Нестандартный энергосберегающий дом в Словакии

Пассивный дом и отопление

Отопление дома, относящегося к пассивным строениям, должно быть грамотным и более эффективным в использовании ресурсов, чем в обычных домах.

В идеале современное жилое строение вообще не требует расходов на отопительную систему а действует по принципу «пассивного отопления» — тепло поступает от работающей бытовой техники и людей, а сохраняется за счёт вентиляционной системы с рекуператорами и правильного утепления.

К сожалению, в регионах с континентальным климатом полностью отказаться от традиционного отопления в данный момент не удастся. В таких случаях хозяевам стоит применить экономные и в тоже время эффективные отопительные системы.

Пиролизные котлы длительного горения

Самые современные — это отопительные котлы пиролизного типа с использованием пеллет в качестве топлива, оснащённые автоматическим блоком управления и шнеком-дозатором. Системы автоматизации отопления обеспечивают необходимую автономность и самостоятельно будут подавать топливо из бункера и осуществлять своевременную регуляцию скорости горения.

Горение одной закладки топлива в таких устройствах может длиться до 24 часов благодаря медленному тлению, обеспечиваемому автоматической регуляцией притока воздуха, и дополнительному сгоранию выделившихся газов. Модели без автоматики не нуждаются в электричестве, так как воздух подаётся в них за счёт естественной тяги.

   Котел длительного горения

Достоинства:

• возможность сэкономить на приобретении топливного сырья (применение пеллет дешевле дров и угля)
• безопасность для экологии (у пиролизных моделей сгорает буквально всё топливо, включая вредные вещества, выделившиеся при горении)
• возможность автоматизировать процесс топки

Тепловые насосы

Полная замена или существенное подспорье для отопительной системы в зависимости от ряда факторов.

В зависимости от источника тепла, с которым работает тепловой насос, различают следующие модели:

• воздушные — аккумулируют тепло из уличного воздуха и доставляют его в дом
• грунтовые — берут тепловую энергию от естественного тепла земли
• водные (эта среда имеет в водоёмах постоянную плюсовую температуру даже при сильных морозах)

Принцип работы основан на «эксплуатации» естественных низкопотенциальных источников тепла, а сердцем агрегата является испаритель (аналогичный тому, что используется в холодильниках) и компрессор.

Тепло поступает по внешнему контуру, разогревая хладагент. Затем он в газообразном состоянии проникает в компрессор, где происходит сжимание хладагента и повышение его температуры. После чего тепло отбирается через конденсатор и передаётся теплоносителю внутреннего контура. Затем хладагент остывает, попадает в испаритель, и весь процесс повторяется сначала.

Достоинства:

• экологическая безопасность
• использование возобновляемых источников тепловой энергии
• возможность снизить потребление традиционных видов топлива
• возможность использовать как для отопления, так и для охлаждения помещений в летний период (относится в большей степени к водным и грунтовым моделям)

Солнечные коллекторы

Солнечные коллекторы позволяют обеспечить жилой дом горячей водой для бытовых нужд, а также с их помощью можно эффективно поддерживать тепло в отопительной системе (наиболее эффективно в межсезонье). Солнечное тепло аккумулируется абсорбером (специальным элементом устройства) и передаётся носителю тепла, чаще воде.

   Коллектор вакуумного типа

Различают следующие разновидности таких устройств:

• плоские, имеющие форму пластины или панели. Такая пластина поглощает тепло и передаёт его теплоносителю, который циркулирует через коллектор
• вакуумные или трубчатые модели, состоящие из множества трубок, изолированных вакуумом (он находится между внешней и внутренней трубкой). Теплоноситель перемещается по внутренним трубкам. Эффективность таких моделей в среднем в 2,5 раза выше, чем у пластинчатых устройств.

Достоинства:

• позволяет нагревать теплоноситель фактически в любой климатической зоне, где есть много солнечных дней
• устройство безопасно для экологии
• позволяет обеспечить автономность жилого строения и поставку тёплой воды

Пассивный дом и вентиляция

Вентиляционные системы пассивных домов позволяют поддерживать микроклимат в помещениях, естественный уровень кислорода, углекислого газа и влажность комнатного воздуха. Но главное их достоинство — это умение сберегать тепловую энергию.

