Технология пассивного дома

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………………………...3

1.Конструктивные  решения……………………………………………………………………..5

2.Расположение и  профиль здания…………………………………………………………..7

3.Инженерные решения……………………………………………………………………………8

4.Экономическая эффективность…………………………………………………………...12

Заключение…………………………………………………………………………………………….14

Список используемой литературы…………………………………………………………15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Пассивный дом, энергоэффективный дом или экодом  — это сооружение, основной особенностью которого является отсутствие необходимости отопления или малое энергопотребление  — в среднем около 10 % от удельной энергии на единицу объёма, потребляемой большинством современных зданий. В большинстве цивилизованных стран существуют собственные требования к стандарту пассивного дома.

В настоящее время  растут цены на энергоносители и, как  следствие, растет цена на электричество  и тепло. Вопрос эксплуатационных затрат на жилье стоит достаточно остро. Обычно, показателем энергоэффективности  объекта служит потери тепловой энергии  с квадратного метра (Вт*ч/м²). В среднем эта величина составляет 100-120 Вт*ч/м². Энергоэффективным считается здание, где этот показатель ниже 40 Вт*ч/м².Для европейских стран этот показатель еще ниже - порядка 10 Вт*ч/м².

Достигается снижение потребления энергии в первую очередь за счет уменьшения теплопотерь  здания. Архитектурная концепция  пассивного дома базируется на принципах: компактности, качественного и максимально  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 альтернативных источников энергии. Горячее водоснабжение также может осуществляется 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 альтернативных источников энергии, например, геотермального теплового насоса.

Для строительства, как правило, выбираются экологически корректные материалы, часто традиционные — дерево, камень, кирпич. В последнее время часто строят пассивные дома из продуктов рециклизации неорганического мусора — бетона, стекла и металла. В Германии построены специальные заводы по переработке подобных отходов в строительные материалы для энергоэффективных зданий.

1.Конструктивные решения

           Температура в пассивном доме

       Один из основных источников  утечки энергии из дома - это  утечка температуры. Чем ниже  температуры окружающей среды,  чем больше площадь внешней  поверхности здания, чем больше  окон и дверей - тем больше утечка  температуры из здания. Поэтому,  для сокращения расходов на  поддержание температуры в доме  используют следующие методы:

           Минимальная площадь внешней  поверхности здания.

       При проектировании здания специальным  образом высчитывается наилучшая  форма здания, а также его габариты, с целью уменьшения площади  внешней поверхности. При одном  и том же внутреннем объеме  внешняя площадь может быть  разной. Уменьшая площадь внешней  поверхности, уменьшаются и расходы  энергии, связанные с утечкой  температуры.

         Цвет

      Такой  незначительный на первый взгляд  параметр, как цвет, играет очень  важную роль в пассивном доме. Как известно, от цвета материала  зависит его теплообмен, поэтому  для пассивных домов характерен  белый цвет стен и крыши.  В последнее время используется  также зеркальное покрытие внешних  стен, что еще более снижает  воздействие внешних факторов  на климат внутри дома.

        Окна и двери

      Большая  часть теплообмена с окружающей  средой происходит через окна  и двери. Даже окна с двойным  стеклопакетом пропускают больше  тепла, чем стены. В связи  с этим для уменьшения потерь  тепла уменьшают количество окон  и дверей в пределах разумного,  а также монтируют как можно  более герметично. Большинство окон  стараются располагать на южной  стороне. Однако нужно учитывать  и конкретные климатические условия  того места, где располагается  дом.

         Стены

      При  строительстве пассивных домов  используют специальные материалы  как для фундамента, так и для  стен. Один из главных критериев  при этом - низкий теплообмен с  окружающей средой. В дополнении  к этому используются специальные  отделочные материалы, которые  также помогают снизить потери  тепла.

          Вентиляция

       Для обмена воздухом с окружающей  средой также используются некоторые  технологии, позволяющие снизить  лишние потери тепла. В зависимости  от времени года и соответствующей  температурой вне дома, используется  либо предварительное нагревание  воздуха, либо предварительное  охлаждение. Как правило, это достигается  использованием специального подземного  воздухопровода, который в своей  работе использует температуру  земли.

