Как отопить весь дом одной свечой, энергией земли или теплом своего тела?

К популярным европейским трендам экономии и энергоэффективности в последние десятилетия добавляются и пассивные дома. Основная идея нового проекта – снижение расходов на отопление, с поддержанием здорового, благоприятного микроклимата для жильцов.

Теперь счета за отопление могут приносить не раздражение, а искреннюю улыбку. Владелец пассивного дома во Франкфурте Андреас не скрывает свою радость – расходы теперь не превышают пару кружек любимого пива. Для этого пришлось отказаться от обычных батарей, но удалось освободить пространство и создать здоровый микроклимат для всей семьи.

Пассивные дома пока являются новым и малоизвестным направлением, но имеют отличные перспективы для развития мирового жилищного строительства. Комплекс средств для утепления и герметизации оболочки здания позволяет свести повседневные расходы на отопление к минимуму. Сегодня немецкое общество активно обсуждает пассивные дома и признает несомненные преимущества этого направления. Новая домостроительная революция уже привела к появлению свыше 16 тысяч пассивных домов в течение десятилетия, В последние несколько лет отмечается экспоненциальный рост строительства пассивных домов. В Германии выдвигаются всё более жесткие требования в вопросах энергоэффективности здания, поэтому многие специалисты уверены – обязательным стандартом в ближайшие годы станут пассивные дома. От других типов домов решено будет отказаться вовсе.

Наши корреспонденты посетили Германию, пообщавшись с владельцами пассивных домов в Дармштадте и убедившись в их уникальных перспективах для мирового рынка жилищного строительства.

Отопить весь дом одной свечой и теплом тела

Концепция пассивных домов строится на достаточно простом и эффективном принципе. Для отопления автономного пространства, вовсе не выпускающего тепла, будет достаточно и одной свечки. Фактически, концепция дома строится на принципе термоса, полностью исключая возможные потери тепла, даже в условиях серьезных морозов поддерживая здоровый и комфортный микроклимат для проживания. Для отопления дома не требуются дополнительные траты – такой «термос» может эффективно обогреваться за счет тепла, выделяемого человеческим телом, энергии работающих электроприборов и солнечной энергии.

Свое математическое обоснование идея дома-термоса, позволяющая отказаться от любого обогрева, нашла в работе известного немецкого инженера В. Файста в 1980-х годах. Ему удалось доказать, что при всей невероятности обещаний о пассивных домах, они являются вполне реальной и осуществимой идеей. Теперь можно отказаться от трат на толстые кирпичные стены. Для современных стандартов энергоэффективности можно ограничиться и полуметровым слоем утеплителя.

Сама идея вызвала широкий резонанс, поэтому расчеты не ограничивались только работой Файста. Его исследования были подтверждены и на практике – первым пассивным домом, возведенным в Дармштадте еще в 1991-м году. По результатам исследования проекта специалисты констатировали – дому действительно не требуется потребление тепла. Для строительства инновационного дома потребовалось на 25% больше затрат в сравнении с обычным, что для первого экспериментального образца в своем классе вполне логично. Несмотря на повышенный интерес к вопросам энергоэффективности в Германии, не уступали и  российские физики. Юрий Лапин в середине 80-х годов проводил аналогичные расчеты. Но так и не смог добиться понимания со стороны российского градостроительного начала. Поэтому решено было не внедрять на практике проект, результаты которого показались слишком фантастическими.

В Германии ситуация развивалась иначе -  в рамках первого здания Файста были сформулированы 5 главных принципов пассивного дома. Первый вариант – высокая теплоизоляция для всех элементов дома. Для кровли, стен и фундамента в условиях центральной части страны было достаточно 30-40 сантиметрового слоя утеплителя, свойства которого подобны 6-8 метровой кирпичной кладке.

Второй принцип предполагает монтаж 3-камерных стеклопакетов с минимальной теплопередачей. Третьим фактором становится повышенное внимание для тонкой работы с мостиком холода. К числу таких мостиков холода относятся различные металлические элементы, стыки элементов и углы здания, через которые происходит интенсивная потеря тепла. В частности, вместо металлических деталей подойдут пластиковые. Четвертый принцип энергоэффективности – герметизация здания, доводя его до состояния термоса, полностью исключив потери тепла и воздуха из помещения.