Такие системы оснащены рекуператорами (теплообменниками), способными отбирать тепло из вентилируемого воздуха и возвращать его в дом.

Принцип работы этого механического устройства прост, но эффективен:

• отработанные воздушные массы из кухонь, ванных комнат и туалетов проходят через рекуператор, отдавая тепло верхней и нижней пластине устройства
• в это же время по соседним каналам теплообменного узла в дом проникает свежий уличный воздух, который поглощает тепло и перемещает его в жилые помещения

Система вентиляции, устроенная таким образом, способна на 87% сократить температурные потери в доме. У хозяев отпадает необходимость открывать форточки для проветривания, что исключает неконтролируемые потери тепла. И при этом достигается главная цель — в помещениях сохраняется здоровый микроклимат. Воздух всегда свеж и прогрет до комфортных температур. А коэффициент полезного действия системы составляет в среднем 75-95%, что достигается не только установкой теплообменников, но и монтажом экономных электрических вентиляторов (они потребляют энергии меньше, чем экономится тепла в системе).

Последние статьи

• Чем чревато движение на автомобиле, если уровень масла упал ниже нормы сегодня, 16:16

• Как растянуть обувь при помощи воды и обычного пластикового пакета сегодня, 14:56

• «Секрет фирмы»: для чего джинсам нужен пятый карман сегодня, 13:31

• Зачем японцы расставляют в мисочках соль в туалете сегодня, 11:56

• Воздушный сервис по-советски, или Каким был «Аэрофлот» полвека назад сегодня, 10:35

• 6 ошибок при оформлении кухни, о которых долго придется жалеть сегодня, 09:35

• 17 нелепых ситуаций, над которыми остается беззлобно посмеяться 15.01.2020, 23:12

• 10 вещей в гардеробе, делающих фигуру визуально стройнее 15.01.2020, 21:26

• 12 аксессуаров для машин из 1990-х, которые сегодня вызывают неоднозначные чувства 15.01.2020, 19:46

• Как в кино: можно ли пистолетной пулей перестрелить веревку или дверной замок 15.01.2020, 18:15

Все статьи

Технологии, применяемые в пассивном доме

Пять основных элементов пассивного дома от которых зависит его эффективность:

• теплоизоляция
• отсутствие «тепловых мостиков»
• эффективные окна с применением энергосберегающих технологий и сертификацией для использования в пассивном доме (тройные стеклопакеты, использование аргона, напыление для отражения тепла, GENEO PHZ технология)
• герметичность конструкции
• механическая система вентиляции с высокоэффективной рекуперацией тепла

При грамотном подходе к реализации вышеописанных принципов и правильном использовании основных элементов, указанных выше, вы легко и без проблем достигнете нужного вам уровня энергопотребления.

Разделим нашу тему для удобства по энергоресурсам и технологиям для большей понятности и наглядности.

Концепции энергоэффективного дома

В настоящее время разработано несколько концепций энергоэффективного дома.

Концепция «Пассивный дом». Концепция «Пассивный дом» это наиболее ранняя и очень известная концепция энергоэффективного дома. Эта концепция впервые была применена в Германии в конце 20-го века. Сейчас принято относить здание к «пассивным», если оно соответствует стандартам, немецкого института пассивных зданий. «Пассивный» дом – это, в первую очередь, хорошая теплоизоляция. В пассивном доме поддерживается комфортный микроклимат главным образом за счет тепла человеческого тела, энергии солнца, энергии бытовых электроприборов и т.д.

Пассивный дом практически не имет тепловых потерь. Технологии «пассивного дома» проверены в условиях сурового климата скандинавских стран и доказали свою эффективность. Впервые пассивный дом был возведен по экспериментальному проекту в 1991 году в Германии, руководил проектом Вольфранг Файст. В здании проживают четыре семьи, на отопление расходы не превышают 1 л жидкого топлива в год на 1 м2 площади, подлежащей отоплению. В конце первого десятилетия 21 века было введено в эксплуатацию более 7000 пассивных домов. В пассивном доме экономия энергии составляет 90%. Это достигается в первую очередь за счет грамотной теплоизоляции ограждающих стен, увеличения площади остекления южного фасада, а также за счет автоматизированных систем отопления и вентиляции. Также используется солнечная энергия.

