Пассивный дом — это разумный и активный дом

Пассивным домом называется здание с нулевым потреблением энергии, то есть не требующее отопления. Западные специалисты работали над техническим воплощением этой идеи еще более 20 лет назад. И уже в последнее десятилетие прошлого века появились дома, потребляющие малое количество энергии, то есть на 30% меньше, чем просто дома с выполненной теплозащитой.

В данном же случае решающее значение имели и теплозащита, и ликвидация холодовых мостиков, и утилизация тепла отработанного и выводимого за пределы здания воздуха.
Нужно сказать, что все элементы зданий с малым потреблением энергии представляют собой просто улучшенные версии аналогичных элементов обычных зданий.
Поскольку возведение энергоэффективных зданий не было связано с какими-то особыми техническими новшествами, довольно скоро их рыночная стоимость приблизилась к стоимости обычных.
Примерно тогда же были приняты новые нормы по сопротивлению ограждающих конструкций теплопередаче и в Беларуси.
Сегодня все уже привыкли к тому, что новостройки страны в обязательном порядке оснащаются стеклопакетами. Постоянно совершенствуются и применяются на практике системы тепловой модернизации существующего жилья.
Что же касается пассивного дома (следующий этап разработки энергоэффективных зданий), то практически это здание с максимальными энергозатратами в пределах 10 Вт на 1 м2 ограждения. Не требуется дополнительных затрат на подачу приточного воздуха. В случае необходимости включается слабое отопление. Температура воздуха не должна превышать +30°С.
Эксплуатация первых построенных пассивных домов показала, что затраты на их возведение оправдываются при коэффициенте теплопроводности, не превышающем 0,15 Вт/(м2°К), полном отсутствии холодовых мостиков, высокой герметичности, наличии стеклопакетов с коэффициентом теплопроводности, не превышающем 0,8 Вт/(м2°К), а также использовании не только воздушного, но и почвенного теплообмена, пассивной солнечной энергии.
Дома (вначале жилые, причем малоэтажные) стали строиться с использованием легких и одновременно прочных материалов несущих и ограждающих конструкций.
Наряду с энергоэффективными ячеистобетонными и пенобетонными стеновыми блоками, появились штучные стеновые изделия из пенополиуретана, стены из которых кладутся по принципу конструктора Lego.
Не следует забывать и о технологиях высокоточной резки блоков, позволивших заменить традиционную кладку на раствор использованием клеев и на порядок уменьшить толщину кладочных швов.
Шло дальнейшее совершенствование стеклопакетов — обрамление их также стало многокамерным, кроме того, постоянно улучшались характеристики используемых стекол (что позволило не только запасать солнечную энергию, но и регулировать внутренний климат).
Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха также совершенствовались.
Стало исключаться смешивание воздушных потоков в вентсистемах, для отопления стали использоваться проложенные в полах системы электрокабелей или трубопроводов горячей воды.
Наиболее популярными представителями группы контрольно-измерительной аппаратуры стали различного рода счетчики и расходомеры, которые, наряду со стеклопакетами, все увереннее входят и в новые белоруские дома.
С появлением современных систем домашней автоматики intelligent house автоматические системы управления отоплением, вентиляцией, кондиционированием и рекуперацией воздуха стали естественным образом интегрироваться в эти системы.
Там, где существуют подходящие климатические условия, крыши стали чуть ли не целиком состоять из солнечных батарей, как грибы, выросли целые семейства ветроэнергетических установок.
Специалисты, ведущие исследования в данной области, сходятся в одном: массовая реализация условно пассивных домов, то есть объектов с незначительным энергопотреблением, возможна главным образом не столько в случае высокотехнологичного материального воплощения всех вышеназванных решений на одном объекте, сколько при условии оснащения его системой автоматической оценки энергетического баланса в тот или иной конкретный момент.
Данная сеть должна быть в состоянии обеспечивать постоянное превышение предложения энергии над спросом на нее.
Объединение сетей нескольких объектов в некую коллективную (корпоративную) сеть позволит оперативно передавать образующийся избыток энергии зданию, которое на данный момент испытывает наибольшую энергетическую нужду.
Следует, впрочем, отметить, что, вопреки распространенному мнению, энергонезависимые жилые дома не будут иметь никаких экологических преимуществ. Большинство же промышленных предприятий, скорее всего, не сможет совершенно обходиться без традиционных источников энергии.
