Как повысить энергоэффективность жилого дома?
Всем привет!
В предыдущей статье мы выяснили, что наш каркасный дом имеет наивысший класс энергоэффективности – А++. И я обещал вам рассказать, как мы этого добились.
Тепловой баланс любого дома, состоит из поступающего тепла и теплопотерь.
У 99,99% домов этот баланс отрицательный и поэтому мы вынуждены устанавливать систему отопления, для поддержания внутри дома необходимой температуры. Логично, что необходимо стремиться к увеличению теплопоступлений и уменьшению теплопотерь, тогда тепловой баланс будет выравниваться, и необходимость в отоплении снижаться.
И вот как раз эта 0,01% это пассивные дома, у которых этот баланс находится в равновесии и им не нужна система отопления.
Если чуть подробнее про тепловой баланс.
Поступающее тепло в основном бывает двух типов:
- бытовое - это непосредственно мы с вами, животные, горячая вода, электроприборы - плитки, холодильники, компьютеры и т.д.;
- и солнечная радиация, проникающая через окна;
- изредка можно встретить – геотермальное тепло (или тепло земли) и солнечные коллекторы, но это крайне дорого.
Что касаемо теплопотерь – бывают тоже двух видов:
- через вентиляцию – это когда мы выбрасываем теплый, но «уже грязный» воздух сразу на улицу, без какого-либо сопротивления (если нет рекуператора.. об этом чуть позже);
- и с сопротивлением через ограждающие конструкции – стены, крыша, пол, окна, двери. Происходит это посредством теплопередачи.
Почему вообще происходят теплопотери. Из второго закона термодинамики следует, что самопроизвольная передача тепла всегда происходит от более горячего тела к менее горячему. Поэтому зимой наш теплый воздух внутри дома, стремиться нагреть холодный воздух снаружи. Чаще всего это происходит теплопроводностью или конвекцией.
Теперь давайте немного статистики. Через что обычно происходит большая часть теплопотерь.
Теперь давайте остановимся на каждом пункте более подробно, на примере нашего дома.. с цифрами.. в порядке убывания теплопотерь.
1 Вентиляция
Как я уже говорил - половина всех теплопотерь дома происходят через вентиляцию, т.к. в целях поддержания постоянного воздухообмена в доме, мы вынуждены выбрасывать наружу отработанный нагретый воздух и запускать внутрь свежий холодный.
Для предотвращения данного явления, используется – приточно-вытяжная вентиляция с рекуперацией тепла (или иногда называют просто рекуператор). Принцип действия рекуператора основан на принудительной механической подаче и вытяжке воздуха.
Движущиеся потоки воздуха в теплообменных кассетах передают тепло выбрасываемого воздуха поступающему в помещение наружному воздуху. Коэффициент возврата тепла при определенных условиях может доходить до 90%.
Теплообмен (рекуперация) происходит без непосредственного смешивания потоков входящего воздуха и подаваемого. Приточный и вытяжной воздух дополнительно очищается фильтрами. Производительность вентиляционного устройства и температуру подаваемого в помещение воздуха можно регулировать самостоятельно.
Теперь о цене. Это наверно, единственный недостаток.
Самый дешевый рекуператор в Красноярске для дома в 100м2 стоит 41000 рублей. Если брать не самый дешевый + к нему необходимо приобрести вент каналы на весь дом. Думаю, только на материалы уйдет около 100.000 рублей. По примерным расчетам, срок окупаемости 10-15 лет. Именно по этой причине, мы отложили его покупку. Но надо отдать должное.. установка рекуператора – самый действенный метод для повышения энергоэффективности вашего дома.
Еще здесь же хочу немного затронуть тему дышащих стен. Если в деревянном доме (бревенчатом, брусовом, каркасном) в стенах не устраивать пароизоляцию и выбирать воздухопроницаемые материалы (дерево, бумага, гипс и т.д.), то можно добиться воздухообмена через стены. Т.е. верхние слои воздуха будут сквозь толщу стены уходить наружу (называется эксфильтрация), а через нижнюю часть стен будет заходить уличный воздух (инфильтрация).
При этом, наши стены будут работать как большой теплообменник. Тем самым можно снизить производительность, своей классической (механической, вытяжной вентиляции) и получить небольшой прирост энергоэффективности.
Важный момент! Нельзя перебарщивать с эффектом дышащих стен. Стена должна удовлетворять требованию нормативов по сопротивлению воздухопроницанию (СП50.13330.2012).
Что касаемо цифр. В нашем доме реализованы дышащие стены.. примерный воздухообмен сквозь них небольшой – порядка 10м3/час. Много это или мало, решать вам.. по нормам на одного человека должно приходиться около 30м3/час.. но на практике знаю, что в тех же многоэтажках, воздухообмен едва ли достигает 15-20м3/час на человека.
2 Окна
Сопротивление теплопроводности оконного блока в разы меньше практически любой современной глухой стены, именно поэтому при относительно малой площади остекления теплопотери через окна сопоставимы с теплопотерями через кровлю или стены.