Концепция дома с нулевым энергопотреблением

В концепции «Дома с нулевым энергопотреблением» основное внимание уделяется использованию альтернативных видов энергии

Первый дом с нулевым энергопотреблением был построен в США талантливым инженером Майком Стризки. В доме Майка Стризки летом солнечные батареи вырабатывают на 60% больше энергии, чем это требуется о для нормального проживания. Избыток расходуется на получение водорода из воды. Водород используется для отопления зимой, когда солнечного тепла недостаточно. Майк Стризки не платит денег ни за электричество, ни за газ. Отрицательной стороной концепции дома с нулевым энергопотреблением является высокая стоимость инженерных решений. Поэтому практически, при реализации этой концепции, специалисты сокращают утечки нагретого воздуха, утепляют ограждающие стны, ориентируют окна на юг, разрабатывают энергоэффективные архитектурные решения. Указанные меры в обеспечивают экономить до 60-70% энергии на отопление.

Дом генерирующий энергию. Концепция дома генерирующего энергию являет собой дом, который сам производит электроэнергию для своих нужд. При этом излишки электроэнергии летом продаются энергетической компании, а зимой покупаются обратно. Эффективная теплоизоляция, грамотные архитектурные решения, технологии, позволяющие преобразовывать энергию альтернативных источников в электроэнергию делают такие дома технически реализуемыми.

В Германии построили энергоэффективный дом без счетов за тепло и электроэнергию

26.12.2019

В немецком городе Вильгельмсхафен был открыт многоквартирный дом высокой степени энергоэффективности. Арендаторы квартир платят ежемесячно только фиксированную арендную плату, размер которой не зависит от расхода тепла и электроэнергии (правда, установлена верхняя граница «бесплатного» потребления – 3000 кВт*ч электроэнергии и 100 кубометров воды в год на квартиру).

Дом построен по стандарту KfW-40. Это самый высокий стандарт энергоэффективных зданий немецкого банка развития KfW, который примерно соответствует критериям «пассивного дома». Здание, в котором расположено шесть квартир по 90 кв. метров каждая, отличает мощное наружное утепление и низкие потери тепла. Расчётный удельный расход тепловой энергии на отопление/охлаждение составляет 21,9 кВт*ч на квадратный метр.

Дом оснащен солнечной электростанцией и мощными системами солнечного нагрева воды. Эти устройства занимают весь южный скат кровли и балконные ограждения. Внутри здания установлены крупный аккумулятор тепла – емкость объемом 20 тысяч литров, а также батареи — накопители электрической энергии. С помощью солнца покрывается примерно 70% энергетических затрат (тепло + электроэнергия) в год (13000 кВт*ч).

Избытки производимой электрический и тепловой энергии в период весна-осень направляются на энергоснабжение двух соседних домов.

В соответствии с критериями немецкого «Института солнечного дома» (Sonnenhaus Institut) здание даже считается энергетически-автономным «самодостаточным», поскольку большая часть энергетических затрат покрывается с помощью солнечной энергии на месте, и большую часть года здание может функционировать в автономном режиме. В то же время, конечно, это – не автономия в полном смысле слова, поскольку остаточную потребность в электроэнергии и тепле обеспечивают электрические сети и газовое отопление.

Арендная плата, в которую включено потребление электроэнергии и тепла, составляет 10,5 евро за квадратный метр. По информации застройщика, Wilhelmshavener Spar- und Baugesellschaft, это меньше, чем платят жители соседних зданий. Кроме того, арендаторы имеют право бесплатно заряжать свои электрические автомобили и велосипеды.

Все квартиры были арендованы еще до окончания строительства, «спрос превышал предложение», — говорит представитель местной компании по управлению недвижимостью.

