ООО «КоДо» - Комфортный дом » Экологично? Экономично! Классификация жилых домов по энергопотреблению

Несмотря на то что экономия энергии - задача мирового значения, единого международного стандарта на её расход для отопления жилища пока не выработано. Известно лишь, что, чем лучше дом утеплён и чем он более герметичен, тем меньше тепла идёт на его обогрев.

И ещё - количество требуемого тепла зависит от климатических условий: чем севернее местность, где расположен дом, тем выше будут затраты энергии для достижения в нём нужной температуры. Потребление тепловой энергии оценивают её удельным расходом, выражаемым в кВтч/м2 за год, а точнее, за отопительный период года. Финский центр технических исследований VTT сравнил по данному показателю дома низкого энергопотребления в трёх европейских странах.

Наш Федеральный закон ФЗ-№ 261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности...» не допускаете 1 января 2011 г. ввод в эксплуатацию домов, не соответствующих требованиям энергоэффективности. Это позволит сократить энергопотери через основные конструкции зданий (см. рисунок) в 2-2,5 раза. В СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» установлены классы энергоэффективности А, В и С для новых и реконструируемых домов, а также классы D и Е для уже существующих. Но показатели отечественной и европейской классификации несколько отличаются, поэтому сравнивать жилища даже одного класса довольно сложно.

О сопротивлении теплопередаче строительной конструкции

Качество утепления дома оценивают величиной, которую называют сопротивлением теплопередаче R0 стены, окна, крыши или цоколя. Она измеряется в м2°С/Вт и обратно пропорциональна теплопроводности конструкции. Чем больше R0 , тем экономнее расходуется тепло, выделяемое на нагрев дома, и тем меньше его утечёт на улицу. В средней полосе России минимально допустимое значение R0Tp для стен и крыши 3,2 м2-°С/Вт, а для окон -0,52 м2°С/Вт. Можно ли жить в доме с более низким значением R0Tp? Можно, но тепло в нём будет только вблизи источника энергии, а у стен холодно так же, как и на улице. Тепловая энергия, вырабатываемая системой отопления, будет через стены и потолок быстро уходить в атмосферу, то есть расходоваться впустую. О хозяине такого жилья говорят, что он расточителен, поскольку отапливает ещё и улицу.

Стены, за которыми тепло

Стены в доме с низким энергопотреблением должны иметь величину R0 большую, чем нормативная для данной местности. Вот почему традиционные строительные материалы (бревно, брус, кирпич, железобетон -монолитный и с несъёмной опалубкой, газо- и пенобетонные блоки соответствующей толщины) становятся частью многослойных стеновых конструкций. Основной материал обеспечивает прочность на сжатие и жёсткость коробки дома, а утеплитель и навесной фасад с вентиляционным зазором повышают сопротивление теплопередаче. Стена получается легче, чем сложенная, скажем, только из кирпича, но не дороже. Каркасные и каркасно-щитовые здания, возведённые по «многослойной» технологии, хоть и обладают более низкой прочностью на сжатие по сравнению, например, с брусовыми, но могут превосходить их по теплозащитным свойствам при меньшем весе и толщине стены. Последние два показателя позволяют ставить такие дома на более дешёвые и быстро возводимые фундаменты.

Утеплитель, герметичность и тепловизионный анализ коттеджа



В качестве утеплителя многослойных стен, полай крыши используют минеральную вату (согласно ГОСТ 52953-2008 «Материалы и изделия теплоизоляционные...» это может быть стеклянная, каменная (базальтовая) и шлаковая вата) либо целлюлозную вату (эковату), изготавливаемую из макулатуры. Слой такого утеплителя должен составлять не менее 200 мм. Минеральную вату обычно поставляют в виде плит или матов толщиной 50-100 мм, а эковату закачивают под давлением через шланге помощью выдувной машины, создавая сплошной теплоизоляционный слой любой толщины. Изнутри дома утеплитель накрывают паропроницаемой плёнкой для прохождения сквозь него избытков влаги из помещения, а снаружи - гидроветрозащитной плёнкой для предохранения от влаги из атмосферного воздуха. Влага, поступающая с двух сторон, не должна конденсироваться на или в утеплителе, вызывая его намокание: мокрая теплоизоляция более чем на порядок лучше проводит тепло, чем сухая. Поэтому между утеплителем и декоративным фасадом предусматривают воздушный зазор 30-40 мм с хорошей вентиляцией, которая будет уносить выделяющуюся влагу вместе с потоком воздуха в атмосферу.

