Два пути повышения энергоэффективности зданий

Без окон и лишних расходов

Стандарт пассивного дома был разработан в Германии. Основная его цель – сократить расходы на отопление на 90%, по германским меркам – примерно до 15 кВт тепловой энергии в год на отопление одного квадратного метра помещения.

Этого удаётся добиться за счёт повышения качества теплоизоляции зданий. Также в пассивном доме практически полностью отсутствует внешняя вентиляция. Чтобы по максимуму использовать потенциал солнечной энергии, пассивные дома строятся с ориентацией на юг. Эта концепция крайне популярна в Европе, где уже зарегистрировано более 15 тысяч пассивных строений, и пока не очень распространена в Северной Америке.

Пассивные дома, как правило, отапливаются за счёт тепла, выделяемого людьми и бытовыми приборами. Оно возвращается в систему теплоснабжения дома благодаря установке рекуперации тепла. Если воздухопровод расположить под землёй и снабдить его теплообменником, это позволяет достигнуть дополнительной энергоэффективности.

Есть довольно экзотические примеры использования пассивного теплоснабжения. Так, в Париже компания Paris Habitat – крупнейший владелец социального жилья в столице Франции – решила использовать тепло тел пассажиров метро для того, чтобы отапливать здание над станцией метро. Пилотный проект заработает в конце следующего года, и за ним, скорее всего, последуют другие. Система устроена достаточно просто: тёплый воздух будет отводиться по трубам из душного перехода и поступать в теплообменники, от которых и будет отапливаться здание. С учётом того, что тело каждого пассажира выделяет примерно 100 Вт тепловой энергии, дефицита тепла на обогрев дома не предвидится. У внедряемого решения есть и ещё одна положительная сторона: отсутствие необходимости строить котельную и, как результат, сокращение на треть выбросов углекислого газа. Тепло пассажиров метро уже используется и в столице Швеции Стокгольме для нагрева резервуаров с грунтовой водой.

Для обогрева домов могут применяться и иные источники энергии – к примеру, сервера в крупных дата-центрах могут «отапливать» небольшие кварталы: такое решение уже хотят применить в столице Финляндии Хельсинки. Причем лидером подобных новаций в Финляндии выступает российская компания «Яндекс». Она уже заключила договор с местной энергетической компанией Mäntsälän Sähkö, согласно которому тепло из дата-центра «Яндекса» в финском городе Мянтсяля будет использоваться для обогрева зданий в этом населенном пункте. При этом подобные технологии «Яндекс» хочет использовать и на родине. Так, проект Центра обработки и хранения данных «Яндекса» во Владимирской области уже учитывает возможность использования его «тепловой выработки» для новых тепличных хозяйств в непосредственной близости от объекта.

«Пассивные» дома ещё называют экодомами, и в некоторых случаях второе название более чем оправдано. Например, в Аделаиде (Австралия) бюро Max Pritchard Architect построило дом, который в прямом смысле едва касается земли, иными словами, по минимуму воздействует на природу. Прямоугольное здание как бы нависает над оврагом, соединяя его края. Овраг по совместительству является руслом временами пересыхающей речки. Дом-мост предлагает решение, позволяющее его обитателям не только любоваться панорамными видами, но и экономить на отоплении за счёт применённых современных систем пассивного обогрева, в частности таких, как бетонный пол, днём отдающий тепло, накопленное ночью. На случай непредвиденных холодов предусмотрена небольшая дровяная печь. В то же время в жару помещения защищают перфорированные экраны. Дождевая вода накапливается и подогревается на крыше и используется обитателями дома для мытья. Интересно, что часть электроэнергии, вырабатываемой фотогальваническими элементами, хозяева дома продают в сеть, таким образом частично окупая достаточно скромные, с учётом высоких технологий, затраты на строительство дома (220 тысяч долларов США).

Пассивными становятся не только частные дома либо относительно небольшие постройки: тенденция постепенно переходит в массовый сегмент.

