Расчитайте приблизительную стоимость строительства энергоэффективного дома, используя строительный калькулятор .
Что же такое энергоэффективный дом?
Это дом, в котором:
Выполнение вышеуказанных условий обеспечивает в доме низкое и сверхнизкое энергопотребление. В Германии хорошими показателями энергоэффективного дома считаются, когда на 1 м² отапливаемой площади в год расходуется не более 1,5…3 литра условного топлива, т.е. не более 15...30 кВт ч/м² в год.
По теории немецких ученых, в любой местности есть свои специфические (для данной местности) природные возобновляемые источники, которые в случае низкого энергопотребления могут полностью заменить традиционные источники энергоресурсов и обеспечить комфортное проживание в доме.
Низкое энергопотребление дома дает возможность использовать возобновляемые источники энергии окружающей среды. При этом источники энергии могут быть различных видов: геотермальная энергия Земли, солнечная энергия, энергия ветра, энергия воды. В приморской зоне, например, ветрогенераторы и приливные электростанции . В горной местности - ветрогенераторы и геотермальные системы . В равнинной местности - геотермальные, солнечные установки и т.д. Такое использование окружающей среды является экологически безопасным, обеспечивает сохранность окружающей среды, а самое главное, дает независимость от постоянно растущих цен на энергоресурсы.
Несмотря на высокую стоимость оборудования, необходимого для получения тепла из возобновляемых источников энергии, оно становится конкурентоспособным традиционному оборудованию, работающему на газе, электричестве, дровах и угле, так как текущие эксплуатационные затраты минимальны и практически не зависят от роста цен. К тому же за последнее время стоимость этого оборудования, которое в недалеком прошлом была фантастической, значительно снизилась и с каждым годом продолжает снижаться.
Строительство индивидуальных малоэтажных энергоэффективных жилых домов в России
В настоящее время, индивидуальные малоэтажные энергоэффективные дома для большинства населения России являются несбыточной мечтой. Единичные экземпляры, построенные в последнее время, по стоимости (более 100 тыс. руб./м²) значительно превышают стоимость обычных домов, рассчитанных по действующим в России нормам.
Специалистам ООО «ИнтерСтрой» была поставлена задача, разработать проект и построить опытный образец энергоэффективного индивидуального малоэтажного дома, по стоимости, не превышающей среднюю стоимость обычного загородного дома (ориентировочно не более 60 тыс. руб./м²).
В дальнейшем, по итогам мониторинга эксплуатационных свойств строящегося здания, планируется продолжить оптимизацию затрат и снизить стоимость строительства еще на 10-15%. Такое условие необходимо для реализации массового строительства домов такого класса в местности с ограниченными энергоресурсами (отсутствие электричества, газа).
Предварительный выбор основных архитектурных и технических решений
До принятия основного варианта «пилотного проекта» индивидуального малоэтажного жилого дома, специалистами ООО «Институт пассивного дома», были проанализированы несколько вариантов планировочных и конструктивных решений, а также сделаны предварительные расчеты для подбора видов утеплителей и их толщин.
С целью снижения стоимости дома, была принята прямоугольная форма дома в плане, позволившая минимизировать объем наружных стен на единицу площади здания.
Особое внимание было уделено выбору конструкции наружных стен. В результате сравнения различных материалов (кирпич, пеноблоки, деревянный каркас и т.д.), в качестве несущих и ограждающих конструкций, было решено использовать монолитные железобетонные конструкции. Бетонные стены имеют плотную структуру, что позволяет более качественно выполнить требуемую герметизацию внутреннего объема, необходимого для контроля и управления воздухообменом с целью минимизации тепловых потерь и максимального сохранения тепла (до 80%). Также обеспечивается высокая несущая способность при минимальных толщинах, что существенно снижает объем конструкций и уменьшает стоимость и сроки выполнения работ.
В качестве утеплителя, среди огромного многообразия материалов представленных на сегодняшний день (жесткие, мягкие, минеральные, синтетические, «задувные» и т.п.), был выбран плитный минераловатный утеплитель нового поколения, производимый компанией «SAINT-GOBAIN» . Кроме того, была достигнута договоренность о совместной разработке с компанией «SAINT-GOBAIN» узлов крепления утеплителя (толщиной 400 мм и более) к бетонной поверхности наружных стен.
Внешний вид здания
Основные проектные решения здания
Архитектурно-планировочные решения
Архитекторами была принята модульная концепция планировки здания, при использовании которой, можно реализовать примыкание модулей в различных направлениях.
Модуль представляет квадрат с внутренними размерами 9,6×9,6 метров общей площадью около 90 м². Квадратная форма была принята для снижения материалоемкости наружных дорогостоящих стен из расчета на 1 м² площади.
Модульная планировка дает возможность строить дома площадью: 90 м², 135 м², 180 м², 225 м², 270 м² и т.д.
Фундамент
Фундамент выполнен в виде монолитной железобетонной плиты толщиной 300 мм, cтены подвального этажа выполнены из монолитного железобетона толщиной 150 мм.
Конструкции стен первого, второго и третьего этажей
Наружные стены – несущие, выполнены из монолитного железобетона толщиной 150 мм с последующим утеплением минераловатными плитами, с наружной отделкой вентилируемыми фасадами и частично штукатурными фасадами. Внутренние стены, кроме двух простенков лестницы и первого простенка коммуникационной шахты, могут выполняться из любых стеновых материалов по желанию заказчика (кирпич, пазогребневые блоки, ГКЛ и т.п.).
Перекрытия
Междуэтажные перекрытия - безбалочные монолитные железобетонные, толщиной 160 мм, с опорой на наружные стены, простенки лестницы и коммуникационной шахты. Монолитное перекрытие с большим пролетом дает возможность архитекторам, при оформлении интерьера, выполнить любую индивидуальную планировку и удовлетворить самые строгие запросы заказчика.
