Ngôi nhà thụ động là một tiêu chuẩn về hiệu quả năng lượng trong xây dựng, cho phép bạn tiết kiệm và thân thiện với môi trường, gây hại tối thiểu cho môi trường, để duy trì sự thoải mái của cuộc sống. Mức tiêu thụ nhiệt năng của nó rất nhỏ nên không cần lắp đặt hệ thống sưởi riêng hoặc công suất và kích thước của nó rất nhỏ.
Tiêu chuẩn Tiết kiệm Năng lượng
Năng lượng tiêu thụ cho nhu cầu sưởi ấm một ngôi nhà như vậy trong năm không vượt quá 15 kilowatt giờ trên một đơn vị diện tích. Mức tiêu thụ năng lượng để sưởi ấm, cung cấp nước nóng và cung cấp điện của một ngôi nhà tiết kiệm năng lượng không vượt quá 120 kilowatt giờ trên một đơn vị diện tích.
Nếu chúng ta so sánh mức tiêu thụ năng lượng để sưởi ấm ở Đức, được quy định bởi các quy định về bảo vệ nhiệt và tiết kiệm năng lượng năm 2002 (WSchVO và EnEV 2002), thì có một xu hướng trực tiếp là giảm nhu cầu sưởi các tòa nhà. Nghị định EnEV gần đây quy định về bảo vệ nhiệt ở Đức đặt ra định mức tiêu thụ năng lượng hàng năm để sưởi ấmnhững ngôi nhà mới và đã được tu bổ từ 30 đến 70 kilowatt giờ trên một đơn vị diện tích.
Để so sánh, ở Liên bang Nga, định mức tiêu thụ năng lượng hàng năm để sưởi ấm cho Moscow là từ 95 đến 195 kilowatt giờ trên một đơn vị diện tích. Mức tiêu thụ thực tế vượt quá định mức này nhiều lần.
Lợi ích của những ngôi nhà tiết kiệm năng lượng
Ecohouse có những lợi ích sau:
- Thoải mái. Nó được cung cấp bởi một hệ thống kỹ thuật đặc biệt liên tục duy trì một vi khí hậu dễ chịu, sự sạch sẽ và trong lành của không khí. Ngôi nhà thụ động do đó có thể cân bằng nhiệt độ trong phòng.
- Tiết kiệm năng lượng. Nếu chúng ta so sánh một tòa nhà bình thường và một ngôi nhà thụ động, thì cái thứ hai được phân biệt bởi mức tiêu thụ nhiệt giảm hơn mười lần cho nhu cầu sưởi ấm.
- Có lợi cho sức khỏe. Khi ngôi nhà bị động, quanh năm mọi không gian sống đều được cung cấp không khí trong lành liên tục, không có gió lùa, độ ẩm cao và không bị ẩm mốc.
- Kinh tế. Nếu ngôi nhà thụ động, thì chi phí vận hành cung cấp năng lượng của nó vẫn thấp ngay cả khi chi phí năng lượng tăng lên.
- Chăm sóc môi trường. Khi ngôi nhà bị động, việc sử dụng các công nghệ tiết kiệm năng lượng sẽ làm tăng mức độ bảo vệ môi trường.
Cân bằng năng lượng
Một trong những đặc điểm của ngôi nhà tiết kiệm năng lượng là sự cân bằng năng lượng giữa thông gió hoặc sự mất nhiệt do truyền dẫn và sự xâm nhập của nó với năng lượng mặt trời,các nguồn nhiệt bên trong và hệ thống sưởi. Để cân bằng, các thành phần như cách nhiệt tối ưu của khối lượng được nung nóng, độ chắc chắn của tòa nhà, sử dụng thụ động nhiệt từ bức xạ mặt trời bằng cách hướng hầu hết các cửa sổ (lên đến 2/5 diện tích mặt tiền) về phía nam với dung sai 30 ° và do không có bóng râm là cực kỳ quan trọng. Nó cũng sẽ hữu ích khi sử dụng các thiết bị gia dụng với mức độ hiệu quả năng lượng cao. Nó cũng được cho là làm nóng nước bằng cách sử dụng máy bơm nhiệt hoặc bộ thu năng lượng mặt trời, làm nóng không khí thụ động với bộ trao đổi nhiệt trên mặt đất. Trên thực tế, ngôi nhà thụ động lý tưởng là ngôi nhà cách nhiệt không có hệ thống sưởi.
