Рівень теплоізоляції Пасивних Будинків

Коефіцієнти теплопередачі (U-значення) зовнішніх стін, плит перекриття і конструкцій дахів Пасивних Будинків коливаються в діапазоні від 0,10 до 0,15 Вт/(м²·К) (для Центральноєвропейського клімату). U-значення може бути трохи вищим або нижчим залежно від клімату. Ці показники  не тільки є орієнтирами для всіх методів будівництва, але й найбільш економічно прийнятними при сьогоднішніх цінах на енергію.

Отже в Пасивних  Будинках з покращеною теплоізоляцією втрати тепла у холодну пору року мізерно малі, а температура внутрішніх поверхонь зовнішніх стін (незалежно від типу опалення, яке використовується) майже така, як температура внутрішнього повітря. Це забезпечує дуже високий рівень захисту будівельних конструкцій та надійно запобігає пошкодженню будівлі від  накопичення надмірної вологи.

У теплому кліматі або в літні місяці якісна ізоляція гарантує захист і від спеки. Для забезпечення максимального рівня комфорту в спекотні літні періоди важливе значення мають також допоміжні пристрої для затінення вікон і достатня механічна вентиляція.

У Пасивних Будинках надійна ізоляція і герметичність будівлі виявилися надзвичайно ефективними. Іншим важливим заходом  є “Проектування без теплових містків”: щоб усунути надмірні втрати тепла, зокрема утеплити холодні кути, ізоляція застосовується навколо всієї будівлі без будь-яких «слабких місць». Цей метод є  важливим чинником для забезпечення високого рівня якості клімату та комфорту в Пасивних Будинках і водночас —  запобігання пошкодження конструкцій через підвищення вологості.

Детальна інформація щодо  ізоляції Пасивних Будинків

Коефіцієнти теплопередачі U-значення

Для визначення втрат тепла через стандартні будівельні конструкції, а саме:  зовнішні стіни, підлогу, стелю верхнього поверху або  дах — розраховується U-значення або загальний коефіцієнт теплопередачі (колишнє K-значення). Це значення відображає швидкість теплопередачі через певний компонент у певному місці при різниці температур один градус К (1 Кельвін). Отже одиниця вимірювання U-значення — “Вт / (м² ·К)”. Чим менший коефіцієнт теплопередачі, тим кращий рівень ізоляції.

Для обчислення втрат тепла через стіну потрібно помножити коефіцієнт теплопередачі на площу цієї конструкції та різницю температур на її протилежних поверхнях – зовнішньої і внутрішньої. У Центральній Європі в суворі зимні періоди середні температури становлять  -12 ° С зовні і 21 ° С  всередині.

Щоб розрахувати щорічні втрати тепла, потрібно помножити коефіцієнт теплопередачі при середній різниці температур в опалювальний період на  тривалість опалювального періоду або, іншими словами, помножити U-значення на кількість  градусо–годин опалення, величина якої для середнього Центральноєвропейського клімату становить 78000.

На прикладі невеликого одноквартирного будинку з площею поверхні зовнішніх стін 100 м²  для різних U-значень були розраховані наступні показники:

U-значення

 Вт/(м²·К)

Рівень тепловтрат Вт

Щорічні втрати тепла
кВт·год/рік

Щорічні витрати,   тільки на  зовнішні стіни
€/рік

1,00 3300 7800 515,00
0,80 2640 6200 409,00
0,60 1980 4700 310,00
0,40 1320 3100 205,00
0,20 660 1600 106,00
0,15 495 1200 79,00
0,10 330 800 53,00

Втрати тепла є важливим показником в енергетичному балансі будівлі. Будь-які теплові втрати мають компенсуватися відповідним припливом тепла, інакше температура в будинку буде знижуватися.

Обігрів Пасивного Будинку  може забезпечити стандартна компактна система опалення потужністю близько 1000 Вт (це еквівалентно звичайному виходу тепла з фену для сушки волосся). Причому U-значення стін Пасивного Будинку мають бути вкрай низькими. У протилежному випадку значна частина енергії буде витрачатись на обігрів зовнішніх стін: для типових будівель Центральної Європи U-значення стін Пасивного Будинку повинно знаходитись в діапазоні 0,10  —  0,15 Вт / (м2· К). Залежно від клімату ці цифри можуть бути трохи більшими або меншими.

Як це впливає на ізоляційну оболонку будівлі?

