Современные энергоэффективные дома

Александр, расскажите, пожалуйста, как давно существует «Институт пассивного дома» в России и сложно ли было развивать эту культуру среди отечественных архитекторов?

Стартовой точкой я считаю 2007 год, именно тогда я вернулся из Германии, где два раза проходил научную стажировку с 2004 по 2005 и с 2006 по 2007 (общей продолжительностью 2 года) в Техническом университете г. Дармштадта на факультете архитектуры на кафедре «Эскизное проектирование и энергоэффективное строительство» у профессора Манфреда Хеггера и параллельно в частном научном учреждении «Passive House Institute» у его директора Вольфганга Файста. В этот период Манфред Хеггер вместе с группой архитекторов создал стандарт DGNB и стал его первым президентом. DGNB (Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen или Немецкий Совет по Устойчивому Строительству — это добровольная система сертификации, которая разработана с целью поддержки зеленого строительства, оценки экологичных, экономически и энергетически эффективных зданий). Т.е. мне удалось погрузиться не только в технологию пассивного дома, но и изучить основы проектирования зданий с положительным энергетическим балансом, так называемые «активные дома» и ознакомиться кратко с положениями немецкого зеленого стандарта. В России в далеком 2007 году самым сложным было донести информацию до отечественных архитекторов, проектировщиков и специалистов. О пассивных домах и вообще энергоэффективном строительстве было очень ограниченное количество информации, и большая её часть была некорректной. Я начал сотрудничать не только с архитекторами и проектировщиками, но и производителями теплоизоляции, пароизоляции, герметизационных материалов, окон, вентиляции, солнечных коллекторов и другими производителями, которые относятся к строительству зданий. Количество заинтересованных организаций росло, и мы начали проводить совместные конференции, а также участвовать в строительных выставках отдельной экспозицией «Passive House», куда я приглашал и партнеров из Германии

Стабильно ли увеличивается количество заинтересованных организаций в России с момента открытия института? 

Мы активно развиваем и продвигаем культуру энергоэффективного строительства в России. Обучаем не только архитекторов, но и конструкторов, проектировщиков и многих других специалистов из строительной сферы.

Из какого материала допустимо строить ограждающие конструкции для создания пассивного дома?

Не имеет смысла рассматривать какой-то отдельный материал. Современные ограждающие конструкции – это всегда набор материалов. Главное, чтобы материалы в ограждающих конструкциях правильно сочетались. Для энергоэффективного строительства самым важным является замкнутая массивная теплоизоляционная оболочка. В энергоэффективном и в современном строительстве всё чаще применяются многослойные ограждающие конструкции и все реже однослойные конструкции. В многослойных ограждающих конструкциях используется силовой каркас, изготовленный из металла, бетона, кирпича, древесины или другого материала, который утепляется массивным слоем теплоизоляции. Толщина слоя теплоизоляции может достигать от 300 мм до 600 мм, все зависит от компактности зданий, условий окружающей застройки, климатических условий, коэффициента теплопроводности утеплителя. Для подбора теплоизоляции, характеристик окон, КПД рекуперации, ориентации здания по сторонам света, солнцезащитных устройств и т.д. используется специальный программный комплекс PHPP (пакет проектирования пассивного дома), в котором производится энерго моделирование здания. При использовании массивной теплоизоляции силовой каркас здания находится в благоприятном температурно-влажностном режиме, что значительно увеличивает долговечность несущих конструкций. Практически весь температурный перепад воспринимает теплоизоляция, а, например, в кирпичной кладке наружной стены перепад составляет от 1 до 2 °С.

