Пассивный дом

Без тщательного улучшения теплоизоляции невозможен пассивный дом. Главным принципом для энергоэффективных зданий является теплоизоляционная оболочка (желтый цвет, см. рисунок), устроенная вокруг всего здания без разрывов и без уменьшения толщины. Благодаря этому не остается ни холодных углов, ни высоких теплопотерь.

Минимальная толщина утеплителя должна составляет в любом месте теплоизоляционной оболочки не менее 25 см. (Группа по коэффициенту теплопроводности 040, т.е. λ = 0,04Вт/(м°С)). Для проектирования это означает: в каждом горизонтальном разрезе и в каждом сечении теплоизоляционную оболочку каждого отдельного строительного объекта необходимо показывать на чертежах с помощью широкой толстой линии карандаша в масштабе эквивалентном толщине утеплителя 25 см.

Очень важным является уменьшение тепловых мостов. В действительности важна теплоизоляция, а не аккумуляция тепла снаружи ограждающих конструкций.

Применение усиленной теплоизоляции возможно при любом строительстве и уже применялось в кирпичных, деревянных зданиях, зданиях из сборных элементов, зданиях с использованием различных видов несъемных опалубок, зданиях из металлических конструкций и в смешанных вариантах. Устройство хорошей теплоизоляционной оболочки также возможно в уже построенных зданиях.

Из опыта строительства энергоэффективных новостроек можно вывести следующий важный принцип: "Делать, так делать!" - при устройстве теплоизоляционной оболочки нужно не экономить на толщине утеплителя. Этот принцип относится в особенности к пассивным домам, так как хорошая теплоизоляционная оболочка является экономически оправданным путем экономии энергии в дальнейшем при эксплуатации здания. В пассивных домах качество теплоизоляционной оболочки и герметичность здания проверены временем.

Большинство теплоизоляционных материалов не являются герметичными, поэтому кроме теплоизоляционной оболочки необходимо устраивать воздухонепроницаемую оболочку, которая показана на рисунке красной непрерывной линией.

Но несмотря на это, никакое другое свойство оболочки здания не вызывает столько ожесточенных споров, как воздухонепроницаемость. Ядром проблемы является неправильное представление - распространенное убеждение, что через неплотности наружной оболочки здания (швы, стыки, зазоры) можно гарантировать в доме/квартире достаточную приточную и вытяжную вентиляцию. Это заблуждение! Воздухообмен через негерметичные швы в наружных стенах изменяется в зависимости от напора ветра и температурных колебаний в крайне широкой области. В самых негерметичных зданиях, в которых при несильном ветре уже значительно начинает сквозить, в безветренные, мягкие погодные периоды воздухообмен недостаточен. На вентиляцию воздуха через неплотности швов как раз нельзя положиться! Однако воздушный поток через швы имеет веский недостаток: если через шов снаружи вовнутрь легко проходит воздух, то из-за напора ветра возможно попадание в конструкцию атмосферных осадков. Если воздушный поток проходит изнутри наружу, то эти последствия уже катастрофичны. Теплый влажный воздух помещения охлаждается, проходя через шов; выходя наружу, он может уже не содержать прежнего процента влажности, так как в холодном воздухе содержится небольшой процент водяного пара. Лишняя влага конденсируется в шве, т.е. конструкция насквозь пропитывается влагой. Через такую конвективную транспортировку пара в строительную конструкцию попадает гораздо больше влаги, чем в результате диффузии пара, которая в настоящее время часто обсуждается, но тем не менее в большинстве случаев является естественной и безвредной при правильном проектировании. Очень большой процент всех строительных повреждений связан с негерметичной оболочкой здания. Следующие недостатки такой вентиляции - это плохая звукоизоляция и излишне высокие теплопотери.

Окна пассивных зданий работают как солнечные коллекторы - теплопоступления от пассивного использования солнечной энергии вносят основной вклад в возмещение теплопотерь. Цель состоит не в том, чтобы любой ценой получить максимально возможное количество солнечной энергии, а в большей степени в том, чтобы по возможности сохранять на минимальном уровне недостающую потребность в энергии на отопление.

Основные факторы необходимые для пассивного использования солнечной энергии в энергоэффективных (пассивных) зданиях:

• теплопотери через прозрачные поверхности должны быть незначительными. Необходимы высококачественные остекления, которые имеют высокую пропускающую способность солнечной энергии, но прежде всего - низкий коэффициент теплопередачи (U);
• прочие потери по периметру окна должны быть незначительными: тепловые мосты в месте соединения остекления с оконной рамой (по краям остекления), а также в месте примыкания оконной рамы и наружной стены значительно повышают теплопотери;
• также должна быть возможность теплопоступлений от использования солнечной энергии через прозрачные поверхности: это означает, прежде всего, необходимую ориентацию (юг для зимних месяцев идеален) и отсутствие препятствий, дающих тень. Строительные элементы, расположенные перед фасадом и дающие тень, не пропускают солнечные лучи. В этом случае остекление не может выполнять функции коллектора и всегда будут иметь место высокие теплопотери;
• критерий комфорта для остекления: Ug ≤ 0,8 Вт/(м²К);
• энергетический критерий остекления: Ug - 1,6 Вт/(м²К) · g < 0

Свежий воздух - это основа хорошего самочувствия и возможность соблюдения гигиенических требований к микроклимату в помещениях. «Естественная вентиляция» воздухом, поступающим через неплотности и щели, не может удовлетворительно обеспечить требуемый воздухообмен, так как такая вентиляция зависит от природных факторов, которые непостоянны. В негерметичном здании при сильном ветре возникает сквозняк, а при безветренной погоде приток свежего воздуха в том же здании часто недостаточен. Также направление проникающего воздушного потока часто является неблагоприятным. Например, на первом этаже тянет внутрь под входной дверью или через приоткрытое окно в туалете, далее воздух устремляется через всю квартиру и выходит наружу через негерметичные участки в кровле. Инфильтрация через неплотности, а также через форточки является поэтому в основном случайной вентиляцией и таким образом непригодна для пассивных зданий. Для зданий с низким энергопотреблением допустимы дополнительные теплопотери от вентиляции, однако для пассивных зданий это неприменимо.

Рекомендации для вентиляционных систем, пригодных для пассивных зданий:

• сами здания должны иметь очень герметичную оболочку;
• рекуперация тепла должна быть высокоэффективной. Доля возврата тепла (КПД) рекуператора должна составлять более 75%. Тогда дополнительные теплопотери достаточно малы и интегрированная система домашней техники удобна для использования;
• потребление электрической энергии для вентиляции должно сохраняться на небольшом уровне - это касается самих вентиляторов, а также приборов регулировки и управления. Контрольное значение составляет 0,3...0,45 Вт общей мощности на требуемый 1 м³ воздушного объема в час.;
• устройство системы вентиляции в зданиях необходимо проектировать тщательно. При правильном проектировании помещения, из которых удаляется вытяжной воздух, находятся относительно близко друг к другу, а помещения с приточным воздухом расположены компактно. Это позволяет рационально расположить магистрали воздуховодов приточного и вытяжного воздуха. Лучше всего разделить проект системы вентиляции в здании на три зоны зона приточного воздуха (она охватывает, как правило, все жилые комнаты, комнаты принятия пищи, детские, спальни и рабочие комнаты), переходная область (охватывает, например, коридоры и лестничную клетку) и зона вытяжного воздуха (здесь соединяются все влажные помещения и комнаты со специфической эксплуатацией, например комната для курения).