Пассивное энергоснабжение

Ограниченность традиционных энергоресурсов (нефти, газа и угля) ставит вопрос перед главами многих правительств об использовании альтернативных источников энергоснабжения. Одной из мер решения данной проблемы являются энергосберегающие технологии. В частности, в Европе в сфере строительства все более популярными становятся так называемые пассивные дома, которые могут отапливаться человеческим теплом, особой циркуляцией воздуха и потребляют минимум энергии. Более того, ученые уверены, что через 20 лет широкое распространение получат дома, которые сами будут вырабатывать энергию.

     Пассивный или энергоэффективный дом — это дом с низким энергопотреблением — около 10% от обычного энергопотребления. В идеале он представляет собой независимую энергосистему, не требующую расходов на поддержание комфортной температуры. Так, отопление пассивного дома должно происходить благодаря теплу, выделяемому живущими в нем людьми, бытовыми приборами и альтернативными источниками энергии. Горячее водоснабжение осуществляется за счет установок возобновляемой энергии — например, тепловых насосов или солнечных коллекторов.

       Из истории

     Первое упоминание о пассивных домах появилось в преддверии энергетического кризиса 74-75 года прошлого века. Экспериментальное энергоэффективное здание было построено в 1972 году в Манчестере (США). Оно обладало кубической формой, что обеспечивало минимальную поверхность наружных стен при данном объеме, а площадь остекления не превышала 10%, что позволяло уменьшить потери тепла за счет объемно-планировочного решения. Покрытие плоской кровли было выполнено в светлых тонах, что уменьшало ее нагрев и соответственно снижало требования к вентиляции в теплое время года. На кровле здания были установлены солнечные коллекторы. Чуть позднее, в 1973-1979 годах, в финском городе Отаниеми был построен комплекс Econo-house, где кроме объемно-планировочного решения, учитывающего особенности местоположения и климата, была применена особая система вентиляции: воздух нагревался за счет солнечной радиации, тепло которой аккумулировалось специальными стеклопакетами и жалюзи. Также в общую схему теплообмена здания, обеспечивающую энергоэффективность, были включены солнечные коллекторы и геотермальная установка. Форма скатов кровли здания учитывала широту места строительства и углы падения солнечных лучей в различное время года. Однако впервые полноценную схему оборудования пассивного дома разработали в мае 1988 года доктор Вольфганг Файст, основатель Института пассивного дома в Дармштадте (Германии), и профессор Бо Адамсон из Лундского университета в Швеции. Концепция разрабатывалась в многочисленных исследовательских проектах, финансируемых немецкой землей Гессен. С тех пор технология пассивного дома совершенствовалась, и сегодня на ее основе построено более 2 тыс. сооружений в Западной Европе. Наиболее яркие примеры — особняки в городе Ульме, построенные в 2000 году, переоборудованное в пассивный дом обыкновенное студенческое общежитие в Вуппертале и первое в мире здание, в котором производится больше энергии, чем расходуется, возведенное в 2001 году в Вайце.

       Технология

     Технология пассивного дома, по словам Янне Юрмалайнен, председателя правления компании SPU Systems (производит теплоизоляционные материалы), включает в себя три аспекта: теплоизоляция стен и кровли, герметизация окон и дверей, и энергоэффективное кондиционирование. В пассивном доме формируется несколько слоев теплоизоляции — внутренняя и внешняя. Это позволяет одновременно не выпускать тепло из дома и не впускать холод внутрь него. Также производится устранение "мостиков холода" в ограждающих конструкциях. В результате в пассивных домах теплопотери через ограждающие поверхности не превышают 15 кВт/ч с квадратного метра отапливаемой площади в год — практически в 20 раз ниже, чем в обычных зданиях. Что касается окон, то используются двух- или трехкамерные стеклопакеты, заполненные низкотеплопроводным аргоном или криптоном. Применяется более герметичная конструкция примыкания окон к стенам, утепляются оконные проемы. Стекла имеют специальный состав, обрабатываются особым образом, покрываются пленками, отражающими тепловое излучение. Самые большие окна направлены на юг (в северном полушарии) и приносят в среднем больше тепла, чем теряют. Третий аспект — вентиляция, которая должна быть устроена таким образом, что воздух выходит из дома и поступает в него через подземный воздухопровод, снабженный теплообменником. Там нагретый воздух отдает тепло холодному. В зимнее время года холодный воздух входит в подземный воздухопровод, нагреваясь там за счет тепла земли, и затем поступает в теплообменник. В нем отработанный домашний воздух нагревает поступивший свежий и выбрасывается на улицу. Нагретый свежий воздух, поступающий в дом, имеет в результате температуру около 17 °C. Летом горячий воздух, поступая в подземный воздухопровод, охлаждается там от контакта с землей примерно до этой же температуры. При возможном отключении электроэнергии пассивный дом остывает на 1 °С в сутки при температуре наружного воздуха -15 °С. Во многом этому способствуют аккумуляторы тепла, роль которых выполняют массивные несущие стены, железобетонные плиты пола первого этажа и междуэтажные перекрытия. Кроме того, для теплоизоляции используются специальные строительные материалы, рынок которых в последнее время заметно вырос. "Например, наша компания осуществляет значительные инвестиции в разработку энергосберегающих технологий, при которых стоимость строительства незначительно превысит обычное строительство", — говорит Янне Юрмалайнен из SPU Systems. Так, толщина изоляционной плиты SPU — 24 см, что на 16 см меньше, чем изоляционный слой из минеральной ваты (толщина — 40 см). "Если вы увеличиваете толщину стены (обычной), затраты на строительство растут (за счет сокращения площади объекта)", — объясняет он. При этом эксперт признается, что себестоимость такого строительства на 5-10% выше, чем при использовании традиционных материалов. Юри Ниеминен, менеджер по работе с клиентами государственного технического научно-исследовательского центра Финляндии VTT, также отметил, что средняя стоимость реконструкции жилых зданий с использованием изоляционных материалов (модернизация теплоизоляционной вентиляции) составляет €250-450 за квадратный метр (зависит от сложности объекта).