Второй вариант для ограждающих конструкций, в первую очередь наружных стен, — это однослойные конструкции. Эти конструкции являются условно универсальными, т.к. выполняют функции по восприятию и передаче нагрузок на фундаменты и также по тепловой защите. В нашей стране этот способ широко распространён. Ограждающими конструкциями для стен может являться кладка из газосиликатных блоков или, например, «тёплой» керамики. Такие стены в обычном строительстве часто не утепляют. В таких конструкциях много слабых мест с точки зрения теплотехники в зоне примыкания с фундаментами, в зоне межэтажных перекрытий и наружных углов, в примыканиях окон, входных дверей, наружных стен с крышей и т.д. Для энергоэффективных и пассивных домов использование однослойных конструкций является тяжелой задачей даже для климата Германии. В РФ такие конструкции можно ограниченно использовать только в самых южных регионах, а на 95% территории страны использование эффективной теплоизоляции для энергоэффективных зданий будет обязательным.

Светопрозрачные ограждения (окна, двери) принято считать слабым местом в фасаде домов. Какие требования предъявляются к ним, чтобы они были допущены к установке в пассивный дом?

Теплотехнические показатели светопрозрачных конструкций, которые мы допускаем к установке в пассивных домах зависят от нескольких факторов. В первую очередь определяется в какой климатической зоне находится объект. Passive House institute условно принял 7 климатических зон (арктическая, холодная, умеренно прохладная, теплая, умеренно теплая, жаркая и очень жаркая). Для этих зон прописаны теплотехнические характеристики светопрозрачных конструкций, которые нельзя ухудшать. В том числе прописаны требования для светопрозрачных конструкций, установленных вертикально, под наклоном 45° и горизонтально. Интересным является тот факт, что один и тот же стеклопакет, установленный вертикально, под углом и горизонтально будет иметь разный коэффициент Ug.  Угол наклона установки светопрозрачной конструкции необходимо учитывать, так как конвекция в стеклопакете усиливается при отклонении от вертикального расположения, соответственно ухудшается теплотехника. Разница в значениях Ug может составлять 20-30% и более, в зависимости от газового заполнения и межстекольного расстояния.

Для пассивных и энергоэффективных домов необходимо использовать стеклопакеты с максимальным солярным фактором, поэтому лучше всего использовать   просветленные низкоэмиссионые стекла. Летнюю жару следует убирать с помощью наружной солнцезащиты.

Вторым важным фактором для определения теплотехнических характеристик окон являются требования теплового комфорта. Тут нормируется оперативная (ощущаемая человеком) температура внутри помещения, перепад оперативной температуры по углам помещения, перепад температур внутреннего воздуха на расстоянии 0,5 метра от окна на высоте 0,1 и 1,1 м от поверхности пола (перепад между двумя температурными датчиками человека - щиколотка и височная части сидящего у окна человека). Также нормируется температура на внутренней поверхности стеклопакета по его центру. Например, температура на внутренней части стеклопакета около +17,5…+18°С при температуре внутреннего воздуха +20°С и температуре наружного воздуха -25°С. При таких комфортных условиях на подоконнике можно даже спать.

Как пример рассмотрим среднюю полосу России. Это холодная климатическая зона. В пассивном доме с окнами, установленными вертикально и под углом 45 градусов (например, мансардные) будут следующие рекомендуемые значения: для вертикального окна Ug 0,65 Вт/м2К, а для мансардного окна Ug 0,70 Вт/м2К.

Ниже приведены данные для разных климатических зон и угла наклона установленной светопрозрачной конструкции:

• Арктическая Ug/w 0.45 Вт/м2К /0.50 Вт/м2К /0.60 Вт/м2К
• Холодная Ug/w 0.65 Вт/м2К /0.70 Вт/м2К /0.80 Вт/м2К
• Умеренно холодная Ug/w 0.85 Вт/м2К /1.00 Вт/м2К /1.10 Вт/м2К
• Теплая Ug/w 1.05 Вт/м2К /1.10 Вт/м2К /1.20 Вт/м2К
• Умеренно теплая Ug/w 1.25 Вт/м2К /1.30 Вт/м2К /1.40 Вт/м2К
• Жаркая Ug/w 1.25 Вт/м2К /1.30 Вт/м2К / 1.40 Вт/м2К
• Очень жаркая Ug/w 1.05 Вт/м2К /1.10 Вт/м2К /1.20 Вт/м2К

Александр, как Вы знаете мы специализируемся на панорамном остеклении с ультратонким профилем, систем Keller minimal windows. Эти конструкции могут достигать 6-метровой высоты, при этом значение Uf = 0.70 В/м2К. Есть ли какие-то ограничения в размерах светопрозрачных окон и дверей, которые могут быть установлены в пассивный дом?