Кроме теплоизоляции, важна ещё герметичность стен, крыши и цоколя, что исключает их промерзание, отсыревание, преждевременное разрушение и дополнительные потери тепла. Так, заполнение межвенцовых зазоров в брусовых и бревенчатых домах шовным герметиком с предварительной укладкой шнура из экструдированного полиэтилена («Энергофлекс», Tri-Rod) снижает расходы на отопление на 30% при герметизации стен с одной стороны и на 50% - с обеих сторон. Данный продукт поставляют на наш рынок американские компании WEATHERALL и PERMA-CHINK, финская FIN WOOD, немецкая REMMERS и отечественные «РОГНЕДА», «САЗИ», «ЕВРОТЕХ» и др. Щели, трещины, зазоры, неплотности прилегания и другие дефекты строительных конструкций, через которые тепло просачивается на улицу, бывает трудно обнаружить визуально или на ощупь. Сделать это можно с помощью термограмм, выведенных на экран инфракрасного тепловизора. По характеру их цветовой окраски определяют температуру в любой точке наружной поверхности дома. Так, синий и голубой цвета свидетельствуют о низких потерях тепловой энергии, а красный - о максимальных.

Устройство теплосберегающего фундамента

Правильная теплоизоляция фундамента поддерживает температуру 5-10 °С под черновым полом первого этажа без дополнительного обогрева. Воздействие грунтовых вод исключают на этапе строительства при помощи обмазочной или оклеечной гидроизоляции (битумные и полимерно-битумные материалы). Фундамент обычно утепляют плитами из экструдированного пенополистирола, обладающего низкой теплопроводностью (не выше 0,032 Вт/м2С), значительной прочностью на сжатие (0,25-0,5 МПа при 10%-ной деформации), практически нулевым водопоглощением и уникальной морозостойкостью (до 500 циклов). Размеры плит: длина - от 1200 до 3000 мм, ширина -600 мм, толщина - от 30 до 120 мм (для уте пленияфундамента достаточ н о толщины 50 мм). На отечественный рынок данный продукт поставляют URSA (Испания), DOWCHEMICAL (CLUA), BASF (Германия), «ТЕХНОНИКОЛЬ», «ПЕНО-ПЛЕКС» и TEPLEX (все - Россия). По утверждению производителей, плиты прослужат не менее 50 лет. Оптимальным вариантом является малозаглублённый плитный фундамент. После гидроизоляции он представляет собой монолитную железобетонную плиту толщиной 120-250 мм с формой профиля в виде буквы «П», пространство внутри которой заполнено слоем (50100 мм) экструдированного пенополистирола.

Комфортный воздухообмен и «синдром больного здания»

По оценкам экологов, домашний воздух в 4-6 раз грязнее и в 8-10 раз токсичнее атмосферного. При некомфортном микроклимате у жильцов может появиться так называемый синдром больного здания (СБЗ) из-за насыщенности воздуха взвешенными частицами (пыль, пыльца, микроорганизмы) и повышенной концентрации углекислого газа. Исключить опасность СБЗ при экономном расходе тепловой энергии поможет принудительный воздухообмен с предварительным подогревом свежего воздуха в холодное время года. Такой воздухообмен создают одним из трёх способов механической вентиляции -с рекуперацией тепла, по технологии адаптивного расхода приточного воздуха и с помощью гибридной системы вентиляции.

Многослойная крыша



Более лёгкий тёплый воздух всегда поднимается под крышу дома. Если ему не дать просочиться через кровлю в атмосферу, то в помещениях будет тепло. По аналогии с тёплыми стенами, крышу также делают многослойной, причём изнутри здания сначала идёт слой пароизоляции, затем утеплитель, а ближе к кровле - гидроветрозащитная паропроницаемая мембрана. Чтобы последняя не сползала, её прижимают к стропильным ногам брусками контробрешётки. Такие мембраны на нашем рынке представлены изделиями Delta (DORKEN, Германия), Tyvek (DU PONT, Люксембург), «Ютафол» (JUTA, Чехия), Elkatek (ELTETE, Финляндия), Divoroll (BRAAS, Германия) и др. Между гидроветрозащитой и кровлей обязательно оставляют вентиляционный зазор, через который удаляется как влага, попадающая через кровлю, так и внутренняя, конденсирующаяся из тёплого воздуха.