Хотя нужно помнить о необходимости регулярного обновления воздуха для комфортного проживания и дыхания людей. Следовательно, в помещение нужно регулярно подавать свежий воздух. Советская практика всегда была построена на естественной вентиляции помещений – благодаря форточкам и щелям в дверях и окнах зданиях. Такая возможность в полностью герметичном доме-термосе исключается. Решением проблемы стала искусственная вентиляция, включая в состав рекуператоры-теплообменники. Современная искусственная вентиляция и стала пятым принципом пассивного дома.

Результат проекта действительно впечатлил – критерием пассивного дома стали 15 кВт тепловой энергии на 1 кв. метр. Для сравнения, показатель стал в 10 раз экономичнее рядовых немецких домов 50-80х годов постройки, в 10-15 раз ниже советских домов, сданных в эксплуатацию в 70-х.,  и в 5-7 раз меньше современных российских строений. Уникальные черты новой системы можно объяснить и другим принципом – достаточно 30 свечей, чтобы обеспечить в пассивном доме эффективное отопление для 30-метровой комнаты.

Инновационные решения к простоте и надежности

Первый пассивный дом строился и с шестым важным элементом, но со временем от него отказались. Он включал попытки использования энергии земли. Устанавливался воздухозаборник на определенном расстоянии от дома, проходил свежий воздух сначала по подземной трубе. Воздух при прохождении под землей, где сохраняется положительная температура даже в условиях суровых морозов, постепенно нагревался.  Сама система приносила результат, но из-за дороговизны реализации было решено от неё отказаться.

Такой отказ стал показательным решением. Ведь концепция пассивного дома ориентирована именно на экономичность. В работе немецких исследователей были предложены разные принципы выработки энергии и экономии на отопление, все они сравнивались по стоимости 1 кВт. Многолетние разработки и сравнения между ними позволили получить концепцию пассивных домов с максимальной экономией энергии, превзойдя по своей экономичности даже использование солнечных батарей.

Именно возможности экономии побудили немцев установить базовый показатель затрат на отопление в пределах 15 кВт на 1 кв. метр в год. При желании можно добиться снижения данного показателя, но именно при 15 кВт обеспечивается математический экстремум по показателю «эффект/затраты». Попытки свести потребление тепла к минимуму будут сопровождаться ростом общих расходов на реализацию проекта, повышается общая сложность проекта.

Строительство экономичных домов сегодня стало актуальным направлением в разных странах мира. Порой представлены действительно неожиданные экзотические проблемы. Строятся экодома с использованием различных элементов, в зависимости от видения автора идеи – специальные материалы, ветряки, солнечные батареи и пр. Существует стандарт нулевого потребления, когда удается добиться абсолютной автономности зданий – позволяют самостоятельно обеспечивать энергию для своего отопления.

На фоне различных экзотических концепций пассивные дома могут казаться довольно простым решением. Ведь достаточно утеплить и герметизировать объект, доводя дом до состояния термоса. Но именно такая выверенная простота и становится залогом эффективной системы, отказавшись от недостаточно проработанных и практичных элементов. Система не ограничивает владельца в изменениях на свое усмотрение – может оборудовать дом дополнительными элементами.

Такая эффективность в сочетании с конструктивной простотой и сделала пассивные дома распространенным решением, на которое проекты энергоэффективности делают основную ставку. В начале 2000-х годов строилось около десятка таких пассивных домов ежегодно, но в последние годы этот показатель исчисляется тысячами – в основном на территории Германии и Австрии. По статистике – 20% новостроек Австрии уже основаны на концепции пассивных домов. Инновационная технология была взята и за основу целого муниципального района Вены, рассчитанного на 200 тысяч «пассивных» жилых домов. Всё большее распространение идея находит в жилищном строительстве Франции, Дании, Турции и Испании.

Свое внимание пассивным домам уделяют и ведущие западные компании. В частности, директор по странам СНГ в концерне Saint-Gobain Тьерри Фурнье обращает внимание на перспективы массового строительства пассивных домов, которые уже сегодня стали стандартом в различных отраслях. Компания тоже создала свой стандарт, регламентирующий использование принципов «пассивного» дома – для уверенности в безопасности проживания, значительной экономии и акустическом комфорте. Продолжаются активные разработки специальных материалов, работа исследовательского центра позволяет получить данные о результатах строительства в разных городах мира – Шанхай, Токио, Дубай, Екатеринбург.