Положение дел по рассматриваемому вопросу в России

В России в настоящее время, по оценкам экспертов, тратится на отопление 350 кВтчас на 1 метр квадратный. Это в пять раз больше чем в Европе. В том числе поэтому энергоэффективность стала одним из основных направлений исследований, проводимых в «Сколково». Так, специально для того, чтобы осуществлять разработку новых технологий в области энергоэффективности запланировано строительство исследовательского центра датского концерна Danfoss. Danfoss является ведущим мировым производителем оборудования для энергоэффективных зданий. Кроме того, «Сколково» впоследствии станет испытательным полигоном для инновационных технологий, которые здесь разрабатываются. Пример воплощения новых технологий это строительство здания, названного «Гиперкуб».

В домостроении можно выделить следующие первичные факторы растраты энергии:

• архитектурные решения, вызывающие повышенный расход энергии;
• отсутствие практики применения альтернативных видов энергии;
• отсутствие приборов контроля и учета энергии;
• плохое качество и неграмотный монтаж оконных рам;
• плохое качество теплоизоляционное стен;
• морально устаревшие системы вентиляции;
• значительная протяженность теплотрасс.

Практическим решением, которое позволяет исключить приведенные выше факторы нерационального расхода является энергоэффективный дом. Под энергоэффективным домом принято понимать здание, для которого характерно малое энергопотребление идеальным вариантом является энергонезависимость.

Энергоэффективный дом Active House в России

Европейская концепция Active House пришла в Россию.

Построенный в России по концепции Active House дом являет собой комплекс инженерных решений, направленных на бережное природопользование и рациональное расходование энергии. Архитектор Ральф Ноулз пришел к выводу, что энергоэффективность здания зависит от отношения площади ограждающих конструкций к объему здания. Чем меньше это отношение, тем в меньшей мере здание подвергается влиянию окружающей среды. Построенный в России Active House полностью соответствует этой закономерности. Главным компонентом Active House – является строительная часть здания. Грамотно рассчитанная и качественно смонтированная теплоизоляция, специальный каркас здания, который устраняет «мостики холода», специальная разработка узлов примыкания, повышенная герметичность здания позволили инженерам сократить теплопотери.

Применение теплового насоса позволило на 72%, в сравнении с электрокотлом, снизить расход электроэнергии. По итогам наблюдения средний сезонный коэффициент преобразования для теплового насоса составляет 3,6 единиц. Эта величина учитывает работу всего встроенного электрического оборудования, в т.ч. трубчатых электронагревателей. Таким образом на 1 кВт*ч электрической энергии, потраченной на работу теплового насоса, вырабатывается 3,6 кВт*ч тепла. Другими словами, для теплового насоса мощностью 9,4 кВт*ч, примерно 6,78 кВт*ч – получено от тепла земли. Другим инновационным решением стало применение солнечных коллекторов. Это решение полностью оправдало себя. Нагрев воды на 70% производится за счет энергии солнца, это позволяет сберегать порядка 30 тыс. рублей в год. Однако из-за особенностей климата в России, эффективность работы таких устройств, как солнечные коллектора зависит от времени года. Зимой значительный снежный покров не позволяет солнечным коллекторам работать на полную мощность, весной система становится эффективной. Так, например, в марте солнечная энергия покрывает 344 кВт из 433 затраченных на нагрев воды, в апреле солнечные коллектора вырабатывают 527 кВт.

Микроклимат, создается в доме при помощи интеллектуальных систем вентиляции, фильтрации воздуха и обогрева. В Active House поддерживается наилучший уровень кислорода и оптимальная влажность. Это стало возможным благодаря применению экологических строительных материалов, а также за счет применения специальных датчиков, реагирующих на рост содержания СО2 в воздухе.

Значительная площадь остекления, достигнута благодаря применению мансардных и фасадных окон. Естественная освещенность в «Active House» в 10 раз превышает уровень требований СНиП. Такое обилие света используется для отопления и комфортно. Многочисленными опытами доказано, что освещение солнечным светом как нельзя лучше влияет на организм человека. Кроме того, освещение солнечным светом экономит электроэнергию. Так как большая часть окон находится на южном фасаде, солнечное тепло не теряется, а используется для обогрева. Дополнительные теплопоступления за счет расположения окон на южной стороне составляют порядка 7000 кВт*ч.

