Как построить дом, чтобы платить минимум за его отопление? 7 реальных объектов

Сегодня в России возводят не только отдельные дома, но и целые поселки энергоэффективных коттеджей. Прежде чем привести примеры реализованных проектов, предлагаем вспомнить, как все начиналось. Технология строительства пассивных зданий пришла к нам из Германии. Но пассивный дом (нем. Passivhaus) — это не просто новая современная технология. В Германии разработан добровольный стандарт (Passivhaus Standard), где определены требования к проектированию и сооружению таких объектов. Продвижением данной технологии и адаптацией ее к условиям России занимается «Институт пассивного дома», который помогает отечественным строителям освоить Passivhaus на практике.

Прежде чем начинать разбираться в самой технологии, необходимо было преодолеть возникшую неразбериху в терминах. Как называть такие дома: пассивными, энергопассивными, условно пассивными, энергоэффективными? На сегодняшний день с терминологией определились. Напомним, что главным критерием оценки пассивного дома является удельный расход тепловой энергии на обогрев за отопительный период в пересчете на год. Согласно этому нормативному показателю, по принятой в Европе классификации различают дома низкого (36–50 кВт·ч/м²) и ультранизкого теплопотребления (16–35 кВт·ч/м²), пассивные (15 кВт·ч/м²), а также с нулевым энергопотреблением и с положительным энергобалансом.

Ни один из домов, возведенных в России по технологии Passivhaus, не является в чистом виде таковым. По одной простой причине — не достигнуты показатели, указанные выше. Для того чтобы такие дома считались пассивными, следует пересмотреть величину нормативного показателя с учетом российских климатических условий, более суровых, чем европейские. Ведь даже строжайше соблюдая все особенности технологии пассивного дома, значения 15 кВт·ч/м² вряд ли мы сможем добиться.

Специалисты «Института пассивного дома», пытаясь все-таки следовать немецким стандартам, объясняли, что объекты, построенные в России по технологии Passivhaus, следует называть домами с низким или ультранизким теплопотреблением. Однако на практике эти термины не прижились. И сегодня в обиходе используется термин «энергоэффективный». Если суммировать все, что написано об энергоэффективном доме (ЭД), можно сказать, что это более широкое понятие, обозначающее тенденцию к экономии ресурсов, потребляемых зданием. Энергоэффективные дома могут быть построены по различным технологиям, но основным принципом проектирования таких объектов неизбежно будет использование всех возможностей сохранения в них тепла с целью максимального снижения энергозатрат. А теперь рассмотрим особенности некоторых реализованных в России проектов энергоэффективных частных домов.

Авторы проекта дома на основе несъемной опалубки уверены в том, что данная технология вполне подходит не только для индивидуальной, но и для типовой застройки. Рассмотрим, как критерии энергоэффективного дома (ЭД) были реализованы ими на практике.

Поскольку теплоизоляции в этом проекте отведена особая роль, то в качестве основы дома выбрали утепленную монолитную железобетонную плиту. Чтобы исключить образование мостиков холода, цоколь и отмостку (ее ширина 1–1,2 м) утеплили по контуру здания плитами вспененного пенополистирола. Для возведения стен была использована технология несъемной опалубки. Ее основными конструктивными элементами являются легкие пенополистирольные блоки. Их монтируют один на другой, при этом они плотно, без зазоров, смыкаются между собой. Во внутренние полости блоков горизонтально и вертикально укладывают арматуру, а затем производят бетонирование. Коробка дома, созданная по данной технологии, отличается прочностью и короткими сроками строительства.

В доме установлены окна с деревянными рамами и теплоизоляционным вкладышем из пенополиуретана. Двухкамерные стеклопакеты заполнены аргоном, а на поверхность наружного и внутреннего стекол нанесено селективное теплоотражающее прозрачное покрытие. Оконные коробки отделены от бетонных ограждающих конструкций слоем пенополистирола (несъемная опалубка), а снаружи к ним примыкает слой «Неопора», что практически полностью исключает вероятность возникновения мостиков холода.

В энергоэффективных домах системы отопления и вентиляции находятся в тесной взаимосвязи друг с другом. На данном объекте использована установка приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла. Рекуператор в сочетании с грунтовым теплообменником горизонтального заглубления работает как на подогрев воздуха, так и на охлаждение (в жаркое время года).

Расчеты энергопотребления дома выполняли немецкие специалисты. Так, расчетное удельное энергопотребление на отопление составило 24 кВт·ч/м² в год. Если сравнить это с затратами на обогрев городской квартиры, то расходы на 1 м² площади в городе в 8 раз выше. Опыт эксплуатации энергоэффективного монолитного дома показал, что все ожидания по экономии им тепла полностью оправдались.