Иногда на ютьюбе можно встретить экспертов с тепловизорами, которые в результате тепловизионной съемки показывают и утверждают, что окно (по теплопроводным свойствам) может быть сопоставимо с глухой стеной. На самом деле это миф. Чтобы провести тепловизионную съемку окон правильно, на них необходимо приклеить бумагу и сама съемка должна проводится ночью или рано утром. В противном случае, тепловизор не покажет корректную температуру поверхности стекла.
Вернемся к способам снижения теплопотерь. Основных их два:
2.1 Самый очевидный, это снизить площадь остекления. Но тут есть определенный предел (для обеспечения естественной освещенности), который нормируется СП 55.13330.2016.
2.2 Увеличить приведенное сопротивление теплопередаче оконного блока.
Многие специалисты продолжают спорить о теплопроводности своих материалов, обрамляющих светопрозрачную конструкцию, забывая о том, что это составляет примерно 10% от всей ее площади. Оставшиеся 90% приходятся, непосредственно, на сам стеклопакет. Энергоэффективность светопрозрачной конструкции будет ничтожно мала даже при самом "теплом" профиле и раме, если используется малоэффективный, низкокачественный стеклопакет. При этом сегодня в структуре стоимости 1 м2 оконной конструкции на долю стеклопакета приходится не более 30%.
И еще интересный момент. Когда мы неоднократно приобретали окна, на итоговую стоимость не оказывало влияние, какой мы заказываем стеклопакет: простой или с различными улучшениями. А эффект значительный. К примеру: обычный двухкамерный стеклопакет имеет сопротивление теплопередаче – 0,47, а двухкамерный стеклопакет, заполненный аргоном с И-тым стеклом (его еще называют, стекло с топ покрытием или серебром) – 0,71.
Т.е. увеличение сопротивления теплопередаче окна на 50% без изменения стоимости окна!
Ну и конечно чем больше ширина и количество камер, тем лучше.
Соответственно, для нашего дома мы приобрели окна с самым лучшим стеклопакетом, какой смогли достать – Двухкамерный стеклопакет с шириной камеры 14мм, заполненный аргоном с И-тым стеклом (сопротивление теплопередаче – 0,78 м2С/Вт).
2.3 Еще небольшую прибавку к сопротивлению теплопередаче окна можно получить, если заказать окно, в стеклопакете которого будет использоваться дистанционная рамка из пластика, а не алюминия. К тому же, это предотвращает появление конденсата внутри окна.
2.4 Еще один тезис, по поводу рольставен. Это эффективно с позиции энергоэффективности, но это дорого и срок окупаемости (по нашим подсчетам) составляет – более 150 лет.
3 Геометрия дома
Вполне логично, что чем меньше площадь теплозащитной оболочки здания (при равном объеме), тем меньше теплопотери дома. Рассмотрим способы уменьшения площади теплозащитной оболочки здания для увеличения энергоэффективности.
3.1 Стремление к круглой форме плана. Чем больше план приближается к круглой форме, тем больше энергоэффективность. Происходит это за счет снижения периметра здания и соответственно снижения площади боковых ограждающих поверхностей.
Но круглая форма плана не совсем удобна и выгодна.
Из рисунка на экране следует, что после восьмиугольника, дальнейшее стремление к круглой форме плана не дает существенного снижения периметра, соответственно и прибавки к энергоэффективности.
Таким образом, восьмиугольная форма плана является оптимальной с точки зрения энергоэффективности и удобства.
3.2 Многоэтажность. Многоэтажные дома, имеет большую энергоэффективность, чем одноэтажные. Происходит это за счет того, что у первого этажа тепло не уходит через потолок, а у верхнего через пол. У трехэтажного дома второй этаж вовсе теряет тепло только через боковые поверхности.
Для еще большего увеличения энергоэффективности, при возведении многоэтажных зданий, следует учитывать следующий способ.
3.3 Стремление к сфере. Уменьшение разницы между высотой и длиной (шириной) здания увеличивает энергоэффективность. Происходит это за счет того, что если у вас один из габаритов дома сильно разнится с другими габаритами, то неоправданно начинает расти площадь боковых поверхностей.
Т.е. проще говоря – стремимся к сфере. Эта фигура имеет лучшее соотношение площади поверхности к заключаемому объему.
Наш дом имеет габариты (8,5х6х6 метров).
Т.е. мы стремились хотя бы к правильному кубу, но один габарит все же выбивается, т.к. 6х6 метров маловатый дом. Но и по конструктивным соображениям хотели оставить один габарит в плане 6 метровый, т.к. брус и доски имеют такую длину, и не хотелось бы их стыковать.
3.4 Мансардный этаж. Использование мансардного этажа, так же снижает площадь ограждающих конструкций, т.к. скругляет верх дома.
