Экономия, экология и комфорт. Эволюция в строительстве жилья

Пассивный дом

Концепцию пассивного дома (нем. passivhaus) разработали в 1988 г. немец Вольфганг Файст и швед Бо Адамсон. Цель их была в том, чтобы придумать такой строительный стандарт, который помог бы снизить расход энергии на отопление здания за счет конструктивных особенностей и применения специальных материалов. Через пару лет идея была апробирована на практике: в 1991 г. введен в эксплуатацию первый пассивный дом — таунхаус на несколько семей в немецком Дармштадте.

Дом был качественно теплоизолирован, строительные конструкции выполнили без температурных мостов (участков поверхности, через которые тепло уходит наружу), для окон использовалось специальное тройное остекление. Для вентиляции здания применили систему с рекуперацией (свежий воздух, поступающий в здание, нагревался от использованного воздуха). Благодаря этим особенностям расход на отопление дома составил около 1 л жидкого топлива на 1 кв. м в год.

Впоследствии главный идеолог концепции Вольфганг Файст основал Passivhaus Institut и определил параметры стандарта пассивных домов, которые применяются для их сертификации в наше время.

Итак, пассивным считается дом, который расходует до 15 кВт·ч / кв. м в год тепловой энергии на отопление. Это на 80—90 % меньше, чем стандартные здания. Снижение потребления энергии достигается в первую очередь за счет уменьшения теплопотерь здания. А это, в свою очередь, становится возможным благодаря компактной конструкции, герметичной оболочке и отсутствию «мостиков тепла».

Если все сделать правильно, пассивный дом не нуждается в активной системе отопления. Здание должно оставаться «пассивно теплым» благодаря внутренним источникам тепла (бытовым приборам и обитателям дома — людям и даже домашним животным), а также солнечной энергии. Использовать энергию солнца помогает правильная ориентация здания по сторонам света. В пассивных домах устанавливаются специальные оконные профили с тройным остеклением, теплоизолированными рамами и соединениями по краю остекления, которые собирают солнечную энергию для обогрева помещений, но препятствуют уходу тепла наружу. Для поступления свежего воздуха не нужно открывать окна. Воздухообмен происходит с помощью вентиляционных установок с рекуперацией (возвратом) тепла.

Пассивный дом не нуждается в активной системе отопления

Для нагрева воды и охлаждения воздуха в помещении желательно использовать возобновляемые источники энергии — солнечные коллекторы и геотермальные тепловые насосы (система, использующая тепло земли).

В Европе строительство энергосберегающих домов стало нормой: Директива об энергетической эффективности зданий (EPBD) требует, чтобы с 31 декабря 2020 г. все новые здания в странах Евросоюза строились как здания с почти нулевым потреблением энергии (nearly zero-energy buildings), а к 2050 г. весь фонд зданий в Европе должен быть доведен до этого уровня.

В Украине же интерес к этой тематике появился относительно недавно. Одним из первопроходцев в сфере энергосберегающего строительства в Украине был инженер-строитель Флориан Ламмаер.

«Когда в 2005 г. я приехал в Украину, энергоэффективность никого не интересовала. Когда я был у родственников своей жены в Харькове, они открывали кран с водой и оставляли его. Я был в полном шоке, потому что в это время в Германии мы уже старались экономить ресурсы. В 2006 г. я создал веб-сайт о пассивных домах в Украине. Думаю, это был первый веб-сайт на весь СНГ, посвященный этой тематике, но интерес был к нему нулевой. Потому что тут электричество, газ и вода были слишком дешевыми. А зачем экономить то, что дешево?» — объясняет в беседе с PRAGMATIKA.MEDIA Флориан.

Только в 2014 г., с наступлением кризиса, ситуация сдвинулась с мертвой точки. Тогда же появились первые государственные программы, направленные на поддержку энергоэффективного строительства и ремонта.

