Концепт пассивного дома

       Первоначально концепция и идея пассивного дома была разработана в Германии, где задались вопросом строительства дома, который тратил бы как можно меньше дополнительных ресурсов извне и денег на свое содержание, а также производил бы минимальное количество выбросов в окружающую среду. Как оказалось, для этого не всегда требуются запредельно сложные технологии.

       Энергоэффективная ландшафтная планировка

Пожалуй, энергоэффективная ландшафтная планировка является одной из главных задач при устройстве "пассивного дома", потому что для эффективности всех мероприятий и технологий прежде всего необходимо с умом выбирать участок для будущего строительства и учесть расположение на нем будущего дома. Высокий соседский дом или близлежащий лес могут свести результаты трудов дизайнеров и строителей к нулю, если загородят поступление солнечного света с той стороны, с которой он поступает в достатке. Когда подходящий участок найден, не следует забывать о его ландшафте.

       Возможно, это прозвучит как фантастика, но правильное расположение деревьев на приусадебном участке может на 25% снизить энергопотребление на обогрев вашего дома или на его охлаждение, в зависимости от сезона. А всего три грамотно подобранных и высаженных в нужном месте дерева могут урезать счета за электроэнергию для кондиционеров вдвое! Это произойдет в случае, если они встанут на пути дующих осенью и зимой ветров совместно с несколькими вечнозелеными кустарниками, посаженными в непосредственной близости от этих деревьев. Скорее всего, эти посадки вы сделаете с северной стороны дома, и тогда всего несколько деревьев и кустарников станут добротной преградой на пути холодных ветров и существенно уменьшат ваш счет за обогрев дома. Если такой защитной полосы недостаточно, то можно установить еще и забор.

       Зеленая лужайка под окнами будет полезна не только летом (потому что излучает меньше тепла, чем нагретые камень или асфальт и делает вашу жизнь в жару более комфортной), но и зимой, когда лежащий снег, отражая дневной свет в окна вашего дома, снижает необходимость в дополнительном освещении.

Освещение

При проектировании "пассивного дома" большое внимание уделяется максимальному использованию дневного света. Во многом, это решается при помощи архитектурных средств, таких как: соответствующее расположение окон, точно рассчитанный угол ската крыши, создание в доме световых полок и колодцев, что позволяет в дневное время свести к минимуму потребление электроэнергии и использование искусственного освещения.

Хорошая термоизоляция

       Когда мы говорим о "пассивном доме", то прежде всего, имеем в виду хорошую термоизоляцию: когда полезное тепло, или прохладный воздух не просачиваются сквозь щели и дыры, а остаются внутри помещений, чтобы обогревательные (или кондиционирующие) элементы не работали вхолостую, тщетно пытаясь обогреть "вольные ветра". На что, как правило, и расходуются дополнительные мощности и тратятся дополнительные деньги. Разумеется, изоляционные материалы такого дома должны быть экологичными: не выделять вредных веществ при использовании и не загрязнять окружающую среду на стадии производства. Но изоляционные материалы нового поколения - это большая отдельная тема, а строительство "пассивного дома" не исчерпывается лишь использованием этих материалов.

Оконные системы. 

       Далее обратимся к оконным системам, так как они непосредственно влияют на термоизоляцию в целом. Ведь большая часть утечек тепла (нежелательных потоков холодного воздуха) попадает в помещение или посредством "тепловых мостиков", (с которыми справляется супер-изоляция "пассивного дома"), или через щели в оконных рамах. Окна и двери - места традиционно "слабые" в вопросах термоизоляции любого помещения. Понятно, почему им уделяется такое большое внимание именно в контексте "пассивного дома".

       Обычно в таких домах используются двухкамерные стеклопакеты с энергосберегающим стеклом (low - E glass). На рынке есть множество предложений от производителей этих оконных систем, но принцип работы энергосберегающего стекла один: свет видимого спектра беспрепятственно попадает внутрь помещения, а вот "вредные" инфракрасные и УФ-лучи отражаются от специального покрытия, нанесенного на стекло. Кроме того, заполнение пространства между стеклами инертными газами - аргоном или криптоном - позволяет не выпускать тепло, накопленное внутри помещения, наружу, а летом не пропустить в дом зной.

       Кроме того, в оконные системы устанавливают элементы, помогающие преобразовывать и использовать солнечную энергию от падающего на них света.

Использование солнечной энергии

       При мысли об использовании солнечной энергии в строительстве у большинства в голове сразу возникает эдакое футуристическое бескрайнее поле, уставленное солнечными батареями, однако это не всегда так. Если говорить о пассивном ее применении, это вполне реально уже сегодня.

       Пассивные технологии использования солнечной энергии, прежде всего, подразумевают особый дизайн и расположение помещений, при котором самые привычные элементы дома - стены, окна, крыша, пол - используются для аккумулирования тепла.

       Самая очевидная и простая "система прямого нагрева" (direct gain) подразумевает использование в "пассивных домах" специальных теплоемких материалов (кстати, хорошей теплоемкостью обладают и привычные в современном строительстве монолитный бетон и кирпичная кладка), во внутренних помещениях - чаще всего в форме напольных покрытий или для изготовления оконных систем. В дневное время солнечный свет нагревает соответствующие элементы, которые ночью отдают аккумулированное за день тепло. Подобным способом можно нагревать и воду, разместив баки в хорошо прогреваемом месте, или проложив трубы через самые нагревающиеся стены. С помощью этого простого метода можно "поставить на службу" до 60–75% солнечной энергии, приходящейся на дом.