3.5 Не высокие потолки. Чем меньше высота этажа, тем больше энергоэффективность. Происходит это за счет снижения площади боковых ограждающих поверхностей. При этом опять же есть предел. Согласно СП55.13330.2016:
Что касаемо нашего дома.. Хоть у нас и район IВ, т.е. можно было делать потолки 2,5 м, но это показалось нам уж совсем низко. На первом этаже мы сделали потолки 2,65м, вот на втором мансардном этаже мы сделали потолки 1,8м в нижней точке и 2,45м в верхней части.
4 Утеплитель
Применение эффективных утеплителей, оптимальной толщины является одним из самых важных параметров энергоэффективного здания.
С увеличением толщины утеплителя, растет приведенное сопротивление теплопередаче стены.
Таким образом, чем больше толщина утеплителя, тем больше энергоэффективность.
Но есть одно НО. По нашим расчетам вышло, что дополнительное утепление стен, крыши, пола сверх нормируемого имеет срок окупаемости порядка 20-30 лет. Поэтому следует ориентироваться на нормированное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции.
В нашем случае, для каркаса мы использовали доску шириной 200мм. Соответственно и утепляли все в круг на 200мм. Утеплитель выбрали – эковату, т.к. такой утеплитель имеет хорошую паро- и воздухопроницаемость, не боится влаги, долговечный, не распространяет горение, не гниет и в нем не заводятся мыши.
На самом деле для каркасного дома можно применять множество видов утепления. Все зависит от ваших приоритетов. Любой из современных эффективных утеплителей в каркасном доме будет отлично сохранять тепло дома, т.к. вы вынуждены заполнять все пространство между этим утеплителем, тем самым создавать достаточно толстый слой утепления. И это решение будет в разы эффективнее, любой другой классической стены при прочих равных.
Если кратко описать пирог нашей стены изнутри.. это – гипсокартон 12,5мм по деревянным направляющим 25мм, плотная строительная бумага, эковата 200мм, плотная строительная бумага, деревянные направляющие 50мм, деревянная имитация бруса 20мм.
5 Каркас дома
Хочу прояснить один момент, почему мы отказались от сборки дома, заранее подготовленными щитами (по канадской или финской технологии), просто было немало вопросов. Да поэлементная сборка сложнее на этапе строительства, но считаю, что так дом получается более монолитным (если можно так выразиться), точнее геометрия и лучше энергоэффективность.
В каркасном доме из-за деревянного каркаса стена получается не однородная и древесина относительно эффективного утеплителя, выступает как мостики холода. Поэтому мы стремимся, минимизировать количество элементов каркаса (и соответственно объем древесины), но главное без потери жесткости и несущей способности.
И еще один момент, если есть возможность выбора – где разместить элемент каркаса, то предпочтительнее размещать к внутренней части пирога конструкции. Так как в таком случае этот элемент зимой будет находиться в плюсовых температурах, изотермы и соответственно плоскость возможного увлажнения утеплителя вы сдвигаете дальше на улицу и дополнительно дерево относительно утеплителя имеет какую-никакую теплоемкость, что полезно для микроклимата дома.
В нашем же случае мы ставим стены на ростверк, без нижней обвязки стены – ее роль выполняет, непосредственно деревянный ростверк 200х200мм. Это позволяет разложить вертикальные балки внутри, которые пересекаются со стенами только в месте опирания. А для устойчивости мы их прибили к стойкам напрямую (если рядом) или через деревянные вставки (если на расстоянии), которые разместили внутрь дома. Тем самым существенно снизили количество досок в перекрытии.
5.2 Стены. Как говорилось ранее, отказавшись от щитов, мы размещали стойки прямо на ростверк (что позволило убрать нижнюю обвязочную доску).
Так же шаг стоек местами доходит до 700 мм (принят по расчету для доски 200х50мм), так как мы утепляем эковатой и нам не обязателен типовой шаг 600мм.
5.3 Угол стен. Сделан следующим образом.
Для дальнейшей внутренней отделки потом просто прибивается Г-образный брусок, для крепления гипсокартона. А так получается самый наименее теплопроводный угол, который можно придумать.
5.4 2-ой этаж. Принцип такой же, как и на первом этаже. Стойки сразу ставятся на двойную верхнюю обвязку нижних стен. Так же и балки перекрытия укладываются на нее. И все это связывается вместе, сразу или через вставки размещенные внутрь.
5.5 Покрытие дома. Здесь мы убрали одну доску из верхней обвязки стен, т.к. все стропильные ноги опираются на обвязку ровно над стойками. И сама обвязка идет 6-метровая цельная без стыков, ровно на ширину дома.
5.6 Перемычки (хидеры). Делали только там, где прикладывается нагрузка посреди проема (как например над окном 2 этажа.
Или нужно перераспределить нагрузку на большее количество стоек (как на восточном фасаде). Располагали мы их так же внутрь.
Продолжение выложу завтра (уперся в ограничение фото)...
Спасибо что дочитали эту статью до конца. Надеюсь, эта информация была для вас полезна. Если понравилось - поставьте, пожалуйста, плюс.. хотелось бы попасть в горячее :)
https://www.youtube.com/c/Хорошийдом <-
Всем удачи и пока!