Этот объект стоит особняком среди построенных в нашей стране энергоэффективных домов и является тестовым и образцовым не только в Подмосковье, но и на всей территории России. Философия Active House базируется на трех ключевых принципах: энергосбережение, здоровый микроклимат и бережное отношение к природе. Как и Passive House, концепция «Активного дома» была разработана в Европе. Однако данный проект был изначально адаптирован к условиям средней полосы России. Техническим заданием на проектирование «Активного дома» были определены беспрецедентные для московского региона требования к энергосбережению — втрое выше нормативных. А точнее, сопротивление теплопередаче стен повышено почти в 4 раза, цокольного перекрытия — в 3,3 раза, скатной крыши — в 3 раза, окон — в 2,8 раза.

В архитектурном плане здание имеет цельный объем и набор выступающих элементов (крыльцо, балкон, мезонин, печная труба). Дом ориентирован на запад — восток и имеет смещенный скат, обращенный на юг, благодаря чему можно максимально эффективно использовать вмонтированные в кровлю солнечные коллекторы. Все жилые помещения выходят на южную сторону, площадь остекления увеличена как за счет вертикальных, так и за счет мансардных окон. Южный фасад можно по праву назвать «активным фасадом», ведь он сам перестраивается в зависимости от погодных условий и потребностей обитателей дома. Автоматические солнцезащитные системы открываются, повышая освещенность поверхностей и обогрев помещений за счет солнечной энергии, и закрываются, предотвращая перегрев в жаркие дни.

Здание построено на свайном фундаменте с ростверком, а в основе стен лежит каркас из клееной древесины хвойных пород. Один из секретов энергоэффективности дома заключается в особенностях «пирога» стены. Толщина каркаса втрое больше обычной — 550 мм без учета слоев внутренней и наружной отделки. Он выполнен так, чтобы минимизировать потери тепла, обеспечить герметичность и жесткость постройки. Стены представляют собой несущую деревянную каркасную решетчатую конструкцию с теплоизолированными пустотами. Двенадцать слоев плитного утеплителя Isover «Каркас П-32», обладающего максимально низким коэффициентом теплопроводности (и специально разработанного для каркасных домов), позволяют достигнуть определенных проектом показателей по теплозащите. Перекрытия и кровля также имеют увеличенную толщину теплоизоляции: 650 мм — цокольное, 240 мм — межэтажное и 600 мм — кровля.

Использование для отопления геотермального теплового насоса позволило снизить расходы электроэнергии и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. Применение параллельно с этим насосом солнечных коллекторов делает отопление, охлаждение и горячее водоснабжение дома еще более эффективным и экономичным.

Некоторые пилотные проекты ЭД обвиняли в том, что их архитектура далека от российских традиций. Компания ROCKWOOL решила доказать, что энергоэффективное строительство экономически выгодно и применимо также для зданий традиционной архитектуры. Загородный коттедж Natural Balance был возведен всего за полгода. Это одноэтажный дом с жилой мансардой, предназначенный для проживания одной семьи.

Основой дома служит ленточный монолитный фундамент. Цоколь высотой 0,5 м представляет собой трехслойную конструкцию из кирпича со средним слоем утепления. Толщина теплоизоляции — 150 мм. Полы первого этажа также утеплены. Стены здания возведены из газобетонных блоков. Фасад в соответствии с проектом сделали вентилируемым.

На данном объекте установлены энергосберегающие окна с пятикамерным профилем толщиной 76 мм. Двойные стеклопакеты заполнены инертным газом, а внутреннее стекло имеет низкоэмиссионное покрытие. При проектировании здания использовали принципы «солнечной» архитектуры: большая часть окон ориентирована на юг.

Обогрев и ГВС обеспечивает геотермальный насос. Беря тепло у земли для собственного обогрева, дом очень грамотно его использует. Вместо традиционных радиаторов в помещениях смонтирована низкотемпературная система водяного теплого пола. Хотя применение энергоэффективных технологий и увеличило стоимость строительства на 22%, но это не слишком высокая плата за то, чтобы жить с комфортом в теплом, экологически чистом доме и ежегодно экономить на отоплении и горячем водоснабжении более 22 000 руб.

Появились реализованные проекты и деревянных энергоэффективных домов. Как известно, любая постройка из цельной древесины не отвечает требованиям к энергоэффективности зданий, содержащимся в СНиП 23-02-2003. Решением проблемы стал современный материал, сочетающий в себе все присущие древесине достоинства и соответствующий нормативам по теплосопротивлению, — пассивный клееный брус (ПКБ). Это профилированный клееный брус с эффективным утеплителем (CARBON XPS). Его вклеивают внутрь ламелей, притом дополнительные ребра жесткости не применяют, чтобы не появились мостики холода. Эффективность ПКБ сечением 200 × 180 мм по сравнению с клееным брусом такого же сечения с точки зрения теплосбережения выше в 10 раз.