В качестве утеплителя обычно используют плиты (или маты) из каменного или стеклянного волокна, которые обеспечивают не только хорошую теплозащиту крыши, но и пожаробезопасность, поскольку относятся к категории негорючих материалов (НГ). Толщина теплозащитного слоя берётся для каждой климатической зоны своя, для средней полосы России, например, она должна быть не меньше 200 мм. Плиты укладывают в несколько слоев с нахлёстом не менее 50 мм. На нашем рынке утеплитель из каменного волокна предлагают компании ROCKWOOL(Дания), PAROC (Финляндия), NOBASIL (Словакия), ISOROC, KNAUF, «ТЕХНОНИКОЛЬ» (все - Россия), а из стеклянного - ISOVER (Франция), URSA (Испания) и др. И маты, и плиты необходимо установить враспор между стропилами для исключения контакта тёплого воздуха с холодной кровлей. Они должны обладать упругостью и не сминаться, чтобы не изменить форму при эксплуатации и компенсировать неровности стропильных ног. При изготовлении их пропитывают гидрофобизирующими составами, чтобы исключить намокание материала при транспортировке и монтаже.

Энергосберегающие окна и оконные роллеты



Стекло занимает свыше 85% площади окна и должно не только пропускать солнечный свет, но и сохранять домашнее тепло. Сопротивление теплопередаче окна гораздо ниже, чем у стен, поэтому через него дом теряет более трети всей рассеиваемой тепловой энергии. Рамы из дерева, ПВХ или алюминия с терморазрывом могут служить преградой холоду, а вот теплопотери через стекло снижают тремя способами: заменой одиночных стёкол стеклопакетом, увеличением толщины и количества стёкол с закачкой осушенного воздуха или инертного газа между ними, а также установкой низкоэмиссионного стекла для повышения отражения длинноволнового ИК-тепла из помещения. Для средней полосы России достаточно двухкамерного стеклопакета толщиной от 36 мм с одним низкоэмиссионным стеклом. Ещё одной преградой теплопотерям могут служить рольставни из алюминиевого профиля с наполнителем, а также воздушная прослойка между наружным стеклом и этим профилем.

Вентиляция с рекуперацией тепла

Рекуперация тепла подразумевает теплообмен между удаляемым из помещения тёплым воздухом и свежим холодным, подаваемым с улицы. Этот процесс осуществляется в рекуператоре, обеспечивающем коэффициент теплосбережения 0,7-0,8, а в отдельных случаях и 0,92. Ряд конструкций рекуператора, например с пластинчатым теплообменником из гигроскопической бумаги, позволяет сохранять не только тепло, но и влагу, что особенно актуально в зимнее время, когда атмосферный воздух довольно сухой.

Но у рекуперации есть два недостатка для наших широт. Во-первых, её максимальная эффективность достигается при небольшой разнице температур (12-15 °С) отработанного и свежего воздуха. В противном случае нагреть холодный приточный воздух за счёт одной рекуперации не удастся. Придётся включать электрокалорифер, а то и два мощностью 3-5 кВт, чтобы догревать поступающий с улицы воздух. Такое тепло обойдётся в 3-4 раза дороже, чем от сжигания газа. Во-вторых, та же разница температур приводит к выпадению на теплообменных пластинах рекуператора конденсата, который в зимнее время замерзает и превращается в наледь. Для его размораживания используется тот же тёплый отработанный воздух, а приточный в этот период будет нагреваться электрокалорифером без рекуперации, и хотя следит за всем автоматика, но процесс занимает приблизительно треть времени работы вентиляции. По этим двум причинам в условиях средней полосы России итоговый коэффициент рекуперации не превысит 0,2-0,3.

Геотермальные ТН круглогодичного использования

Они аккумулируют тепло с помощью вертикального зонда или горизонтального коллектора, уложенных в грунт. В первом случае трубопровод опускают в одну глубокую скважину или несколько неглубоких и бетонируют специальным раствором, при этом главное - получить в сумме расчётную глубину. Среднее значение теплоотдачи 50-60 Вт с метра глубины, и для ТН на 10 кВт потребуется скважина в 200 м. Горизонтальный коллектор зарывают в землю на 20 см ниже глубины промерзания, укладывая змейкой, с минимальным расстоянием между петлями 0,6-1,0 м. Ориентировочное значение теплоотдачи 20-30 Вт с 1 м2 площади ,идляТНна10 кВт понадобится до 500 м трубопровода, например, на площади 4-6 соток.

