Теплый дом без отопления

Опубликовано: 03.09.2018

Рациональное использование энергоресурсов – злободневная тема, стоящая на повестке дня как у рядовых граждан, так и в масштабах государств. В конце прошлого века начались масштабные работы по выработке принципов энергоэффективности и применении их в строительстве: мощным толчком послужил энергетический кризис середины семидесятых годов.

В настоящее время во многих странах, в том числе в России, осуществляется правовое регулирование в этой отрасли, которое определяет задачи энергосбережения и повышения энергетической эффективности как приоритетные.

Что касается потребителей, их заботят не только постоянно сокращающиеся запасы, но и неутешительный прогноз роста цен на энергоносители. То есть, в нынешних реалиях вопрос об экономии на отоплении становится острым как никогда.

Главная задача – сохранить тепло

Как ответ на эти проблемы, в прошлом веке была разработана концепция пассивного дома.

Идеальный пассивный дом – это здание с комфортным для проживания микроклиматом, но не требующее отопления.

Важнейшая задача при проектировании такого строения заключается в том, чтобы максимально снизить теплопотери .

Нынешние пассивные здания стремятся к совершенству, главной характеристикой их является низкий уровень энергопотребления (в десять раз меньше, чем традиционный дом): во время эксплуатации потребляется не более 120 Вт*ч/(кв. м*год).

Тепло вырабатывается:

проживающими людьми; бытовыми электроприборами (в том числе электрообогревателями); альтернативными источниками энергии (тепловыми насосами, солнечными коллекторами и т.д.).

Немецкая технология

Так как впервые идея была представлена в Германии, за технологией пассивного возведения сооружений прочно закрепилось название «немецкой». Чтобы понять, каким образом тепло сохраняется в доме, познакомимся ближе с принципами энергоэффективного строительства . Может создаться впечатление, что подобное здание должно иметь самый простой план, незамысловатую архитектуру и маленькие окошки.

Однако это далеко не так: через большие герметичные окна, ориентированные на юг, поступает больше тепла, чем теряется. Что касается стиля – здание может быть построено в любом из ныне существующих. Но, действительно, есть некоторые ограничивающие моменты: например, желательно избегать террас, эркеров, балконов и других выступающих частей. Вместе с тем, различные архитектурные элементы могут быть использованы как защита от летних высоких солнечных лучей: тогда их выполняют «холодными» – вне теплой оболочки здания, часто – со своим фундаментом .

Концепция строительства

Стоит отметить важный момент: рентабельность возведения частного пассивного дома намного меньше, чем многоквартирного.

Объясняется это компактностью формы сооружения. Для более четкого понимания возьмем полное техническое определение компактности — это соотношение площади ограждающих конструкций (оболочки здания) и всего объема здания (его полезной, теплой площади).

То есть, из-за большого внутреннего объема помещений многоэтажного жилого дома этот показатель намного меньше, чем у здания, рассчитанного на проживание лишь одной семьи. И, соответственно, строительство многоэтажки по принципам энергоэффективности выгоднее.

Какие же приемы берут на вооружение проектировщики, чтобы максимально приблизиться к главной цели – создать комфортные условия без использования отопительной системы? Их несколько.

Внешние условия

Итак, первое – это архитектурно-планировочные решения. Большое значение имеют начальные условия – в первую очередь, расположение земельного участка. Наименее подвержены ветрам и холоду дома, которые находятся в центре поселка, города. Соответственно, они теряют меньше тепла.

Также проектировщик ориентирует будущее строение на стороны света таким образом, чтобы поглощать максимальное количество солнечных лучей. Южный фасад должен быть затенен минимально. В отличие от северного, для которого также актуально использование ветрозащиты.

Еще один прием – это зонирование помещений: разделение на жилые и вспомогательные (буферные).

Экологичные строительные материалы

Для возведения дома используются привычные материалы: дерево, камень, кирпич, газобетон, которые отвечают требованиям экологичности. Здание не только экономит ресурсы, но и не причиняет вреда окружающей среде.

Теплоизоляция ограждающих конструкций

Утепление – один из краеугольных камней, на которых построена вся система возведения пассивных зданий: теплоизоляция производится и снаружи, и изнутри. Сам материал непременно должен быть качественным, с требуемым уровнем теплопроводности.

Не допускается применение слоя толщиной ниже расчетной. Минимальная толщина утеплителя рассчитывается для каждого строения индивидуально, но, как правило, составляет 30 см и больше. При этом каркасные дома, с хорошими теплоизоляционными характеристиками, имеют существенный недостаток: они не способны аккумулировать тепло, как бетон или кирпич.

Плюс необходимо устранить возможные недочеты строителей путем привлечения наиболее опытных и грамотных специалистов. Малейшая щель, образовавшаяся при усадке фундамента – и готов выход тепловой энергии наружу.