Ограничений в размерах стветопрозрачных конструкций в современных пассивных домах практически нет, все зависит от климатической зоны. Если трехкамерные стеклопакеты, то есть ограничения по размерам створок из-за веса стекла. Для сдвижных конструкций особых проблем нет. Есть другой важный фактор – это площадь светопрозрачных конструкций и ориентация по сторонам света. Разумная площадь определяется результатами энергомоделирования в PHPP, чтобы за отопительный период был положительный энергобаланс на окнах (теплопоступления через окна превышали теплопотери). На южных фасадах с окнами в стандарте пассивного дома легко достигается положительный баланс, на восточных и западных фасадах чаще можно достичь небольшой положительный баланс или около нулевой, на северных фасадах про положительный и нулевой баланс можно забыть, т.е. там теплопотери всегда будут превышать теплопоступления.  Часто пассивные дома имеют довольно большие площади окон на южных фасадах, разумные площади на западных и восточных фасадах и минимальное на северных. Также результаты энергомоделирования в PHPP помогают проанализировать тепловой комфорт внутри здания в летний период. Анализируется заданная температура и продолжительность превышения значений заданной температуры в определенном диапазоне температур, так называемая частота перегрева. Обычно задается температура +25 °С и кратковременное превышение в диапазоне +25…+28 °С. Для комфортного температурного комфорта в PHPP подбираются параметры солнцезащитных устройств (СЗУ), кратности воздухообмена системы вентиляции с наличием летнего байпаса и возможности подключения грунтового темплообменника, также минимизируются мощности внутренних источников тепла от трубопроводов с ГВС, бытовой техники, инженерного оборудования, освещения и т.д. Важнейшим отличием пассивных домов от обычных – это максимальный тепловой комфорт в любое время года.  В первых пассивных домах были различные ограничения по размерам светопрозрачных конструкций, по размерам непрозрачных элементов: рама – створка, стойка – ригель и т.д. Поэтому первые пилотные пассивные дома выглядели немного неказистыми.  Но сегодня пассивный дом может иметь любой внешний вид. В фасад дома спокойно могут быть установлены панорамные конструкции, как Keller, самое главное, чтобы они проходили по теплотехническим требованиям в зависимости от климатической зоны, были правильно установлены в зоне теплоизоляции (выносной монтаж) и имели положительный энергетический баланс за отопительный период.

Александр, расскажите, пожалуйста, как проверяются стеклопакеты и все светопрозрачные конструкции на соответствие требованиям?

Все конструкции для пассивного дома и не только светопрозрачные в первую очередь анализируются в специальных программах по расчетам температурных полей, при необходимости проверяются в климатических камерах и обязательно контролируется качество в процессе производства.

По окончании строительства присваивается ли дому какой-то энергоэффективный паспорт, о том, что это энергоэффективное здание?

После ввода в эксплуатацию новому зданию может быть присвоен сертификат пассивного дома (zertifiziertes Passivhaus = certified passive house)

Повлияла ли каким-то образом сложившаяся ситуация в стране (из-за стоимости строительных материалов, курса, логистики) на интерес специалистов к пассивным домам?

Сильно не повлияла, т.к. проделано много подготовительной работы, и мы продолжаем проводить семинары, обучать новых специалистов, консультировать тех, кто уже получил сертификат и обучался в нашей компании. Технология пассивного дома медленно, но верно набирает популярность и все больше компаний и заказчиков приходит к осознанию необходимости энергоэффективного строительства.