       Европейский опыт

     Финские эксперты добавляют, что энергосберегающие технологии используются при строительстве не только загородных жилых домов, но при строительстве офисных зданий, высотных домов. При этом решение об использовании таких технологий принимается на государственном уровне. Так, главной задачей целевых государственных программ европейских стран стало приведение всех объектов застройки к условно-пассивному уровню (дома ультранизкого потребления — до 30 кВт/ч на кубометр в год). В результате программы санации жилья к настоящему времени в Германии практически не осталось энергонеэффективных зданий, а с 2002 года все новостройки должны быть домами с низким потреблением энергии. Такой дом на одну семью расходует на отопление не больше 90 кВт/ч на кубометр в год, а то и вообще обходится без отопления (с учетом относительно мягкого климата). Аналогичные программы действуют и в других европейских странах. Так, согласно законодательству Финляндии, с 2010 года можно строить только low-energy-дома (те же дома с ультранизким потреблением — до 30 кВт/ч на кубометр в год). С 2015 года — пассивные дома, с 2020 года — zero energy (дома с нулевым потреблением энергии), с 2030 года — plus energy (с дополнительной выработкой энергии). "Однако если мы начнем сейчас реконструировать, строить дома с использованием этой технологии, мы увидим эффект только к 2030 году", — отмечает Юри Ниеминен. По его словам, для тех компаний, кто ведет реконструкцию или строительство зданий с использованием энергоэффективной технологии, государство будет выделять субсидии. "Согласно закону, который будет принят в 2012 году, мы будем обязаны строить только пассивные дома. Может быть, это не будет полностью соответствовать определению пассивного дома, но потребление энергии будет очень, очень низким", — добавляет он.

     Среди других мировых примеров использования пассивных домов можно привести есо-City в Китае, где живет около 30 тыс. человек, а производство энергии достигается путем возобновляемых источников.

       В России

     Сегодня Россия значительно отстает от европейских стран по строительству объектов по технологии энергоэффективности. Хотя уже сейчас энергоэффективные здания в России не воспринимаются как нечто фантастическое, как это было раньше. Так, даже существует ряд документов (постановления, рекомендации, указы, нормативы, территориальные нормы), регулирующих энергопотребление зданий и сооружений. Например, ВСН 52-86, определяющий расчет и требования для системы горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии. Как и в других странах, в России также имеются примеры использования технологии пассивных домов. На сегодняшний день в Москве уже построено несколько экспериментальных зданий (жилой дом в Никулино-2). В Петербурге проектированием и строительством домов занимается компания "Пассив Хаус". При содействии немецкого Института пассивного дома она уже в течение 8 лет строит дома на Северо-Западе. Одним из примеров такого строительства является коттеджный поселок "Киссолово", расположенный на 15 километре трассы Санкт-Петербург — Приозерск — Сортавала. Однако определенным сдерживающим фактором в строительстве домов нового типа становится относительная дороговизна их возведения. В настоящее время стоимость постройки квадратного метра энергоэффективного дома у нас на 8-10% больше средних показателей для обычного здания.

Яна Карпова