Công nghệ Ngôi nhà Thụ động
Kết quả này đạt được như thế nào? Tiêu chuẩn nhà thụ động liên quan đến việc làm việc trong năm lĩnh vực:
- Cách nhiệt. Cách nhiệt cho các khu vực bên ngoài, đặc biệt là các góc, các khe, các chuyển tiếp và giao cắt, phải sao cho hệ số truyền nhiệt nhỏ hơn 0,15 W / m2K.
- Không cầu nhiệt. Nên tránh các vật chất dẫn nhiệt. Một chương trình đặc biệt để tính toán trường nhiệt độ sẽ cho phép bạn xác định và phân tích chính xác các khu vực bất lợi của việc xây dựng các cấu trúc hàng rào với sự tối ưu hóa tiếp theo của chúng.
- Cửa sổ được chứng nhận ngôi nhà sinh thái thụ động hiệu quả. Cửa sổ lắp kính hai lớp chứa đầy khí trơ là tối ưu cho những ngôi nhà như vậy. Đủ điều kiện cài đặt cấu trúc cửa sổ.
- Thông gió cơ học vớithu hồi nhiệt (không nhỏ hơn 75%) và vỏ bên trong được làm kín. Việc phát hiện và loại bỏ rò rỉ được đảm bảo bằng các thử nghiệm tự động về độ thoáng khí của các tòa nhà. Thông gió tiện nghi do người dùng kiểm soát. Lắp đặt bộ trao đổi nhiệt trên mặt đất.
Trở thành người Nga
Ở Châu Âu, tiêu chuẩn xây dựng nhà thụ động được sử dụng rộng rãi, và ở Liên bang Nga, việc thiết kế và xây dựng các tòa nhà tiết kiệm năng lượng mới chỉ ở giai đoạn hình thành.
Chưa có ngôi nhà nào đáp ứng được yêu cầu của tiêu chuẩn sử dụng năng lượng hiệu quả, nhưng đã có những công trình gần đạt tiêu chuẩn này. Chúng thể hiện các nguyên tắc, yếu tố, phương pháp để tính toán một ngôi nhà tiết kiệm năng lượng.
Ngoài ra, liên quan đến Liên bang Nga, một bảng phân loại các tòa nhà theo hiệu suất năng lượng đã được tạo ra:
- nhà thụ động - hệ thống sưởi tiêu thụ ít hơn 15, tổng mức tiêu thụ năng lượng mỗi năm - không quá 120 kilowatt giờ trên một đơn vị diện tích;
- Ngôi nhà tiêu thụ cực thấp - mức tiêu thụ năng lượng sưởi hàng năm là 16-35 và tổng mức tiêu thụ năng lượng hàng năm dưới 180 kilowatt-giờ trên một đơn vị diện tích;
- Ngôi nhà năng lượng thấp - một tòa nhà có mức tiêu thụ năng lượng sưởi hàng năm là 36-50 và tổng mức tiêu thụ năng lượng hàng năm dưới 260 kilowatt giờ trên một đơn vị diện tích.
Lịch sử phát triển
Giữa những năm 90 của thế kỷ XX được đánh dấu bằng việc thành lập quan hệ đối tác "Passive House" ở Darmstadt, Đức. Các kiến trúc sư Westermauer và Bott-Ridder, dưới sự chỉ đạo của Wolfgang Feist, đã thiết kế một tòa nhà bốn căn hộ, nguyên mẫu là tất cả những ngôi nhà tiết kiệm năng lượng sau này. Ngôi nhà thụ động được xây dựng vào năm 1991 với sự tham gia của chính quyền bang Hessen. Mức tiêu thụ hệ thống sưởi hàng năm của tòa nhà là dưới 1 lít nhiên liệu trên một đơn vị diện tích.
Tính năng thiết kế
Thiết kế của ngôi nhà thụ động đã được hoàn thành với các giải pháp thiết kế sau đây.
Tường bên ngoài bằng gạch silicat dày 175 mm cách nhiệt bằng bọt polystyrene dày 275 mm, bên trong hoàn thiện bằng thạch cao dày 15 mm và giấy dán tường ba lớp, sau đó là sơn.
