Незалежний будинок - будинок майбутнього

Пасивний, або енергонезалежний будинок (англ. Passive house) - це будинок, основною особливістю якого є мале енергоспоживання.

В ідеалі, пасивний будинок повинен бути незалежною енергосистемою, взагалі не вимагає витрат на підтримку комфортної температури.

Опалення пасивного будинку має відбуватися завдяки теплу, що виділяється живуть в ньому людьми, побутовими приладами та альтернативними джерелами енергії.

Гаряче водопостачання здійснюється за рахунок установок поновлюваної енергії, наприклад, теплових насосів або сонячних колекторів.

Залежно від конструкції стін будинку через них втрачається до 35-45% тепла, отриманого в ході робіт систем опалення. Фактично більшість будинків, побудованих за класичними технологіями, опалюють вулицю.

Найбільш очевидна і лежить на поверхні мета підвищення енергоефективності житлових будівель - скорочення енергоспоживання, що економить як прямі витрати на обслуговування будівлі і підтримання в ньому необхідної температури, так і побічно позитивно впливає на екологічну обстановку за рахунок скорочення необхідних в будь-якому іншому випадку генеруючих потужностей. Структура енергоспоживання будинків, побудованих за стандартними технологіями, істотно відрізняється від енергоспоживання енергоефективних будинків.

Інша мета створення енергоефективних будівель - скорочення використання традиційних джерел енергії, при роботі з якими природні ресурси (в тому числі вуглеводні) необоротно витрачаються, і заміна таких джерел поновлюваними. Такий підхід також забезпечує як значну економію, так і максимальну екологічність зведених будинків.

Незважаючи на стримування зростання тарифів на тепло- і електроенергію, вартість електроенергії для кінцевого споживача за останні десять років зросла в 5,4 рази.

Саму ідею забезпечення максимальної енергоефективності складно назвати новою: ще в кінці 1970-х рр. в Фінляндії був побудований комплекс «EKONO HOUSE» в місті Отаніємі. У будівлі, крім складного об'ємно-планувального рішення, що враховує особливості розташування і клімату, була застосована особлива система вентиляції, при якій повітря нагрівався за рахунок сонячної радіації, тепло якої акумулювалось спеціальними склопакетами і жалюзі. Також в загальну схему теплообміну будівлі, що забезпечує енергоефективність, були включені сонячні колектори і геотермальна установка.

Форма скатів покрівлі будівлі враховувала широту місця будівництва і кути падіння сонячних променів в різні пори року.

Логічним продовженням експериментів з формування підходу до будівництва енергоефективних будівель стала концепція енергонезалежного будинку (також званого «пасивним» або «енергопасивним»), розроблена в Німеччині доктором Вольфгангом Файст, засновником Інституту Пасивного будинку в німецькому місті Дармштадт. За двадцять років існування технології було проведено безліч глибоких досліджень впливу на термостатирование будівель численних факторів,

як в процесі будівництва, так і в процесі експлуатації, відпрацьовані програми розрахунку і технології будівництва. На базі сформованих знань стало можливим широке поширення енергонезалежних будинків не тільки в Німеччині, але і у всіх країнах Заходу. У таких будинках застосовуються найсучасніші будівельні матеріали, конструкції, та інженерне обладнання, і на сьогоднішній день енергонезалежний будинок - це найдосконаліший будинок з точки зору комфорту, енергоспоживання і внутрішнього клімату приміщень.

Економічність: завдяки низькому енергоспоживанню економиться значна частина коштів, необхідних для теплопостачання, підігріву води, кондиціонування та інших елементів забезпечення кліматичного режиму в будинку.

Екологічність: для функціонування будинку потрібен мінімальний обсяг електроенергії, в зв'язку з чим практично виключені шкідливі викиди в атмосферу. Масове впровадження технології енергонезалежного будинку дозволяє значно скоротити необхідність роботи існуючих генеруючих потужностей і зняти необхідність введення нових. Крім цього скорочується обсяг викиду парникових газів в 7-10 разів.

Комфорт: чистий, теплий свіже повітря, теплі стіни і підлоги викликають відчуття перебування в гірській місцевості в літній період. Якщо врахувати, що людина за своє життя більше 50% знаходиться в житло, то така комфортне середовище проживання всередині енергонезалежного будинку благотворно впливає на здоров'я людини і сприяє продовженню його життя. Краще всяких цифр про це говорять відгуки людей, які незмінно кажучи: «ми ніколи не замерзали», «ми безумовно побудували б енергонезалежний будинок знову», «нам ніколи ще не було настільки комфортно».

Реальна енергонезалежність: концепція енергонезалежного будинку дозволяє зводити будівлі на територіях, які не обладнані традиційними інженерними комунікаціями (газ, теплоцентраль), а в певних випадках - і без підведення комунальних електромереж.

Сучасна будівельна галузь, підтримуючи наукові вишукування, націлена на зниження тепловтрат за рахунок впровадження сучасних теплоізоляційних матеріалів, скорочення містків холоду, застосування високотехнологічних конструкційних матеріалів. Однак не можна не визнати, що відокремлена реалізація такого підходу не дає ефекту, рівного застосування концепції енергонезалежного будинку.