Дешёвое тепло от теплового насоса



Низкопотенциальная тепловая энергия земли доступна практически повсюду, но для её эффективного использования требуется создать тепловой насос (ТН). Он назван так потому, что «качает» тепло в дом из природных аккумуляторов солнечной энергии - грунта, воздуха или воды. Основное его преимущество по сравнению с источниками тепла на традиционном топливе (газе, угле, солярке, паллетах, дровах) в том, что энергия не преобразуется, а лишь меняется агрегатное состояние теплоносителя, поэтому на 1 кВт электрической энергии ТН вырабатывает 4-5 кВт тепловой. При условии нагрева теплоносителя до 45 °С ТН пригоден для отопления и горячего водоснабжения коттеджа, теплопотери в котором не превышают 6080 Вт м2, так что здание должно быть хорошо утеплено. Моноблок ТН займёт в котельной не больше 2 м2 площади и будет издавать шум во время работы на уровне 50 дБА. Тепловые насосы поставляют на отечественный рынок WATERKOTTE, VAILLANT, VIESSMANN, STIEBEL ELTRON, BUDERUS (все - Германия), OCHSNER (Австрия), IVT, NIBE (обе - Швеция), CLIMAVENETA

(Италия), «ЭНЕРГИЯ», «ЭКИП» (обе - Россия) и др. При желании совместить отопление с системой горячего водоснабжения придётся использовать бивалентную систему, где вместе с ТН будет работать дополнительный котёл на любом виде топлива для догрева воды до 6575 °С, Электрические нагреватели (ТЭНы) уже установлены в некоторых моделях ТН.

Энергия «вечного» двигателя



Эффективно использовать солнечную энергию «вечного» двигателя - солнца, преобразуя её в электрическую, позволяет фотоэлектрический модуль (ФЭМ). Различают два типа ФЭМ - кристаллический (моно- и поликристаллический) и тонкоплёночный (из аморфного кремния, теллурида кадмия и др.). КПД монокристаллического составляет 13-15%, и он оптимален по соотношению «цена - качество», поликристаллического - 16-18%, он долговечнее, но и дороже. У плёночных ФЭМ самый низкий КПД (6-8%), они вырабатывают самую дешёвую электроэнергию, при этом площадь поверхности пластин должна быть в 2-2,5 раза больше, чем кристаллических.

Модели ФЭМ обоих типов на наш рынок поставляют немецкие фирмы SH СО, VIESSMANN, VAILLANT, BUDERUS, а также отечественные «ТЕЛЕКОМ-CTB», «СОЛАРИННТЕХ», «РЗМКП» и др. Их стоимость в среднем составляет 80 000-130 000 руб. на 1 кВт установленной мощности. Монтируют ФЭМ на крыше, стенах коттеджа и построек на участке, в качестве козырьков, на специальных опорах. ФЭМ достигает максимальной мощности 300 Вт и вырабатывает постоянный ток. Для получения более высокой мощности и её накопления объединяют несколько ФЭМ в батарею, а для преобразования постоянного напряжения в переменное 220 В используют инверторный источник бесперебойного питания (ИБП).

Управляет всей системой контроллер, который вовремя дозаряжает аккумуляторную батарею и исключает её перезаряд. Существует три варианта применения ФЭМ - в качестве резервного, основного или дополнительного источника электроэнергии. В первом случае его включают при перебоях в работе централизованной электросети, во втором он обеспечивает полную независимость жилья от централизованной электросети, что, кстати, не так просто, и в третьем - служит палочкой-выручалочкой при нехватке выделенной мощности.

Инверторные источники бесперебойного питания

Источник бесперебойного питания (ИБП) совмещает функции накопителя и источника электроэнергии. Он состоит из инвертора, нескольких аккумуляторных батарей, подзаряжаемых от внешнего источника, зарядного устройства, которое согласует батареи с источником питания, и встроенного контроллера. ИБП может питаться от централизованной электросети, солнечных и ветровых батарей, гидроустановки, а главное - от генератора любого типа: бензинового, газового или дизельного. При обесточивании сначала ИБП переключается на энергию, накопленную в аккумуляторах, и только когда та подходит к концу, запускает генератор. Можно 5-10 ч питаться от генератора, а потом переключиться на энергию, накопленную в аккумуляторах. Причём всё происходит автоматически, без участия человека. ИБП поставляют на отечественный рынок EATON, OUTBACK POWER SYSTEMS, TRIPP LITE (все - США), VICTRON ENERGY, CYBER POWER SYSTEMS (обе - Голландия), STUDER INNOTEC (Швейцария), XANTREX (Канада) и др. Срок службы оборудования - 10 лет и более. Система не занимает много места - полный комплект можно без проблем смонтировать под лестницей, но только в отапливаемых помещениях. Важно следить за чисто той, чтобы пыль не забивалась в вентиляционные решётки ИБП.