Mái che bằng mùn, lớp lọc, ván dăm dày 50 mm, gia cố bằng dầm gỗ, cách nhiệt bằng màng polyetylen, cách nhiệt bằng lớp bông khoáng dày 445 mm, hoàn thiện bằng tấm thạch cao và giấy dán tường ba lớp, tiếp theo là sơn.
Trần tầng hầm, bê tông cốt thép 160 mm, cách nhiệt bằng ván polystyrene 250 mm, cách âm 40 mm, láng xi măng 50 mm và lát gỗ dày đến 15 mm.
Cửa sổ với ba ngăn, lớp phủ low-e hai mặt, các khoang chứa đầy krypton. Khung gỗ với cách nhiệt bọt polyurethane.
Thu hồi nhiệt được thực hiện bằng bộ trao đổi nhiệt ngược dòng ở tầng hầm của ngôi nhà. Lần đầu tiên động cơ DC chuyển mạch điện tử được sử dụng.
Nguồn cấp nước nóng được cung cấp bởi các bộ thu chân không phẳng với diện tích 5,3 mét vuông. mét trên mỗi căn hộ (cung cấp 66% nhu cầu cấp nước nóng) và nhỏ gọnnồi hơi ngưng tụ khí tự nhiên treo tường. Đường ống của hệ thống DHW được đặt trong một lớp cách nhiệt và cách nhiệt tốt.
Kiểm tra số đo
Sau khi hoàn thành xây dựng và vận hành tòa nhà, các phép đo kiểm soát lưu lượng gió, kiểm tra áp suất, đo nhiệt độ và tiêu thụ năng lượng suốt ngày đêm đã được thực hiện. Họ đã xác nhận việc đạt được mục tiêu đã đặt ra.
Mức tiêu thụ năng lượng nhiệt hàng năm cho nhu cầu sưởi ấm trong giai đoạn 1991-1992 là 19,8 kilowatt giờ trên một đơn vị diện tích, chiếm 8% mức tiêu thụ của các căn hộ nhà ở thông thường. Trong năm 1992-1993, mức tiêu thụ hàng năm giảm xuống còn 11,8 kilowatt giờ trên một đơn vị diện tích (5,5% lượng tiêu thụ căn hộ được lấy để so sánh). Mức tiêu thụ sau đó giảm xuống dưới 10 kilowatt giờ trên một đơn vị diện tích mỗi năm.
Các chỉ số hóa ra quá nhỏ nên các chuyên gia đã hiểu sai về chúng trong một thời gian dài. Giảm đáng kể 90% chi phí năng lượng thông qua việc sử dụng các thiết bị gia dụng hiệu quả cao.
Kinh nghiệm của Đức đã được các kiến trúc sư Phần Lan và các kiến trúc sư từ các nước Châu Âu khác vay mượn. Kể từ thời điểm đó, hơn 40 nghìn ngôi nhà sinh thái thụ động đã được xây dựng trên thế giới.
Nhà thụ động: xây dựng ở Nga
Ở Liên bang Nga ở Moscow, St. Petersburg, Nizhny Novgorod và Yekaterinburg, một số đối tượng đang được thực hiện hoặc đã được xây dựng bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn cơ bản để xây dựng các ngôi nhà thụ động. Các dự án của một số trong số họ sẽ được thảo luận bên dưới.
Dự án ở Moscowkhu vực
Trong số các dự án xây dựng các tòa nhà riêng lẻ có mức tiêu thụ năng lượng thấp, người ta có thể chọn ra "Ngôi nhà đang hoạt động" ở Vùng Matxcova, việc cung cấp nhiệt cho chúng cũng rất thụ động.
Nhà năng động là những công trình có mức độ hiệu quả năng lượng khác nhau, nhưng mang lại sự thoải mái hơn, đạt được thông qua việc kiểm soát tự động vi khí hậu của ngôi nhà bằng hệ thống "nhà thông minh", sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo và tính thân thiện với môi trường của nó.
