Пассивный дом - энергоэффективное здание

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ПРИДНЕПРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

 

Кафедра архитектуры

 

 

 

Реферат:

«Пассивный дом - энергоэффективное здание»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:                                                                                                   студ.727 гр.

                                                                                                                        Пирнак М .

Проверил:                                                                                                  Денисенко В.И.

                                                

                                               Днепропетровск 2012

 

 

План

   Введение

1.История создания  первых пассивных домов

2.Понятие пассивного дома и основные его преимущества

3.Основные принципы проектирования пассивных домов.

4.Распространение технологии  «пассивный дом»

5.Примеры пассивных  домов

   Литература

 

 

 

Введение 

Ни для кого не секрет, что глобальные энергоресурсы  ограничены, и проблема разумного потребления их – одна из наиболее актуальных на сегодняшний день. Надо сказать, что она не нова. Уже во время первого значительного энергетического кризиса 1974-75 годов люди стали задумываться о глобальной экономии энергоресурсов. Сегодня же, когда по экспертным оценкам запасов основных источников энергии (нефти, газа и угля) в мире осталось примерно на 50 лет, их сохранение стало приоритетной задачей всего цивилизованного человечества. Известно также, что практически половина потребления энергии приходится на жилые дома и сооружения. Поэтому одним из самых очевидных методов ресурсосбережения становится строительство пассивных зданий.

 

 

1.История создания первых пассивных домов

Традиционные  пассивные дома

Традиционные  для южного Китая постройки. Здесь климат такой, что требуется только охлаждение, отопление ненужно совсем.

В некоторых  климатических зонах мира не требуется  ни система отопления, ни система  охлаждения, если дом построен правильно (в отдельных регионах Ирана, на побережье Португалии, в южном Китае). Так строятся «пассивные дома», хотя они так и не называются. Так их назвал Боб Адамсон (1990). И сразу возник вопрос, можно ли задействовать доступные технические решения для создания «пассивных домов» в Европе. Так возникла идея научно-исследовательского проекта «Пассивные дома».

Традиционные  пассивные дома в Исландии

В средние века в Исландии в связи с кризисом с дровами возникла традиция строить  торфяные дома. Это были пассивные дома, правда, без соответствующих окон и системы вентиляции.

Кризис с  дровами: в 17 и 18 веках в Европе возник кризис с дровами в связи с  активным использованием леса. Решение  нашлось: начала развиваться добыча угля. Но в Исландии решение не было найдено. Однако была проявлена изобретательность: исландцы быстро обнаружили, что хорошо изолированные дома остаются теплыми.Торфяные дома в Исландии

 

 

 

Исследовательский корабль «Фрам» был пассивным  домом!

Судно антарктического  плавания «Фрам» Нансена было по сути пассивным домом (1883).

Первый действительно  функционирующий и полноценный  пассивный дом был вовсе не дом, а корабль: это был «Фрам» Нансена.(1883)

Он сам писал: «… стены покрыты пропитанным  смолой войлоком, далее идет слой пробки, затем деревянная обшивка из пихты, потом опять войлок, затем слой воздухонепроницаемого линолеума и наконец, внутренняя обшивка. Палубы…в общей сложности толщиной 40см. окна, через которые особенно легко может проникнуть холод, были трехслойными и помимо этого защищены. Внутри тепло и уютно. Показывает ли термометр -5 или -30 градусов по Цельсию, мы все равно не используем печь. Вентиляции достаточно… холодный зимний воздух поступает через воздуходув. Я склоняюсь к мысли совсем выбросить печь, она только мешает…»(Нансен «В ночи и во льдах» 1887)

Систематические исследования: Вагн Корсгаард и дом  с нулевым потреблением энергии DTH (датская техническая высшая школа)

Дом с нулевым  потреблением энергии DTH на территории кампуса в Копенгагене.

Дом с нулевым  потреблением энергии DTH профессора Вагна Корсгаарда (1973) был пассивным домом.

