Энергоэффективность дома

Энергоэффективность дома

энергоэффективностьПредлагаем материал специалиста нашей команды «Russian Frame Houses» Андриса Вуланса.

Энергоэффективно думать и действовать – правильно!

Теплопроницаемость ограждающих конструкций или их способность снижать потери тепла в помещениях всегда было очень актуальным вопросом. Также и Латвия, рассматривая вопрос о необходимых показателях сопротивления тепла ограждающих конструкций, никогда не была единодушной.

Всегда существовал вопрос, каков минимально или оптимально необходимый показатель сопротивления тепла ограждающих конструкций или толщина теплоизоляции, оценивая их как с аспекта начальных строительных издержек, так и с аспекта затрат на эксплуатацию здания.

Необходимо упомянуть, что в Латвии одним из определяющих нормативных документов в данном контексте является LBN 002‐011, который определяет величину коэффициента теплопроницаемости ограждающей конструкции (U‐величина, W/m2⋅K).

Учитывая данные требования LBN 002‐01, возможно достигнуть того, что годовые затраты теплоэнергии отопления здания на 1 квадратные метр отапливаемой площади будут в пределах 90 – 100 kWh/m2.

В свою очередь, если здания построены, соблюдая принципы низкой энергии или пассивного дома, то годовые затраты теплоэнергии на отопление 1 квадратного метра отапливаемой площади пассивного дома будут не более 15 kWh/m2, а для дома низкой энергии не более 40 kWh/m2, или в среднем на 50% меньше по сравнению с имеющими силу нормативными актами в конкретной стране.

На данный момент в Латвии накоплен достаточный практический опыт во время эксплуатации здания, которое соответствует нормативным требованиям LBN 002‐01. Наряду с этим четко вырисовывались выводы, что издержки эксплуатации здания до сих пор составляют существенную часть и необходимо продолжать движение в сторону повышения энергоэффективности здания, в том числе и нового здания.

Истину данного тезиса прекрасно отображает график на рисунке 1, где четко видно, что в других странах мира наблюдается непрерывное движение в сторону снижения потребления теплоэнергии и эффективного ее использования, и требования данного момента LBN 002‐01 соответствуют Европейскому уровню 1980-1995 годов.

Рис.1. Динамика энергопотребления домов

 Динамика

WSchVO – Немецкие правила защиты тепла, SBN – Шведский Стройстандарт

Наряду с этим, возможно это как раз таки тот самый момент, чтобы откинуть все сомнения и начать думать, а также реализовывать проекты, которые соответствуют более высокому уровню энергоэффективности, чем определено в LBN 002‐01.

В этом случае концепции пассивного дома или дома низкой энергии являются очень хорошим инструментом, используя которые, можно добиться очень высоких показателей энергоэффективности зданий или же издержек эксплуатации низкого здания.

1. LBN 002‐01 «Теплотехника ограждающих конструкций зданий» в силе с 01.01.2003.

2. „European national strategies to move towards very low energy buildings”, Danish Building

Research Institute, Aalborg University, 2008

Главный фактор, который объединяет все концепции энергоэффективных домов – это комплексный подход к решениям зданий, добиваясь того, чтобы:

- через ограждающие конструкции здания проходит минимальная потеря тепла и форма здание герметически проста;

- используют энергоэффективные окна;

- степень плотности здания очень высока;

- вентиляционная система обеспечивает эффективную рекуперацию воздуха;

- эффективно используется пассивная теплоэнергия;

-использование энергоэффективных электрооборудования и освещения.

В рамках данной статьи невозможно рассмотреть все аргументы, потому подробнее оценим только некоторые из них:

- показатели теплопроводимости ограждающих конструкций;

- степень плотности ограждающей конструкции или здания;

- интенсивность свежего воздухообмена или вентиляционную систему.

В свою очередь, общее представление о потерях тепла и источниках тепла в пассивных домах можно посмотреть на рис.2.

Результаты показаны для ряда пассивных домов поселка в Германии, Гановерсок – Консбергоской округ (га кВ.м. жилой площади).

Рис.2. баланс тепла отопительного периода пассивного дома

Использование ограждающих конструкций с низким показателем теплопроводимости (U‐величина, W/m2⋅K) в пассивных домах или домах низкой энергии является одной из главных предпосылок для достижения установленного годового потребления теплоэнергии на 1 кв.м. отапливаемой площади.