Утепление внешней оболочки здания включает не только теплоизоляцию стен, но также и крыши, фундамента, пола, потолка, чердака, перекрытий, с особым вниманием нужно подходить к угловым швам, стыковым соединениям.

Также необходимо избавиться от мостиков холода, или минимизировать их количество. Обычно наибольшую проблему представляют металлические конструктивы в несущих стенах – они имеют хорошую теплопроводность, и за счет них потери существенно увеличиваются.

По завершении работ проводится тестирование, в том числе с помощью тепловизора, что позволяет найти слабые места сооружения.

Эффективность утепления наглядно покажут цифры:

теплопотери обычного кирпичного здания – 300 кВт*ч с 1 м² площади; теплопотери пассивного здания – 15 кВт*ч с 1 м²  площади;

Оконные конструкции

Окна (включая рамы) не должны иметь коэффициент теплопередачи выше 0,75 Вт/кв.м*K. Для оконных блоков используется стеклопакет, с заполненным аргоном, криптоном или ксеноном пространством между стеклами.

Специальное защитное покрытие пропускает солнечные лучи нужного диапазона – коротковолновые.

Таким образом, тепло через светопрозрачные конструкции поступает в максимальных количествах, уходит – в минимальных.

Проемы утепляются, примыкания к стенам выполняются герметичными. Обычно монтаж окна производится не в кирпичную кладку, как в обычном здании, а в наружный слой изоляции, чтобы избежать образования мостиков холода.

Для повышения теплового сопротивления желательно дополнительное оснащение окна рольставнями.

Приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией

Правильная организация вентиляции поможет избежать излишних расходов энергии. В пассивном доме монтируется подземный воздухопровод с теплообменником – рекуператором.  В нем отработанный воздух нагревает поступивший с улицы свежий, и уходит наружу. Летом теплообмен осуществляется в обратном порядке.

Такая простая система чрезвычайно эффективна, и позволяет обеспечить помещения свежим и нагретым воздухом в зимний период, а летом препятствует проникновению жары с улицы.

Актуальность применительно к российским условиям

Очевидно, что для столь привлекательной концепции является важным географическое месторасположение объекта строительства. В Германии, где такая технология появилась изначально, климатические условия мягче, чем на большей части российской территории: ведь на севере сказывается теплое дыхание Атлантического океана. У нас же воздух охлаждается до более низких температур, грунт промерзает на большую глубину. А это означает, что энергии, при других равных условиях, придется потратить больше.

Вместе с тем, теплотехнические расчеты показывают, что построить пассивный дом в наших условиях вполне возможно, и действующие объекты уже успешно функционируют в различных регионах.

Требуется лишь учесть особенности климата и все факторы: например, с уменьшением температур к северу от Москвы увеличивается солнечная инсоляция, что выгодно для обеспечения энергоэффективности.

Также важно выполнить правильный расчет затрат – здание обойдется дороже, чем в европейских странах.

Сколько стоит дом построить

По данным, публикуемым в прессе, расходы на возведение пассивного дома превышают затраты на строительство обычного в среднем на 10-15 процентов. Эта информация относится к европейским условиям, у нас же, с учетом климатических особенностей, эта разница будет приближаться к 30 процентам.

Казалось бы, при использовании большого слоя дорогой теплоизоляции и других материалов, сложной системы вентиляции разница должна быть более существенной. Однако отпадает потребность в разводке системы отопления, покупке котлов , оплате подключения к газовым магистралям. А в долгосрочной перспективе инвестиции окупаются благодаря минимальным затратам на отопление и кондиционирование . Если используется дорогое электрическое отопление, то ориентировочный срок окупаемости составит 7-10 лет.

Отбросив теоретические выкладки, приведем пример уже построенного по пассивной технологии здания. Это строение – детище компании «Мосстрой-31», оно окончено в 2011 году: тепловой энергии на отопление тратится 24 кВт·ч/кв.м*год.

Расчет высокопрочных болтов на растяжение

Особенности расчета на прочность элементов, ослабленных отверстиями под высокопрочные болты:
При статической нагрузке, если ослабление менее 15 °/о, расчет ведется по площади брутто А, а если ослабление больше 15 %—по условной площади Лусл = 1,18 Ап.

Монтажные стыки

Монтажные стыки делают при невозможности транспортирования элементов в целом виде.
Монтажные стыки для удобства сборки устраивают универсальными: все прокатные элементы балки соединяют в одном сечении.

Проверка прочности

Проверка прочности сечения на опоре балки по касательным напряжениям:
Балочной клеткой называется система перекрестных балок, предназначенная для опирания настила при устройстве перекрытия над какой-либо площадью.
rss