Систематически  датская техническая высшая школа  проводила имитации и создавала  чертежи, чтобы построить подобный дом. Этот  объект сейчас,  как и раньше является гостевым домом при  университете и в нем функционируют  все пассивные системы. Однако активная солнечная техника после выявления дефектов не обновлялась.С самого начала опыт этого проекта оказывал влияние на исследования, связанные с разработкой пассивного дома.

Систематические работы в Германии: Херстер и Штайнмюллер  и экспериментальным домом Филипса

Экспериментальный дом Филипса

Одновременно с развитием  в Скандинавских странах и  Америке по заказу федерального министерства научных исследований Германии было проведено систематическое исследование создания энергоэффективных домов, в котором принимали участие Херстер (руководитель рабочей группы), Штайнмюллер и другие ученые. Проведение имитаций позволило определить правильные параметры для энергосберегающий домов в Германии, что и доказали полевые испытания. В результате суперизолированный дом на одну семью с активной солнечной техникой, который служил для проведения эксперимента, так и не стал жилым.Опыт этого проекта оказывал влияние на изучение проблемы пассивных домов с самого начала.

Пионеры в Северной Америке: Вильям Шурклиф и Вэйн Шик

Пример  «суперизолированного дома» вСША

Целый ряд североамериканских разработок в конце 70-ых годов и  в начале 80-х («суперизолированные дома») был очень схож с пассивным домом. Вильям Шурклиф опубликовал в этой связи множество работ.Эти работы послужили серьезным фундаментом для создания домов с низким потреблением энергии и пассивных домов в Европе.

Пассивный дом на высоте 2164 метра: институт «Роки маунтинс» Эмори и Хантера Ловинс

Институт  «Роки маунтинс» Эмори и Хантера  Ловинс

Эмори Ловинс, известный  во всем мире благодаря своим публикациям  об альтернативных энергетических решениях, не оставил их в теории. На высоте 2164 метра в Старом Сноумассе, Колорадо, он построил хорошо изолированный и при этом пассивный и работающий на солнечной энергии дом. В зимнем саду росли тропические растения, а печь использовалась крайне редко.Эти опыты дали исследованиям создания пассивных домов надежность и уверенность, что подобные физические процессы функционируют и на практике. В 1995 году Ловинс посетил пассивный дом в Дармштадте. Благодаря ему, пассивный дом стал рассматриваться не как исследовательский проект, а как энергетический стандарт будущего.

Серьезные проблемы первых домов заключались  в следующем:

·         Отсутствие знаний о необходимости качественной изоляции. Сведения об этой проблеме были собраны в  первую очередь в Швеции. Профессор Арне Эльмрот является одним из пионеров в этом вопросе.

·         Отсутствие хорошего решения проблемы энергоэффективных окон. (Ловинс: «нам необходимо использовать лучшие термические качества оконных рам»). Поэтому раньше окна были либо маленькими, либо покрывались слоем изоляции. Вот две причины, по которым этот вопрос не получил широкой огласки.

·         Отсутствие надежной энергоэффективности используемой техники. Во многих проектах возник эффект «технической рождественской ели»: техника была настолько сложной, что либо не работала совсем, либо работала совсем недолго.Далее следует назвать развитие и опыт, которого добились ученые из Швеции (например, Конрад Бруннер, Рюди Кризи и Йозеф Йенни) и в Австрии (Хельмут Крапмайер, Ричард Кальдонацци, Штуре Ларсен).

 

 

 

Первый современный пассивный  дом построили в 1990 году в городе Дармштадте. В нем  проживают четыре семьи и это здание нуждается в столь малом количестве тепла, что можно было бы действительно отказаться от отдельной системы отопления: расход на отопление составляет меньше одного литра жидкого топлива в год на 1 кв.м жилой площади.