Архитектурные концепции современных пассивных домов

Что только не говорят о современном экостроительстве. В Москве большинство так и не понимает представленную концепцию пассивных домов – уверены в недостаточном отоплении, необходимости сложных манипуляций с оборудованием и постоянно следить, чтобы никто не посмел тратить лишний джоуль энергии. Но осмотренные пассивные дома на деле полностью опровергли опасения – и заставили взглянуть на это направление иначе, с большим пониманием и доверием. 

По своему образу первый  дом напоминал ежа. Во многом из-за труб, которые выходили из каждой квартиры дома. В каждой квартире были выведены по 2 трубы диаметром в 25 см. Длинная труба используется для закачивания в дом чистого воздуха, короткая предназначена для отвода. Важно, чтобы трубы были по возможности выше – из-за более чистого воздуха. Поэтому на первом этаже они находятся на высоте 2 метра.

Если нужно определить стороны света и не взяли с собой компас, просто посмотрите на пассивный дом – он даст ответ. Большие панорамные окна выходят на юг, а на север уже намного меньше. Хотя это зависит от климата страны. Например, в Германии на юг тоже выходят большие окна, для привлечения максимума солнечной энергии. Южная Европа предлагает другой подход – выводя их на север, чтобы избежать лишнего тепла.

Размер окон всегда выбирается по принципу компромисса. Да, большие окна позволяют получать множество солнечной энергии и лучшее освещение комнат, но и приводят к росту потерь тепла – для их радикального снижения необходимы очень дорогостоящие стеклопакеты. Всегда размеры и параметры окон рассчитываются архитекторами в зависимости от бюджета конкретного строительного проекта.

По своей архитектуре пассивные дома аналогичны обычным, для понимания их отличий нужно зайти внутрь.

Например, в подвале второго дома мы нашли инженерное оборудование. В специально оборудованной большой комнате пролегает множество труб с водой и воздухом, запакованных изоляцией с фольгой или резиновыми кожухами – основательный подход к сокращению потерь тепла.

В углу  расположен рекуператор, по своим размерам похожий на холодильник. Труба с входящим воздухом выполнена с местами под несколько фильтров. Необходима периодическая замена фильтров для поддержания чистого воздуха в помещении. В России уже есть компании-поставщики такой несложной системы подачи и очистки воздуха, располагающейся на балконе обычной квартиры. Особенно актуальная возможность для условий отечественных мегаполисов.

Нас ожидал поход и к другому пассивному дому, который можно считать действительно новым поколением зданий своем классе. Расположен многоквартирный дом в самом центре Франкфурта-на-Майне. Здесь архитекторы уже отказались от множества труб. Заменой прошлым решениям стала общая система для воздушного отопления дома с рекуперацией.

Во время общения с архитектором Вернером Фюслером из R-M-P architekten смогли определить разные технические новинки и секреты проекта. Он уверен, что сегодня не может быть альтернативы пассивным домам – они должны стать основой общей концепции жилищного строительства. Сегодня исследователи уже добились эффективных на практике решений – дальнейшая борьба ведется буквально за проценты экономии. Среди приоритетных планов авторов в обозримом будущем – оптимизация использования горячей воды, энергия которой может быть применяться для обогрева, но пока уходит в канализацию. Хотя со временем будет решена и эта проблема.

Вопреки ожиданиям, дышать внутри пассивного дома было довольно комфортно, без ощущения спертости и дискомфорта. Каждый пассивный дом оборудован пультом управления климатом на стене – в виде миниатюрной коробочки. Обычно пульт комплектуется 2 регуляторами – для управления температурой и скорости подачи чистого воздуха.

Немцы понимают, зачем им нужны пассивные дома

Себестоимость пассивного дома оказывается немного дороже стандартных зданий. Предполагается отказ от котла и системы отепления. Но такая экономия перекрывается необходимыми расходами – в том числе для более тщательной герметизации, утепления, рекуперации и пр.

Но за последние 20 лет проблема высокой себестоимости пассивных домов решается. Если для строительства первого в истории пассивного дома требовалось на 25% больше, то для современных проектов эта разница не превышает 5-10%. Хотя в обозримом будущем не приходится ожидать и уменьшения этой разницы в себестоимости.

По данным экспертов, для окупаемости дополнительных инвестиций в систему пассивных домов требуются 7-10 лет, учитывая сокращение затрат на теплоснабжение. Много ли это – вопрос неоднозначный.

