Как построить энергонезависимый дом

В мире основной стимул к строительству энергонезависимых домов - стремление сэкономить на приобретении дорогих энергоносителей. Действительно, идея жить в доме, для которого не надо покупать электричество, газ или иное топливо, выглядит достаточно привлекательно. У нас же пока централизованно поставляются электроэнергия и газ не столь дорогие (хотя власть работает над этим), чтобы серьезно стимулировать дополнительные вложения в энергонезависимость своего жилья. Зато у нас есть другой повод для внедрения современных технологий - наличие большого выбора недорогих и удобных участков под строительство, но без подведенных коммуникаций.

Идеал для подражания

Естественный путь к повышению энергонезависимости - сокращение расхода энергии в здании, в первую очередь на отоплении за счет снижения теплопотерь. Поскольку, построить теплый дом технически гораздо проще, чем создать сверхэкономных систему отопления.

ЭТАЛОН. Современный стандарт в понимании того, что такое теплое жилье, задает так называемый пассивный дом. Такое здание потребляет на свое отопление за год не более 15 кВт * ч. / М2 своей площади. Для сравнения, так называемые дома низкого энергопотребления, которые в ЕС с 2002 года является минимальным стандартом энергосбережения, потребляют не более 60 кВт * ч / м2 в год. До того, с 1970-х годов, в Европе строили дома с годовым потреблением энергии не более 150 кВт * ч / м2. А еще раньше - здания, которые за год тратили 300 кВт * ч / м2. Это, кстати, примерный уровень обычного кирпичного здания вроде тех, в которых до сих пор живут миллионы украинский.

Но "пассивный дом" - еще не предел. Есть еще дома "нулевая энергия" - вообще не потребляют ни единого киловатта извне. Такое жилье отапливается теплом человеческих тел, от которых работают электроприборы и проникающим через окна солнечным светом. А есть еще и здания, которые производят энергии больше, чем потребляют.

СТАНДАРТЫ. Стандарты энергоэффективности дома установил Институт пассивного дома (Дармштадт, Германия). Для нас они полезны тем, что показывают основные направления усилий, которые нам придется приложить для приближения своего жилья к энергонезависимости.

1. Стены с повышенной теплоизоляцией (коэффициент теплопередачи должен составлять не более 0,15 Вт / м 2). Для сравнения, коэффициент теплопередачи стандартной кирпичной стены толщиной 24 см составляет примерно 2 Вт / м 2. То есть стена пассивного дома должна быть как минимум в 14 раз теплее.

2. Не должно быть "мостиков холода", то есть таких архитектурных или технических деталей с высокой теплопроводностью, которые проходили бы через слой утепления наружу.

3. Сооружение должно быть компактным. Идеальной формой такого здания была бы сфера - минимум площади внешней поверхности при максимуме внутреннего объема. Но распланировать такое помещение с удобством для жизни - задача не из простых. Поэтому форму здания стремятся сделать максимально приближенной к кубической. Чем больше вытянуто строение, тем больше у него "лишней" внешней площади и теплопотерь.

4. Должно быть обеспечено пассивное использование солнечной энергии, благодаря правильному ориентированию и отсутствия затмения (от деревьев или других зданий). Южная (солнечная) сторона здания должна быть максимально застеклена. А северную сторону, наоборот, необходимо сделать глухой. Также нужны улучшенные стеклопакеты со специальными профилями и коэффициентом теплопередачи окна 0,8 Вт / м 2.

5. Высокая герметичность здания. То есть пассивный дом должен быть в 2,5 раза герметичнее обычного.

6. В доме должна быть контролируемая вентиляция с рекуперацией тепла из отработанного воздуха, обеспечивает более 75% возврата тепла.

Тепло сохраняют окна и стены

В принципе, стену пассивного дома (не говоря уже о просто тепло) можно свести практически с любого из популярных строительных материалов и по любой из технологий. Чтобы в итоге выйти на искомые показатели коэффициента теплопередачи. Даже простой бетон можно потом утеплить в более чем достаточной степени.

МАТЕРИАЛ. При этом у каждого из специалистов могут быть свои предпочтения. Некоторые специалисты, рекомендует внешние стены делать из соломы. Или сводить деревянный каркас, который затем утеплять камышом. Но при этом внутри здания должны быть массивные перегородки из красного кирпича или, еще лучше, самана - легкие стены тепла не накапливают.

Из этих же соображений, чтобы сделать дом термически инертным (без склонности к постоянным перепадам температуры), специалисты рекомендуют строить наружные стены из обычного красного кирпича с последующим их внешним утеплением. В домах же на каркасе она видит тот недостаток, что в них сложнее обеспечить необходимый уровень герметичности. Дерево же, по ее мнению, слишком "живой" материал, подвержен расширения и сжатия в разное время года, а также растрескивание.

В Европе кроме каркасных технологий широко используются поризованного (пористые) керамические блоки, термоблоки (с последующей заливкой бетоном), газобетон и пенобетон. Эти материалы серьезно потеснили позиции традиционного кирпича.

СВЕТ. Окна могут быть не только средством освещения, но и эффективным отопительным прибором. В пассивном доме используется принцип, который можно попробовать взять на вооружение и в "обычном" строительстве: зимой окно должно приносить больше энергии, чем будет теряться через него. Для этого оно должно быть направлено навстречу солнцу (на юг), максимально пропускать его свет и минимально выпускать тепло наружу. При этом не стоит увлекаться окнами на солнечной летом стороне (восток, запад), чтобы не перегревать здание в жару. Окна должны быть с энергосберегающим напылением на стеклах, двухкамерные, с заполнением межстекольного пространства инертным газом. Впрочем, все это уже используется и в обычных домах. Практику установки окон в пассивных домах от традиционных отличает то, что их монтируют не в капитальной стене, а выдвигают в зону наружного утепления. Это предотвращает появление мостиков холода в местах "встречи" окна и стены. Еще одна полезная мера - установка жалюзи или рольставни.