 

 

Северный фасад пассивного дома в г. Дармштадте

 

 

 

 

  
Также к современному пассивному дому можно отнести сооружение 1972 года, построенное в Америке, штат Нью-Гэмпшир, город Манчестер. Здание имело форму куба, который имел минимальную площадь поверхности внешних стен при данном объеме. Площадь стекольной поверхности не превышала 10%. Это позволило уменьшить потери тепла через стекло. Северный фасад здания вообще не имел окон. Плоская кровля крыши имела светлый цвет, который позволял уменьшить нагрев дома и снизить требования к вентиляции в жаркое время года. На кровле сооружения установлены солнечные батареи, служившие альтернативным источником энергии.

Теперь такие дома в большом количестве можно встретить в Японии.   
В Финляндии, в городе Отаниеми в конце 70-х годов был построен целый комплекс пассивного дома – «Econo-House». Здание обладало сложным объемно-планировочным решением, которое учитывало все особенности климата страны и расположения здания. Также в комплексе существовала особая система вентиляции, при которой воздух нагревался от солнечной энергии, а тепло сохранялось в стеклопакетах и жалюзи. В целях повышения эффективности сохранения тепла и осуществления теплообмена были применены солнечные коллекторы и геотермальные установки. Форма крыши была сооружена с учетом угла падения солнечного луча в зависимости от времени года.  

Первый “стандартизированный”  пассивный дом был построен в 2005 году в Ирландии, шведской компанией “Scandinavian Homes”.

Фото.Стандартизированный пассивный дом в Ирландии

2.Понятие  пассивного дома и основные  его преимущества

Пассивный дом-это энергоэффективное здание, соответствующее наивысшему стандарту энергосбережения в мировой практике индивидуального и многоэтажного строительства. Для пассивного дома энергопотребление составляет около 10% от удельной энергии на единицу объема, потребляемой большинством современных зданий. Незначительное отопление требуется лишь в период отрицательных температур.

Преимущества пассивного дома

Экологичность. В этих домах применяются современные строительные материалы и конструкции и новейшее инженерное оборудование. На сегодня - это самые совершенные дома в Европе с точки зрения комфорта внутреннего климата помещений. В этих домах автоматически поддерживаются: комфортные температура и влажность воздуха внутри дома, чистота воздуха EU -7 (особо чистый воздух). Ощущение комфорта среды у человека, попавшего в пассивный дом, начинается уже с первых минут пребывания в нём. Чистый, тёплый свежий воздух, тёплые стены и полы (хотя отопление полов отсутствует) вызывает ощущение пребывания в горной местности в летний период. Комфортная среда обитания внутри пассивного дома особенно актуальна для аллергиков, благотворно влияя на здоровье человека, способствуя существенному продлению дееспособного и продолжительности жизни человека.  
 
