Энергоэффективный дом

О теплопотерях

Как известно, тепловой поток всегда направлен в сторону более низкой температуры. Так, например, тепло обогреваемого в зимний период дома устремляется наружу через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, кровлю) и в результате теряется.

Подсчитано, что на обогрев неутеплённых домов старой постройки надо около 220-270 кВтч/мЧод. Согласно современным нормам по теплозащите, расход энергии для вновь построенных домов не должен превышать 54-100 кВТ'Ч/мЧод. Если же учесть, что 10 кВт-ч соответствуют энергии, полученной при сжигании примерно 1 л жидкого котельного топлива, то нетрудно подсчитать, сколько топлива (денег) можно сэкономить, если эффективно утеплить дом.

Заметим, что теплопотери через отдельные элементы дома различны и зависят от теплоизоляционных качеств конструкций и их размеров. Максимум теплопотерь приходится, как правило, на наружные стены — через них уходит (в зависимости от конструкции) до 35-45% тепла.

Основные способы снижения потерь тепла

Значительно меньший процент общей площади наружных ограждений составляют окна. Однако их сопротивление теплопередаче в 2-3 раза меньше, чем у наружных стен. Поэтому на окна приходятся до 20-30% теплопотерь всего дома.

Немалая часть тепла теряется через крышу. Причём в одно-, двухэтажных домах потери значительно выше, чем в многоэтажных, и составляют порядка 30-35% от общих теплопотерь. Около 3-10% тепла уходит через перекрытия. Безусловно, часть тепла утекает из дома через трубы инженерных коммуникаций.

Температурная характеристика неизолированной стены в летний (вверху) и зимний (внизу) периоды свидетельствуют о необходимости теплоизоляции хотя бы только из-за температуры внутренней поверхности стены.


«Мостик холода» образуется, например, на стыке железобетонного перекрытия с облицовочным бетонным поясом и фасадом наружной стены: 1 — наружная стена; 2 — плавающая стяжка; 3 — междуэтажное перекрытие; 4 — «мостик холода».

При наличии «мостика холода» в жилом помещении может образоваться конденсат. При температуре в помещении 20°С один кубометр воздуха может содержать в себе 17,5 г влаги в виде водяного пара. При снижении температуры на внутренней поверхности наружной стены до 0"С в указанном объёме воздуха может содержаться всего лишь 5 г влаги. Остальные 12,5 г влаги конденсируются и оседают на холодной стене.

Конденсат образуется там, где есть «мостики холода», например, в месте прерывания внутренней теплоизоляции поперечной стеной: 1 — наружная стена; 2 — внутренняя теплоизоляция; 3 — угол, где температура снижена до 6-7°С; 4 — поперечная стена; 5 — конденсат; 6 — место, где температура снижена до 17 °С .

Конечно, добиться полного отсутствия утечек тепла в энергоэффективном доме невозможно. Но свести потери к разумному минимуму удаётся. Один из способов — сократить периметр наружных стен. Если же вы не хотите менять архитектуру здания, нужно позаботиться о грамотном утеплении. Поскольку наибольшее количество тепла теряется через стены, о них и поговорим в первую очередь.

Основных вариантов утепления стен, как известно, три: разместить утеплитель на внутренней поверхности стены; упрятать его внутрь ограждающей конструкции; устроить утепление стены снаружи. Каждый из этих способов имеет присущие ему особенности.

Энергетическое состояние дома показывают термографические исследования. Здесь чётко видны утечки тепла.

Внутренняя теплоизоляция стен

Этот способ имеет целый ряд недостатков. Очевидно, что при таком расположении утеплителя уменьшается площадь помещений. Но это — не основная беда. Главное, что при внутреннем утеплении стена находится в зоне отрицательных температур, которая отчасти захватывает и сам утеплитель. Кроме того, нарушается естественная диффузия водяных паров через ограждение, и создаются условия для образования конденсата на границе стены и утеплителя. Повышенная же влажность приводит не только к снижению теплотехнических характеристик, но и к появлению и активному росту грибков, плесени. Ещё один серьёзный недостаток — наружные стены, утеплённые изнутри, утрачивают свои теп-лоаккумулирующие свойства.

