Ваш регион: Санкт-Петербург 05:28 Мск 03.12.2016
Информационно-аналитический сервис
строительного сообщества
Публикации
06.06.2014

Концепт активного дома

Сейчас в свете новейших тенденций "зеленого строительства" и директив Европейского союза относительно энергоэффективности зданий (появилась информация, что там "к 2020 году все новые здания должны иметь энергопотребление, близкое к нулевому, к 2050 году все новые дома будут производить энергии больше, чем потреблять"), представляется целесообразным уточнить, что такое "активные дома", какие к ним предъявляются требования, и как можно добиться их выполнения.

Рассуждение на тему энергоэффективности нами было уже начато ранее, в статье о "пассивных домах", в которой были описаны многие базовые технологии сохранения энергии внутри дома.

Если "пассивный дом" - это дом, который не требует дополнительных энергозатрат на обогрев помещения, то "активный дом", согласно определению - это дом с положительным энергобалансом. То есть дом должен не только не тратить электроэнергию, не только полностью обеспечивать себя, но и производить ее, да еще и с излишком. Понятно, что без особенных технологий такую сложную задачу не решить.

9a2bc56f191b02130cd6fc49d4bee487.png

Поскольку все это - еще новая для нас "территория", существует некоторый недостаток терминологии. Если нам худо-бедно знаком только один "активный дом", то в Европе и США, где развитие соответствующих технологий имеет более солидную историю, "активные дома" имеют несколько градаций:

  • "Низкоэнергетический дом" (low - energy house) - строительство с применением повышенной термоизоляции, в котором максимально уменьшены "тепловые мостики". Здесь не требуется дополнительной самостоятельной выработки энергии, а пониженное потребление объясняется отсутствием существенных потерь и рекуперацией тепла, производимого приборами и находящимися в помещении людьми.
  • "Дом с нулевым потреблением энергии" (zero - energy building) - это дом, который не потребляет никакой энергии из внешних общих сетей, а все свое потребление покрывает самостоятельно. Надо отметить, что для достижения, такого показателя необходим какой-то источник выработки энергии из возобновляемых источников.
  • "Дом категории EnergyPlus" - так сказать, "венец" этой пирамиды, или дом, который не только обеспечивает потребности своих жильцов полностью, но еще и производит излишки энергии, которые за существенную плату "сливает" в общую энергосеть. Чаще всего наше понимание концепта "активного дома" соответствует именно этой подкатегории.
  • Есть еще понятие полностью автономный дом, который строится для эксплуатации независимо от инфраструктуры, коммунальных услуг, электрических и газовых сетей, муниципальных систем водоснабжения, систем очистки сточных вод, ливневых стоков, услуг связи, и в некоторых случаях, даже дорог общего пользования. Этот тип дома и целесообразность его возведения, однако, требуют отдельной дискуссии, поэтому здесь мы ограничимся лишь этим упоминанием.

Кроме того, существует глобальная путаница между понятиями "активный" и "пассивный" дом. И действительно, есть много точек зрения на то, какой подход совершеннее, и наверное, каждый это решает для себя сам.

Мы же отметим следующее: "пассивный" дом в идеальном своем исполнении (в данном случае "идеальное" как раз не означает "недостижимое") может достигнуть уровня нулевого потребления, потому что, по расчетам ученых, вышеописанных мер достаточно, чтобы полностью отказаться от дополнительного обогрева помещений. Но это заявление звучит неубедительно не только для нас, но и для европейцев, поэтому желающих "подстраховаться" на случай очень уж холодной зимы или очень уж жаркого лета с самого момента появления этой концепции была масса. Все мы люди, и все мы считаем, что экология - это хорошо, но против холода "не попрешь". Мерзнуть не хочется никому. Поэтому, постепенно в качестве дополнительных, или вернее сказать "резервных", систем получения энергии стали устанавливать те, которые используют возобновляемые источники. А отсюда и до идеи об EnergyPlus - рукой подать.