Экономичность. В пассивном доме отпадают затраты: на разводку водяного отопления и установки котельного оборудования, на подключение газа, емкостей для хранения топлива, расходов на чистку труб и фитингов. Стоимость же электроконвекторов, системы вентиляции и дополнительного утепления практически ниже стоимости классического отоплении. А отказ от сетей газа и теплоцентралей несет в себе возможность значительно сократить себестоимость строительства. Громадный потенциал заложен в 2-х тарифных счетчиках электроэнергии. Для муниципального жилья отсутствие проблем кризисных ситуаций с теплоснабжением.  
Экономичное использование энергии: затраты на отопление пассивных домов в 7-12 раз меньше, чем в кирпичных домах традиционной застройки (9000р/год на коттедж 160 м.кв. и 150 р/месяц на 3-х комн./кв. 70 кв.м. ). Традиционный дом, при толщине стены в 1,5 кирпича или из бруса обложенного кирпичом, тратит на отопление 5 тонн дизеля в год (дом 160 кв.м.), на сумму 18 250 грн , а в пассивном доме стоимость отопления электричеством составляет 2 600 гривен.  
Энергобезопасность. Уникальность пассивного дома в том, что его можно построить в "чистом" поле без использования сетей газа и теплоцентралей. Нужна только вода и электроэнергия в обычном размере 10 кВт на дом или квартиру. Этого вполне достаточно для приготовления пищи, отопления, кондиционирования, вентиляции, горячей и холодной воды. При возможном отключении электроэнергии пассивный дом остывает на 1°С в сутки при температуре наружного воздуха -15°С. Во многом этому способствуют аккумуляторы тепла, роль которых выполняют массивные несущие стены, Ж/Б плиты пола первого этажа и междуэтажные перекрытия. Можно ещё более повысить энергобезопасность пассивного дома дополняя инженерное оборудование различными источниками энергии: камины, печи, тепловые насосы, солнечные коллекторы для подогрева воды, солнечные батареи, ветроэлектростанции, и т.д. Такие мероприятия по повышению энергобезопасности могут сделать пассивный дом полностью энергонезависимым с децентрализованным энергоснабжением, водоснабжением и очисткой бытовых стоков. Колодцы, скважины для воды и индивидуальные очистные сооружения сегодня выполняются многими фирмами и являются делом обыденным. Таким образом, мы стали пред фактом возможной постройки полностью энергонезависимого дома нового поколения, надёжным в эксплуатации, долговечностью более 150 лет, внутриклиматическая среда в котором является лабораторией здоровья для человека. 

 

 
 

Комфортная внутренняя среда. С учетом того, что человек в среднем более 60% своего времени проводит дома, комфортная среда является одним из важнейших факторов при выборе типа здания. Благодаря применяемым техническим решениям, в этих домах поддерживается благоприятный для здоровья человека внутренний климат: теплые стены и полы, оптимальная температура, влажность и чистота воздуха. Достоверно установлено, что комфортная среда обитания, формируемая в пассивных домах, способствует продлению дееспособного срока жизни человека. Например, микроклимат такого здания благотворно влияет на аллергиков. Неудивительно, что именно эти особенности пассивных домов стали причиной их быстро растущей популярности в последние годы.

3.Основные принципы проектирования пассивных домов.

Суть пассивного дома заключается в экономии уже 80% энергии на эксплуатационных расходах только с помощью соответственного архитектурного проектирования, а также использования системы контролируемой приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией. Основные принципы проектирования пассивного дома можно разбить на следующие подразделы:

Ландшафтно-планировочные.

Правильная  ориентация здания по сторонам света, основные принципы "правильности" описаны ниже:

• ветрозащита  северной глухой стороны здания, закрытость этой стороны: зеленые насаждения, лес, другое здание и т.п.;

• открытость объема здания с юга, отсутствие затенения южного фасада. 

 

 
Рис 1.Пример применения основных ландшафтно-планировочных и некоторых объемно-планировочных принципов

На рисунке 1 видно, как применены эти принципы, на примере пассивного дома под Черниговом  (арх. Т.Эрнст). План дома компактный. С южной стороны выполнено полное остекление Северный фасад глухой, без окон, со стороны северного фасада внутри дома расположены буферные зоны. С севера дом защищен деревьями, с юга- полностью открыт.

Объемно-планировочные.

• максимальная компактность здания. Компактность — это соотношение площади ограждающих конструкций (оболочки здания) и всего объема здания (его полезной площади). Чем меньше площадь ограждающих конструкций по отношению к полезной площади здания, тем компактнее оно;
• по возможности полное отсутствие эркеров, внутренних углов, балконов и т.п. Идеальной считается максимальная приближенность формы здания к самой компактной: полушару, стоящему срезом на земле;
• зонирование: разделение на буферные и жилые зоны;
• расположение вспомогательных помещений с севера в качестве буферных зон;
• расположение жилой зоны на юго-востоке;
• расположение зимних садов с южной стороны;
• наличие наружной летней солнцезащиты в виде выступающих архитектурных элементов: эркеров, карнизов, балконов, террас, затеняющих светопрозрачные конструкции и не дающие попадать лучам высокого летнего солнца в здание.