Внутреннее утепление. В случае отсутствия пароизоляции на границе слоёв образуется конденсат.

Внутренняя теплоизоляция с применением пенополистирола (стиропора): 1 — комбинированный слой из стиропора и гипсокартонной плиты; 2 — клеевой раствор; 3 — гипсокартонная плита; 4 —стиропор; 5 — кладка; 6 — штукатурка.

Внутренняя теплоизоляция с применением минерально-волокнистых плит. В отличие от стиропора, который сам по себе паронепроницаем, здесь требуется дополнительная изоляция: 1 — гипсокартонная плита; 2 — минерально-волокнистая плита толщиной 80 мм; 3 — паронепроницаемая плёнка; 4 — кладка.

Таким образом. внутренняя теплоизоляция целесообразна только в том случае, если дом имеет уникальное внешнее оформление, которое может быть нарушено при наружном утеплении его стен (например, если речь идет о памятниках архитектуры).

Утепление наружной стены изнутри с использованием металлической несущей конструкции. Между стеной и профилями установлены тонкие звукоизоляционные полосы. В качестве утеплителя использованы минерально-волокнистые плиты толщиной 50 мм.

Есть и другие резоны, по которым вы можете предпочесть внутреннюю теплоизоляцию. Например, утеплить дом изнутри проще, чем снаружи. Эта задача под силу даже дилетанту. Ещё один плюс — помещение с внутренней теплоизоляцией можно быстрее прогреть. Наконец, связанные с внутренним утеплением работы можно проводить постепенно, по отдельным помещениям.

Наружная теплоизоляция стен

Один из передовых способов теплоизоляции — «тёплый фасад» или наружное утепление «мокрого» типа — наиболее универсальный и применяется во многих странах Европы более полувека. Например, только в Германии в течение 1996 г. такие системы были применены на площади более 43 млн. м2.

Комбинированная система «мокрого» типа — многослойная конструкция, в основе которой три слоя. Теплоизоляционный слой — плиты из материалов с низким коэффициентом теплопроводности (минеральная вата или пенополи-стирол). Второй слой — особый штукатурно-клеевой состав, армированный щёлочестойкой сеткой. Третий слой — защитно-декоративная штукатурка (минеральная, акриловая, силикатная, силиконовая), которую можно окрашивать специальными красками.

Здесь показана укладка утеплителя между основной и облицовочной кладками с помощью компрессорной установки. В качестве утеплителя используется вулканическая порода, больше известная под названием перлит.

Достоинств у наружной теплоизоляции «мокрого» типа достаточно много. Главное — возможность недорогими средствами обеспечить необходимое по нормам утепление фасада. При этом стены будут тонкими, поскольку им нужно иметь только достаточную несущую способность, а теплопотерь не допустит утеплитель. Кроме того, стены будут лёгкими, а значит, уменьшатся затраты на возведение фундамента — одного из самых дорогостоящих элементов здания. Температура воздуха в помещениях такого энергоэффективного дома распределяется более равномерно, в результате микроклимат становится приятнее. Системы «мокрого» типа также заметно улучшают звукоизолирующие свойства стен.

В качестве наружной теплоизоляции отлично зарекомендовали себя комбинированные системы «мокрого» типа на основе пенополистирольных или минерально-волокнистых плит, покрываемых паропроницаемой штукатуркой со стеклотканью.

Летом «тёплый фасад» уменьшает нагрев ограждающих конструкций под воздействием солнечных лучей и высокой температуры воздуха, поэтому температура внутри помещения не будет резко возрастать.

Чтобы «тёплый фасад» в течение длительного времени сохранял свои эксплуатационные свойства, он должен соответствовать определённым требованиям. Так, например, очень важно, чтобы все слои «тёплого фасада» не только обладали необходимыми показателями по водо-поглощению, паропроницаемости, морозостойкости, тепловому расширению, но и сочетались друг с другом по этим показателям.