Кровля
Кровля принята частично не эксплуатируемой с односкатным радиусным закруглением с внутренним водостоком и частично эксплуатируемой с плоским скатом. Утепление радиусной кровли принято из минераловатных плит «ISOVER» толщиной 600 мм. Утепление плоской кровли – 450 мм экструзивного пенополистирола. Различные решения приняты для того, чтобы показать возможность использования в данном проекте разнообразных видов кровель (как плоских, так и сложных с криволинейным контуром, а также различных видов одно, двух, четырех скатных).
Тепловая оболочка здания
Утепление здания начинается с основания под фундаментную плиту утеплителем из экструзивного пенополистирола толщиной 300 мм. Далее осуществляется утепление стен подвала утеплителем XPS толщиной 350 мм. Утепление наружных стен выполнено минераловатными плитами толщиной 400 мм. Для утепления кровли, парапетов и карнизов используются утеплители с малым объемным весом, как плотной структуры, так и неплотной (экструдированный пенополистирол, «ISOVER» и т.п.). Выбор различных материалов теплоизоляции связан с тем, что утеплению подлежат конструкции, работающие в разных условиях (фундамент, стены подвала, наружные стены, кровля).
Для крепления полужесткого утеплителя на стенах разработаны 2 варианта подсистем вентилируемого и «мокрого» фасада. Одна подсистема состоит из двутавровых балок, выполненных из ОSB, установленных вертикально, с заполнением пространства между фермами утеплителем типа «ISOVER». Вторая - из металлических кронштейнов и деревянных брусков, выполненных в виде каркаса, с заполнением утеплителем типа «ISOVER». Совместно с компанией «Saint-Gobain» продолжаются разработки и других видов унифицированных подсистем с целью их удешевления и улучшения характеристик (для возможности крепления утеплителя толщиной 400 мм, 500 мм и более).
Наружное остекление и двери
В связи с тем, что тепловой расчет экспериментального дома производился по стандартам Германии, архитекторам была поставлена сложная задача. При проектировании остекления дома строго учитывалась ориентация дома по сторонам света. Минимальное остекление принято на северной стороне, максимальное - на южной. В жаркое летнее время на фасаде дома предусмотрена система автоматической солнцезащиты. С целью снижения теплопотерь предусмотрен один вход. Применяемые окна и двери должны удовлетворять следующим требованиям проекта: Rо = 1,19 – 1,20 (м² С)/Вт.
Наружные декоративные элементы фасадов
Имеются различные технические решения, которые позволяют снять проблемы промерзания через эти элементы. Однако они нередко дороги и использование их в строительстве приведет к излишнему удорожанию. Поэтому в данном проекте элементами отделки фасада являются различные сочетания вентилируемого фасада и наружной фасадной штукатурки. Имеющиеся в настоящее время на строительном рынке разновидности этих материалов позволяют удовлетворить вкус самого требовательного заказчика.
Умелое сочетание различных видов отделки вентилируемых фасадов, использование различных цветов наружной окраски участков стен, а также применение разных конструкций кровли позволяет архитекторам предложить заказчикам большое разнообразие не похожих друг на друга домов.
Внутренняя планировка
Все помещения с максимальным пребыванием людей сосредоточены с южной стороны, где возможно максимальное остекление. Помещения технического и бытового назначения располагаются в основном с северной стороны, где наружное остекление отсутствует или оно минимальное. От помещений с двойным светом решено было отказаться, ввиду значительного ухудшения теплотехнических характеристик здания.
Инженерное оборудование дома
Водоснабжение
На территории участка предусмотрена скважина. Скважина обеспечивает все потребности дома. Автоматика управления насосом и все оборудование для подачи воды находится в колодце, оборудованном над оголовком скважины.
Внутри здания в подвале предусмотрен узел ввода, оборудованный необходимой запорной арматурой, фильтрами тонкой очистки воды и счетчиками расхода воды.
Подогрев горячей воды осуществляется совместно с помощью теплового насоса и солнечных коллекторов, а в случае отказа одной из систем – подогрев обеспечивается с помощью резервного источника (в данном проекте – газовый котел).
В случае поломки насоса, в доме предусмотрен аварийный запас питьевой воды в объеме 1000 литров.
Водостоки и ливневая канализация
Кровля состоит из плоской части с площадью около 45 м² и односкатной с переменным уклоном - 75 м². На плоской кровле сток воды осуществляется по уклонам в сторону воронок, расположенных в углах здания. На наклонной кровле сток воды также осуществляется по уклонам к водосточным воронкам, находящимся в самых нижних точках по углам здания.
Вся отведенная дождевая и талая вода направляется в дренажные колодцы пристенного дренажа дома.
Возможно применение на плоской кровле внутренних водостоков с накопительной емкостью дождевой воды в подвале или заглубленной емкости в земле (для использования на полив).
Канализация
Проектом предусмотрены два вида канализации:
1. Для подвала предусмотрена напорная канализация с использованием установки СОЛОЛИФТ (для санузла, душевых кабин и трапа сбора воды с пола моечного помещения и сауны) и дренажного насоса (для откачки воды из приямка технического помещения в процессе эксплуатации).
2. Для остальной части дома предусмотрена самотечная канализация с одним вертикальным стояком в технологической шахте, горизонтальным участком под потолком подвала и выпуском из здания в подвале на высоте 1 м от чистого пола.
Самотечная канализация выводит бытовые стоки в септик. Септик марки «Тверь», предусмотренный в данном проекте, расположен в 3-х метрах от северной стены дома.