Особенностью активного дома (и его отличием от "пассивного") является наличие большого количества окон, потому что таким образом достигается существенная экономия электроэнергии на освещение помещений за счет поступления естественного света. И кроме того, согласно данным огромного количества исследований, естественный свет гораздо лучше для нашего здоровья, как и достигаемый таким образом комфортный внутренний микроклимат.

Здесь следует отметить, что одним из самых активных пропагандистов и инициаторов концепции "активного дома" является датская компания Velux, занимающаяся производством оконных систем. Заметим, что в списке рекомендаций для строительства "пассивных" домов не на последнем месте стоит призыв размещать окна преимущественно на южной, прогреваемой солнцем, стороне дома, и существенно сократить общее количество окон, ориентированных по другим сторонам света. Такой подход представляется вполне оправданным, если учесть, что окна считаются традиционно слабым местом с точки зрения теплоизоляции.

Если же вам необходимо увеличить количество окон и световых люков, то, конечно, теплоизоляционные характеристики такого дома окажутся существенно сниженными, и даже о статусе "нулевого потребления" говорить не приходится. Тогда вам на помощь придут источники возобновляемой энергии.

Солнечная энергия

Часто для улавливания и последующего использования солнечной энергии на крышах активных домов устанавливаются фотоэлектрические системы, или солнечные батареи. В зависимости от типа выбранного проекта они могут или стационарно встраиваться в крышу с солнечной стороны, или иметь поворотный механизм, так как при использовании солнечной энергии для максимальной эффективности важно, чтобы лучи падали на элементы под прямым углом. Также в фотоэлектрическую систему входит установка преобразования постоянного тока в переменный (инвертор), аккумуляторы для хранения электричества, программное обеспечение и прочие необходимые приспособления.

26377859c9c70ba9305a28db8dfe9914.png

Энергия воды

В некоторых случаях, когда рядом с домом протекает бурная (горная) река, целесообразно установить микрогидроээлектростанцию. Основным конструктивным элементом таких систем, индивидуально настраиваемых под каждый конкретный случай, является водозабор, который следует оснастить ловушками для грязи, сетками и прочими фильтрами, чтобы не допустить попадания грязи, рыбы и льда на агрегат. После прохождения водозаборника водный поток по водоводу подается на турбину, подключенную к генератору.

d3e64f0afed6858bc3d48e5c05fdfdd5.png

Энергия ветра

В местностях, для которых характерны частые ветра, хорошим решением будет оснащение дома миниатюрной ветровой турбиной, подключенной к генератору, который выдает постоянный ток. Однако, поскольку ветер - явление в большинстве случаев непостоянное, то при использовании этого варианта следует принять меры по защите сети от скачков напряжения и учесть возможность перебоев энергии в случае штиля.

6fadd9e9f6fa684ee627a3af1b524fc4.png

Кроме того, результатом новейших исследований в области освоения альтернативных источников энергии стала разработка виброветровых панелей, способных преобразовывать в электрическую энергию ветров небольшой силы, которые не могут обеспечить эффективную работу ветровых турбин. Такие установки меньше, дешевле и проще в эксплуатации, нежели ветрогенераторы, однако для успешного их применения требуется согласование конструкции между инженерами и архитекторами, чтобы избежать нежелательных вибраций здания, которые могут потенциально губительно действовать на фундамент.

148f1747b50176b42117c5df4febb285.png

Геотермальное отопление

Также все чаще как источник обогрева используется геотермальная энергия. Дело в том, что на определенной глубине земля имеет неизменную температуру, и чем больше эта глубина - тем температура выше. Соответственно, появилась идея использовать этот возобновляемый ресурс, как и остальные, указанные выше.

Первый вариант использования геотермальной энергии возможен в местах тектонических разломов, где есть выходы геотермальных источников на поверхность. Обычно в таких регионах (у нас в качестве примера можно привести Камчатку) существуют крупные геотермальные электростанции, или вода, нагретая недрами земли, подается прямо в городскую отопительную сеть. Однако, здесь обязательно требуется обратить пристальное внимание на характеристики труб сети и особенно материалов, из которых они изготовлены: высокоминерализованная вода может их попросту разъесть.