Сочетаемость определяется только расчётом системы в целом. Так, необходимо, чтобы в многослойной конструкции каждый последующий слой (изнутри — наружу) пропускал пар лучше, чем предыдущий. Недооценка этого обстоятельства приводит к использованию вместе, к примеру, ми-нераловатного утеплителя с отличной паропроницаемостью и полимерной декоративной штукатурки (тонкой, но плохо пропускающей пар). В итоге — отслаивание финишного слоя. Во избежание подобных ситуаций специалисты не рекомендуют применять дешёвые, но незнакомые материалы, так как это обычно пагубно сказывается на качестве и сроке службы «теплого фасада».

Основой для теплоизоляции «мокрого» типа могут служить железобетон (панели или монолит), кирпичная или каменная кладка, пенобетон, металл, древесина и т.д. Некоторую сложность, по мнению отдельных специалистов, представляют стены из пенобетонных блоков. Они сами по себе очень «тёплые» и притом обладают высокой паропроницаемостью, что в сочетании с системой наружного утепления может обернуться неприятностями: смещением точки росы в толщу блока (вместо плиты утеплителя) или зоны отрицательных температур внутрь стены, выпадением конденсата на границе утеплителя и штукатурного слоя. Всё это снижает долговечность конструкции и даже разрушает её.

В качестве наружной теплоизоляции в зоне фундамента применяют периметральные изоляционные плиты: 1 — стена подвала; 2 — горизонтальная гидроизоляция наружной стены; 3 — грунтовка; 4 — вертикальная гидроизоляция; 5 — периметральная изоляционная плита; 6 — наружный слой.

Чтобы избежать этих проблем, следует тщательно подобрать плотность и толщину пенобетонных блоков, тип и толщину утеплителя, крепёжные элементы и материалы для армированного и защитно-декоративного слоёв.

Вентилируемые фасадные системы

Более 50% новых зданий в Европе имеют вентилируемые фасады. Теплоизоляционный материал в этом случае укладывают в обрешётку, к которой крепят элементы наружной оболочки из шифера, досок, плит и пр.

Особенность этой системы — наличие вентиляционного зазора между слоем теплоизоляции и декоративной отделкой. В летнюю жару такая конструкция препятствует проникновению

тепла через наружную стену в помещение. Зимой облицовочные плиты защищают от ветра, а воздушное пространство в стене работает как дополнительный утеплитель. Положительным моментом является также отсутствие резких перепадов температуры ограждения. Подобная конструкция стен не препятствует выходу влаги — они дышат.

Наружные стены можно утеплить навесными фасадами, например, из фиброцементных плит, гонта или шпунтованных досок. Важно, чтобы между облицовкой и уложенным между рейками обрешётки утеплителем был вентиляционный зазор, необходимый для циркуляции воздуха.

Фасадные плиты защищают старую стену от воздействия дождя. Влага, случайно проникающая через стыки или зазоры крепёжных изделий, не доходит до утеплителя или несущих конструкций, а благодаря достаточной вентиляции высыхает на внутренней поверхности облицовки, не повреждая самой стены.

Нередко в качестве облицовочного материала в навесных фасадных системах используют фиброцементные плиты. Состоят они на 85% из цемента и на 15% из волокон целлюлозы и различных минеральных наполнителей, а изготавливают их путём прессования.

Состав и уникальные технологии производства придают материалу экологичность, пожаробезопасность, низкие влаго- и звукопроницаемость. Материал долговечен — срок его службы составляет около 100-150 лет, а морозоустойчивость — до 300 циклов, что в несколько раз превышает показатели кирпича. Плиты удобны в монтаже и обработке.

Ещё одно преимущество навесной фасадной системы — возможность применения утеплителя слоем до 250 мм. Для этого используют специально разработанные для вентилируемых фасадов гидрофобизированные минераловатные плиты на основе базальтового волокна. Этот утеплитель абсолютно пожаробезопасен, экологичен и обладает хорошей паропроницаемостью.

Смонтировать систему можно достаточно быстро. Работы производят круглый год, так как полностью исключены мокрые процессы, что особенно важно для России с её холодным климатом.