            Освещение в пассивном доме

        Так как освещение в доме  потребляет значительную часть  энергии, его также требуется  оптимизировать. Для того, чтобы  тратить меньше энергии на  освещение дома, но при этом  не снижая комфорта проживания  в нем, используют несколько  методов.

        Осветительные приборы

      Не  секрет, что осветительные приборы  различаются по своему кпд. Многие источники света грешат тем, что выделяют слишком много тепла, что не является требуемым от них ресурсом. Распространенные в России лампы накаливания в процессе работы раскаляются до значительной температуры, расходуя на это некоторую часть выделяемой на них энергии. Разумеется, это неприемлимо для пассивного дома. Поэтому в нем применяются такие источники освещения, как светодиоды (LED). Они практически не выделяют тепла, имея благодаря этому очень высокое значение КПД. Однако из-за некоторых конструктивных особенностей светодиоды не могут давать столько же света, сколько та же лампа накаливания, поэтому по одиночке светодиоды применять нет смысла. Именно поэтому используют целые блоки светодиодов, которые и дают необходимый уровень освещенности в доме.

           Экономия электроэнергии

        Часто бывает, что освещение работает  там, где его работа не требуется.  Обычно это связано с человеческим  фактором - кто-то, выходя из помещения,  мог забыть выключить в нем  освещение. Потери энергии от  такой "холостой" работы бывают  значительными, поэтому часто  есть смысл автоматизации освещения  в помещениях с помощью специальных  датчиков и таймеров. Например, с  помощью датчиков движения и  датчиков объема можно автоматически  управлять освещением, включая его  там, где есть люди, и выключая  его там, где людей нет. Использование  таймеров позволяет экономить  электроэнергию, например, в ночные  часы, когда люди находятся в  доме, но спят - следовательно освещение  им не нужно.

            Источники энергии

        В пассивном доме для получения  энергии часто применяют альтернативные  источники электроэнергии - такие  как солнечные батареи и ветрянные  мельницы. Расположенные на крыше  дома, солнечные батареи способны  аккумулировать солнечную энергию  в светлое время суток, чтобы  потом использовать ее для  освещения или отопления дома. 
 
 

2.Расположение  и профиль здания

Потребность в энергии  для отопления и вентиляции здания в значительной степени зависит  от его расположения на участке, формы  и внутренней планировки. Благодаря  хорошему расположению и профилю  можно уменьшить расход энергии  даже на несколько десятков процентов.

Расположение здания должно по возможности учитывать  натуральные ограждения ( неровности грунта, соседние здания, высокие деревья), защищающие от ветра, дующего в доминирующем направлении, а также максимально  использовать энергию солнца.

Форма здания должна быть открытой, без изломов, больших  выступов и ниш. Выгодной является форма  с наименьшей площадью наружных ограждений (стен, крыши, пола на грунте), тогда  и теплопотери будут минимальны.

Большие окна с южной  стороны – это основа, которой  должна подчиняться планировка внутренних помещений здания. С южной стороны  должен располагаться зал с большими окнами, а с северной стороны –  подсобные помещения (ванная, кладовая, вход в здание), в которых окна маленькие или вообще отсутствуют. 
 
Такое размещение окон позволяет по максимуму использовать тепло в виде солнечного излучения, что уменьшает потребность в энергии для отопления здания, а также позволяет лучше использовать натуральное освещение в помещениях. А для установки солнечного коллектора лучше всего подойдет место с ориентацией кровельного ската на юг.

Остекленный предбанник, зимняя оранжерея, или иные помещения, пристроенные к зданию, желательно использовать как проходные зоны, дополнительно теплоизолирующие и  уменьшающие потребность в тепле  для отопления. 
 
 
 
 
 
 

3.Инженерные решения

Окна

Для организации  хорошего микроклимата и комфорта в  доме одно из решающих значений имеют  окна. Не качественные окна или с  низкими теплоизоляционным характеристиками станут причиной холодной поверхности  на фасаде. Что в свою очередь  требует активного подвода энергии  на обогрев этой области окон. 
В случае применении хорошо утепленных окон комфортные условия стабилизируются сами собой. Подобные окна изначально были разработаны специально для пассивных или энергоэффективных домов. В Европе на данный момент насчитывается не более 50 производителей энергоэффективных окон такого качества.  
 