Звичайно, сучасні будівельні норми і застосування якісних матеріалів здатне значно знизити тепловтрати будівлі, і, за рахунок цього, - енергоспоживання, що витрачається на опалення. З огляду на, що саме на обігрів приміщення витрачається основна частина споживаної енергії, цей результат можна було б вважати цілком задовільним, проте результати досліджень показують, що зведення будівлі відповідно до концепції енергонезалежного будинку дозволяє скоротити на опалення більш ніж на 70%.

Енергонезалежний ДІМ: МАЙБУТНЄ СЬОГОДНІ

За рахунок чого досягається така економія? В першу чергу - за рахунок комплексності заходів, спрямованих на максимальну енергоефективність. Вирішувати проблему тепловтрат в будівлях, не можна виключно за рахунок підвищення характеристик теплоізоляції. Тільки комплексне застосування сучасних теплоізоляційних матеріалів, архітектурних прийомів і новітніх інженерних систем дозволяє досягти поставленої мети.

Так, проектування енергоефективного будівлі проводиться з урахуванням кліматичних умов регіону, з визначенням оптимальної форми будівлі і його габаритів для зменшення площі зовнішньої поверхні без втрати внутрішнього об'єму будівлі. За рахунок меншої площі зовнішньої поверхні зменшуються і витрати енергії, пов'язані з тепловтратами.

Додатково до цього технологія енергонезалежного будинку передбачає ефективну теплоізоляцію всіх огороджувальних поверхонь - не тільки стін, але і підлоги, стелі, горища, підвалу та фундаменту, для чого формується кілька шарів теплоізоляції - внутрішня і зовнішня, а також проводиться усунення «містків холоду» в огороджувальних конструкціях. В результаті в пасивних будинках тепловтрати через огороджувальні конструкції практично в 10 разів нижче, ніж в звичайних будинках.

На сьогоднішній день в світі побудовано понад 7000 пасивних будинків, офісних будівель, магазинів, шкіл, дитячих садів. Велика їх частина знаходиться в Європі.

Але для створення комфортного середовища проживання в будинку його необхідно оживити. І тут на допомогу приходять різні інженерні системи. За електропостачання відповідають фотоелектричні сонячні батареї і вітрогенератор. Оскільки енергопостачання від таких джерел як сонце і вітер носить нестабільних характер, потрібна установка резервного генератора і системи акумулювання.

Фотоелектричні сонячні батареї

Вакуумно-трубчастий сонячний колектор з принципом «теплової труби»

Системи опалення та гарячого водопостачання тепловою енергією постачають геотермальний тепловий насос і сонячний колектор. Сонячний колектор безпосередньо перетворює сонячну енергію в тепло і направляє його на підтримку системи гарячого водопостачання. В умовах відсутності завозиться вуглеводневого палива та економії електроенергії, що виробляється прямий електричний обігрів був би нераціональним рішенням, тому застосовується тепловий насос на 1 кВт витраченої електричної енергії постачає 4,5 кВт теплової енергії. Додаткові 3,5 кВт енергії тепловий насос за допомогою грунтового теплообмінника перекачує з грунту, підвищуючи температурний потенціал енергії, запасеної в грунті.

Будь-який будинок вимагає вентиляції повітря і вже тим більше будинок, що представляє собою повністю герметичний об'єм. В системі примусової припливно-витяжної вентиляції застосовуються сучасні вентиляційні установки з рекуперацією тепла і вологи, що видаляється. Дані установки здатні повернути до 90% теплової енергії з повітря, що видаляється в подається в приміщення свіже повітря. У літній період дана система має зворотну дію, тобто охолоджує повітря, що подається.

Геотермальний тепловий насос

Інвертор для фотоелектричних сонячних батарей

Схема взаємодії інженерних систем енергонезалежного будинку

Схема взаємодії інженерних систем енергонезалежного будинку:

1 - Фотоелектричні модулі
2 - Електрогенератор (Мікро ГЕС, Мікро ТЕС)
3 - Вітрогенератор
4 - Блок контролю заряду / розряду АКБ
5 - Акумуляторні батареї
6 - Інвертор
7 - Рекуператор
8 - Система попереднього темперирования зовнішнього повітря
9 - Сонячні колектори
10 - Змішувач сонячного колектора
11 - Тепловий насос
12 - Буферна ємність
13 - Ємнісний водонагрівач
14 - Водоочисна установка
15 - Насос свердловини
ГЗ - грунтовий зонд
НВ - зовнішнє повітря
ПВ - припливне повітря
ОВ - відходить повітря
УВ - видаляється повітря
ХВ - холодна вода
ГВ - гаряча вода
ПОК - подача опалювального контуру
ООК - обратка опалювального контуру SolarDivicon
ІВ - Вихідна вода (зі свердловини або озера)
ЧВ - Очищена вода