Отопление
Изначально в данном проекте ставилась задача использования нетрадиционных, экологически чистых, возобновляемых энергетических источников тепла. Было принято использовать в качестве энергетического источника тепловые насосы (использующие геотермальное тепло Земли) и солнечные коллекторы, использующие энергию Солнца. Вырабатываемое этими установками тепло, по расчетам организации ООО «Компания ЭНСО ИНТЕРНЭШНЛ», достаточно для подогрева воды и обеспечения дома теплом на протяжении всего года. В связи с тем, что теплопотери энергоэффективного дома значительно ниже, чем в обычном доме, то требуемая мощность тепловых установок не превышает 10 кВт.
Обеспечение получения этой мощности возможно с двух скважин общей глубиной около 200 м (50 Вт с каждого погонного метра скважины на 200 метров = 10 кВт).
В качестве резервной энергетической установки принят газовый котел (возможны и другие виды энергетических установок: котлы, работающие на дровах, угле, дизельном топливе, электричестве и т.д.).
Проект отопления с помощью совместной работы теплового насоса и солнечного коллектора выполнен организацией ООО «Компания ЭНСО ИНТЕРНЭШНЛ».
В данном проекте для отопления и ГВС предложена модульная система TYRRO c геотермальным грунтовым (горизонтальным или вертикальным) теплообменником и функцией «freecooling» в летнее время.
Солнечные коллекторы предлагается ставить на специальных кронштейнах на плоской кровле с южной или юго-западной стороны здания. Их площадь определяется в процессе проектирования, исходя из архитектурных и инженерных соображений. Солнечное тепло в летнее время будет направлено на подогрев грунта в месте установки грунтового теплообменника, а также на подогрев воды в бассейне и воды для полива растений. В зимнее время часть низкотемпературного тепла будет направлено на подогрев теплового насоса.
Также предусматривается подогрев воздуха через систему вентиляции в зимнее время, и охлаждение в летнее время. Во время, когда тепловой насос будет нагревать воду, с другой стороны насоса в испарительном контуре (коллектор, находящийся в земле) будет охлаждаться грунт, повышая эффективность охлаждения в режиме «freecooling» .
Вентиляция
В настоящем проекте дома предусмотрена принудительная вентиляция с применением приточно-вытяжных вентиляционных установок с рекуперацией тепла. Применение принудительной вентиляции имеет как достоинства, так и недостатки.
Недостатками этой системы, по сравнению с естественной вентиляцией, являются:
Достоинством является - возможность качественной очистки подаваемого воздуха, что является важным показателем для здоровья людей, особенно страдающих аллергическими и легочными заболеваниями. Чистота окружающего воздуха, как в городе, так и в сельской местности, оставляет желать лучшего. В городе - копоть, отработанные газы машин и т.п. В сельской местности - микрочастицы от цветения растений, вызывающих аллергические заболевания и т.п.
Контроль и управление воздухообменом дает возможность обеспечить в любом помещении, в зависимости от ситуации, поступления достаточного количества воздуха, соответственно и кислорода, что качественно улучшает работу организма человека, особенно его мозга.
Возможность рекуперации тепла от уходящего в атмосферу воздуха дает главную экономию энергопотребления. Современные установки рекуперации позволяют возвращать до 90% тепла, выбрасываемого из дома вместе с воздухом в системах традиционной естественной вентиляции. Это позволяет значительно снизить эксплуатационные затраты по теплу и дает значительную экономию бюджета.
Для обеспечения в доме вентиляции в случае отключения электричества, предусмотрена система естественной вентиляции. Для обеспечения ее работы и возможности циркуляции воздуха предусмотрены окна с режимом микропроветривания.
Для отвода отработанных газов от газового котла, являющегося резервным источником тепла, предусмотрен отдельный дымоход с выходом на крышу. Забор воздуха для работы котла осуществляется с улицы, а не из помещений.
Электрика
Согласно техническим условиям, на участок, где строится дом, выделено 10 кВт электроэнергии. Подключение дома осуществляется от распределительного электрического щита, установленного на столбе освещения.
В доме имеется свой распределительный щит. Предусмотрен стабилизатор напряжения. Горизонтальная разводка кабельных линий осуществляется на потолке (в кабель-каналах, лотках, в трубках ПНД). Вертикальная разводка питающих этажных кабельных линий - в технологической шахте в кабель-канале, а также скрытая по стенам, в штрабе, с последующей штукатуркой и окраской. Для подключения оборудования принята отдельная питающая линия.
Предусмотрено резервное электрообеспечение от небольшого дизельного генератора, который обеспечивает работу инженерного оборудования в случае аварийного отключения. Подключение и работа генератора происходит в автоматическом режиме и рассчитана на 8-10 часов бесперебойной работы. За это время все инженерные системы должны быть переведены в специальный режим или отключены (в зависимости от назначения того или другого оборудования).
Заземление
В доме предусмотрено заземление, принятое строительными нормами и правилами.
Молниезащита
В доме, для защиты в летнее время от молнии, предусмотрена молниезащита, которая соответствует действующим в России требованиям безопасности.
Эксплуатационные затраты и преимущества
энергоэффективного дома
Учитывая непрекращающийся в России рост цен на коммунальные услуги и энергоресурсы, дома такого класса дают возможность их владельцам значительно легче пережить повышающиеся затраты на услуги ЖКХ.
Представленный ниже рост цен на электричество и газ, не говоря о росте стоимости горячей воды, технического обслуживания и эксплуатации жилья показывает, что он в разы превышает статистический рост зарплаты среднего работающего россиянина. В случае, сохранения имеющейся динамики роста цен на услуги ЖКХ и роста средней зарплаты, в течении нескольких лет, оплата коммунальных услуг составит существенный, а может быть и основной объем расходов в бюджете рядовых российских граждан.