Например, университет Cornell в Нью-Йорке (США) решил пересмотреть традиционный дизайн общежитий. В 2017 году планируется открытие крупнейшего в мире, 26-этажного, энергоэффективного общежития стоимостью 115 млн долларов США. Башня будет расходовать на 70–90% меньше энергии по сравнению с обычными постройками такого размера. В сочетании с отличной теплоизоляцией замкнутая система теплоснабжения кампуса позволит избежать необходимости включать и выключать отопление для поддержания постоянной температуры в помещениях. На крыше кампуса будут установлены 550 солнечных панелей.

В другом американском городе, Портленде, озаботились максимальным удешевлением строительства энергоэффективных домов массового сегмента. В настоящее время дом, состоящий из 45 апартаментов, пока ещё строится, но уже успел в прошлом году выиграть национальную премию в области инновационного дизайна доступного дома, поддержанную Deutsche Bank.

Есть примеры пассивных зданий и в нашей стране. Например, во Владивостоке в настоящее время достраивается индивидуальный жилой дом с наружными стенами из соломенных панелей, а также из дерева и глины, использующий пассивное солнечное отопление, которое, впрочем, не покрывает 100%-ной потребности в тепле, в связи с чем планируется смонтировать и традиционные системы отопления. Однако, согласно проведённым замерам, в 20-градусные морозы без дополнительных источников отопления температура в жилой зоне держалась у отметки в 0 градусов. При этом благодаря архитектурным решениям, защищающим от солнца и обеспечивающим проветривание помещений, летом в доме сохраняется приятная прохлада.

Энергосбережение премиум-класса

Поскольку концепция пассивного дома предусматривает максимальное сокращение числа окон в помещении, в числе сторонников другой идеологии, активных домов, – мировые лидеры в производстве окон. Например, такие, как датская компания Velux – крупнейший в мире производитель мансардных окон, создавший собственный строительный стандарт активных домов. Принципиальное отличие этого стандарта от концепции пассивного дома – в ориентации на гораздо большее использование окон, за счёт чего достигается гораздо лучшая освещённость и вентиляция. При этом работа окон регулируется автоматикой, что позволяет минимизировать тепловые потери.

Однако, в отличие от пассивных, активные дома требуют применения современных дорогостоящих систем теплоснабжения на базе возобновляемых источников, таких как солнечные водонагреватели или геотермальные системы теплоснабжения. При этом уровня энергоэффективности пассивных домов они всё равно не достигают.

Первый в России коттедж по модели «активного дома» был построен ещё в 2011 году в ближнем Подмосковье при участии, как нетрудно догадаться, компании Velux. На крыше дома размещены коллекторы, аккумулирующие солнечное тепло и даже зимой производящие горячую воду. Солнечные коллекторы покрывают до 60% потребности в горячей воде и 8% – в отоплении. Установлен тепловой насос, за счёт которого дом отапливается зимой и покрывается оставшаяся потребность в горячей воде. Четыре солнечные батареи вырабатывают электричество.

Во время тестового периода, в течение которого в доме жила семья из пяти человек, энергопотребление здания составляло 129 кВт на кв. м в год. Для сравнения, типовой загородный дом на одну семью потребляет на цели отопления, горячего водоснабжения и электроснабжения 400–600 кВт на кв. м. При этом климатические условия, созданные в доме, можно назвать весьма комфортными. Автоматика самостоятельно регулирует климат в соответствии с индивидуальными настройками жильцов. Например, крыша и окна могут автоматически открываться для контроля температуры и уровня содержания углекислого года. Система также может самостоятельно контролировать уровень освещённости в зависимости от активности в доме. Оценочная стоимость дома – от 27 до 45 млн рублей (в ценах 2011 года) – делает его доступным лишь для небольшого числа россиян.

Поскольку энергосбережение в строительной отрасли у нас пока практически не развито, дальнейшая судьба двух подходов на территории нашей страны будет зависеть от стоимости, доступности и, скорее всего, степени локализации технологий.