Ізоляційні матеріали

Таких низьких U-значень можна досягти тільки при використанні дуже якісних  ізоляційних матеріалів. Наступна таблиця показує потрібну  зовнішніх елементів будівлі, виготовлених тільки з зазначеного матеріалу, для забезпечення стандартного U-значення 0,13 Вт / (м2 · К) Пасивного Будинку.

Матеріал

Теплопровідність
Вт/(м²·K)

Товщина, необхідна для U=0.13 Вт/(м²·K);
м

Залізобетон 2.3 17.30
Повнотіла цегла 0.80 6.02
Цегла — саман 0.40 3.01
М’яка деревина 0.13 0.98
Пориста цегла, пористий бетон 0.11 0.83
Солома 0.055 0.41
Типові ізоляційні матеріали 0.040 0.30
Звичайна високоякісна теплоізоляція 0.025 0.19
Нанопористі суперізоляційні матеріали нормального тиску 0.015 0.11
Вакуумний ізоляційний матеріал (діоксид кремнію) 0.008 0.06
Вакуумний ізоляційний матеріал (високий вакуум) 0.002 0.015

Таблиця наочно демонструє, що:

  • Досягти належного ізолюючого ефекту за допомогою будівельної оболонки з оптимальною товщиною компонентів можна в основному тільки за рахунок використання ефективних ізоляційних матеріалів.  Для цього ідеально підходять всі матеріали, перелічені в нижній частині таблиці.
  • Можливе, а в деяких випадках навіть доцільне комбінування захисних конструкцій  з різних будівельних матеріалів, наприклад: бетонна стіна, ізольована зовні; або монолітна стіна, що складається з пористого бетону і мінеральних панелей з ізоляційної піни.
  •  Чим менша теплопровідність застосованого ізоляційного матеріалу, тим тоншою буде оболонка конструкції.
  • Для Пасивного Будинку придатні стіни навіть з солом’яних тюків товщиною 50 см і більше.
  • Типові ізоляційні матеріали (наприклад, мінеральна вата, полістирол, целюлоза) потребують  товщини ізоляційного шару близько 30 см.
  • При використанні звичайних ізоляційних матеріалів з пінополіуретану товщину стіни можна зменшити  навіть до 20 см..
  • Сучасні матеріали для вакуумної ізоляції дозволяють використовувати дуже тонкі, але суперізольовані будівельні елементи.
  • Ще одним ефективним засобом для забезпечення ізоляції будівлі є “Напівпрозорий конверт”. Така оболонка спрямовує певну частку глобального сонячного випромінювання всередину ізольованої будівлі, тим самим знижуючи різницю температур, що призводить до більш низьких еквівалентних коефіцієнтів теплопередачі, тобто U-значень.
passive_house_external_wall
Приклади суперізольованих конструкцій, які відповідають вимогам Пасивних Будинків. | © Інститут Пасивного Будинку (Німеччина). www.passiv.com

 Як щодо доступності?

Побутує думка, що рівень ізоляції, потрібний Пасивному Будинку, вимагає значних фінансових вкладів. Давайте перевіримо.

У четвертому стовпці першої таблиці наводяться сукупні річні витрати на компенсацію втрат тепла через зовнішню стіну. Зверніть увагу, що цей розрахунок заснований на даних, типових для Німеччини. Тому його результати повинні слугувати за  приклад,  вони можуть змінюватись залежно від конкретних кліматичних умов та  цін на енергоносії в регіоні.

В Німеччині діючі та і майбутні тарифи на опалення природним газом, рідким паливом, електроенергією, централізованими тепловими системами  навряд чи опустяться нижче 6,6 € за кВт-год. У дійсності кілька останніх років ціни на енергоносії були у середньому навіть вищими. Щорічні витрати на опалення тільки для компенсації втрат тепла через зовнішню стіну площею 100 м² можна розрахувати, як показано в наступній таблиці.

U-значення
Вт/(м²·K)

Рівень тепловтрат
Вт

Щорічні втрати
на опалення кВт·год./рік

Щорічні витрати, тільки
на зовнішні стіни € / рік

1.250 4,125 9,750 644.00
0.125 412 975 64.00

У першому рядку наведені значення для типової стіни старої будівлі, яка має непогану ізоляцію. Щоб компенсувати втрати тепла через 100 м² цієї стіни мешканці щорічно будуть витрачати близько € 644. При застосуванні ізоляції відповідно до стандарту Пасивного Будинку тепловтрати знизяться у 10 разів, щорічні витрати, пов’язані з втратою енергії через зовнішню стіну, зменшуються до суми  64 € / рік. Різниця витрат 644 – 64 = € 580  означає

€ 580 (приблизно 8500 грн.!) економії за опалення щороку!