Использование дождевой воды

Состав дождевой воды зависит от степени загрязнения атмосферы над данной территорией. В лучшем случае она содержит в 4 раза меньше вредных веществ, чем водопроводная, а её жёсткость примерно в 20 раз ниже, чем у колодезной, поэтому в бытовых приборах не образуется накипь. Чаще всего дождевую воду используют как техническую, храня её в наземных ёмкостях из полиэтилена объёмом от 750 до 2000 л или подземных резервуарах на 3000 л. Последние пребывают в стабильном тепловом режиме, жизнеспособность присутствующих в воде микроорганизмов в них снижена. При длительном отсутствии осадков в ёмкости заливают водопроводную воду, поэтому следует предусмотреть автоматическую систему их наполнения.

Бытовой газовый электрогенератор



Он отличается от бензинового и дизельного аналогов более низким уровнем шума при работе (на 5-8 дБ), что позволяет располагать его вблизи коттеджа. Цена всех типов агрегатов сопоставима. Обычно это газопоршневая установка, основой которой является двигатель внутреннего сгорания, рассчитанный для повторно-кратковременной или постоянной работы. В первом случае модель снабжена воздушным охлаждением и может выступать только в качестве резервного (аварийного) источника электроснабжения, нуждаясь в периодических остановках. Жидкостное охлаждение обеспечивает возможность постоянного функционирования агрегата в течение примерно недели, после чего необходима остановка для замены масла. Большинство моделей может работать как на магистральном метане, так и на сжиженной смеси пропана и бутана. По степени защиты от внешней среды бывают установки открытого типа или с капотом, прикрывающим двигатель от осадков.

Газ магистральный и газ сжиженный



Если к дому не подведено централизованное теплоснабжение, то оптимальным вариантом будет газовое отопление. У нас в стране «голубое топливо» - самый дешёвый и безопасный источник тепла, который используют в быту для получения энергии от электрогенераторов, работы кухонных плит, но самое главное - для отопления и снабжения горячей водой. Единственное условие - наличие рядом магистральной газовой трубы и возможность подключения к ней.

На данный момент в стране газифицировано почти 2/3 жилых объектов, и процесс этот не замедляется. При отсутствии магистрального газа обеспечить бесперебойное электропитание систем отопления и горячего водоснабжения коттеджа позволит автономная газификация на базе газгольдера. Он представляет собой стационарную, обычно подземную ёмкость на 2-9 м3, наполняемую СУГ, откуда топливо подаётся в дом по локальному газопроводу до котельной, кухни либо газового электрогенератора. Использование данной системы газоснабжения гарантирует высокое и стабильное давление газа, в отличие от магистрального. Стоимость таких систем варьируется от 240 до 450 тыс. руб. при сдаче «под ключ» за 15-30 дней.

Необходимо учитывать, что газгольдер должен иметь высокую горловину и толщину стенок резервуара не менее 8 мм (так называемый усиленный тип), а также ревизионный люк. Всё это особенно важно в условиях холодных зим и при высоком уровне грунтовых вод. В таком случае резервуар прослужит не менее 20 лет, а при заполнении его качественным газом и своевременном сервисном обслуживании и все 35-45 лет. Но есть и своя особенность: европейские требования к сжиженному топливу G30, G31 и отечественные по ГОСТ Р 52087-2003 не совпадают. Это следует учитывать при покупке импортных котлов на сжиженном топливе.

Камин, аккумулирующий тепло



Камин создаёт уют и предоставляет возможность созерцать пламя, но конструкция с открытой топкой обладает малым КПД и как источник тепла не годится. Для повышения КПД устройства вплоть до 95% необходимо использовать топку закрытого типа и правильно подобрать теплоаккумулирующие материалы, во-первых, для самой топки, во-вторых, для дымовых каналов, которые придётся к ней пристроить, и наконец, в-третьих, для наружной оболочки. Так, для топки нужен специальный печной шамот (не индустриальный) в форме плит толщиной 60-90 мм. Их соединяют между собой по принципу «шип - паз» на растворе. Короб топки можно выполнить из талькомагнезита или талькохлорита, чугунных плит либо листов жаропрочной стали. Лабиринт из пристроенных к топке дымовых каналов длиной 1,5-6 м способствует дополнительному отбору тепла у дымовых газов. Для каналов также используют печной шамот толщиной 30-40 мм или плиты из талькомагнезита (талькохлорита) толщиной 60 мм, если из них же сложен короб топки. Для наружной оболочки подойдут разные материалы, например печные изразцы. Пристраивают её с зазором или без, причём в первом случае оболочка является самонесущей.

Материалы для тепловой изоляции стен

Преимущества и недостатки конвекторов

Совместная работа отопительных устройств

Мощность и эффективность двухконтурного котла

Расчет отопления загородного дома