Стоит ли строить энергосберегающий дом?

Оправдывает ли себя строительство энергосберегающего дома? Какие решения лучше? Какие преимущества они дают? Принимая решение о стро­ительстве дома и зани­маясь поисками проекта,    нужно учитывать буду­щие расходы по его эксплуатации. Большинство из них будет связано с его отоплением, значит, особое вни­мание следует уделить решениям, влияющим на поступление и потери тепла. Самое большое значение име­ет теплоизоляция внешних ограж­дающих конструкций: стен, окон, дверей, полов, крыши. Чем больше их коэффициент сопротивления теп­лопередаче R (м2*К)/Вт, тем меньше будут потери тепла. Большое коли­чество тепла может дать солнечное излучение.

Дом простой, компактной формы украшают интересные детали и тщательно подобранные отделочные материалы	Солнечную энергию дом получает не только благодаря установленным на крыше солнечным коллекторам, но и через большие окна на южном фасаде дома

• дом имеет добротную теплоизо­ляцию: коэффициент сопротивле­ния теплопередаче R составляет соответственно: для наружных стен - 4,0 (м2*К)/Вт, для окон и дверей - 0,56 (м2*К)/Вт, для перекрытия - 5,0 (м2*К)/Вт, для пола-2,5 (м2*К) /Вт;
• зимой во всех помещениях преобла­дает температура +20°С, расчетная наружная температура составля­ет -20°С;
• в доме есть одна ванная, один санузел и одна кухня (количе­ство необходимого, наиболее интенсивно вентилируемого воз­духа, который нужно нагреть, - 50 + 30 + 70 = 150 м3);
• в доме будут проживать четыре человека (количество людей вли­яет на количество получаемого тепла);
• помещения имеют высоту 2,7 м.
  

Даже самое современное и до­рогое окно имеет более низ­кий коэффициент сопротивления теплопередаче R, чем хорошо тепло­изолированная стена. Следователь­но, потери тепла через окна будут значительными. Но это не значит, что надо жить в доме без окон или ограничивать их размер, ведь при­ток естественного света в помеще­ние - это залог комфорта и хорошего самочувствия. Наоборот, в жилых помещениях нужно не ограничи­вать величину окон, а использовать их способность пропускать в дом солнечную энергию для получения тепла. Количество тепла, получа­емого от солнца, может превзойти потери, вызванные значительной величиной остекленных поверх­ностей окон. Обязательное усло­вие для этого - расположение окон со стороны наиболее интенсивно­го освещения солнцем - с юга.С востока и запада солнце светит на протяжении более короткого пе­риода времени, да и лучи, с точки зрения получения тепла, падают под менее благоприятным углом, так как солнце находится ниже над горизон­том. Следовательно, оно слабее обо­гревает внутренние помещения.

Остекление с северной стороны при­ведет к увеличению потерь тепла. Поэтому, проектируя дом, желатель­но сделать так, чтобы с севера дом вообще не имел окон и дверей или площадь, которую они занимают, бы­ла минимальной.  

ВНИМАНИЕ - БОЛЬШИЕ ОКНА!

Большие окна, через которые в дом должно проникать тепло, не долж­ны быть ничем заслонены. Тень, отбрасываемая деревьями, соседними домами, балконом, расположенным над окнами, или широким навесом, мешает проникновению тепла внутрь. В этом случае остекленные участки не будут способствовать снижению потребления тепловой энергии.

С другой стороны, сильный нагрев помещений, который так приятен зимой, может вызвать дискомфорт летом. Поэтому дом, спроектирован­ный для максимального получения солнечной энергии, нужно оснастить устройствами, препятствующими летнему перегреву помещений. Это могут быть подвижные шторы, рол- леты или маркизы, затеняющие поме­щения. Природной шторой могут слу­жить лиственные деревья и кусты, сбрасывающие на зиму свои листья. Проблема перегрева не возникает, если воздух в помещениях охлаждает­ся кондиционерами. Но поскольку они при эксплуатации используют доста­точно много электроэнергии, их ста­раются не устанавливать в домах, которые должны быть дешевыми в эксплуатации.

Другой способ снижения температу­ры в помещениях летом - это исполь­зование принудительной вентиля­ции с грунтовым теплообменником, который представляет собой длинную трубу, уложенную в земле на глубине приблизительно 1,5 м. Так как летом температура почвы на этой глубине гораздо ниже температуры наружно­го воздуха, проходящий по трубе воз­дух, который затем подается в систему вентиляции, охлаждается и в помеще­ниях становится прохладнее.

Все эти решения связаны с дополни­тельными расходами на установку устройств, в которых нет необходи­мости, если в доме не используются решения, способствующие получению солнечной энергии. Но практика пока­зывает, что эти расходы быстро окупа­ются. Особенно это касается использо­вания самых простых решений - штор или маркиз. 