Що потрібно зробити, щоб досягти економії?

Наша пропозиція наступна:

  • Якщо ви вже не зробили поточного ремонту,  дочекайтесь терміну чергового  ремонту штукатурки або перефарбування зовнішніх стін. Так чи інакше ви повинні будете це зробити. Риштування і фарбування фасадів у кінцевому рахунку коштуватиме  близько € 2500.
  • Далі ви повинні звернутись у банк для отримання  довгострокового іпотечного кредиту, який можна погасити впродовж  20-ти років з виплатою 580 € / рік, включаючи відсотки за погашення. За поточною відсотковою ставкою приблизно 3,5% орієнтовний розмір кредиту становитиме € 8300. (Зверніть увагу ще раз, що цей розрахунок базується  на даних, чинних для Німеччини; в інших країнах процентні ставки можуть змінюватись). Додайте до цього кредиту €2500  витрат на будівельні ліси та перефарбовування стін  — і в кінцевому підсумку ви отримаєте загальний обсяг необхідних інвестицій близько € 10 800. Це порівняно невеликі затрати, враховуючи величезні заощадження витрат на опалення в майбутньому. Для нових конструкцій ізоляція  найвищої якості є ще доступнішою.

На вашу думку, хіба це не є ситуація «з нульовою сумою»?  Нарешті, чи будете ви витрачати всі заощаджені гроші на оплату за електроенергію? Ні,  не будете, тому що:

  1. Майбутні ціни на електроенергію, швидше за все, будуть навіть вищими, ніж ті, які використовуються в даній моделі розрахунків.
  2. Заходи теплового захисту будуть служити принаймні 40 років, навіть якщо через 15 – 20 років виникне потреба в перефарбуванні фасаду або неізольованих стін. Після 20-річного терміну кредит закінчиться, а ізоляція, як і раніше,  слугуватиме за призначенням абсолютно безкоштовно. За термінологією Уолл -Стріт це те, що можна було б назвати «золотим звершенням».
  3. Всі інші переваги, пов’язані з поліпшенням теплоізоляції, приходять «безкоштовно»: відсутність  холодних кутів та цвілі за меблями, приємний клімат у приміщеннях без будь-яких протягів або «кишень» холодного повітряні біля підлоги.
  4. Якщо ваш будинок є новобудовою або капітально відремонтований, ви будете на крок ближче до Стандарту Пасивного Будинку, який гарантує постійний тепловий комфорт.
  5. І останнє, але не менш важливе: урядова підтримка у вигляді позик під низькі відсотки, доступна в даний час у Німеччині, а також переважній більшості інших країн, у розрахунках вище навіть не бралась до уваги. Врахування таких пільгових кредитів робить інвестиції в якісну ізоляцію Пасивного Будинку ще більш доступними.

Досвід

Досвід споруджених Пасивних Будинків засвідчує, що виконати ізоляцію товстими шарами звичайних ізоляційних матеріалів доволі просто:

  • Більшість конструктивних елементів мають достатньо місця ззовні для облаштування ізоляції. Якщо ж місця недостатньо, або збільшення об’єму елементів конструкцій спричинить додаткові витрати, можна вдатися до ізоляційних матеріалів кращої якості.
  • Багатошарова товстостінна ізоляція простіша для застосування, ніж тонкостінна, хоча для її якісного улаштування знадобиться більше зусиль.  Звичайно, підвищений рівень ізоляції коштуватиме дорожче, проте ізоляційні матеріали відносно недорогі.
  • Компоненти, відповідні Пасивному Будинку, вже доступні для всіх різновидів огороджувальних конструкцій. Це вже підтверджено  на таких видах конструктивних огороджувальних компонентів Пасивних Будинків як: споруди з цегляної кладки з комбінованою ізоляцією чи стіни з навісними фасадами, збірні будівельні елементи,  виконані з легкого бетону,  дерев’яні конструкції  з класичною чи полегшеною конструкцією балок, технологічні елементи опалубки, конструкції будівлі з металевих елементів та конструкції з напівпрозорими стінами.
  •  Вимірювання, проведені в Пасивних Будинках, показали, що ефекти ізоляції конструкцій товстостінними (одно- і багатошаровими) матеріалами точно відповідають очікуванням. Фактичні втрати тепла були настільки ж незначними, як і розрахункові, будинки залишалися теплими, а витрати на опалення мінімальними. Про це свідчить теплова діаграма (див. нижче), яка наочно демонструє підвищення температур на внутрішніх поверхнях стін будинків. Ефективно ізольовані компоненти, що використовуються в Пасивних Будинках,  мають значні переваги в порівнянні зі стандартними огороджувальними конструкціями, які, зазвичай, легко або помірно ізольовані.