Утепление крыши

Теплоизолировать дом следует со всех сторон, в том числе и сверху. Причём целесообразно утеплять не только перекрытие, но и крышу, даже если чердачное помещение и не планируется делать жилым.

Когда теплоизоляцию укладывают поверх стропил, то крыша будет защищена от температурных колебаний наиболее надёжно. Если это невозможно, утеплитель укладывают между стропилами, а то и под ними. Очень важно правильно защитить утеплитель от продувания и влаги со стороны кровельного покрытия и от пара — со стороны помещения.

Здесь показано устройство крыши с размещением утеплителя между стропилами: 1 — гидроветрозащитная плёнка; 2 — пароизоляционная плёнка.

Существенное влияние на срок службы теплоизоляции оказывают температурно-влажностный режим эксплуатации конструкции, воздействие ветровых, снеговых и прочих механических нагрузок. Кроме того, утеплители должны долго сохранять свои основные функции (в том числе водо- и биостойкость), не выделять в процессе эксплуатации токсичных и неприятно пахнущих веществ и соответствовать требованиям пожарной безопасности.

Как правило, крыши дачных домов бывают скатными. Прочностные требования к теплоизоляционным материалам для скатных крыш не столь жестки, но важно, чтобы материал не проседал под собственным весом, не давал усадку. В противном случае под коньком могут возникать «мостики холода». Этот эффект нередко возникает при использовании стек-ловолокнистых изделий небольшой плотности.

Пенополистирол подходит для утепления скатных крыш лишь отчасти. он горюч, а значит, требует проведения противопожарных мероприятий, включающих антипиреновую пропитку деревянных конструкций, устройство огнезащитных слоёв и т.д.

Наиболее целесообразно применять гидрофобизированные плиты из базальтовых горных пород.

Эти кашированные фольгой или стеклохолстом материалы лучше всего подходят для утепления ненагруженных кровельных конструкций.

Перечисленные меры по утеплению домов надо выполнять с соблюдением важного требования: утепление должно быть сплошным, без просветов, так как любое место прерывания теплоизоляции образует «мостик холода». К тому же в неутеплённых местах вследствие разности температур может образовываться конденсат, который непременно приведёт к разрушению конструкции.

Вспомним физику. Как известно, в воздухе всегда содержится определённое количество водяных паров. Они и обусловливают влажность воздуха, которая тем выше, чем больше влаги содержится в 1 м3 воздуха.

Однако воздух способен насыщаться водой только до определённых пределов. Например, при температуре 20°С в 1 м3 воздуха может содержаться 17,5 г влаги.

При превышении этой величины при той же температуре влага из воздуха начнёт выпадать в виде мелких капель — конденсата. В то же время, чем ниже температура воздуха, тем меньше в нём может быть воды. Например, при температуре 0°С её количество составляет всего 5 г на 1 м3. Таким образом, если воздух, имеющий температуру 20°С, начать охлаждать до 5°С, то 12,5 г влаги выпадет в виде конденсата.

Утепление окон

Тепловой баланс дома в немалой степени зависит от окон.

Современные оконные системы на основе стеклопакетов с эффективным уплотнением швов позволяют значительно уменьшить потери тепла. Однако при столь надёжном утеплении окон воздух в помещениях становится более влажным и насыщенным вредными веществами. В этих условиях остро встает вопрос о вентиляции помещений.

Оснащённый хорошо уплотнёнными окнами энергоэффективный дом оборудуют вентиляционной системой с теплообменником и дополнительным тепловым насосом: А — наружный воздух; В — отработанный воздух; С — воздух, выводимый в атмосферу; D — приточный воздух; 1 — теплообменник; 2 — вентилятор; 3 — тепловой насос.

Современные стеклопакеты обладают очень высокими теплоизоляционными свойствами: 1 — стекло; 2 — газ ксенон; 3 — сушильный реагент; 4 — бутиловое уплотнение; 5 — полисульфидное уплотнение; 6 — алюминиевый дистанционный элемент.

Современные оконные конструкции обеспечивают вентиляцию помещений при закрытом окне.