Сборка коробки коттеджа имеет свои особенности. Ее выполняют без «зауголков», по технологии, получившей название «Сити-угол». Суть ее в следующем: стены каркаса дома соединяют между собой путем запилов торцов брусьев под 45°, а перегородки запиливают в стены без выпусков наружу. Преимуществами такого углового соединения являются отсутствие мостиков холода в углах здания за счет непрерывной прослойки утеплителя и существенная экономия на материалах (10–15%). В качестве межвенцового утеплителя использовали холлофайбер — современный теплоизоляционный материал из полиэстера, основой которого служат волокна в виде спиральной пружины.

Что же делает дом энергоэффективным? Прежде всего, отсутствие мостиков холода и герметичный тепловой контур, который создан благодаря эффективным утеплителям, находящимся внутри бруса, между венцами и в остальных конструктивных элементах здания. Сопротивление теплопередаче стены из ПКБ толщиной 200 мм, согласно протоколу проведенных сертифицированными органами испытаний, составляет 5,9 м²·°С/Вт. Это очень высокий показатель — почти в два раза выше, чем требуют СНиПы для средней полосы России.

Вторая составляющая — энергоэффективные окна и двери. В данном случае установили окна с сопротивлением теплопередаче 1,6 м²·°С/Вт и двери — 1,8 м²·°С/Вт. Смонтированные в доме светопрозрачные конструкции отличаются инновационным подходом к их изготовлению: специально разработанная термокамера с использованием новых утеплителей и герметизирующих материалов снижает теплопотери и исключает образование мостиков холода. Ширина оконной коробки — 200–250 мм. Она адаптируется к толщине стен дома, благодаря чему никаких доборных элементов с внутренней или наружной стороны не требуется. Скрытая фурнитура позволяет создать двухрамную конструкцию без уменьшения светового проема.

Третий обязательный элемент пассивного дома — приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла. Для обогрева помещений служит геотермальный тепловой насос мощностью 12 кВт. В системе отопления участвуют и вакуумные солнечные коллекторы (СК), которые использованы также для ГВС коттеджа. Это стало возможным за счет монтажа системы водяного теплого пола. Она скомбинирована с тепловым насосом и солнечными коллекторами, что дополнительно повышает ее эффективность на 15%.

Как уже говорилось, нет каких-либо особых материалов, из которых только и можно возвести ЭД. Вот, к примеру, образец быстрого, качественного и экономичного энергоэффективного строительства каркасного здания. Перед создателями проекта стояла задача построить дом с удельным ежегодным энергопотреблением на отопление не более 50 кВт·ч/м². Основой данного объекта стал пространственный каркас из высушенной клееной древесины. Он выполнен таким образом, чтобы минимизировать потери тепла, обеспечить жесткость конструкции и исключить мостики холода. Особенность его (в отличие от стандартного «каркасника») состоит в том, что стена не имеет деревянных стоек, проходящих насквозь через весь контур. Общая толщина теплоизоляции в стенах — 358 мм. Для утепления всех главных конструктивных элементов была использована минеральная вата на основе стекловолокна «ISOVER Каркас-П-32», обладающая низким коэффициентом теплопроводности λ_Б = 0,03 Вт/м·°С и разработанная специально для каркасных домов Подмосковья.

В качестве светопрозрачных элементов использовали специальные энергосберегающие двухкамерные стеклопакеты с применением двух низкоэмиссионных стекол Planibel Top N+, удовлетворяющие требованиям сертифицированных для пассивного дома аналогов.

Для данного объекта выбрали систему вентиляции Zehnder Comfosystems с рекуперацией тепла и влажности от компании ZEHNDER (Германия). Совместная работа вентустановки и геотермального теплообменника обеспечивает фактический КПД по результатам мониторинга 88%. Для горячего водоснабжения дома служат установленные на кровле вакуумные солнечные коллекторы.

Что касается отопления, то поскольку магистральный газ к объекту не подведен, после сравнения затрат на использование различных источников обогрева, остановились на низкотемпературных электрических конвекторах с термостатами. В любом стандартном доме это обошлось бы слишком дорого, но только не в энергоэффективном. Согласно сертификату о соответствии объекта критериям дома с ультранизким энергопотреблением, выданному ООО «Институт пассивного дома», здание будет тратить в год менее 35 кВт·ч/м².

Данный объект — прекрасный пример для тех, кто хочет разобраться, что же такое энергоэффективный дом. Здание спроектировано и построено согласно всем особенностям технологии Passivhaus. Мощная монолитная железобетонная плита с обратным ростверком обеспечивает равномерное распределение нагрузки на основание дома, масса которого с учетом монолитных колонн, стен, облицовки и снеговых нагрузок составляет около 1000 т. Стены сложены из полнотелого керамического кирпича марки М250. Толщина кладки — 400 мм.