Если в здании нет возможности добиться того, что через ограждающие конструкции (наружные стены, пол 1 этажа, перекрытие чердака) потери тепла были малы, то далее вообще не стоит думать о строительстве энергоэффективного дома, потому что нет экономического обоснования устанавливать мощное инженерное оборудование и при помощи него стараться компенсировать большие потери тепла через ограждающие конструкции.

Необходимо помнить, что для работы данного оборудования (теплонасоса, механические вентиляционные системы) используется один из самых дорогих видов энергии – электроэнергия.

По сравнению с другими источниками потери тепла зданий, повышение сопротивляемости тепла ограждающих конструкций – это более простое и также сравнительное дешевле реализуемое мероприятие, наряду с этим не стоит «скупиться» с выбором теплотехнически эффективной конструкции.

U‐величине ограждающих конструкций пассивного дома необходимо быть в пределах 0,15 ‐ 0,10 (W/m2⋅K), а U‐величина дома низкой энергии обычно не превышает 0,20 W/m2⋅K.

При выборе ограждающих конструкций, например, наружной стены, решения крыши, необходимо брать во внимание не только их U‐величину, но и показатель инерции тепла конструкции, чтобы обеспечить не перегревание помещение летом и максимально использовать пассивную солнечную энергию.

Произведем сравнение теплотехнических характерных величин конструктивных решений, чтобы оценить их пригодность для создания энергоэффективных ограждающих конструкций.

Как расчетную отчетную величину примем U‐величину 0,20 W/m2⋅K, которая соответствует показателю ограждающей конструкции дома низкой энергии.

В данный момент преимущественно используются следующие решения наружных стен:

1) деревянные конструкции каркаса, заводского производства или изготовленные на объекте;

2) блочные стены с дополнительным утеплением и без него.

Кроме данных решений наружных стен все чаще используется и решение деревянной конструкции каркаса, в которой по сравнению с классическим деревянным каркасом дополнительно используются и материалы с большой инерцией тепла (рис.3).

Рис.3. Конструктивное решение наружной стены

конструктив стены

1.таб. Результаты теплотехнических расчетов наружных стен

Основные результаты

Чем больше сдвиг «τ» во времени, тем по истечении более длительного времени температура наружной поверхности достигает внутреннюю поверхность. Величина «К», в свою очередь, показывает во сколько раз снижается амплитуда колебаний температур на внутренней поверхности.

Оценивая теплотехнические результаты расчетов, можно сделать выводы, что, если конструкцию создают несколько слоев, то используя несколько решений можно получить показатели U‐величин, которые соответствуют уровню дома низкой энергии.

Сравнивая конструкции по показателям инерции тепла, вытекает, что руководствуясь только по конструкции веса неправильно, потому что этот показатель не отражает фактическую способность аккумуляции тепла конструкции.

Более высокие показатели инерции тепла можно достигнуть, если конструкцию создают из материалов на основе дерева. Используя конструкции, показатели инерции тепла которых сравнительно велики, гарантируется, что в помещениях будет максимально использовано тепло солнечной пассивной энергии и внутри помещения будут защищены от стремительного охлаждения и перегрева, во время смены параметров внешней среды.

Зная теплотехнические показатели различных конструкций, любой может произвести выбор более подходящей для себя конструкции, оценивая ее также и с позиции начальных строительных издержек.

Следующий существенный шаг после выбора ограждающей конструкции – это качественная постройка данной конструкции или же обеспечение низкой воздухопроходимости здания.

В Латвии создалось ошибочное представление, что выбирая только решения каменных зданий можно обеспечить хорошую степень плотности здания.

В связи с этим стоит упомянуть результаты исследования Немецкого института частных домов, „PASSIVHAUS INSTITUT”, которые подтверждают, что независимо от выбранного конструктивного решения ограждающей конструкции, т.е. каменная стена или деревянный каркас, можно достигнуть величину показателя воздухопроницаемости n50 на порядок меньше, чем0,60 h‐1. LNB 002-01 определяет, что максимально допустимая величина воздухопроницаемости для жилых домов является 3,0 m3/(m2xh).

Это означает, что независимо от выбранного решения конструкции, соблюдая технологию строительных работ, можно достигнуть необходимую величину воздухопроницаемости.

Чтобы это достигнуть, необходимо обратить внимание также и на все детали соединения конструкции, например, на места, где в плоскости соприкасаются различные материалы, места стыка стены – с окном или пола – с наружной стеной, места отверстий коммуникаций.

Для герметизации мест швов необходимо использовать материалы, специально предусмотренные для этих целей – специальные клейкие ленты или уплотнительные материалы.