Динамика фактического роста цен на газ и электричество
с 2004 по 2014г.г. и, в случае сохранения имеющейся динамики
роста цен, на период с 2014 по 2024г.г.
По предварительным расчетам, дополнительные общестроительные затраты на обеспечение энергоэффективности здания и затраты на применение современного дорогостоящего инженерного оборудования, использующего альтернативные источники энергии, при действующих тарифах, оправдываются уже за 5-6 лет эксплуатации. С учетом прогнозируемого роста тарифов, в ближайшее время, срок окупаемости может сократиться до 2 лет.
Оценка затрат на отопление обычного дома с энергопотреблением порядка 150 кВт ч/м² год и энергоэффективного дома 25-30 кВт ч/м² год позволяет сделать вывод, что затраты на различные виды энергоресурсов (газ, электричество и т.д.) при эксплуатации энергоэффективного дома снижаются в 5-6 раз, и в случае продолжения роста тарифов, о чем свидетельствуют последние 10 лет, экономия только на отоплении поможет сохранить ваш бюджет.
Далее приведены расходы на отопление обычного дома с энергопотреблением 150 кВт ч/м² год и энергоэффективного дома с энергопотреблением 28 кВт ч/м² год с одинаковыми площадями по 300 м², и использованием различных типов энергоустановок (электрический котел, тепловой насос, газовый котел).
Расходы при эксплуатации элэктрического котла, руб./год
Расходы при эксплуатации газового котла, руб./год
| Год | Обычный дом | Энергоэффективный дом |
|---|---|---|
| 2024 | 116 545 | 21 755 |
| 2019 | 45 556 | 8 504 |
| 2014 | 27 303 | 5 097 |
| 2009 | 10 062 | 1 878 |
| 2004 | 5 966 | 1 114 |
В заключении
В процессе проектирования энергоэффективного дома, инженеры и архитекторы компании ООО «ИнтерСтрой», изучали опыт работы, консультировались у специалистов, как отечественных, так и зарубежных организаций, работающих в этом направлении. Многие из достижений и рекомендаций, которые достойны внимания, были реализованы при разработке индивидуального малоэтажного жилого дома серии «ИС-33э» .
Строительство энергоэффективных домов в России находится на начальной стадии своего развития. В процессе работы над данным проектом стало очевидным, что используемые нами современные достижения, технологические и технические решения - это только малая часть того, что используется в настоящий момент в зарубежных странах.
Нами запланировано много работы по изучению и внедрению отечественных и зарубежных разработок, которые наиболее оптимально подходят к климатическим условиям России.
Компанией ООО «ИнтерСтрой» запланировано несколько направлений по строительству энергоэффективных домов. Ниже представлены некоторые из них:
.1. Продолжение поиска наиболее оптимальных архитектурных и технических решений с применением в конструкциях здания различных типов материалов, как традиционных, так и новых, более эффективных материалов для достижения снижения энергопотребления (ниже 28 кВт ч/м² год).
2. Вести дальнейшую работу по подбору инженерного оборудования и систем, работающих на возобновляемых источниках энергии, а также совмещать их с традиционным оборудованием, работающем на газе, электричестве, дизельном топливе, угле, дровах и т.д.
3. Завершить в текущем году строительство опытного образца индивидуального малоэтажного энергоэффективного дома (28 кВт ч/м² год), по стоимости, не превышающей среднюю стоимость (по московскому региону) обычного дома.
4. Произвести на данном объекте (после окончания строительства - следующие 2-3 года) комплексный мониторинг показателей работы инженерных систем и конструкций здания, что позволит:
Данные мониторинга необходимы для оптимизации и снижения стоимости строительства и последующих затрат. В свою очередь, снижение стоимости энергоэффективного дома, до стоимости, сопоставимой со стоимостью обычного дома, позволит ему занять достойное место на рынке жилья.
Очевидно, что для любого Клиента, которому не безразлично его финансовое благополучие в будущем, выбор строительства энергоэффективного дома будет правильным решением .
Как известно, тепловой поток всегда направлен в сторону более низкой температуры. Так, например, тепло обогреваемого в зимний период дома устремляется наружу через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, кровлю) и в результате теряется.
Подсчитано, что на обогрев неутеплённых домов старой постройки надо около 220-270 кВтч/мЧод. Согласно современным нормам по теплозащите, расход энергии для вновь построенных домов не должен превышать 54-100 кВТ’Ч/мЧод. Если же учесть, что 10 кВт-ч соответствуют энергии, полученной при сжигании примерно 1 л жидкого котельного топлива, то нетрудно подсчитать, сколько топлива (денег) можно сэкономить, если эффективно утеплить дом.
Заметим, что теплопотери через отдельные элементы дома различны и зависят от теплоизоляционных качеств конструкций и их размеров. Максимум теплопотерь приходится, как правило, на наружные стены - через них уходит (в зависимости от конструкции) до 35-45% тепла.
Значительно меньший процент общей площади наружных ограждений составляют окна. Однако их сопротивление теплопередаче в 2-3 раза меньше, чем у наружных стен. Поэтому на окна приходятся до 20-30% теплопотерь всего дома.
Немалая часть тепла теряется через крышу . Причём в одно-, двухэтажных домах потери значительно выше, чем в многоэтажных, и составляют порядка 30-35% от общих теплопотерь. Около 3-10% тепла уходит через перекрытия. Безусловно, часть тепла утекает из дома через трубы инженерных коммуникаций.
Температурная характеристика неизолированной стены в летний (вверху) и зимний (внизу) периоды свидетельствуют о необходимости теплоизоляции хотя бы только из-за температуры внутренней поверхности стены.
