|
 |
Статьи » Пассивный дом
Дом с минимальным энергопотреблением или дом, который вообще не потребляет от внешних энергокоммуникаций или применение внешних коммуникаций сведено к минимуму- это именно то, что необходимо украинской семье.
Идея:
Существует простая программа "HeatCalc"(возможно и другие программы), с помощью которой можно оценить приведенную необходимую мощность отопления в зависимости от толщины и материалов стен, потолков, пола, а так же материалов и размеров окон, дверей. Задавая толщину теплоизолятора можно в принципе достичь параметра (тепловая мощность) до 10 Вт/м2, что необходимо для "Пассивного дома". Если же ограничиться значением тепловой мощности в 30 Вт/м2, то это тоже очень неплохой оптимальный результат, позволяющий экономить средства на капитальных затратах и тем более при эксплуатации.
Используя максимальную возможную толщину утеплителя, возможно снизить потребности в тепле до той, которую можно генерировать на месте с помощью печки, солнечного коллектора и естественного тепла земли. Программа "HeatCalc" учитывает суммарную теплопроводность нескольких слоем теплоизолятора, имеющие разные коэффициенты теплопроводности.
Замечание:
Существуют дома, например в Швейцарии, которые не требуют классическую систему отопления и коммуникаций извне, но толщина соломенных стен, потолков достигает величины: 1...1,2 м. Внешняя штукатурка, толщиной до 3 см. является эффективной защитой от огня и дополнительной теплоизоляцией.
 Строительство дома в Швейцарии.
Немного из физики:
1. Любой человек, имеющий температуру тела в 36,6о С и площадь поверхности тела примерно 2 м2 излучает тепло мощностью около 100 Вт с каждого индивидуума и это учитывается при компенсации теплоизбытков в крупных торговых центрах, кинотеатров и т. д. Собаки и кошки имеют нормальную температуру немного больше человеческой, поэтому отапливаться домашними животными можно (шутка).
2. Обыкновенная свеча излучает энергию с тепловой мощностью примерно в 40 Вт и уже есть свечи-обогреватели:
 Свечной обогреватель в керамической оболочке.
3. Любая бытовая техника, которая есть в доме тоже потребляет электроэнергию и соответственно практически Вся эта энергия уходит в тепло.
4. Электроосвещение, даже энергосберегающее тоже уходит в тепло.
Замечание:
Все, что связано с электроэнергией так или иначе, согласно закону сохранения энергии, а конкретнее закону Джоуля-Ленца, переходит в тепло.
Закон Джоуля - Ленца:
"при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику".
5. Солнечная постоянная (кВт*день/м2) или среднее количество энергии от Солнца для Киева изменяется в зависимости от времени года от 1 до 5 кВт*день/м2.
6. Для семьи из 4 человек и дома в 40..50 м2 необходима подача(и вытяжка) свежего наружного воздуха в количестве не менее 200 м3/ч (кухня и туалет отдельно). Для подогрева свежего воздуха с -22о С до +19о С необходимо 2,75 кВт тепловой энергии или электрической энергии, если применен электрический нагреватель, но может быть применена дровяная печи, а самое лучшее - рекуперативная система вентиляции. Если эффективность рекуператора составляет 75%, то затраты на нагрев уменьшаются примерно в 4 раза, т.е. около 700 Вт.
Выводы:
1. Исходя из физики возможно применение любой системы отопления, включая электрическую с дублированием обыкновенным камином или грубы. Тепловой насос в этом плане является наиболее экономичным решением, т.е имеет минимальные эксплутационные расходы и еще тепловой насос имеет не основной режим - "Охлаждение" , "Осушение", что иногда важно.
2. Основным энергозатратным элементом - это система подогрева свежего воздуха, поэтому применение систем вентиляции рекуперативного типа - это обязательное условие.
В разных странах существуют стандарты пассивного дома, но цифры и требования примерно одинаковы.
Структура пассивного дома.
Применение солнечного коллектора для обогрева и генерации горячей воды очень желательно, а некоторых странах - это обязательное условие, что бы получить статус "Пассивного" дома.
Установка солнечных панелей электрогенерации и ветряных электрогенераторов тоже очень желательное условие.
Основные элементы:
Теплоизоляция.
Все непрозрачные строительные компоненты дома должны быть очень хорошо изолированы. Для самого холодного климатического пояса это означает, что коэффициент теплопередачи (U-значение) равен 0,15 Вт/м2*К , т.е. максимум 0,15 Вт на градус разности температур и метр квадратный наружной площади поверхности дома.
Окна.
Окна для пассивного дома должны быть хорошо изолированы и оборудованы стеклами типа LOW-E, которые для уменьшения теплопередачи заполнены аргоном или криптоном. Для самого холодного климатического пояса это означает, что параметр стекла U=0,8 Вт/м2*К или меньше, с r-значением около 50% (r-значение = полное солнечное пропускание или доля солнечной энергии, доступной для помещения).
Вентиляция с рекуперацией тепла.
Энергоэффективная вентиляция с рекуперацией тепла является ключевым элементом, создавая хорошее качество воздуха с минимумом затрат электроэнергии. В пассивном доме не менее 75% тепла возвращается назад , нагревая свежий воздух с помощью теплообменника. Энергоэффективные системы вентиляции с эффективностью в 75% и лучше можно посмотреть Здесь!
Герметичность зданий.
Неконтролируемая утечка через щели должна быть меньше, чем 0,6 от общего объема дома в час в ходе испытаний давлением (разряжением) в 50 Па.