Создавая здание с высокой степенью плотности, это вовсе не означает, что мы создаем здание, в котором «не чем будет дышать», а создаем здание, в котором не будет потери тепла, вызываемое неконтролируемым движением воздуха и нам не будет необходимо их компенсировать, приводя дополнительное количество тепла.

Потери тепла, которые создает неконтролируемый поток воздуха нельзя использовать и в системах рекуперации воздуха.

Для наглядности оценим потери тепла, которые зависят именно от степени плотности здания. Степень плотности здания определяют при разнице давления 50 Ра между средами. В нормальных условиях эксплуатации здания разница существенно меньше, что и возьмем во внимание в расчетах.

Рассмотрим жилой дом с отапливаемой площадью 140 кв.м. и объемностью 385 м3 – пассивные критерии дома определяют, что степень плотности здания должна быть, по крайней мере, больше 0,60 h‐1.

В свою очередь LBN 002-01 требования к жилым зданиям определяют уровень плотности здания не меньше 3,0 m3/(m2xh). Объем инфильтрации воздуха для неплотного дома может колебаться в очень широком диапазоне (примем величину 10 h‐1).

Расчеты произведены согласно данным Риги, воздух нагревался до 20 градусов во время всего отопительного сезона.

Потери инфильтрации

Результаты четко показывают, что, чем плотнее здание, тем «бесполезные» издержки на отопление меньше.

Концепция энергоэффективного дома предусматривает, что максимально контролируются потери тепла и получается выгода от того, например, вернув тепло воздуха в системы рекуперации.

Данный воздух используют также и для вентиляции зданий, однако стоит помнить, что его оборот происходит 24 часа или же в периоды, когда в помещениях не находятся люди или, когда интенсивность обмена воздуха может быть снижена.

В энергоэффективных домах обеспечение свежего воздуха в помещениях имеет витальное значение. Главная задача вентиляции – обеспечить в помещениях качество воздуха, соответствующее санитарно-гигиеническим нормам, и соответствующий уровень комфорта. В пассивных домах данный воздух используют также и для обогрева помещений.

Пассивные или дома низкой энергии, по сравнению с определенными объемами воздуха в Латвийских стройнормативах LBN 211‐08 6 и LBN 231‐03.7, есть определенный различия.

Например, в пассивных домах количество необходимого свежего воздуха подсчитывают, исходя из количества необходимого одному человеку или 20‐30 m3/h, с условием, что обмен воздуха в час имеет хотя бы слой 0,3 и высота потолка 2,5м.

Уровень населенности помещения в среднем принят за 35м2. Соответственно Латвийский стройнормативам, необходимый объем рассчитывается в зависимости от типа помещения и составляет как минимум 3м3/ч на 1м2 площади пола.

Подсчитывая необходимое количество воздуха для жилого дома в Риге с отапливаемой площадью 140 кв.м., мы получаем, что в случае пассивного дома для 4 человек в среднем в час необходимо 120 м3 свежего воздуха, а по критериям LNB – 420 м3 свежего воздуха в час.

Было бы излишним добавлять, что разница объемов слишком существенна и это, в свою очередь, означает, что разработанные стандарты энергоэффективных домов при помощи системы механической вентиляции позволяет максимально эффективно обеспечить необходимое количество воздуха.

Издержки тепловой энергии

Выводы.

Реализуя энергоэффективные решения, которые согласно разработанным управлениям пассивных домов и домов низкой энергии, возможно достигнуть очень существенное снижение издержек на эксплуатацию здания по сравнению со стройнормативами, которые имеют силу на данные момент в Латвии.

Планируя строительство дома, необходимо думать не только о начальных затратах на строительство, но и о затратах на эксплуатацию здания.

Сопротивлению тепла ограждающих конструкций здания необходимо обеспечивать по возможности наименьшие потери тепла через них, таким образом, давая возможность построить инженерные конструкции небольшой мощности.

 

Еще и более детальную информацию по данной теме, Вы можете получить в рубрике:  «Теплотехника дома».

 

P.S. Для тех, кто в будущем хочет построить свой дом без лишних проблем и разочарований, команда «Russian Frame Houses» напоминает!

Чтобы получать и не пропустить выход новых материалов, подпишитесь (чуть ниже этого текста) в форме: «Получать статьи» или на «Подписной странице».

Жмите >> ЗДЕСЬ!!!

Также на эту тему Вы можете почитать:

Комментировать

Калькулятор

Сервис расчета стройматериалов

Видео на YouTube
Rating for rusfh.ru
Hide me
Хотите построить отличный и качественный дом?
Подписка на рассылку Никакого спама, гарантируем!
Show me