«Мостик холода» образуется, например, на стыке железобетонного перекрытия с облицовочным бетонным поясом и фасадом наружной стены: 1 - наружная стена; 2 - плавающая стяжка; 3 - междуэтажное перекрытие; 4 - «мостик холода».
При наличии «мостика холода» в жилом помещении может образоваться конденсат. При температуре в помещении 20°С один кубометр воздуха может содержать в себе 17,5 г влаги в виде водяного пара. При снижении температуры на внутренней поверхности наружной стены до 0″С в указанном объёме воздуха может содержаться всего лишь 5 г влаги. Остальные 12,5 г влаги конденсируются и оседают на холодной стене.
Конденсат образуется там, где есть «мостики холода», например, в месте прерывания внутренней теплоизоляции поперечной стеной: 1 - наружная стена; 2 - внутренняя теплоизоляция; 3 - угол, где температура снижена до 6-7°С; 4 - поперечная стена; 5 - конденсат; 6 - место, где температура снижена до 17 °С .
Конечно, добиться полного отсутствия утечек тепла в энергоэффективном доме невозможно. Но свести потери к разумному минимуму удаётся. Один из способов - сократить периметр наружных стен. Если же вы не хотите менять архитектуру здания, нужно позаботиться о грамотном утеплении. Поскольку наибольшее количество тепла теряется через стены, о них и поговорим в первую очередь.
Основных вариантов утепления стен, как известно, три: разместить утеплитель на внутренней поверхности стены; упрятать его внутрь ограждающей конструкции; устроить утепление стены снаружи. Каждый из этих способов имеет присущие ему особенности.
Энергетическое состояние дома показывают термографические исследования. Здесь чётко видны утечки тепла.
Внутренняя теплоизоляция стен
Этот способ имеет целый ряд недостатков. Очевидно, что при таком расположении утеплителя уменьшается площадь помещений. Но это - не основная беда. Главное, что при внутреннем утеплении стена находится в зоне отрицательных температур, которая отчасти захватывает и сам утеплитель. Кроме того, нарушается естественная диффузия водяных паров через ограждение, и создаются условия для образования конденсата на границе стены и утеплителя. Повышенная же влажность приводит не только к снижению теплотехнических характеристик, но и к появлению и активному росту грибков, плесени. Ещё один серьёзный недостаток - наружные стены, утеплённые изнутри, утрачивают свои теп-лоаккумулирующие свойства.
Внутреннее утепление. В случае отсутствия пароизоляции на границе слоёв образуется конденсат.
Внутренняя теплоизоляция с применением пенополистирола (стиропора): 1 - комбинированный слой из стиропора и гипсокартонной плиты; 2 - клеевой раствор; 3 - гипсокартонная плита; 4 -стиропор; 5 - кладка; 6 - штукатурка.
Внутренняя теплоизоляция с применением минерально-волокнистых плит. В отличие от стиропора, который сам по себе паронепроницаем, здесь требуется дополнительная изоляция: 1 - гипсокартонная плита; 2 - минерально-волокнистая плита толщиной 80 мм; 3 - паронепроницаемая плёнка; 4 - кладка.
Таким образом , внутренняя теплоизоляция целесообразна только в том случае, если дом имеет уникальное внешнее оформление, которое может быть нарушено при наружном утеплении его стен (например, если речь идет о памятниках архитектуры).
Утепление наружной стены изнутри с использованием металлической несущей конструкции. Между стеной и профилями установлены тонкие звукоизоляционные полосы. В качестве утеплителя использованы минерально-волокнистые плиты толщиной 50 мм.
Есть и другие резоны, по которым вы можете предпочесть внутреннюю теплоизоляцию. Например, утеплить дом изнутри проще, чем снаружи. Эта задача под силу даже дилетанту. Ещё один плюс - помещение с внутренней теплоизоляцией можно быстрее прогреть. Наконец, связанные с внутренним утеплением работы можно проводить постепенно, по отдельным помещениям.
Наружная теплоизоляция стен
Один из передовых способов теплоизоляции - «тёплый фасад» или наружное утепление «мокрого» типа - наиболее универсальный и применяется во многих странах Европы более полувека. Например, только в Германии в течение 1996 г. такие системы были применены на площади более 43 млн. м2!!!
Комбинированная система «мокрого» типа - многослойная конструкция, в основе которой три слоя. Теплоизоляционный слой - плиты из материалов с низким коэффициентом теплопроводности (минеральная вата или пенополи-стирол). Второй слой - особый штукатурно-клеевой состав, армированный щёлочестойкой сеткой. Третий слой - защитно-декоративная штукатурка (минеральная, акриловая, силикатная, силиконовая), которую можно окрашивать специальными красками.
Здесь показана укладка утеплителя между основной и облицовочной кладками с помощью компрессорной установки. В качестве утеплителя используется вулканическая порода, больше известная под названием перлит.
Достоинств у наружной теплоизоляции «мокрого» типа достаточно много . Главное - возможность недорогими средствами обеспечить необходимое по нормам утепление фасада. При этом стены будут тонкими, поскольку им нужно иметь только достаточную несущую способность, а теплопотерь не допустит утеплитель. Кроме того, стены будут лёгкими, а значит, уменьшатся затраты на возведение фундамента - одного из самых дорогостоящих элементов здания. Температура воздуха в помещениях такого энергоэффективного дома распределяется более равномерно, в результате микроклимат становится приятнее. Системы «мокрого» типа также заметно улучшают звукоизолирующие свойства стен.
В качестве наружной теплоизоляции отлично зарекомендовали себя комбинированные системы «мокрого» типа на основе пенополистирольных или минерально-волокнистых плит, покрываемых паропроницаемой штукатуркой со стеклотканью.