Остановимся на двух важных моментах, являющихся необходимыми составляющими технологии Passivhaus и требующих четкого соблюдения в процессе строительства. Первый — это мощный непрерывный теплоизоляционный контур здания. Для его создания мало использовать расчетный слой эффективного утеплителя. В первую очередь следует избавиться от мостиков холода в узлах примыканий. Обычно эту задачу решают, применяя метод «перфорации» (за счет локальных мостиков холода). Но в домах, возводимых по технологии Passivhaus, такой прием сводит на нет положительный эффект от качественного утепления стен. Приходится полностью отказываться от балконов и других выдающихся за тепловой контур здания архитектурных деталей. Поэтому для пассивных домов было разработано альтернативное решение — несущие теплоизоляционные элементы Schöck Isokorb^®. На данном объекте их смонтировали по периметру плиты перекрытия первого этажа. Они воспринимают и передают на нее действующие нагрузки, одновременно термически отсекая выступающие части от теплового контура дома.

Второй важный момент, о котором нужно рассказать, — применение утеплителя из пеностекла FOAMGLAS^®. Его уложили в одно из самых проблемных мест в конструктиве кирпичного дома — в зоне стыка фундамента и стеновой кладки. Здесь, в основании стены, образуется мостик холода, приводящий к ее переувлажнению. Решением проблемы является технология замыкания теплового контура здания, то есть соединение теплоизоляции наружной с теплоизоляцией пола или перекрытия. Традиционный утеплитель для этой цели не подходит. Оптимальный вариант — пеностекло, несжимаемый материал, который под постоянной нагрузкой не дает усадки и не изменяет своих геометрических размеров. Для утепления стен и перекрытий использовали плиты пенополистирола Neopor.

Хочется обратить внимание на важную особенность монтажа окон. Их установили не прямо в проем кирпичной несущей стены, а в деревянный короб, выступающий из проема. Это дает возможность смонтировать окна с требуемым положением относительно точки росы. Кроме того, выступающая рама короба позволяет плотно подогнать к ней плиты Neopor для обеспечения герметичности стыка.

И наконец, несколько слов об инженерных коммуникациях. Здание отапливается при помощи высокоэффективного конденсационного газового котла VIESSMANN и водяных теплых полов REHAU. Для управления температурно-влажностным режимом в помещении служит установка приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла Komfovent REGO 1200 HW. Работу котельного оборудования, своевременность включения и отключения теплых полов, подогрев и подачу свежего воздуха контролируют приборы интеллектуальной управляющей системы, сертифицированной по общеевропейскому стандарту KNX/EIB.

Свой вариант энергоэффективного дома представила компания «ТАМАК». Каркасно-панельную технологию, по которой предприятие строило свои объекты с 1986 года, было решено адаптировать к требованиям Passivhaus. Конструкция стены в базовом доме состоит из деревянного каркаса, куда уложен базальтовый утеплитель, закрытый изнутри помещения пароизоляционной пленкой, а с двух сторон «пирог» стены завершает обшивка из цементно-стружечной плиты.

Для того чтобы превратить типовой дом в энергоэффективный, его комплектация была частично изменена. Во-первых, дополнительно утеплили основные конструктивные элементы здания, увеличив слой теплоизоляции цокольного перекрытия и стен на 100 мм, крыши и мансарды — на 150 мм. Таким образом, общий слой теплоизоляции цокольного перекрытия и стен составил 250 мм, крыши и мансарды — 350 мм.

Во-вторых, были использованы деревянные евроокна (производства «ТАМАК») с особым стеклопакетом Glass MAX. Специальное энергосберегающее стекло с напылением из серебра помогает зимой сохранять тепло внутри дома, а летом — препятствует его чрезмерному нагреву. Для освещения мансарды применены мансардные окна VELUX с энергосберегающим стеклопакетом. Маркизеты (сетчатая ткань снаружи окна) с ручным и электрическим управлением защищают от перегрева и снижают летнюю температуру в помещении на 5°С, не мешая при этом обзору.

Показатель теплосопротивления стен — 4,58 м²·°С/Вт, что в полтора раза превышает значения, предусмотренные СНиП, а также в 1,25 раза выше, чем у типового каркасно-панельного дома компании, и в 4 раза, чем у дома из керамзитобетонных блоков толщиной 400 мм с облицовкой в полкирпича (120 мм). Показатели теплосопротивления цокольного перекрытия — 3,65 м²·°С/Вт, чердачного — 5,05 м²·°С/Вт. Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление здания составил 4666,058 кДж/°С сут. (для сравнения: в типовом доме «ТАМАК» он равен 6613,84 кДж/°С сут.).