На данный момент в Украине уже построен ряд объектов с учетом концепции Passive House. Первым украинским проектом, занесенным в международную базу института в Дармштадте, в 2008 г. стал «Дом Солнца» архитектора Татьяны Эрнст.

Сертифицированный строитель пассивных домов в Украине Андрей Овчаренко выделяет две причины, почему здания с низким потреблением энергии — все еще не повсеместная практика у нас. Первая — низкий уровень осведомленности как у потребителя, так и у исполнителя (архитектора и строителя). Вторая — клиент часто жертвует энергоэффективными решениями в угоду дизайнерским изыскам.

Дороговизна строительства в качестве такой причины не выделяется. Сейчас в Европе пассивный дом обходится всего на 5—7 % дороже обычного. Но проект окупается уже за 7—10 лет эксплуатации. В Украине при рациональном подходе строительство может стоить даже дешевле, чем в Европе. «Сегодня достаточное количество материалов и компонентов производится в Украине и при этом — высокого качества. Бюджет строительства стартует от 1 000 долларов за кв. м «под ключ», — говорит изданию Овчаренко. — С учетом сегодняшних тарифов окупаемость пассивного дома — на уровне 5—7 лет. Подорожание газа с 1 января 2020 г. на 55 % приведет к более высокой рентабельности».

 

Активный дом

Первый активный дом был построен в Дании, в городе Люструп, в 2009 г. Там были огромные окна со всех сторон, которые обеспечивали хорошее естественное освещение. На его крыше разместили солнечные батареи, которые давали более чем достаточную мощность для поддержания тепла в помещении и работы приборов. Таким образом, дом производил больше энергии, чем сам потреблял. Избыточную энергию он продавал в сети страны.

В основе концепции активного дома три фактора — комфорт, энергопотребление и экология

Возможно, именно поэтому многие ошибочно воспринимают активные дома как те, которые производят больше энергии, чем потребляют. Мол, нацепил фотовольтаику на крышу — и получился активный дом. Но в таком случае правильно использовать термин «дом с положительным энергобалансом» (energy plus house).

Концепция активного дома более комплексная. Идеологи активного дома считают его следующей ступенькой в эволюции энергоэффективного строительства. Итак, активный дом должен учитывать три важных фактора: комфорт проживания, энергопотребление и воздействие на окружающую среду.

• Комфорт проживания

Активные дома должны предлагать жильцам здоровую и комфортную среду. Это подразумевает достаточное количество дневного света, свежий воздух и оптимальную температуру в помещении круглый год.

• Энергопотребление

Активные дома, продолжая традиции пассивных, должны экономно расходовать ресурсы. Учитывается объем необходимых ресурсов, использование возобновляемых источников энергии и выработка собственной энергии.

• Воздействие на окружающую среду

Следуя принципам sustainable development, такие дома должны позитивно взаимодействовать с окружающей средой. Желательно, чтобы при строительстве использовались вторичные материалы, а сам дом выбрасывал в атмосферу как можно меньше вредных газов.

Для оценки активного дома строят так называемый радар, на котором отмечают, насколько проект соответствует каждому из девяти параметров. Продвижением концепции занимается международная организация Active House Alliance со штаб-квартирой в Брюсселе.

Что касается этого типа энергосберегающих зданий, то на данный момент в стране построен один официально признанный активный дом — это Optima House под Киевом, открытый в 2015 г. Отопление дома осуществляется без использования природного газа. В доме установлена система теплового насоса, вентиляция с рекуперацией тепла, панели фотовольтаики и солнечные коллекторы. К слову, этот проект сделан на основе еще одной концепции — «Мультикомфорта», о которой пойдет речь ниже.

В Украине строительство энергосберегающих домов обходится дешевле, чем в Европе

Архитектор Optima House, верификатор активных зданий Александр Кучерявый отмечает, что строительство активных домов в Украине также обходится дешевле, чем на Западе. «В Европе активный дом строится в три раза быстрее, но в три раза дороже, чем в Украине, — сказал он в комментарии изданию. — В Европе в среднем цена 2 500—3 500 евро за кв. м под ключ. У нас получилось реализовать за 1 000 долларов квадрат».