По результатам опытной эксплуатации Active House специалисты сделали вывод о том, что затраты на энергию в Active House в 11 раз ниже, чем в неэнергоэффективном доме. Цифры говорят сами за себя. Фактические расходы в «Active House» составляют около 20 тыс. рублей в год, а расходы в неэнергоэффективном доме составляют – 217 тыс. рублей в год.

Классификация энергоэффективных домов

Жилые строения с повышенной энергетической эффективностью делятся на несколько типов. Такие дома бывают:

Пассивный дом

Отличающийся крайне низким расходом и потреблением энергии – не более 30%. Такое строение превосходно изолировано (исключены все мостики холода), а толщина утепления его стен составляет тридцать сантиметров. Имеется вентиляция механического типа и дополнительные источники тепла (например, коллекторы). Обеспечено независимое энергетическое снабжение (тепловые насосы, гелиопанели, ветровые генераторы).

Характеристик потребления энергии:

Здание с ультранизким потреблением

Характеристик потребления энергии:

Здание с низким потреблением

Характеристик потребления энергии:

Дом с пониженным потреблением

Энергоэффективными, то есть, обладающими сниженным до 70% расходом энергии (по сравнению со стандартным строением). Толщина изоляции стен такого дома не меньше пятнадцати сантиметров. Также он обустроен вентиляцией механического типа, а хозяева используют возобновляемые энергетические источники для отопления, подогрева воды и производства электричества.

Дом с нулевым расходом энергии

С нулевым расходом энергии — это настоящие строения будущего, в которых нет электрических приборов, потребляющих ток из электросети. А в некоторых экспериментальных зданиях энергия вырабатывается самим зданием, а затем продаётся в общественные сети. Толщина стен у такого строения достигает сорока сантиметров, используется механическая вентиляция, солнечные коллекторы и специальные баки для хранения тёплой воды (аккумуляторы).

Суровые будни российской действительности

Как было сказано, в России энергопотребление здания составляет примерно 350 кВт/(м2*год). Такие цифры для новых зданий, установлены нормами СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». По сравнению с европейским положение дел такое энергопотребление крайне расточительно. Энергоэффективные дома строятся очень редко, в основном для исследований на средства бюджета. Частные застройщики энергоэффективные здания не возводят. Основным фактором, препятствующим внедрению энергоэффективных технологий в строительстве, является повышенная стоимость энергоэффективного дома.

По мнению председателя Комитета по системам инженерно-технического обеспечения зданий и сооружений НОСТРОЙ Ивана Дьякова в настоящее время, в России ни один жилой дом не отвечает требованиям, которые предъявляются энергоэффективным зданиям

Такое важное заявление сделал Иван Дьяков на III Всероссийском конгрессе

Руководитель аппарата Национального объединения проектировщиков Антон Мороз также считает, что инновации по энергоэффективности и энергосбережению станут внедряться, только после законодательного закрепления обязанности заказчиков применять энергоэффективные технологии в строительстве. Те энергоэффективные решения, которые заложены в проект при проектировании, в процессе возведения здания, чаще всего, не реализуются. Это происходит из-за того, что Заказчик не имеет стимула вкладывать средства в энергоэффективные технологии.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что для широкого внедрения энергоэффективных технологий нужна законодательная база и реальные государственные программы, которые бы стимулировали энергоэффективное строительство в нашей стране. Для решения этого вопроса начаты исследования в Сколково, ведется сотрудничество с датской компанией- производителем тепловых насосов «Данфос», бюджетные учреждения обязаны составлять энергетические паспорта зданий. Однако этих мер явно не достаточно. Отставание от Европы составляет годы. Для того чтобы ликвидировать наметившееся основание, необходимо строительство энергоэффективных домов проводить в рамках федеральной программы, с частичным финансированием инновационных технологий государством.