В отличие от стандартных качественных современных окон с двойным остеклением и с низкоэмиссионным покрытием и заполнением степлопакета инертным газом, использование оконных систем стандарта пассивного (энергоэффективного) дома сокращает теплопотери более чем на 50%, хотя большинство строителей и проектировщиков с укоренелыми взглядами могут и не догадываться об этом.  
 
Это не просто усовершенствование конструкции оконной системы, а скорее полноценных переход в развитие на новый уровень. Этот качественный скачок подразумевает три существенных свойства: 
Хороший микроклимат внутри помещений 
Положительный баланс теплопотери-теплопоступления на окнах в зимнее время, по крайней мере для условий Германии (родины пассивных домов) 
Идеально подходят для пассивных, энергоэффективных домов   

Энергоэффективным теплым окнам свойственны следующие  отличия:

• Тройное остекление с двумя низкоэмиссионными покрытиями и заполнением инертным газом или подобные тому варианты
• Качественно теплоизолированное соединение остекления к оконной раме, с использованием специализированный дистанционных рамок по краям стеклопакета
• Теплоизолированные оконные рамы

  
Технология подобного совмешения данных элементов друг с другом хорошо продуманна и протестирована, и по результатам исследования и примения на практике дает выйгрыш в снижение теплопотерь в 2 раза по сравнению  с самыми лучшими стандартными окнами. 
Данное условия является необходимым, чтобы гарантировано иметь комфортную и высокую температуру на внутренней поверхности, даже в холодное время года, например, зимой ночью. 
 
Поскольку подобные оконные системы способны пропускать прямой и рассеянный солнечный свет, то в  Средней Европе, и в некоторых районах Северной Европы в зимнее время года возможно получить положительный энергобаланс при использование энергоэффективных, теплых окон при соблюдении ряда принципов-условий по ориентации в пространстве и отсутствии сильного затенения. 
 
По европейским стандартам (EN 10077) коэффициент теплопередачи у теплых оконных систем должен быть менее 0.8 Вт/м2К (или R0 около 1,25 (м2ºС)/Вт). В странах Средней Европы и некоторых районах Северной Европы теплопотери сквозь подобные окна крайне низкие, и это позволяет удержать даже ночью в зимний период температуру на внутренней поверности стеклам в районе 17 °C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Поэтому в таком  даже, с подобными окнами очень  приятно находиться, и температура  у окна достаточной комфортная. Около  окон нет ни «холодного излучения» ни каких холодных зон на уровне пола. Именно поэтому такие окна и повышают комфорт в помещениях. 
 
Использование данных оконных систем и технологий необходимо в любой новостройке возводимой и по стандартам пассивного дома, и по любой другой, ведь энергозатраты есть у любой конструкции. Поэтому их полезно применять в любых зданиях и конструкциях. 

Малый ветрогенератор

К малой ветроэнергетике  относятся установки мощностью  менее 100 кВт. Установки мощностью  менее 1 кВт относятся к микро-ветряной энергетике. Они применяются на яхтах, в пассивных домах и т.д.

Малые ветрогенераторы  могут работать автономно, то есть без  подключения к общей электрической  сети.

Ветряк мощностью 3 киловатта - это одна из самых популярных моделей и является самым лучшим выбором для пассивного дома. Этот ветрогенератор обеспечивает энергией дом небольшого или среднего размеров. Данный ветрогенератор можно комбинировать с солнечными батареями и дизельным генератором для непрерывного обеспечения энергией.

Для его  установки не требуется бригада  рабочих, ветрогенератор устанавливается  даже в одиночку.

Такие ветрогенераторы  полностью удовлетворяют потребности  небольших кафе, магазинов, строительных городков, кемпингов и других объектов, которые находятся вдали от источников электроэнергии. 

Наружные стены

Наружные стены  защищают внутренние помещения здания от потерь тепла. Однако, часть тепла  все-таки проникает сквозь стены. Поэтому, они должны иметь хорошие термоизоляционные  свойства, с минимальным показателем  теплообмена.