При этом климатические условия в Украине больше подходят для строительства энергоэффективных домов, чем в некоторых других странах Европы. «Стандартов по энергоэффективности в Украине достичь легче, чем, например, в Беларуси и Литве, — говорит Кучерявый. — Я подсчитал, что если дом с одними и теми же параметрами размещать в Украине, Беларуси или в Литве, то в Украине он потребляет, например, 18 кВт·ч / м в год, в Беларуси — 24,5 кВт·ч / м в год, а в Литве — 32 кВт·ч / м в год. Это за счет влияния климата. Украина в отличной климатической зоне».

Мультикомфортный дом

Международная группа Saint-Gobain совместно с Passivhaus Institut разработала еще одну строительную концепцию, которая получила название «Мультикомфорт». За ее основу были взяты принципы строительства пассивного дома с ежегодными энергозатратами на отопление до 15 кВт·ч / кв. м. Низкий расход энергии достигается с помощью все тех же приемов: теплоизоляция, герметичная оболочка, утепленные оконные профили, система вентиляции с рекуперацией тепла.

При этом мультикомфортный дом обладает дополнительными преимуществами — при его проектировании и строительстве особое внимание уделяется здоровью и благополучию будущих обитателей. Специалисты Saint-Gobain в партнерстве с исследовательскими организациями выделили четыре компонента комфорта в помещении: термальный, акустический, визуальный и качество воздуха. На эти компоненты и опирается концепция «Мультикомфорт».

• Термальный комфорт

Для нормальной жизнедеятельности человеку прежде всего необходима сбалансированная тепловая среда. Научные исследования доказывают, что как чрезмерно холодное, так и перегретое помещение вредят физическому и психическому здоровью людей, увеличивают риски сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний и даже могут способствовать летальным случаям.

Хотя чувствительность к температурным режимам варьируется от человека к человеку и может зависеть от возраста, пола, сферы деятельности, привычек, основные принципы остаются универсальными. Для термального комфорта нужна благоприятная температура воздуха (не слишком жарко и не слишком холодно), оптимальная влажность и отсутствие сквозняков.

Если в стандартных домах для поддержания температуры используется активная система отопления зимой и кондиционирования летом, то мультикомфортные здания в этом продолжают традиции пассивных и активных «предшественников». Тут нормальные термальные условия в течение года поддерживаются при минимальных затратах энергии. В этом помогают хорошо продуманные проектные решения — правильная форма и ориентация здания, количество и форма окон, герметичная оболочка в сочетании с системой вентиляции.

• Визуальный комфорт

Не секрет, что часто мы судим по обертке. Но визуальная составляющая концепции «Мультикомфорт» имеет как раз серьезное основание. Исследователи определили, что хороший вид из окна офиса способствует повышению производительности сотрудников, а наличие дневного света в больницах содействует более быстрому выздоровлению пациентов. Вид на улицу, приятное оформление помещения и качественное освещение — базовые принципы визуального комфорта.

Наиболее остро стоит вопрос с освещением. Для комфортной жизни и работы человека дневного света должно быть достаточно, ему нужно равномерно распределяться по пространству без контрастов и бликов, а также хорошо сочетаться с искусственным освещением.

Достигается комфортная система освещения с помощью зданий, ориентированных на солнце, а также использования таких технологий, как «умное стекло» — это система остекления, которая меняет свои оптические свойства (матовость, коэффициент светопропускания и т. д.) при изменении внешних условий.

Четыре параметра комфорта по Saint-Gobain: термальный, акустический, визуальный и качество воздуха

• Акустический комфорт

Скрип тормозов за окном, ссоры соседей за стеной и шарканье тапочек тещи за дверью? Всего этого не должно быть в мультикомфортном доме. Хорошо сбалансированная акустическая среда и блокирование нежелательных звуков (от транспорта, оборудования, людей) — еще один фактор комфорта.