Dự án được hoàn thành vào năm 2011. Là công trình kiến trúc được thiết kế dành cho 5 người ở với diện tích 229 mét vuông, hai tầng, khung gỗ, cách nhiệt bằng ván bông khoáng ISOVER, cửa sổ mái VELUX, độ dày của kết cấu hàng rào bên ngoài từ 550–650 mm, nhiệt sức cản truyền của mái và tường 12, sàn 14 (m2· ° C) / Thứ. Tốc độ trao đổi không khí là 0,4 lần một giờ. Mức tiêu thụ năng lượng hàng năm chỉ để sưởi ấm là 38 và tổng mức tiêu thụ năng lượng là 110 kilowatt giờ trên một đơn vị diện tích mỗi năm.
Dự án ở Nizhny Novgorod
Một ví dụ khác về một dự án có mức tiêu thụ nhiệt cực thấp cho nhu cầu sưởi ấm là một ngôi nhà sinh thái gần Nizhny Novgorod, được hoàn thành vào năm 2012.
Tòa nhà hai tầng với diện tích 141 mét vuông. Đồng hồ đo, được thiết kế cho bốn người, là một kết cấu dưới dạng khung gỗ, cách nhiệt bằng tấm bông khoáng ISOVER, với cấu hình cửa sổ REHAU GENEO, ba kính, khả năng chống truyền nhiệt của tường 8, 7, mái 12, 8, sàn 8, 9 m2· ° C / W. Thiết bị thông gió Zehnder được ứng dụng với hiệu quảphục hồi 84% và tỷ lệ trao đổi không khí 0,3 lần mỗi giờ. Mức tiêu thụ năng lượng hàng năm để sưởi ấm là 33 kilowatt giờ trên một đơn vị diện tích.
Nhà ở không đạt tiêu chuẩn là kẻ thù của hiệu quả năng lượng
Ngay từ đầu, ý tưởng về một ngôi nhà sinh thái thụ động đã giả định rằng chi phí của những ngôi nhà như vậy sẽ bằng hoặc hơn một chút so với chi phí của những ngôi nhà thông thường. Ý nghĩa của ý tưởng là giá rẻ của việc xây dựng như vậy, tỷ lệ tối ưu giữa chất lượng giá cả và khả năng hoàn vốn nhanh.
Mục tiêu và vấn đề chính là cân bằng chi phí xây dựng các công trình như vậy ở Liên bang Nga và xây dựng những ngôi nhà bình thường. Việc chuyển dịch nhà tiết kiệm năng lượng từ tầng lớp thượng lưu sang khu vực đại chúng sẽ không diễn ra nhanh chóng. Điều này đòi hỏi, bên cạnh việc đào tạo các kiến trúc sư, còn phải có sự hiện diện của trình độ kỹ năng cần thiết của các nhà xây dựng, việc sử dụng các vật liệu xây dựng, thiết bị và vật liệu có chất lượng và trình độ công nghệ cao với các đặc tính đặc biệt.
Khu vực xây dựng hàng loạt ở Nga thích giảm chi phí nhà ở thông qua việc sử dụng vật liệu xây dựng chất lượng thấp và khai thác lao động có trình độ thấp. Chừng nào các sở thích như vậy vẫn còn, việc chuyển đổi sang xây dựng nhà ở hàng loạt công nghệ cao, tiết kiệm năng lượng có vẻ không thực tế.
Triển vọng ở Nga
Kế hoạch giảm tỷ lệ tiêu thụ năng lượng 40% vào năm 2020 nhằm lật ngược tình thế có lợi cho các công nghệ tiết kiệm năng lượng. Tỷ lệ điện trở truyền nhiệt sẽ tăng từ 0,52 lên 0,8 m2· ° C / W, và sau đó là 1,0. Việc sử dụng hệ thống hồi phục trong hệ thống thông gió sẽ là bắt buộc. Lúc này, điều quan trọng là phải thích nghi và thực hiện kinh nghiệm nước ngoài. Nhiều chục ngôi nhà bị động dự kiến sẽ được xây dựng vào năm 2020. Khi đó, các điều kiện cần thiết đã được tạo ra: các ngân hàng sẽ phát triển một hệ thống cho vay ưu đãi, các nhà thiết kế, phát triển và xây dựng sẽ làm chủ công nghệ mới. Điều này sẽ tạo ra một thị trường và nhu cầu tiêu dùng bền vững.