С недавних пор на рынке появились окна особой конструкции, обеспечивающие постоянный воздухообмен. При этом ни сквозняк, ни уличный шум не ощущаются. В то же время современный рынок предлагает широкий ассортимент вентиляторов и теплообменников, уменьшающих расход энергии за счёт рационального вентилирования помещений.

Окна в энергоэффективном доме имеют ещё одну функцию: получение дополнительного тепла от солнечных лучей.

При использовании высокоизолирующих стекол температура на их внутренней поверхности составляет 17"С, что создаёт в помещении благоприятный микроклимат. При аналогичной температуре за окном поверхностная температура обычных стеклопакетов равна всего лишь 9"С.

Применение энергии солнца в сочетании с внутренним теплом, источником которого являются газовая или электрическая плита, лампы накаливания, тело человека и пр. способствует экономии энергии.

Существенно большей экономии тепла при наличии окон со стеклопа-кетами можно достичь при использовании отопительной системы с электронным регулированием.

Отопительные системы

Какие же узлы системы отопления нужно модернизировать, чтобы сделать дом энергоэффективным?

Для наглядности систему отопления можно разбить на пять составных элементов: теплогенератор (например, отопительный котел), теплорас-пределительный узел (трубопроводы с циркуляционным насосом), приборы для отдачи тепла в помещение (отопительные батареи, «тёплый пол» и пр.), приборы управления и регулирования, дымовая труба.

В настоящее время наиболее эффективными в плане экономии энергии являются низкотемпературные котлы с использованием водяного пара. В отличие от традиционных отопительных котлов, работающих при температуре 70-90°С, низкотемпературные котлы функционируютт в диапазоне температур 40-75°С.

Низкотемпературная отопительная система с использованием водяного пара: 1 — низкотемпературная отопительная батарея; 2 — конденсат; 3 — уходящий газ.

Особенность котлов, использующих водяной пар, состоит в том, что они в сравнении с обычными низкотемпературными котлами, производят больше тепла при меньшем расходе топлива и, следовательно, при меньшем количестве вредных выбросов.

Обычно водяной пар, образующийся при сжигании топлива, уходит вместе с выбрасываемыми в атмосферу газами. В этих же котлах водяной пар проходит через теплообменник, где он отдаёт своё тепло, которое затем возвращается в отопительную систему.

Низкотемпературные котлы могут также обеспечивать дом водой для хозяйственных нужд.

Низкотемпературная система отопления требует применения отопительных приборов, поверхность теплоотдачи которых больше, чем у обычных батарей. Поэтому с этой системой хорошо сочетается «тёплый пол» с его обширной поверхностью.

Тепло для отопления и нагрева хозяйственной воды производят солнечные коллекторы и работающая на дровах печь.

Современная промышленность выпускает множество механических и электронных приборов управления и регулирования, позволяющих оптимально расходовать энергию. Один из них — наружный температурный датчик (обычно на северо-западной стороне дома). Он передаёт данные о температуре на прибор управления, который при необходимости включает горелку, повышая температуру на входе отопительной системы. Температуру отопительных батарей поддерживают термостаты. Эти приборы устанавливают как на отопительном котле (центральный), так и в комнатах.

Схема современной отопительной системы: 1 — погодный датчик; 2 — задаваемая программа работы; 3 — центральный прибор; 4 — термостат; 5 — вентиль термостата; 6 — смеситель с исполнительным электродвигателем; 7 — отопительный насос.

Приборы с программируемым временем снижают температуру в ночное время или даже днем, когда дом пустует (в выходные дни или во время отпуска). Однако резко снижать температуру не следует, иначе потом при её повышении на остывших поверхностях может образоваться конденсат. К тому же нагрев сильно охлаждённого помещения потребует большего расхода энергии.

Таким образом, только правильно утеплив дом и оснастив его техникой, позволяющей экономно расходовать тепло, вы станете не столь зависимыми от цен на энергию. А самое главное — в энергоэффективном доме всегда будут и здоровый микроклимат, и комфорт.

По материалам сайта: http://mainstro.ru