Пример. Влияние размещения окон на потребность в тепле для обогрева дома 

Сравним дома одинаковой формы, в которых окна имеют одинаковую площадь, но по-разному рас­положены относительно сторон света (дом 1, 2, 3). Проверим, как увеличение площади окон повлияет на потребность дома в тепле (дом 4).

Дом 1 - с окнами, равномерно расположенными на всех фасадах, площадь окон S = 24 м2


Дом 2 - без окон с севера, площадь окон S = 24 м2


Дом 3 - без окон с севера и с большими окнами с юга, площадь окон S = 24 м2
 

Дом 4 - без окон с севера, с большой площадью остекления с востока и запада, площадь окон S = 28 м2

Очевидно, что строительство дома, не имеющего с северной стороны ни окон, ни дверей, дает опреде­ленную экономию в потреблении энергии для обогрева. Перенос две­ри и двух окон с северного фасада на восточный и западный фасады вдоме 2 позволит сэкономить око­ло 3,5% энергии, необходимой для обогрева дома по сравнению с до­мом 1. Дополнительной экономии можно достичь, группируя окна с большой площадью остекления на южном фасаде, как это сделано в доме 3. По отношению к дому 1, рас­ход энергии снизится на 5,2%. В то же время увеличение площади окон с западной и восточной сто­роны (дом 4) не оказывает особого влияния на расход энергии, несмо­тря на то, что общая площадь окон увеличена с 24 до 28 м2

Разница порядка 5% в затратах на обогрев дома не такая уж суще­ственная, но, учитывая отсутствие дополнительных инвестиционных расходов, при проектировании дома стоит обратить внимание на способ расположения окон на фасаде.

Многие считают компактный дом, имеющий форму прямо­угольного параллелепипеда, простым и неинтересным. Сложная форма может быть более привлекатель­ной, но для такого дома потребуется больше энергии для обогрева. Форма здания должна быть такой, чтобы площадь наружных стен была как можно меньше. Такой дом обойдется дешевле и в процессе строительства, и в эксплуатации - потери тепла будут меньше, так как будет меньше пло­щадь теплообмена между внутренней частью дома и окружающей средой. Уменьшится и количество мостиков холода (к ним относятся углы дома), через которые уходит много тепла.

Пример. Влияние формы дома на потребность в тепле для его обогрева 

Сравним дома, имеющие разную форму, с одинако­вой площадью наружных стен и с окнами, которые одинаково расположены относительно сторон света.

Дом 5 - в форме квадрата


Дом 6 - в форме прямоугольника

 
Дом 7 - в форме буквы L


Дом 8 - крестообразной формы

Отличия небольшие, но видно, что дома с большей площадью наруж­ных стен требуют больше энергии для обогрева. Между домом, имею­щим наиболее благоприятную фор­му - в виде квадрата, - и домами L-образной и крестообразной фор­мы разница потребности в тепле со­ставляет всего 3,5%. Более сложная форма дома может способствовать расположению большего количества окон с южной стороны и отсутствию их с северной стороны, что позволит сделать эту разницу еще меньше.

Cделать выбор между одноэтажным, двухэтажным или одно­этажным домом с мансардой совсем не просто. Следует учитывать не толь­ко функциональность внутреннего пространства - планирование распо­ложения помещений относительно друг друга, удобную коммуникацию, но и то, сколько энергии необходимо для обогрева каждого из них. Одно­этажный дом имеет самую большую площадь ограждающих конструк­ций (стены и крыша), через которые уходит тепло. В доме с мансардой используется все пространство, и все оно обогревается.

Пример. Влияние количества этажей дома на потребность в тепле для его обогрева Сравним дома, у которых окна одинаково распо­ложены относительно сторон света, имеющие одинаковую площадь, но разное количество этажей.

Дом 9 - одноэтажный

 
Дом 10 - одноэтажный дом с мансардой


Дом 11 - двухэтажный

На этот раз сомнений не возникает: одноэтажный дом - это не лучшее решение. Тот, кто хочет экономить на отоплении, должен построить, по крайней мере, дом с двумя эта­жами. Придется ходить по лестнице, но зато тепло из помещений на пер­вом этаже не будет сразу уходить через крышу, а обогреет еще и по­мещения, расположенные выше.