Конечно, в условиях экономики быстрых денег, когда можно было зарабатывать 20-30% в год благодаря фондовому рынку, это слишком долгая окупаемость. Более оправдано было инвестировать в акции. Но ситуация в современном обществе кардинально изменилась, сформировалась экономика медленных денег. При банковских депозитах под 3-5% годовых инвестициях в такую систему становятся оправданными. Тем более, Германия предоставляет стимул для развития энергоэффктивности – покупателям пассивной новостройки предоставляется компенсация в размере 5 тыс. евро, либо действует дотация кредитной ставки по ипотеке.

Немцы рассматривают пассивные дома не только в качестве экономии, но также страховки от риска энергетического кризиса. Немецкие граждане уверены, что в будущем продолжится стабильный рост мировых энергоносителей. Поэтому в случае резкого подорожания газа и нефти инвестиции в пассивное отопление дома будут окупаться уже в ближайшей перспективе.

Но пассивные дома интересны не только в финансовом плане. Они становятся эффективным средством заботы о здоровье и комфортнее проживания с учетом особого микроклимата.

Вспомним о типичной российской квартире в зимний сезон – плотно закрыты все окна, что приводит к ощущению духоты и спертости воздуха. Проблема решается открытой форточкой – но при этом становится холодно, и её просто закрывают. Вряд ли стоит лишний раз напоминать о вреде сквозняков и колебаний температур. Пассивный дом предполагает поддержание стабильной температуры с возможностью регулирования, с постоянной подачей свежего очищенного воздуха. Поскольку окна всё время будут закрыты, удается избежать проблемы уличного шума – заботясь о комфорте и спокойствии проживания.

Актуальность и перспективы пассивных домов в России

Вполне логичен вопрос о возможности использования прогрессивной немецкой технологии в российских условиях, насколько она может эффективно продвигаться. Приходится признавать множество различных преград и сложностей. Остановим внимание на самые очевидные препятствия. В частности, на российском рынке доступна более дешевая энергия в сравнении с европейскими тарифами. Из-за этого окупаемость проектов будет более длительной.

Важно помнить про психологический фактор. В российском обществе еще недостаточно сформировались традиции экономии. Ведь экономическая модель СССР была построена на предельно дешевой энергии, которая считалась вовсе неистощимой. В условиях поляризации общества по доходам также становится непонятным субъект экономии. У бедных нет возможности покупки дорогостоящей технологии, а богатые не видят особого смысла в какой-то отдаленной экономии.

И обязательно нужно напомнить о различиях российской и немецкой стройки. Германия ориентирована на поиск эффективных проектных решений, с экономией на себестоимости. Российская застройка в основном остается «бессметной». На выходе непонятны предстоящие строительные затраты до самого завершения работ, к тому же, существуют факторы неквалифицированных решений рабочих, приводящих к порче материалов и конструкции, инфляции и пр. В результате российский рынок не заинтересован в немецкой «битве за проценты».

Другим отличием заключается экотехнологии «пассивного дома» становится учет стоимости объекта на протяжении длительного срока эксплуатации. Предполагается не только низкая себестоимость, но также высокие экономические показатели дальнейшей службы. В практике российских девелоперов сохраняется стремление просто построить и продать дом, не неся ответственность за последующее состояние. Следовательно, отечественным застройщикам важно добиться максимально низкой себестоимости работ.

Не будем забывать о технических сложностях. Система на российском рынке обойдется дороже по сравнению с Германией, учитывая слабую инфраструктуру в сфере строительства. Аналогичная проблема сейчас возникает в Испании, где 2-камерные окна среднего класса обходятся дороже трехкамерных класса люкс в Германии.

Пока на российском рынке пассивные дома отсутствуют вовсе. Среди основных преград для развития этого направления следует учесть психологию наших сограждан разного уровня, от девелоперов до чиновников. Технически страна располагает комплексом возможностей для строительства пассивных домов на территории южных регионов. Но необходимы инвестиции в строительство демонстрационных и пилотных домов, без государственной поддержки не обойтись.

Таким примером государственной поддержки стала Германия, где регулярно инвестируются средства в развитие сферы энергоэффективности. Включая предоставление субсидий для потребителей, грантов для авторов проектов, внедрение современных идей в своих государственных проектах. Такая практика в России не принята.

Действительно, можно говорить о множестве преград для развития технологий энергоэффективности на российском рынке. Но заставить решиться на «гонку с препятствиями» может осознание ограниченности природных ресурсов, что строительство холодных домов в условиях отечественного климата будет приводить к серьезным финансовым последствиям для всей страны.