Для регионов, где горячие источники отсутствуют, есть еще один вариант использования геотермальной энергии: установка на приусадебном участке системы с теплонасосом. Данный метод позволяет обогреть дом без существенных дополнительных затрат.

Ключевым элементов подобных систем является система труб, как проходящих в доме, так и зарытых в землю на определенную глубину. Под воздействием теплового насоса по ним течет хладагент - специальное вещество, которое, проходя по подземной части труб, нагревается до 5-10 градусов (такова постоянная температура земли на этой глубине), затем, испаряется под действием данной температуры, а далее поступает в компрессор. Там хладагент сжимается, что приводит к значительному повышению его температуры, а потом переходит в конденсатор, где отдает свое тепло теплоносителю, циркулирующему в доме, от этого он охлаждается и снова сжижается. Затем, цикл повторяется.

Для нагревания хладагента и его полного испарения система подземных трубопроводов должна быть достаточно обширна: общая площадь, занимаемая системой подземных труб, должна быть в 1,5-2 раза больше общей отапливаемой площади дома, если вы разместили трубы горизонтально. Есть вариант вертикального размещения подземных труб, когда столь значительные площади не требуются. Но в этом случае потребуется опустить трубы на большие глубины - порядка 100 м под землю.

Заметим, что система с теплонасосом существенно снижает затраты на обогрев дома, обладает высоким КПД, но требует значительных стартовых вложений и имеет длительный срок окупаемости. Да и изыскать требуемый для размещения труб земельный участок большой площади, часто, неразрешимая задача. Непросто и опустить трубы на значительную глубину. 

237d48bf3e98320d6e3b350a7d5c8a8a.png

Микро-ТЭЦ

Также достаточно большой популярностью пользуются установки микро-ТЭЦ, работающие на биогазе или биотопливе, потому что их использование не связано с какими-либо особенностями местности или спецификой ландшафта, а подвоз топливных пеллет или использование биогаза можно организовать практически везде. Микро-ТЭЦ чаще всего создается на базе двигателя внутреннего сгорания и вырабатывает не только электричество, но и тепло. Как показывают исследования, во многих случаях такая система эффективнее централизованного отопления, так как утечки тепла и энергии во время их транспортировки от мини-ТЭЦ к потребителю практически отсутствуют.

Кроме того, "активные дома" чаще всего оснащаются системами, направленными на уменьшение "урона", наносимого домохозяйством экологии местности. Например, системами раздельного сбора мусора, приготовления и последующего использования компоста, а также частичной очистки и повторного применения хозяйственных стоков (Самостоятельная очистка хозяйственных стоков приветствуется муниципальными властями далеко не везде, прежде всего, потому что бытовые стоки, поступающие из кухни и от стиральных машин, могут быть загрязнены слишком сильно, чтобы обеспечить требуемый уровень их очистки непромышленным способом и позволить безопасно применять их повторно. Однако менее загрязненные стоки, такие как, например, вода из душа потенциально могут использоваться повторно).

О дешевизне и общедоступности подобных проектов, конечно, на данный момент говорить не приходится, но отметим, что стартовый шаг на этом нелегком пути сделан: первый реальный "активный дом" в России уже построен, и вы можете подробнее узнать о нем в разделе Мега-проекты нашего портала.

  0
  3514
Темы
Актуально
Обновляем внешний вид дома или квартиры: кладем декоративный камень
25.11 Обновляем внешний вид дома или квартиры: кладем декоративный камень
Отделка декоративной каменной плиткой сегодня становится популярным способом декора. Вот ряд советов по правильному применению этого материала.
 
  2490
Дом с мансардой. Особенности проектирования и строительства
25.11 Дом с мансардой. Особенности проектирования и строительства
Рассмотрим совместно с профессионалом основные нюансы возведения загородного дома с мансардой и выслушаем его рекомендации.
 
  3008