В одноэтажном доме площадь кры­ши, через которую уходит большое количество тепла, является самой большой относительно жилой пло­щади, поэтому значительной явля­ется разница в потреблении тепла. Например, сезонный обогрев одно­этажного дома (дом 9) по сравнению с двухэтажным домом или домом с мансардой (дома 11 и 10) обходит­ся дороже. Может возникнуть вопрос о разни­це потерь тепла через пол в доме с жилой мансардой и двухэтажном доме. Это связано с тем, что в доме с мансардой из-за большого наклона кровельных скатов определенная часть жилой площади теряется под его скосами. Чтобы с функциональ­ной точки зрения этот дом был экви­валентен двум другим, с которыми его сравнивают, была соответственно увеличена (приблизительно на 16%) его площадь, рассчитанная на уровне пола. Увеличение площади наружных ограждающих конструкций приведет к повышению теплопотерь, отсюда именно такой, а не иной результат.

Дом 12 - одноэтажный, площадью 144 м2
(для расчетов можно предположить, что окна и двери имеют площадь 24,5 м2, а стены -118 м2)

Пред­положим, что в первом установлены стандартные ПВХ-окна, предлагаемые всеми производителями. Их коэффи­циент сопротивления теплопередаче R обычно не указывается, произво­дители дают значение только ко­эффициента R используемых в них стекол, который, обычно, составля­ет 0,9 (м2*К)/Вт. Поскольку теплоизо­ляционная способность стандартных оконных профилей значительно ниже, считается, что коэффициент всего окна R = 0,56 (м2вК)/Вт.

Во втором до­ме установлены окна из ПВХ, которые в 1,5 раза дороже стандартных окон, но благодаря специальным пятикамерным профилям, их коэффициент R составляет 0,83 (м2*К)/Вт. Дополнительные затраты, связанные с покупкой относительно дорогих окон с большим коэффициен­том R, окупятся приблизительно в те­чение шести лет при отоплении дома электричеством (если не изменятся цены на электроэнергию), а при ото­плении углём этот срок увеличится в несколько раз.

Пример 2. Утепление перекрытия

Тёплый воздух имеет естественную тенденцию подниматься вверх, поэтому теплоизоляции пе­рекрытия над отапливаемыми по­мещениями стоит уделить особое внимание.

Сравним дома, отличаю­щиеся только изоляцией перекры­тий. Предположим, что перекрытие первого дома (площадью 144 м2) име­ет коэффициент R = 5,0 (м2*К)/Вт, а второго - 10 (м2»К)/Вт. Этого можно достичь, уложив на перекрытии соот­ветственно 20-и 40-сантиметровый слой теплоизоляции из минеральной ваты. Инвестиция в утепление перекрытия окупится за четыре года эксплуатации дома при его отопле­нии электричеством.

Пример 3.

Пол, уложенный на грунте, - это ещё один элемент, теплоизо­ляция которого влияет на потреб­ность дома в тепле. Его площадь в рассматриваемом доме составля­ет 144 м2. Сравним два решения: первое - с изоляцией из пенополистирольных плит толщиной 8 см и второе - с изоляцией из тех же плит толщиной 15 см.

Увеличение толщи­ны теплоизоляции влечет за собой увеличение коэффициента сопро­тивления теплопередаче R пола с 2,5 до 4,16 (м2*К)/Вт. Это позволя­ет сэкономить на отоплении дома. Расходы, окупятся за три года при обогреве дома электричеством. Это выгоднее, чем дополнительная теплоизоляция перекрытия минеральной ватой.

Стоит иди не стоит строить энергосберегающий дом?

Кто-то из вас подумает: зачем усложнять себе жизнь такими решениями, если каждое из них по­зволяет сэкономить от нескольких десятков до нескольких сотен рублей в год? Да, на первый взгляд, при сегодняшних расходах - это немно­го. Но нужно помнить, что именно одновременное использование нескольких из описанных выше решений поможет сэкономить зна­чительные средства.

Подтверждени­ем этого может быть двухэтажный дом (дом 11) с наиболее компакт­ной (с точки зрения потребления тепла для обогрева) формой дома, с хорошей теплоизоляцией. Значе­ния коэффициента R его наружных ограждающих конструкций состав­ляют: 9,1 - для наружных стен, 0,83 - окон и дверей, 10,0 - перекрытия, 4,16 - пола. Сравним его с домом та­кой же площади, но некомпактной, крестообразной формы (дом 8). Предположим, что коэффициенты R в этом доме составляют: для наружных стен - 4,0, окон и дверей - 0,6, перекрытия - 5,0, пола - 2,5. Увеличение теплоизоляционных свойств окон, пола и перекрытий уве­личивает затраты на двухэтажный дом. Зато сезонные расходы на отопление этого дома уменьшаются. Самую значи­тельную экономию можно получить, отапливая дом электричеством.

Если дом будет отапливаться не только газом, а, например, жидким топливом, то од­нократные инвестиционные затраты окупятся через семь лет. А если цены на топливо (а также та­рифы на электричество) в ближайшем будущем возрастут, то еще быстрее.

Источник: Перейти