Исследования показали, что хорошо продуманная звуковая среда в офисах или школах помогает улучшить концентрацию. А раздражающие шумы часто бывают причиной серьезных стрессов. Например, риск сердечного приступа у тех, кто живет рядом с оживленными улицами и большими магистралями, примерно на 20 % выше, чем у жителей тихих районов.

При проектировании акустического комфорта нужно учитывать различные факторы: типы и спектр звуков, возможное шумовое загрязнение окружающей среды, функциональное предназначение здания, наличие громкого оборудования (трубы, лифты, вентиляция). Шумы могут передаваться либо по воздуху, либо через саму структуру здания. Поэтому для создания комфортной атмосферы используются различные звукоизоляционные материалы — потолки, полы, отделка стен, остекление.

• Качество воздуха

Свежий воздух, но без сквозняка. Точка в извечном споре между теми, кому душно, и теми, кому дует. В мультикомфортных домах воздух должен быть свежим и чистым, без вредных примесей и неприятных запахов.

Причинами загрязнения воздуха в помещениях могут быть наружные источники (дорожный трафик и промышленность), деятельность жильцов (табачный дым, чистящие средства, принтеры), наполнение зданий (краски, мебель, напольные и настенные покрытия) и компоненты системы вентиляции (фильтры, увлажнители). Перед проектировщиками и строителями стоит задача минимизировать влияние этих источников. Поэтому важен выбор качественных материалов. Кроме того, для поступления свежего воздуха нужна продуманная механическая и естественная вентиляция, а также система очистки воздуха.

 

Экспертное мнение

PRAGMATIKA. MEDIA: Расскажите, как родилась концепция мультикомфортного дома? Какие исследования легли в ее основу?

Славомир Шпунар: Концепция «Мультикомфорт» была первоначально создана в 2004 г. в ISOVER (это одна из компаний группы Saint-Gobain, которая специализируется на теплоизоляции). Концепция основывалась на принципах пассивного дома, в ней особое внимание уделялось энергоэффективности. Целью ее было продемонстрировать, что таких показателей можно достичь с помощью существовавших на тот момент строительных материалов и технологий. Это был голос Saint-Gobain в дискуссии о форме и сфере применения директивы ЕС по энергоэффективности зданий (EPBD).

Понимая с годами, что в этой дискуссии недостаточно внимания уделяется комфорту и благополучию пользователей домов, в 2011 г. мы решили изменить сферу действия программы «Мультикомфорт». В рамках нашей научно-исследовательской команды мы создали специальное подразделение, которое теперь участвует в глобальных научных дискуссиях о разных аспектах среды в помещениях: термальный и визуальный комфорт, качество воздуха, акустика. Сегодня концепция «Мультикомфорт» балансирует между потребностями конечного пользователя, энергоэффективностью и влиянием на окружающую среду. Можно сказать, что она предлагает оптимальное решение между воздействием здания на людей и на планету.

P. M.: Как эта концепция соотносится с концепциями пассивных и активных домов? Можно ли сказать, что это их логическое продолжение?

С. Ш.: Мы, безусловно, идем в том же направлении, у этих концепций много общего. Например, принцип, что комфорт жителей должен достигаться, насколько это возможно, за счет оптимизированного дизайна оболочки здания. Или принцип, что нужно стремиться к нулевому потреблению энергии на поддержание комфортных условий в помещении. Различия проявляются в некоторых требованиях (что является обязательным, а что нет). Так что здесь мы говорим о каком‑то продолжении. Однако если быть откровенным, все концепции развиваются с учетом важности таких аспектов, как здоровье и благополучие человека, требований устойчивого развития.