Летом «тёплый фасад»
уменьшает нагрев ограждающих конструкций под воздействием солнечных лучей и высокой температуры воздуха, поэтому температура внутри помещения не будет резко возрастать.
Чтобы «тёплый фасад» в течение длительного времени сохранял свои эксплуатационные свойства, он должен соответствовать определённым требованиям. Так, например, очень важно, чтобы все слои «тёплого фасада» не только обладали необходимыми показателями по водо-поглощению, паропроницаемости, морозостойкости, тепловому расширению, но и сочетались друг с другом по этим показателям.
Сочетаемость определяется только расчётом системы в целом. Так, необходимо, чтобы в многослойной конструкции каждый последующий слой (изнутри - наружу) пропускал пар лучше, чем предыдущий. Недооценка этого обстоятельства приводит к использованию вместе, к примеру, ми-нераловатного утеплителя с отличной паропроницаемостью и полимерной декоративной штукатурки (тонкой, но плохо пропускающей пар). В итоге - отслаивание финишного слоя. Во избежание подобных ситуаций специалисты не рекомендуют применять дешёвые, но незнакомые материалы, так как это обычно пагубно сказывается на качестве и сроке службы «теплого фасада».
Основой для теплоизоляции «мокрого» типа могут служить железобетон (панели или монолит), кирпичная или каменная кладка, пенобетон, металл, древесина и т.д. Некоторую сложность, по мнению отдельных специалистов, представляют стены из пенобетонных блоков. Они сами по себе очень «тёплые» и притом обладают высокой паропроницаемостью, что в сочетании с системой наружного утепления может обернуться неприятностями: смещением точки росы в толщу блока (вместо плиты утеплителя) или зоны отрицательных температур внутрь стены, выпадением конденсата на границе утеплителя и штукатурного слоя. Всё это снижает долговечность конструкции и даже разрушает её.
В качестве наружной теплоизоляции в зоне фундамента применяют периметральные изоляционные плиты: 1 - стена подвала; 2 - горизонтальная гидроизоляция наружной стены; 3 - грунтовка; 4 - вертикальная гидроизоляция; 5 - периметральная изоляционная плита; 6 - наружный слой.
Чтобы избежать этих проблем, следует тщательно подобрать плотность и толщину пенобетонных блоков, тип и толщину утеплителя, крепёжные элементы и материалы для армированного и защитно-декоративного слоёв.
Вентилируемые фасадные системы
Более 50% новых зданий в Европе имеют вентилируемые фасады. Теплоизоляционный материал в этом случае укладывают в обрешётку, к которой крепят элементы наружной оболочки из шифера, досок, плит и пр.
Особенность этой системы - наличие вентиляционного зазора между слоем теплоизоляции и декоративной отделкой. В летнюю жару такая конструкция препятствует проникновению
тепла через наружную стену в помещение. Зимой облицовочные плиты защищают от ветра, а воздушное пространство в стене работает как дополнительный утеплитель. Положительным моментом является также отсутствие резких перепадов температуры ограждения. Подобная конструкция стен не препятствует выходу влаги - они дышат.
Наружные стены можно утеплить навесными фасадами, например, из фиброцементных плит, гонта или шпунтованных досок. Важно, чтобы между облицовкой и уложенным между рейками обрешётки утеплителем был вентиляционный зазор, необходимый для циркуляции воздуха.
Фасадные плиты защищают старую стену от воздействия дождя. Влага, случайно проникающая через стыки или зазоры крепёжных изделий, не доходит до утеплителя или несущих конструкций, а благодаря достаточной вентиляции высыхает на внутренней поверхности облицовки, не повреждая самой стены.
Нередко в качестве облицовочного материала в навесных фасадных системах используют фиброцементные плиты. Состоят они на 85% из цемента и на 15% из волокон целлюлозы и различных минеральных наполнителей, а изготавливают их путём прессования.
Состав и уникальные технологии производства придают материалу экологичность, пожаробезопасность, низкие влаго- и звукопроницаемость. Материал долговечен - срок его службы составляет около 100-150 лет, а морозоустойчивость - до 300 циклов, что в несколько раз превышает показатели кирпича. Плиты удобны в монтаже и обработке.
Ещё одно преимущество навесной фасадной системы - возможность применения утеплителя слоем до 250 мм. Для этого используют специально разработанные для вентилируемых фасадов гидрофобизированные минераловатные плиты на основе базальтового волокна. Этот утеплитель абсолютно пожаробезопасен, экологичен и обладает хорошей паропроницаемостью.
Смонтировать систему можно достаточно быстро. Работы производят круглый год, так как полностью исключены мокрые процессы, что особенно важно для России с её холодным климатом.
Утепление крыши
Теплоизолировать дом следует со всех сторон, в том числе и сверху. Причём целесообразно утеплять не только перекрытие, но и крышу, даже если чердачное помещение и не планируется делать жилым.
Когда теплоизоляцию укладывают поверх стропил, то крыша будет защищена от температурных колебаний наиболее надёжно. Если это невозможно, утеплитель укладывают между стропилами, а то и под ними. Очень важно правильно защитить утеплитель от продувания и влаги со стороны кровельного покрытия и от пара - со стороны помещения.
Здесь показано устройство крыши с размещением утеплителя между стропилами: 1 - гидроветрозащитная плёнка; 2 - пароизоляционная плёнка.
Существенное влияние на срок службы теплоизоляции оказывают температурно-влажностный режим эксплуатации конструкции, воздействие ветровых, снеговых и прочих механических нагрузок. Кроме того, утеплители должны долго сохранять свои основные функции (в том числе водо- и биостойкость), не выделять в процессе эксплуатации токсичных и неприятно пахнущих веществ и соответствовать требованиям пожарной безопасности.
