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.

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.

Все экостроительство держится на так называемых «зеленых» технологиях: это когда для создания здоровых и комфортных условий жизни используют разные природные факторы.

К «зеленым» технологиям относится бионическая архитектура, когда при проектировании применяют законы и формы живой природы; использование альтернативных источников энергии, таких как энергия солнца, ветра, воды; применение экологичных материалов, по большей части природных, которые создают здоровый микроклимат в доме и не наносят вреда окружающей среде при их утилизации.

Чем же отличается экодом от обычного? В нем должна быть комфортная атмосфера, он должен эффективно использовать энергию и не оказывать негативное воздействие на окружающую среду.

На первом месте – экономическая сторона вопроса. Пассивным или энергоэффективным принято называть дом с малым энергопотреблением. Дом должен быть устроен таким образом, чтобы терять как можно меньше тепла. Согласитесь, для России с ее долгими и сложными осенне-зимними условиями это очень актуально.

В идеале пассивный дом – полностью независимая энергосистема. Такой дом – сам обеспечивает себя теплом и светом. Тепло выделяют живущие в нём людьми, бытовые приборы, какое-то количество удается получить благодаря альтернативным источниками энергии.

Что необходимо для достижения таких показателей?

  • Хорошая теплоизоляция всех частей здания. Особое внимание уделяют тонкой работе с так называемыми мостиками холода (стыки элементов, металлические части, углы здания), через которые обычно активно уходит тепло.
  • Трехкамерные стеклопакеты с низким показателем теплопередачи.
  • Система искусственной вентиляции с рекуператорами-теплообменниками. Принцип следующий: снаружи чистый воздух подается в постройку по трубе, проходит через теплообменник, где забирает часть тепла у выходящего воздуха, имеющего комнатную температуру, при этом воздушные потоки не перемешиваются, и в помещение поступает только свежий уличный воздух. Такие системы позволяют сохранить до 75% выпускаемого тепла.
  • Использование возобновляемых источников энергии. Солнечные тепловые и фотоэлектрические системы, ветрогенераторы, геотермальные тепловые насосы являются компонентами пассивного дома и служат в качестве дополнительных источников энергии.
  • Расчет правильной геометрии здания, особое зонирование, ориентация по сторонам света.

Результат: необходимость в отоплении пространства резко снижается. Пассивным можно назвать дом, потребляющий из рассчета 15 кВт/час на один квадратный метр в год. Это в 10–15 раз меньше, чем у традиционных зданий. И это далеко не единственное достоинство экостроений. Вот еще ряд преимуществ:

  • Комфортный микроклимат. За счет рекуператоров в пассивных домах автоматически поддерживается комфортная для человека температура, влажность и особо чистый воздух. Рекуператор работает не только в режиме подогрева, но и охлаждения, и поддерживает комфортную температуру не только зимой, но и летом. К тому же весь воздух проходит через фильтр тонкой очистки EU7. Фильтры такого уровня используются в больничных палатах, при производстве лекарств, продуктов питания, в электронной промышленности и т.п. Все это благотворно влияет на наше самочуствие и здоровье.
  • Выбирая пассивный дом, можно существенно сэкономить на стоимости земли. Так как речь идет о энергонезвисимой системе, нет необходимости подключаться к существующим коммуникациям. А значит можно приобрети участок земли не подключенный к коммуникациям, он обойдется гораздо дешевле. Кроме того, стоимость оборудования, необходимого для преобразования энергии возобновляемых источников зачастую дешевле, чем плата за подключение с существующим коммуникациям.

    • Технологии умного дома. Системы вентиляции автоматически контролируют температуру и расход воздуха, если в помещении нет людей они переходят в экономичный режим работы. Автоматически регулируется подача тепла и горячей воды от нескольких источников. Такое повышение интеллектуального коэффициента пассивного дома сближает его с «умным домом», где автоматика настраивает работу всех инженерных систем в соответствии с заданными параметрами.

Эксперты «Строительной компании номер один» провели анализ затрат на строительство различных типов традиционных домов и сравнили с линейкой эко домов от «СКН1». А также сделали расчеты эксплуатационных затрат на 10, 20 и 50 лет. Затраты рассчитывались по тарифам 2013 года. Стоимость ремонтно-строительных работ, материалов, коммуникаций и оборудования – среднерыночная на 2013 год. Для рассчета условно взяли дома одной площади 150 м 2 . Результаты представлены в таблицах.

Сравнительная таблица стоимости возведения и эксплуатации по тарифам 2013 года различных типов домов, предназначенных для круглогодичного проживания


* – значок означает, что дом используется для проживания, как в летнее, так и в зимнее время.

Сравнительная таблица стоимости возведения и эксплуатации по тарифам 2013 года различных типов домов, предназначенных для проживания весной, летом и осенью.

По материалам

Необходимое условие выживания человека - сохранение не тронутой и восстановление нарушенной человеком природной среды, в том числе и улучшение здоровья человека как части этой среды. Для кардинального уменьшения нагрузки на природную среду жилье должно постепенно стать экожильем.

Для воплощения определения экодома в практику необходимо выполнить следующие требования:

Первое . Экодом должен обеспечиваться теплом, горячей водой и электричеством только за счет альтернативных (возобновляемых) источников энергии, не наносящих вреда окружающей природной среде.

Второе . Для строительства экодома должны использоваться местные строительные материалы, малозатратные по способу добычи, переработке, перевозке, позволяющие применять технологии строительства дома без тяжелой техники. После окончания эксплуатационного цикла экодома материалы естественным образом утилизируются на месте. Применение таких материалов делает экодом доступным малообеспеченным слоям населения.

Третье . При эксплуатации экодома необходимо применять естественные биоинтенсивные 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. Экодом должен обеспечить накапливание экологического ресурса участка, на котором он построен.

Выводы

Массовое строительство экодомов, создание экопоселений - один из перспективных путей развития будущего человечества, это эффективное средство решения многих экологических проблем, стоящих перед нами. При эксплуатации дома человек своей жизнедеятельностью должен способствовать восстановлению экологии и гармонизации окружающего его жизненного пространства.

Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку - ТОП о существующих экопоселениях, Родовых поместьях, их истории создания и все об экодомах вы можете найти там, где вам максимально удобно