Применяется два  вида конструкции стен: однослойные  и многослойные.

В однослойной стене  используется один строительный материал, который выполняет конструкционную  функцию при сохранении тепловой изолированности стены на требуемом  уровне. Ранее, наиболее популярным материалом для однослойной стены был  керамический кирпич, а в настоящий  момент, учитывая более высокие требования к термической изоляции, блоки  ячеистого бетона или пористая керамика.

В многослойной стене, как правило, присутствуют слои, выполненные  из 2 или 3 различных материалов, каждый из которых выполняет свою функцию. Несущий слой – внутренний, подверженный повышенной нагрузке, выполняется из материала с высокой прочностью (бетон, керамический или силикатный кирпич). Следующий слой  - термоизоляционный материал (пенопласт, минеральная вата). И фасадный или наружный слой защищает стену от внешнего воздействия.

     4.Экономическая эффективность

     Наибольшая  экономия в пассивном доме достигается  на отоплении – первоначальные затраты  на отопление могут быть снижены  в 10 раз. Если же в доме установлена  «умная» система контроля энергосистемы, то затраты на отопление и энергоснабжение  могут быть снижены еще более  значительно. Средняя стоимость  окупаемости инженерных систем умного дома укладывается в диапазоне 5-7 лет  при постоянных ценах на энергоносители.

Принимая решение  о постройке энергосберегающего здания, зададимся вопросом, изменится  ли сумма нашей оплаты за энергию  и насколько, улучшим ли мы внутренний комфорт. Обеспечение энергоэкономности  здания требует дополнительных издержек на строительство, так как в калькуляции  дополнительных издержек на такое здание необходимо принимать во внимание разницу  между стоимостью стандартных и  энергосберегающих изделий. Например, стоимость увеличения толщины изоляции, разница в стоимости окон и  дверей стандартных и энергосберегающих, разница в стоимости систем отопления  и вентиляции и.т.д.

Увеличение размера  инвестиций, в зависимости от выбранных  решений, составляет в совокупности от нескольких  до 12% стоимости стандартного объекта. Но, в результате осуществления инвестиций в односемейном доме можно достичь снижения расхода энергии до 16 000 кВт-ч в год. 
 
Если воспользоваться кредитом на строительство дома, то данную величину экономии можно использовать на выплату дополнительной части кредита, сумма которого увеличилась на издержки по повышению энергетического стандарта. 
 
Возможно, дополнительные расходы на строительство энергосберегающего дома и увеличивают сумму кредита, однако, ежемесячный кредитный взнос не увеличивается на сумму большую, чем та же ежемесячная величина экономии на стоимости эксплуатации. Совокупные издержки, как энергия и кредит, для энергосберегающего и стандартного здания приблизительно одинаковые, в то время как после оплаты кредита эксплутационная стоимость энергосберегающего здания будет ниже. Итог такой: строительство энергосберегающего здания является выгодным инвестированием.

В настоящее время  стоимость постройки энергоэффективного дома примерно на 8-10 % больше средних показателей для обычного здания. Дополнительные затраты на строительство окупаются в течение 7-10 лет.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

Энергетическая экономность здания полезна для общества и экономики, так как влияет на уменьшение загрязнения окружающей среды, экономию натуральных ресурсов, и уменьшает зависимость от импорта энергоносителей. Поиск и поставка энергоносителей, а также их преобразование в энергию, приводят к загрязнению и уничтожению окружающей среды (двуокись углерода и другие газы, пыль, жидкие выбросы, заражение воды), таким образом, чем меньше расход энергии, тем меньше загрязнение.

Энергоэффективные инженерные системы позволяют привести к «пассивному» стандарту практически  любой дом. То есть не обязательно  возводить новое здание с применением  супертехнологий — иногда бывает достаточно модернизировать старое, уже построенное. Например, оснастить  его рекуператором, минимизировать утечки тепла сквозь стены и щели в окнах, максимально расширить  все проемы, выходящие на юг, установить на крыше солнечный коллектор  и т. п.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список используемой литературы

1. zemresurs.net
2. ru.wikipedia.org
3. www.en-save.ru
4. xreferat.ru