Как правило, крыши дачных домов бывают скатными. Прочностные требования к теплоизоляционным материалам для скатных крыш не столь жестки, но важно, чтобы материал не проседал под собственным весом, не давал усадку. В противном случае под коньком могут возникать «мостики холода». Этот эффект нередко возникает при использовании стек-ловолокнистых изделий небольшой плотности.
Пенополистирол подходит для утепления скатных крыш лишь отчасти : он горюч, а значит, требует проведения противопожарных мероприятий, включающих антипиреновую пропитку деревянных конструкций, устройство огнезащитных слоёв и т.д.
Наиболее целесообразно применять гидрофобизированные плиты из базальтовых горных пород.
Эти кашированные фольгой или стеклохолстом материалы лучше всего подходят для утепления ненагруженных кровельных конструкций.
Перечисленные меры по утеплению домов надо выполнять с соблюдением важного требования: утепление должно быть сплошным, без просветов, так как любое место прерывания теплоизоляции образует «мостик холода». К тому же в неутеплённых местах вследствие разности температур может образовываться конденсат, который непременно приведёт к разрушению конструкции.
Вспомним физику. Как известно, в воздухе всегда содержится определённое количество водяных паров. Они и обусловливают влажность воздуха, которая тем выше, чем больше влаги содержится в 1 м3 воздуха.
Однако воздух способен насыщаться водой только до определённых пределов. Например, при температуре 20°С в 1 м3 воздуха может содержаться 17,5 г влаги.
При превышении этой величины при той же температуре влага из воздуха начнёт выпадать в виде мелких капель - конденсата. В то же время, чем ниже температура воздуха, тем меньше в нём может быть воды. Например, при температуре 0°С её количество составляет всего 5 г на 1 м3. Таким образом, если воздух, имеющий температуру 20°С, начать охлаждать до 5°С, то 12,5 г влаги выпадет в виде конденсата.
Утепление окон
Тепловой баланс дома в немалой степени зависит от окон.
Современные оконные системы на основе стеклопакетов с эффективным уплотнением швов позволяют значительно уменьшить потери тепла. Однако при столь надёжном утеплении окон воздух в помещениях становится более влажным и насыщенным вредными веществами. В этих условиях остро встает вопрос о вентиляции помещений.
Оснащённый хорошо уплотнёнными окнами энергоэффективный дом оборудуют вентиляционной системой с теплообменником и дополнительным тепловым насосом: А - наружный воздух; В - отработанный воздух; С - воздух, выводимый в атмосферу; D - приточный воздух; 1 - теплообменник; 2 - вентилятор; 3 - тепловой насос.
Современные стеклопакеты обладают очень высокими теплоизоляционными свойствами: 1 - стекло; 2 - газ ксенон; 3 - сушильный реагент; 4 - бутиловое уплотнение; 5 - полисульфидное уплотнение; 6 - алюминиевый дистанционный элемент.
Современные оконные конструкции обеспечивают вентиляцию помещений при закрытом окне.
С недавних пор на рынке появились окна особой конструкции, обеспечивающие постоянный воздухообмен. При этом ни сквозняк, ни уличный шум не ощущаются. В то же время современный рынок предлагает широкий ассортимент вентиляторов и теплообменников, уменьшающих расход энергии за счёт рационального вентилирования помещений.
Окна в энергоэффективном доме имеют ещё одну функцию: получение дополнительного тепла от солнечных лучей.
При использовании высокоизолирующих стекол температура на их внутренней поверхности составляет 17″С, что создаёт в помещении благоприятный микроклимат. При аналогичной температуре за окном поверхностная температура обычных стеклопакетов равна всего лишь 9″С.
Применение энергии солнца в сочетании с внутренним теплом, источником которого являются газовая или электрическая плита, лампы накаливания, тело человека и пр., способствует экономии энергии.
Существенно большей экономии тепла при наличии окон со стеклопа-кетами можно достичь при использовании отопительной системы с электронным регулированием.
Отопительные системы
Какие же узлы системы отопления нужно модернизировать, чтобы сделать дом энергоэффективным?
Для наглядности систему отопления можно разбить на пять составных элементов: теплогенератор (например, отопительный котел), теплорас-пределительный узел (трубопроводы с циркуляционным насосом), приборы для отдачи тепла в помещение (отопительные батареи, «тёплый пол» и пр.), приборы управления и регулирования, дымовая труба.
В настоящее время наиболее эффективными в плане экономии энергии являются низкотемпературные котлы с использованием водяного пара. В отличие от традиционных отопительных котлов, работающих при температуре 70-90°С, низкотемпературные котлы функционируютт в диапазоне температур 40-75°С.
Низкотемпературная отопительная система с использованием водяного пара: 1 - низкотемпературная отопительная батарея; 2 - конденсат; 3 - уходящий газ.
Особенность котлов, использующих водяной пар, состоит в том, что они в сравнении с обычными низкотемпературными котлами, производят больше тепла при меньшем расходе топлива и, следовательно, при меньшем количестве вредных выбросов.
Обычно водяной пар, образующийся при сжигании топлива, уходит вместе с выбрасываемыми в атмосферу газами. В этих же котлах водяной пар проходит через теплообменник, где он отдаёт своё тепло, которое затем возвращается в отопительную систему.
Низкотемпературные котлы могут также обеспечивать дом водой для хозяйственных нужд.
Низкотемпературная система отопления требует применения отопительных приборов, поверхность теплоотдачи которых больше, чем у обычных батарей. Поэтому с этой системой хорошо сочетается «тёплый пол» с его обширной поверхностью.
Тепло для отопления и нагрева хозяйственной воды производят солнечные коллекторы и работающая на дровах печь.
