Пассивные и активные дома в России строить будем!



Вступление
активные дома в России

Ориентируясь на мировые тенденции энергосбережения, а также в связи с необходимостью инновационного развития регионов страны, Правительство Российской Федерации уделяет большое внимание вопросам энергоэффективности в жилищном строительстве. В целях созда­ния благоприятных условий развития рынка энергоэффективных зданий Правительство разработало государственную программу энергосберегающего домостроения, предусматривающую широкое внедрение инновационных технологий строительства и эксплуатации домов с нулевым или минимальным энергопотреблением.

Ожидается, что до 2020 года в различных климатических зонах России будут построены и пройдут апробацию десятки объектов с использованием новых энергоэффективных материалов, технологий и оборудования. Одним из таких объектов является Активный дом, построенный в 2014 году компанией «АБН Хайтек» недалеко от Москвы.

С помощью установленного инженерного оборудования (фотоэлектрических модулей, солнечных коллекторов, тепловых насосов, рекуператоров, грунтовых теплообменников, ветрогенераторов) и интеллектуальной системы автоматизации здание вырабатывает больше энергии, чем само потребляет.

При проектировании и строительстве данного Активного дома применялись технологии и критерии «Пакета проектирования пассивного дома» (Passive House Planning Package, PHPP), разработанные в Институте Пассивного дома (Passive House Institute) города Дармштадта (Германия) под руководством профессора доктора Вольфганга Файста.

Архитектурное решение
Построенный двухэтажный дом с подвальным помещением является экспериментальным объектом компании «АБН Хайтек» и используется для постоянного проживания в нём семьи из 3-4 человек с проведением на его базе научно-исследовательских работ в области совершенствования технологий энергосберегающего строительства. В доме установлен гидравлический лифт грузоподъёмностью 400 кг, что существенно повышает уровень жизнеобеспечения дома.

Общая энергозависимая площадь здания составляет 242 м 2. Архитектурное решение основано на принципе максимальной энергоэффективности. На первом этаже здания размещены кухня, столовая, гостиная, спальня, ванная комната и туалеты. На втором этаже — кабинет, спальня, офисное помещение, ванная комната и туалеты. В цокольном этаже располагается оборудование солнечной электростанции, тепловой насос, системы механической подачи воздуха и вытяжной вентиляции, система очистки воды, лифт и другие хозяйственные помещения.

Простая архитектура дома, без балконов, лоджий, выступающих металлических и железобетонных конструкций, позволила избежать образования линейных и точечных тепловых мостов от холодных частей здания. В здании используются специальные несущие теплоизолированные элементы; места соединения стен с утеплённым фундаментом выполнены без образования тепловых мостов, что значительно сокращает тепловые потери.

Дом построен из экологически чистых и качественных материалов. Все строительные материалы проверялись с помощью измерительных приборов на радиоактивность, содержание радона, ртути и других вредных веществ. Качество материалов и конструкций на объекте проверяла специализированная мобильная лаборатория компании «АБН Хайтек».

Качество выполняемых работ строго контролировалось. С целью определения и устранения тепловых мостов на всех этапах проверялась герметичность оболочки здания по методике BlowerDoor. Тестовые данные при испытаниях воздухопроницаемости: n50 0,31 h-1

Расположение и конструкция окон
Широкой стороной фасада здание ориентировано строго на юг и не имеет перед собой затенений, что прекрасно способствует пассивному накоплению солнечной энергии. В доме предусмотрено 13 больших окон: 5 размещено с южной стороны и по 4 — с восточной и западной сторон. Общая площадь остекления составляет 67 м2.

В результате все комнаты первого и второго этажа максимально освещены, при этом обильный нагрев солнечными лучами снижает нагрузку на отопление в холодное время. В окнах используются специальные трёхкамерные стеклопакеты, заполненные низко-теплопроводным инертным газом. Пригодность окон для построения пассивных домов подтверждается сертификатами. Рамы выполнены из дерева с защитой алюминиевыми пластинами с наружной стороны. Все окна имеют утеплённые жалюзи, работающие как в ручном, так и в автоматическом режиме.

Таким образом, благодаря продуманному расположению окон и их специальной конструкции, удаётся значительно уменьшить тепловые потери в холодное время, регулировать уровень освещённости, а также сократить затраты на охлаждение в летний период.

Солнечная электростанция
Общее расчётное энергопотребление здания составляет 110 кВт/м2 в год. Для получения необходимого количества электричества построена фотогальваническая электростанция на базе лучших монокристаллических модулей мощностью 23 кВт∙ч. Фотогальванические модули расположены вертикально на восточной, южной и западной сторонах Активного дома, на прилегающей к дому веранде, а также под углом 45° на плоской крыше здания.

Анализ работы солнечной электростанции в течение двух сезонов 2013-2014 гг. показал, что в период с марта по октябрь электричества было выработано значительно больше, чем потреблялось, вследствие чего появилась возможность сброса излишков электроэнергии в общую сеть. В систему электроснабжения включён также небольшой ветрогенератор мощностью 1 кВт.

В период снижения активности солнца в начале октября 2013 года, при отключённой общей сети подачи электричества, солнечная электростанция обеспечивала дом непрерывно в течение 18 часов. После чего автоматически запускалась установленная в доме дизельная электростанция мощностью 20 кВт, которая не только полностью обеспечивала потребности дома, но заряжала также комплект аккумуляторов суммарной ёмкостью 57,6 кВт∙ч.

