остаются лишь предложениями. Поэтому, сегодня на постсоветском пространстве строительство экодома, если не считать белорусский вариант постройки его из соломы и глины, находится в концептуальном состоянии, а сама идея сводится к созданию энергоэффективного здания. Рекомендаций же по созданию экодома предостаточно. В частности, интересным является предложение строительства его из бетона методом непрерывного литья с применением полимерной опалубки, которая служит одновременно и гидроизоляцией, и утеплителем. Но, вновь возникает вопрос: устройство бетона без армирования не всегда оправдано, а понятие «экодом» в свою очередь исключает применение металла при его строительстве. Другое предложение строительства экодома из пено- или газобетона, кстати, по теплопроводности эти материалы эквивалентны дереву, вызывает сомнения с точки зрения абсолютной экологичности и сырьевой возобновляемости.

Отсюда – вывод: лучший экодом – дом из дерева, соответствующим образом утепленный и сориентированный на местности с целью эффективного использования энергии солнца и ветра и, конечно, энергетической подпиткой извне.