Современная промышленность выпускает множество механических и электронных приборов управления и регулирования, позволяющих оптимально расходовать энергию. Один из них - наружный температурный датчик (обычно на северо-западной стороне дома). Он передаёт данные о температуре на прибор управления, который при необходимости включает горелку, повышая температуру на входе отопительной системы. Температуру отопительных батарей поддерживают термостаты. Эти приборы устанавливают как на отопительном котле (центральный), так и в комнатах.
Схема современной отопительной системы: 1 - погодный датчик; 2 - задаваемая программа работы; 3 - центральный прибор; 4 - термостат; 5 - вентиль термостата; 6 - смеситель с исполнительным электродвигателем; 7 - отопительный насос.
Приборы с программируемым временем снижают температуру в ночное время или даже днем, когда дом пустует (в выходные дни или во время отпуска). Однако резко снижать температуру не следует, иначе потом при её повышении на остывших поверхностях может образоваться конденсат. К тому же нагрев сильно охлаждённого помещения потребует большего расхода энергии.
Таким образом, только правильно утеплив дом и оснастив его техникой, позволяющей экономно расходовать тепло, вы станете не столь зависимыми от цен на энергию. А самое главное - в энергоэффективном доме всегда будут и здоровый микроклимат, и комфорт.
Энергоэффективные дома являются предметом разговоров и споров. С одной стороны это эффективно, выгодно в эксплуатации и современно, а с другой - дорого.
Проект энергоэффективного дома, необходимые данные
Энергоэффективность дома зависит от:
- Пирога кровли, перекрытий и стен и их размеров;
- Площади светопрозрачных конструкций;
- Вида систем вентиляции и отопления дома;
- Формы дома и планировки его помещений;
- Ориентации здания по сторонам света и его посадка на рельефе.
Данный дом компактен, имеет простую форму, больший процент остекления приходится на южную стену, в то время как западная и восточная стены имеют лишь 2 окна и входную группу. Эта планировка будет энергоэффективной, если грамотно расположить здание на участке.
Система отопления работает от газового котла, предусмотрена приточно-вытяжная система вентиляции. Площади оконных конструкций: 3,62 м2, 3,16 м2, 2,13 м2, 2,07 м2, 1,41 м2.
Представим расчеты трат на отопление для разных вариантов конструкций «пирогов»:
1. «Стандарт»
- Несущие стены: газоблок (380 мм) с утеплителем из минеральной ваты (60 мм);
- Пол: пенополистирольный утеплитель (100 мм), уложенный на монолитную плиту (100 мм);
- Кровля:
2. «Улучшенный»
- Несущие стены: газоблок (380 мм) с утеплителем из мин.ваты (100 мм);
- Пол: ППС утеплитель (150 мм), уложенный на монолитную плиту (100 мм);
- Кровля: стропильная конструкция с укладкой в её нишах минеральной ваты (300 мм);
3. «Энергоэффективный»
- Несущие стены: газоблок (380 мм) с утеплителем из мин.ваты (150 мм);
- Пол: ППС утеплитель (200 мм), уложенный на монолитную плиту (100 мм);
- Кровля: стропильная конструкция с укладкой в её нишах минеральной ваты (300 мм);
Проведем денежное сравнение энергоэффективной и улучшенной конструкции пирогов со стандартной.
Т.е. воспользуемся наиболее простыми и доступными вариантами энергосбережения: вариацией толщины утеплителя, ориентацией здания на участке и приемами архитекторов-дизайнеров.
Влияние ориентации окон на тепловые потери дома:
Принимаем для своих расчетов вариант, когда окна дома выходят на юг.
Дом будет теплее с меньшей площадью окон. В этом расчете мы решили оставить окна, предусмотренные проектом.
Рассчитаем усреднённое необходимое количество газа на отопление.
Расчетный расход газа м3/час
Усредняя потребность в топливе для отопительного котла.
Таким образом, на сезонное отопление дома со стандартным «пирогом» потребуется на 449 м3 больше газа.
Посчитаем, во сколько обойдется отопление коттеджа Z115
Итак, «Энергоэффективный пирог» дешевле «Стандартного» в сезон на 2510,03 руб. и на 17571 руб. за 7 лет.
Можно определить через сколько лет окупиться строительство энергоэффективного варианта Z115 (по сравнению со стандартным), учитывая стоимость утепляющих и сопутствующих материалов. По нашей предварительной оценке энерноэффективный вариант оправдает приблизительно через 40 лет!!!
Но правильно было бы учесть и следующие моменты:
- Капитальную стоимость инженерного оснащения.
Соблюдая выбранные методы экономии энергии, можно снизить стоимость оборудования:
- «энергоэффективный» вариант требует наименьшей цены,
- «улучшенный» вариант потребует среднюю стоимость,
- «стандартный» - дорогого оборудования.
- Постоянное удорожание энергетических ресурсов.
Выводы
На наглядном примере расчета мы воспользовались простейшими способами экономии тепловой энергии: приемами архитектуры, ориентацией дома на местности и толщиной утеплителя. Расчет производился без учета современных разработок инженерной мысли, таких как рекуперационная система вентиляции или использование солнечного отопления. Дело в том, что стоимость их намного выше количества тепла, производимого или сэкономленного ими. Если учесть эти факторы, то «энергоэффективный» пирог коттеджа Z115 окупится гораздо позже, чем через 40 лет, поэтому результатами применения этих новшеств смогут пользоваться лишь внуки хозяев дома.
Тем заказчикам, которые решили выбрать энергосберегающие проекты домов, рассчитывая на выгоду от их эксплуатации, мы советуем подумать об окупаемости такой конструкции. Стоит задуматься о целесообразности строительства такого дома в том случае, если срок окупаемости новейших технологий будет равен или больше периода эксплуатации коттеджа.