На крыше веранды с южной стороны входа в здание установлены светоуловители, автоматически поворачивающиеся вслед за солнцем и передающие свет по волоконно-оптическому кабелю в неосвещённые помещения.

Освещение в доме и вся бытовая техника — с низким потреблением энергии.

Вентиляция
При проектировании системы вентиляции особое внимание уделялось созданию во всех помещениях высокого уровня воздушного и теплового комфорта. Приток свежего воздуха и комфортный микроклимат в доме обеспечиваются с помощью механической приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла. В доме работает установка Komfovent производительностью 500 м3/час и КПД 78%, сертифицированная Институтом Пассивного дома.

Свежий приточный воздух подаётся в установку по трубам диаметром 200 мм производства компании Rehau (Германия). Трубы проложены в грунте на глубине двух метров, где всегда положительная температура. Длина теплового контура составляет 200 метров.

В холодное время года воздух, проходя по трубам грунтового теплообменника, нагревается за счёт тепла земли, после чего уже подогретым поступает в рекуператор, что значительно снижает энергозатраты на подогрев воздуха.

При нахождении людей в помещении температура воздуха автоматически поддерживается в пределах 18-22 °С с периодичностью воздухообмена 2 часа. При отсутствии в помещении людей подача воздуха уменьшается и контролируется с помощью датчика СО2. Автоматическая система приточно-вытяжной вентиляции обеспечивает постоянный приток свежего воздуха в жилые помещения (спальни, гостиную, офис) и удаление отработанного и влажного воздуха из кухни, санузлов, ванных комнат и других помещений на улицу.

Отопление
Дом обогревается за счёт использования тепловой энергии солнца и земли. Для получения тепла от земли используется геотермальный тепловой насос мощностью 24 кВт. Для его работы было пробурено 12 вертикальных скважин на глубину до 30 метров. Эксплуатация теплового насоса в период 2013-2014 годов показала, что из 1 кВт электрической энергии удаётся получить до 4,5-5,0 кВт тепловой энергии. На выходе из теплового насоса была достигнута температура воды +55-58 °С.

Кроме использования теплового насоса вода также нагревается несколькими солнечными тепловыми коллекторами, установленными на крыше здания. Общая площадь солнечных коллекторов составляет 16 м2. Нагретая тепловым насосом и солнечными коллекторами вода поступает в размещённый в цокольном этаже накопитель тёплой воды ёмкостью 1425 литров, а оттуда подаётся в систему горячего водоснабжения и систему тёплых полов первого этажа.

Второй этаж отапливается тёплым воздухом, подогретым системой вентиляции с рекуперацией тепла. Кроме того, во все помещения надземной части дома круглогодично поступает солнечное тепло через большие окна первого и второго этажа.

Автоматизация системы управления Активным домом
Для автоматического управления инженерными системами Активного дома используется система автоматизации, построенная на протоколе для «умных домов» стандарта KNX. Освещение, отопление, вентиляция, системы охранной и противопожарной сигнализации, видеонаблюдения, контроля доступа, утечки тепла и воды работают автоматически и объединены в единую управляемую сеть.

На крыше дома установлена метеостанция, которая также интегрирована в систему автоматизации здания. Полученные от неё данные используются для оптимизации энергозатрат и интеллектуального управления всеми службами автоматики в зависимости от тех или иных погодных условий.

Водоём
Рядом с домом вырыт водоём, одна часть которого используется для разведения рыбы, а другая — для плавания и занятий спортом. Зимой водоём замерзает и используется для зимних видов спорта: хоккея и фигурного катания.

Научно-исследовательские работы
На базе построенного Активного дома в 2014 году проводились следующие работы:

  • Созданы конструкции с использованием стеклопластиковой арматуры (вместо металлической) для устранения тепловых мостов от холодных частей здания;
  • Подобраны оптимальные режимы работы солнечной электростанции.


Плановые работы на 2015-2016 гг.
  • Изучение возможности использования свойств кристаллизации парафина в конструкциях действующего Активного дома с целью оптимизации его охлаждения;
  • Проверка на практике различных конструкций солнечных коллекторов и фотоэлектрических модулей; подготовка рекомендаций по их использованию;
  • Поиск оптимальных решений по долговременному и кратковременному сохранению электричества, вырабатываемого солнечной электростанцией;
  • Проверка на практике Программы «Пакета проектирования пассивного дома» (PHPP) для строительства пассивных домов в различных климатических зонах России.


Результаты
  • В 2014 году компания «АБН Хайтек» построила первый в России Активный дом, который вырабатывает больше энергии, чем сам потребляет.
  • На практике проверена целесообразность Программы PHPP (Passive House Planning Package) для строительства пассивных домов в Московской области.
  • Подготовлена группа квалифицированных и сертифицированных специалистов, способных решать сложные задачи и строить аналогичные инженерные объекты.
  • Созданы условия для проведения научно-исследовательских работ по подбору оптимальных параметров солнечных батарей, тепловых коллекторов, тепловых насосов и других установок, применяемых в инженерных системах и автоматике для энергоэффективного строительства.

Возврат к списку