Отсутствие тепловых мостиков холода.
Все края, углы, соединения и проходы должны быть хорошо спланированы и выполнены с большой осторожностью, так что бы избежать тепловых мостиков холода. Тепловые мостики, которые нельзя избежать, должны быть сведены к минимуму, насколько это возможно.
Кроме стандарта "Пассивного дома" в Европе, в частности в Швейцарии существует стандарт MINERGIE и MINERGIE-P , которые регламентируют меры по созданию домов с низким и ультранизким энергопотреблением.
MINERGIE MINERGIE-P
 
| № |
Параметр |
MINERGIE |
MINERGIE_P |
| 1 |
использование возобновляемой энергии |
рекомендация |
требование |
| 2 |
конвекционное отопление стандарта
SIA 380/1 |
80% |
20% |
| 3 |
герметичность дома |
хорошее |
подтверждено |
| 4 |
толщина утеплителя (минеральная вата) |
15...20 см |
25..35 см |
| 5 |
окна |
2-й стеклопакет |
3-й стеклопакет |
| 6 |
система распределения тепла |
обычная
(радиатор) |
может быть
воздушное отопление |
| 7 |
класс А энергопотребление бытовых приборов
(или выше А+, А++, А+++) |
рекомендация |
требование |
| 8 |
тепловая нагрузка |
нет требований |
макс. 10 Вт/м2
(воздушное отопление) |
| 9 |
энергопотребление |
42 кВт*ч/м2
в год |
30 кВт*ч/м2
в год |
| 10 |
применение рекуперативной
вентиляции |
требование |
требование |
В качестве утеплителя возможно применение разных материалов (минеральная вата, солома итд), которые отличаются физическими свойствами, а конкретнее коэффициентом теплопроводности (лямбда)  , Вт/м* оС. Для получения рекомендованного для пассивного дома, коэффициента теплопередачи строительной конструкции U=0,15 Вт/м2*К (или сопротивление теплопередачи R0=6,7 м2*С/Вт -величина обратная U) необходимо применять конкретный утеплитель, но с разной толщиной! Обращайтесь за консультацией!
Как рассчитывается необходимая толщина утеплителя d?
Необходима толщина утеплителя рассчитывается по простой формуле:
d= / U, м;
 , Вт/м*оС, коэффициент теплопроводности материала утеплителя (справочные данные);
U , коэффициент теплопередачи строительной конструкции (принят =0,15 Вт/м2*К);
Каждый утеплитель, кроме названия, например полистирол, обладает характеристиками такие, как плотность и это связано с теплопроводностью, поэтому есть разные виды утеплителей, обладающих одинаковым названием, но отличаются теплопроводностью, которая указано с паспорте на изделие или инструкцией на применение и тем более могут отличаются по теплопроводности совершенно разные утеплители. Вторичные характеристики, такие, как пожаробезопасность, экологичность итд, Здесь не рассматриваются, но консультацию дать можем.
Рекомендованный коэффициент теплопередачи строительной конструкции U=0,15 Вт/м2*К! Не хуже. Чем меньше этот показатель, тем меньше тепла необходимо Вашему дому для отопления.
Как рассчитатываются тепловые потери?
Для расчета теплопотерь через стену необходимо перемножить коэффициент теплопередачи U, площадь поверхности стены и разность температур снаружи и внутри стены. Например, типичный сельский дом в Украине имеет снаружи площадь стен в 120 м2 и общей жилой площадью в 45 м2. При расчетных условиях в холодный период года в Киеве наружная температура составляет -22о С и требуемая внутренняя температура +19о С.
Qпотерь=S*T*U, мощность теплопотерь, Вт;
S - площадь поверхности (стен, потолка, пола, окон, дверей), м2;
Т - разность температур внутри и снаружи здания, Кельвин (или градус Цельсий, т.к. разница температур -оС);
U - коэффициент теплопередачи, Вт/м2*К (принято значение 0,15, но можно меньше, т.е. 0,13 и меньше);
Qпотерь=S*T*U=120*41*0,15= 738 Вт;
Добавляя к этим потерям потери через окна, потолок, стены можно выйти на суммарное значение теплопотерь в 1350 Вт. Это небольшой дом в 45 м2, что равноценно приведенной тепловой мощности потерь в 1350 / 45= 30 Вт/м2.
Утеплитель на основе соломенных блоков обладает теплопроводностью =0,06 Вт/м*С. Задаваясь стандартным требованиям - коэффициент теплопередачи строительной конструкции U =0,15 Вт/м2*К получаем значение толщины утеплителя для соломенных блоков:
d =/ U= 0,06/0,15=0,4 м;
Замечание1: теплопотери зависят от наружной температуры воздуха, поэтому, когда на улице -2 оС мощность теплопотерь составляет всего 17 Вт/м2 и требуемая мощность отопительного прибора составляет всего 675 Вт на дом площадью в 45 м2.
Замечание2: увеличивая толщину теплоизолятора до 1,2 м (соломенный блок) можно в три раза уменьшить потребности в отоплении и довести приведенный параметр тепловой мощности до 10 Вт/м2 и требуемая мощность отопительного прибора составит 450 Вт, а при -2 оС уменьшится до 150 Вт на дом площадью в 45 м2. Отопительных приборов в этом случае не потребуется, а достаточно тепла от людей, системы освещения и бытовых приборов. Необходимо только подогревать свежий воздух с помощью рекуперативной системы вентиляции!
|
|