У зв’язку з малими втратами тепла температури внутрішніх поверхонь зовнішніх стін протягом всього року залишаються на одному й тому ж прийнятному рівні, навіть без нагріву поверхонь конструкцій. Як наслідок,  різниця різновекторних теплових потоків  в кімнаті мала, що є необхідною передумовою чудового комфорту. Висока температура внутрішніх поверхонь допомога є також запобігти утворенню конденсату на поверхнях компонентів. При нормальній експлуатації Пасивного Будинку пошкодження від вологи, що накопичується в зовнішніх компонентах будівлі, можуть бути практично виключені. Це теж було доведено практикою.

Термографія (інфрачервоне зображення) базових точок
Пасивного Будинку внутрі шньої поверхні зовнішньої стіни
Середня температура біля поверхні 20 градусів за Цельсієм
Мінімальна температура на краю 19 градусів за Цельсієм

У теплому кліматі або в літні місяці температура поверхні інтер’єру також близька до температури кімнатного повітря, тобто вона нижча, ніж в будинках з недостатньо ізольованими компонентами, які пропускають тепло, що потрапляє всередину ззовні. Якісно ізольовані конструкції (навіть з дуже малою масою, наприклад, збірні стіни з подвійного гіпсокартону) мають високу амплітуду затухання температури, знижуючи коливання температури зовнішніх елементів будинку. Цей ефект настільки сильний, що забезпечує оптимальну «літню поведінку» будівельних компонентів. Ще  важливішим є те,  що довговічність будівлі за рахунок хорошої ізоляції дозволяє  повноцінно використовувати термічно пов’язані внутрішні простори забудови. Відтак  Пасивні Будинки, розташовані в Центральній Європі, можуть охолоджуватися за рахунок нічної вентиляції (провітрювання) і залишитьсь приємно прохолодними протягом дня за умови розумного обмеження сонячного випромінювання. «Літній випадок» має плануватись так само ретельно, як і ситуація взимку, для цієї мети відмінним інструментом є Пакет Планування Пасивних Будинків PHPP .

Певною мірою суперізольовані компоненти, на відміну від помірно ізольованих, пом’якшують вплив будь-яких залишків теплових містків, що особливо важливо для  реконструйованих будівель. Хоча побутує думка, що все мало б відбуватись навпаки. Але правдивість цього твердження доведена чисельними практичними випадками і  пояснюється досить просто: в неперервних елементах несучих конструкцій з високою теплоізоляцією і в товщі внутрішніх компонентів, захищених товстим шаром ізоляції тепло розподіляється рівномірно. Відтак конструкції не піддаються негативному впливу навіть незначних теплових містків. Натомість у недостатньо ізольованих елементах будівлі переважна частина конструкцій холодна. Додаткові містки холоду швидко призводять до падіння температури нижче точки роси. Проте і в Пасивних Будинках теплові містки також викликають додаткові втрати тепла. Ось чому ми рекомендуємо, щоб при плануванні Пасивного Будинку теплові містки були зведені до мінімуму.

Інформація по Пасивним Будинкам підготовлена ​​за підтримкою Інституту Пасивного Будинку м. Дармштадта, Німеччина (Passivhaus Institut Darmstadt) та за матеріалами автора Стандарту Пасивного Будинку Проф. Доктора Вольфганга Файст  (Wolfgang Feist).
http://www.passiv.de/   http://www.passivehouse-international.org/   http://passipedia.passiv.de/   http://www.passivhaustagung.de/

21-ша Міжнародна Конференція ПБ

Презентація програми designPH 2014

Пасивний Будинок для Болгарії

Новини

Розділи

Сторінка на Фейсбук

Новини на Твітері

Прямий Зв’язок по Скайпу

My status