       Метод "непрямого нагрева" (indirect gain) подразумевает создание специальной прослойки из теплоемкого материала до 40 см шириной вдоль южной (или иной самой нагреваемой) стены дома, которую дополнительно следует выкрасить в темный цвет и установить поверх слой стекла для усиления нагрева. По расчётам, время необходимое для того, чтобы материал стены пропустил через себя все тепло внутрь помещения, составляет порядка 8 часов в зависимости от конкретных условий. Таким образом, дополнительное полуденное тепло будет поступать в комнаты только к вечеру, как раз когда в нем есть особая необходимость.

       Наиболее сложным, но вместе с тем и самым популярным является метод "солнечного поглощения" (sunspaces), суть которого заключается в оборудовании специальных изолированных от прочих помещений дома "солнечных комнат", которые из-за используемых материалов максимально нагреваются и служат своего рода "буфером тепла". Такие комнаты, конечно, имеют не только инженерное значение, в них можно проводить время или при желании выращивать теплолюбивые растения.

Минимизация нагрева помещений в летнее время

      Проблема перегрева помещений в летнее время становится все более актуальной, и даже не только в южных широтах. Некоторые из решений в этом сегменте могут показаться не такими уж инновационными. Например, многие из тех, кто ездил к родственникам "на юг", видели дома, снабженные верандами и навесами, увитыми вьюнковыми растениями. Так вот, это как раз то старое и известное средство, о котором не стоит забывать.

       Разумеется, современные технологии на этом не останавливаются, и сейчас все большую популярность набирают "зеленые крыши" и "зеленые стены". "Зеленые крыши" - это довольно сложная система, где на крышу устанавливается мембрана, система дренажа, слой плодородной почвы, а затем высаживаются растения. "Зеленые стены", или "вертикальные сады", - это примерно то же самое, только сложнее по устройству, потому что, если крыша, хоть и имеет некоторый уклон, все же ориентирована горизонтально, то в случае со стенами всю систему необходимо разместить вертикально, а силу притяжения никто не отменял. Действует вся эта красота в качестве опять же дополнительного термоизоляционного слоя, который летом не пропускает жару, а зимой - холод.

Циркуляция воздуха

       Если некоторыми, обозначенными выше мерами (несмотря на всю их эффективность) при острой необходимости можно пренебречь, то без соответствующей системы вентиляции дом "пассивным" называться точно не сможет. Начнем с того, что для комфортной жизни свежий и чистый воздух попросту необходим, и как считается, для достижения оптимального состава воздуха простого проветривания раз или два в день недостаточно. Поэтому системы механической вентиляции настраиваются так, что воздух из "технических" помещений с повышенной вероятностью загрязнения (кухня, санузел, подсобные помещения) выводится наружу, и то же количество чистого воздуха постоянно "закачивается" с улицы в жилые помещения (спальни, детские, рабочие кабинеты).

       Все бы хорошо, если б не слишком большие теплопотери при использовании данной схемы, что недопустимо в контексте концепции "пассивного дома". Поэтому системы механической вентиляции обязательно дополняются воздухо-воздушными теплообменниками, как правило, реверсивного типа, которые позволяют передавать от 75% до 95% тепла отработанного воздуха свежепоступающему.

       Воздухо-воздушный реверсивный теплообменник работает примерно следующим образом: потоки теплого воздуха, проходя через соответствующие каналы, отдают свое тепло пластинам, расположенным внутри устройства, и выходят наружу уже до некоторой степени охлажденными, в том числе, уменьшая тепловое загрязнение окружающей среды. В противоположную часть устройства подается чистый холодный воздух, который, проходя через те же пластины, нагревается, но остается чистым и свежим.

Следует отметить и еще одну характерную черту "пассивного дома", которую многие могут счесть недостатком: в таком доме поддерживается постоянная и одинаковая температура во всех помещениях без исключения. То есть настроить систему так, чтобы, например, в спальне температура была ниже, чем во всем остальном доме (а есть распространённое мнение, что это полезно и способствует более здоровому сну) невозможно. Единственный выход - спать с приоткрытыми окнами. Заметим, что даже проветривание перед сном вряд ли поможет, потому что после закрытия форточек температура довольно быстро поднимется до стандартной.

Отопление конвекцией

Кроме того, в качественно изолированном помещении с верно настроенной системой вентиляции и реверсивными теплообменниками существенным подспорьем для обогрева становится энергия от нагревающихся в ходе своей работы лампочек и приборов бытовой техники. И даже тепло, излучаемое в пространство телами людей и животных, "идет в ход"! Расчеты ученых свидетельствуют: грамотное использование теплового излучения тел двух человек, присутствующих в доме, совокупно с излучением осветительных ламп и бытовой техники, в принципе, может свести на нет необходимость в дополнительном отоплении этого дома.

В заключении необходимо отметить, что исследования эффективности "пассивных домов" показали: их строительство наиболее эффективно и целесообразно на территориях, находящихся южнее 60 градусов с.ш. То есть, конечно, севернее строить и применять соответствующие технологии можно, но это будет менее выгодно, и, возможно, придется применять дополнительные системы обогрева. Это неудивительно, так как, если изучить карту, то станет ясно, что речь тут идет о территориях, лежащих к северу от финского Хельсинки, норвежского Бергена и российских Петрозаводска и Якутска. При этом доля населенных пунктов Российской Федерации, расположенных севернее этих городов, относительно невелика.

В отличие от Запада, где действуют многочисленные организации, разрабатывающие нормативы для систем и компонентов, предназначенных для "пассивных домов", осуществляющие сертификацию и даже проводящих конкурсы на лучшее "пассивное" решение, в нашей стране эта тема совсем новая, хотя и для России такие решения очень своевременны и актуальны.