Чем выработать электроэнергию

Но даже если нам удастся построить дом, обогреваемый только теплом наших сердец, без электроэнергии все равно не обойтись. Надо понимать, что если есть возможность подключиться к центральной сети электроснабжения, то так и следует поступить. "Уже есть реализованные проекты полностью автономных домов. Но гораздо дешевле пользоваться классическими видами энергии, особенно электрической.  Пока солнечные панели не могут быть альтернативой центральных сетей.

АВТОНОМИЯ. Классический вариант автономии - домашняя солнечная электростанция в содружестве с ветрогенератором.

"Как правило, солнце и ветер взаимозаменяемы. Когда тепло - безветрия и солнечно. Когда холодно и нет солнца - обычно еще и ветрено".

Если ограничиться скромным потреблением 3 кВт, то систему на солнечных батареях можно выстроить за $ 6 тыс. Еще $ 3,5 тыс. Пойдет на ветрогенератор мощностью 2 кВт (аккумуляторы у нас уже есть в "солнечной" системе).

Если увеличить мощность солнечной станции до 5 кВт, то система подорожает до $ 10 тыс. Зимой она будет производить до 200 кВт / ч, летом - до 650 кВт / ч в месяц. Еще примерно $ 9 тыс. Придется отдать за систему с ветрогенератором.

Однако неизбежно будут дни и без солнца, и без ветра. И резервный источник электроэнергии - бензиновый, дизельный или газовый электрогенератор мощностью 5 кВт - обойдется еще примерно в $ 600.

Как обогреть и охладить

Рассмотрим, как организовано отопление и горячее водоснабжение первого в Украине официально зарегистрированного "пассивного" дома (со значительной полезной площадью 328,2 м2). Солнечный коллекторы, установленные под наклоном 45 градусов на южной стороне крыши, нагревают расположен ниже уровня почвы бак-аккумулятор емкостью 1 тыс. л. А когда мощности солнечных коллекторов не хватает (например, зимой), им на помощь приходит тепловой насос мощностью 3-15 кВт.

Пассивный дом более скромных размеров (150 м2) может обойтись тепловым насосом мощностью 8 кВт. А если взять насос 10 кВт (с установкой под ключ потянет на $ 8 тыс.), то его хватит с запасом и без установки солнечных коллекторов ($ 2 4 тыс.).

Но упомянутый "пассивный дом" подключен к централизованной электросети. А для полностью автономного жилья может возникнуть ситуация, когда в пасмурную безветренную погоду придется отапливаться за счет работы бензогенератора. Выходом может быть установка твердотопливного котла. "Система гелиоколлекторов и котел - хороший тандем. - Коллекторы решают вопрос горячего водоснабжения в теплый период, когда гонять котел нет смысла".

ОХЛАЖДЕНИЯ. Тепловой насос может работать и на охлаждение. "Если это предусмотреть при проектировании, с земли можно непосредственно подавать в" теплые стены "воду температурой 10-12 град. Еще вариант - установить внутренний блок кондиционера и подводить к нему холодный теплоноситель из земли. Работа насоса и вентилятора потребляет в 20-25 раз меньше энергии, чем обычный кондиционер".

Зеленый тариф

Даже если вы подключаете дом к централизованной сети электроснабжения, задумайтесь об установке солнечной электростанции - хотя бы ради заработка на «зеленые тарифы». "Вы покупаете электроэнергию по 57 коп. / КВт * ч. А если генерируете больше, чем потребляете, то вам платят по 5,50 грн. / КВт * ч., например, в зимний месяц вы потребили 400 кВт * ч, а сгенерировали 100 Вы заплатите облэнерго за 300 кВт * ч по тарифу 57 коп. А летом станция сможет сгенерировать за месяц 500 кВт * ч, а вы потратите только 100. За каждый из 400 кВт * ч вам заплатят по 5,50 грн. Так за весну-осень продает энергию денег должно приходить больше, чем нужно на его потребности".

У нас много энергозатратных привычек. Одна из них - проветривать помещение через форточку. В холодное время года — это фактически выброс наружу драгоценного тепла и запуска холода. От пассивного дома не зря требуется высокая степень герметичности, чтобы не чувствовалось из щелей и не тратилась впустую энергия. А обновление воздуха происходит с помощью системы контролируемо-принудительного энергосберегающего воздухообмена.

В первом украинском пассивном доме это работает следующим образом. Отработанный воздух температурой примерно 20 ° С извлекается из-под потолка каждого помещения - там он является носителем бесполезного, то есть уже никак не используемого тепла. Далее он подается в рекуператор, расположенный в самом низу здания. Холодный воздух затягивается с улицы и сначала проходит по грунтовому теплообменнику, заложенном на глубине не менее 2 м. Так он подогревается примерно до + 5 ° С, после чего тоже попадает в рекуператор. Там теплый и холодный воздух обмениваются теплом через металлическую перегородку. В результате в дом возвращается до 90% тепла, содержащегося в отработанном воздухе, а свежий при температуре 17 ° С подается в помещение.

При жаркой погоде все происходит наоборот - горячее наружный воздух охлаждается в теплообменнике и рекуператоре (поскольку внутри прохладнее, чем снаружи). Это в сочетании с "холодными" стенами снимает потребность в использовании для охлаждения кондиционеров.