Более тщательное исследование возможности существования зданий, в которых проблема обеспечения энергией решалась бы путем максимальной утилизации энергии, выделяемой внутренними источниками, а также поступающей солнечной энергии, показало, что обойтись без той или иной системы отопления в принципе невозможно. Например, при длительном отсутствии в доме хозяев ряд названных факторов будет отсутствовать, и тогда независимо от степени утепления здание будет остывать.
Может быть задано условие падения температуры в помещениях не ниже заданной величины.
Исходя из данного условия, можно задавать требования к массивности здания (постоянная составляющая времени остывания) и минимуму интенсивности источника энергии, зависящему от климатической зоны.
В южных районах Китая директивно запрещено строительство зданий с отопительными системами. При исследовании вопроса строительства здесь зданий с низким потреблением тепловой энергии был проведен опрос жителей некоторых провинций, минимальные наружные температуры в которых достигали –14°С.
В результате появилась следующая шкала субъективного ощущения теплового комфорта в помещении: -4°С — "очень холодно", -3°С — "холодно", -2°С — "прохладно", -1°С — "слегка прохладно", 0°С — "нейтрально", +1°С — "тепловато", +2°С — "тепло", +3°С — "жарко", +4°С — "очень жарко", +5°С — "невыносимо жарко".
Наличие теплового комфорта в помещениях зданий Беларуси предполагает температуру, составляющую +18°С.
Поэтому требования к пассивным домам могут быть сформулированы для самых различных климатических зон.
Уже сегодня при проектировании зданий необходимо закладывать такие характеристики теплопотерь, которые обеспечивали бы возможность проживания людей и функционирования систем водоснабжения и канализации в случае аварии систем теплоснабжения.
Кроме того, проектом обязательно должен учитываться такой параметр, как время выхода на пассивный режим функционирования при заданной мощности внутренних источников тепла.
То есть мы вновь возвращемся к тому, чтобы пассивный дом был разумным.
Так, для оптимального управления режимами при проектировании вентсистем применяются АСУ на базе микроконтроллеров. Тем самым решается задача эффективного использования и тепла отработанного воздуха,и низкопотенциальной энергии грунта.
Можно сказать, что пассивный дом предполагает обязательное наличие активной системы своего жизнеобеспечения.
Поэтому такой дом должен являться активным в смысле активного использования энергии окружающего пространства, прежде всего низкопотенциальной энегргии грунта и солнечной энергии. Поэтому и само здание,и пространство под ним, а также примыкающая к зданию территория рассматривается как единая энергосистема.
И вот для нее при проектировании и определяются условия полной компенсации энергопотерь здания и возобновляемости ресурсов энергосистемы.
Если рассматривать в качестве системы теплоснабжения прилегающую к зданию территорию, то необходимо определить условия функционирования грунтового теплобменника, при которых не будет вымораживаться грунт при незамкнутой системе циркуляции воздуха в воздушной прослойке теплоизоляции с щелью (фасад на относе).
Следующим шагом должно быть создание строений с адаптивно изменяющимися свойствми ограждающих конструкций — в зависимости от изменения окружающих климатических условий.
Сегодня теплопотери здания зависят от колебаний характеристик окружающей среды. Соответственно меняется расход тепловой энергии, компенсирующей эти потери.
Поэтому идеальная теплоизоляционная система должна в той или иной степени напоминать живой организм и в широких пределах варьировать свои свойства в зависимости от внешних условий.
Причем термосопротивление ограждающих конструкций должно чутко реагировать на все эти вариации как в холодный, так и в теплый сезон.
Кроме наличия интеллектуальной системы управления жизнеобеспечением, высокоэффективного использования нетрадиционных источников энергии и возможности управления теплофизическими характеристиками ограждений активность здания подразумевает модульность конструкций, позволяющую быстро выполнять любую реконструкцию, обслуживание, ремонт и модернизацию ограждений, а также возможность наращивания функций, включения в систему жизнеобеспечения новых технических решений по мере их появления (так называемый апгрейд).
Можно заметить, что обязательность наличия тех или иных элементов информационных технологий все же делает дом зависимым от системы энергоснабжения.
Но ведь и отказ любой из инженерных систем, коими оснащено современное здание, сделает проживание в нем невозможным по сравнению с проживанием в, скажем, деревенской хате.
Логика же технического прогресса требует выравнивания уровня использования техники в в различных сферах жизни и деятельности человека.
Поэтому со временем надежность существования зданий с активной тепловой защитой должна стать вопросом организации грамотного обслуживания его элементов.

По материалам ГП НИПТИС подготовил Сергей ЗОЛОТОВ