Cтена дома как аккумулятор тепла

Принцип сбережения

Энергоэффективный загородный дом

Мрачная перспектива регулярно выкладывать круглую сумму только за тепло (не считая прочих расходов на содержание) побуждает частных застройщиков активно искать энергосберегающие решения.

 

Тёплый энергосберегающий "пассивный" дом в России

 

Представим ситуацию, когда внутри дома плюсовая температура, а снаружи минусовая. Очевидно, что раз внешняя стена разделяет две среды с разными температурами и если одна часть стены имеет температуру, например -20°С, а вторая, напротив, +20°С, то где-то внутри должен быть и ноль. Для простоты условимся, что ровно посередине. Значит примерно половина стены имеет температуру выше нуля. Вполне логично, что между этой тёплой половиной стены и воздухом в доме может происходить процесс теплопередачи.

Например, если, открыв окно, мы удалим весь тёплый воздух из комнаты, то после закрытия форточки более тёплая стена начнёт отдавать накопленное тепло внутрь дома. Притом, тепла будет отдано тем больше, чем больше сохранённая ей энергия. То есть соответственно чем толще, плотнее и тяжелее сама стена.

Этот пример показывает преимущество кирпичных или блочных домов перед каркасными. Последние очень быстро прогреваются, но и столь же быстро остывают при открытом окне - тепло-то стенами не накоплено.

Всё выше сказанное иллюстрирует и тот факт, что внешняя теплоизоляция смещает «ноль» градусов по направлению к внешнему краю стены, увеличивая массу «тёплой» её части, а внутренняя теплоизоляция напротив, мешает ей нагреваться и аккумулировать тепло.

Конечно, говорить об аккумулировании тепла внешними стенами можно с известной долей условности. Дело в том, что внешняя стена непрерывно отдаёт тепло вовне, а значит, что ничего по сути не аккумулирует, только тратит. И если поступление тепла прекратить, внешняя стена постепенно уровняет свою температуру с температурой окружающей среды. Выходит, что именно каркасная стена, по сути, представляющая собой «термос» с минимальными теплопотерями, как раз более эффективна. Ведь она сохраняет, а не отдаёт.

В действительности аккумулируют тепло лишь внутренние стены и находящиеся в помещении массивные объекты, которые способны накапливать тепло. Это может быть внутренняя стена, которая накапливает тепло значительно эффективнее, чем внешняя, ведь она имеет комнатную температуру по всей толщине. Это может быть монолитная колонна, или нечто не менее тяжелое.

Самым мощным аккумулятором тепла раньше служила установленная в центре дома кирпичная печь. Её можно было топить часами, зато и накопит она столько, что потом долго будет тепло. Так что есть смысл не экономить на перегородках и сделать их не из гипсокартона, а монолитными.

 

Сам себя обогреет

Изначально идея заключается в том, что его энергосберегающие свойства исключают наличие отопительных систем в нашем традиционном понимании.

Концепция пассивного, или «нулевого» дома для нашей страны достаточно нова, но, безусловно, перспективна. За счёт использования ультрасовременных теплоизоляционных материалов и решений в конструкциях стен и кровли, установки энергоэффективного инженерного оборудования в таком доме значительно снижены тепловые потери. В десятки раз по сравнению с обычными зданиями. В конструкции используются элементы «солнечной архитектуры»: максимальное остекление с южной стороны и минимальное с северной.

В идеале дом совсем ничего не излучает в окружающую среду - становится «нулевым» по теплопотерям. Что позволяет обходиться тем малым теплом, что вырабатывают человеческие тела, работающее электрооборудование, приносит в дом энергия солнца.

Для внутренних нужд используются солнечные батареи и солнечные коллекторы, которые позволяют получать и накапливать электрическую и тепловую энергию. Система отопления предусматривается только для использования в условиях экстремально холодной погоды.

Неумолимые цифры говорят, что энергозатраты среднестатистического частного дома в России составляют порядка 250-350 кВт*ч на м2 в год. Для сравнения, пассивный дом в Германии тратит не более 15 кВт*ч на м2 в год. Колоссальная экономия энергоресурсов получается. Однако если привезти сертифицированный пассивный дом из Германии к нам, он перестанет быть таковым. Ведь у нас среднемесячная температура зимой ниже более чем на десять градусов. И это не считая возможных морозов, которые теплолюбивым немцам даже и не снились. Так что и потери тепла на порядок выше.

И если пассивному дому, построенному в Западной Европе, достаточно иметь 40 см слой эффективного утеплителя, то чтобы добиться сравнимого показателя у нас, придётся возводить стены со слоем теплоизоляции метровой толщины. Что экономически не оправдано. Вот и идёт поиск некоей золотой середины между «нулевыми» стандартами и нашими реалиями.

Для начала можно попросту перенять хорошо себя зарекомендовавшие энергосберегающие решения. Ведь доля стен в сумме тепловых потерь дома составляет около 30-40%. А значит, их тщательное утепление может и не оказать желаемого эффекта.

Немалая доля тепла уходит через окна. Поэтому в концепции пассивного дома так много внимания уделяется оконным конструкциям. Оконные стекла проходят специальную обработку. Они особенным образом закаляются, чтобы избежать возможного «теплового шока» и покрываются диоксидной энергосберегающей и солнцеотражающей пленкой. Применение интеллектуальных систем отопления позволяет в зависимости от температуры наружного воздуха и потребности дома в тепле плавно подстраивать мощность котла. Очень перспективным вариантом решения проблемы теплоснабжения может стать использование тепловых насосов.

Другая «больная» точка в энергосбережении любого дома – это вентиляция. По санитарным нормам, воздух в жилых помещениях должен полностью обновляться каждые два часа. Но вместе с отработанным воздухом здание теряет и большую долю тепла. Предотвратить это расточительство помогает рекуператор, одна из основ концепции пассивного дома.

При использовании рекуператора открывать окно для проветривания дома не нужно. Установка выводит комнатный воздух на улицу, передавая его тепло через эффективный теплообменник свежему воздуху. Благодаря этому тепловые потери через систему вентиляции снижаются вдвое.

Сегодня все технологии и материалы, с помощью которых можно воплотить в жизнь концепцию энергосберегающего дома, не являются диковинкой. Конечно, пока стоимость возведения пассивного дома у нас примерно на четверть выше средних для традиционного здания расценок. Однако благодаря создаваемой экономии эти затраты окупаются лет за десять. А по мере удорожания энергоресурсов, срок окупаемости подобных решений будет снижаться.