Концепция «Мультикомфорт» балансирует между потребностями конечного пользователя, эффективностью и влиянием на окружающую среду

P. M.: Если говорить о цифрах, то какой уровень энергопотребления и выбросов характерен для мультикомфортного дома?

С. Ш.: В текущей версии по критериям «Мультикомфорта» потребности в энергии на отопление или охлаждение должны не превышать 15 кВт·ч / кв. м в год. Что касается выбросов газа, нет конкретных показателей, так как это зависит от местных условий. Однако параллельно с минимизацией потребления энергии мы рекомендуем увеличивать долю «зеленой» энергии — то есть получаемой из возобновляемых источников.

P. M.: Концепция мультикомфортного дома также подразумевает использование экологичных материалов. Расскажите, что это за материалы, в чем их особенности?

С. Ш.: Мы настаиваем на выборе материалов и решений с сертификатом EPD (Экологическая декларация продукции), так как это наиболее объективный способ сопоставления продуктов с жизненным циклом здания. Сосредоточиваясь на составе продукта и его происхождении, люди часто забывают о том, как он будет «вести себя» во время эксплуатации здания. Например, станет ли влиять на энергетический баланс, будет ли требовать частого ремонта или замены. Эти особенности важны, так как срок эксплуатации здания относительно велик.

Мы также стремимся больше использовать материалы с высоким содержанием вторичного сырья или пригодные для переработки.

P. M.: Мультикомфортные дома ориентированы на экономию энергоресурсов, отсутствие негативного воздействия на окружающую среду и, помимо этого, сосредоточены на самочувствии и самоощущении пользователей. Что все‑таки является приоритетом — комфорт или энергоэффективность?

С. Ш.: Это важный вопрос, но он содержит одно очень распространенное заблуждение. Мы говорим об устойчивых решениях (например, энергоэффективности) как о чем‑то хорошем для окружающей среды и планеты, забывая, что мы, люди, являемся жизненно важной частью этой среды, а планета — наш единственный дом. Таким образом, решение не может быть хорошим для планеты, если оно наносит вред людям (их здоровью и благополучию). Аналогично: хорошие решения для людей, обеспечивающие комфорт и здоровье, не должны наносить вред нашей планете.

P. M.: Концепция «Мультикомфорт» основана на четырех параметрах (термальный, акустический, визуальный и качество воздуха). За счет каких технических средств каждый из них достигается?

С. Ш.: Это звучит так, будто бы существуют какие‑то дополнительные препятствия, которые необходимо преодолеть, чтобы достичь комфорта. Хотя в любом здании — независимо от того, дом это, офис или школа — мы ожидали бы оптимальных условий для пользователей. Это абсолютно нормально, когда в помещении адекватная температура и акустические условия, свежий воздух, дневной свет и вид на улицу. Все это может быть достигнуто с помощью хорошего дизайна оболочки здания (ориентация, форма, функциональная планировка и т. д.) и правильного выбора продуктов и решений. Сочетание этих элементов обусловливает итоговую производительность здания. Например, ориентация, размер и качество окон определяют, помогут ли они сократить энергетические затраты здания или же наоборот.

Saint-Gobain рекомендует использовать для потребностей здания энергию из возобновляемых источников

P. M.: В Украине строительство энергоэффективных домов все еще не так популярно из‑за относительной дороговизны. Почему все же стоит вложить больше денег сейчас, чтобы сэкономить потом?

С. Ш.: Я уже упоминал о EPD и оценке жизненного цикла (Life Cycle Assessment) продуктов и решений как единственном объективном способе определения их воздействия на окружающую среду. Управление затратами жизненного цикла (Life Cycle Costing) имеет схожую логику. При оценке стоимости здания следует учитывать не только то, во сколько обойдется его строительство, но и насколько оно будет рентабельным в процессе эксплуатации, какой будет его стоимость при перепродаже или в конце срока службы. Чем меньше нам нужно ресурсов для эксплуатации здания (отопление, охлаждение, освещение, расходы на обслуживание и т. д.), тем меньше на нас влияние постоянно растущих цены на ресурсы.

Несколько лет назад в Брюссельском столичном регионе было проведено интересное исследование, в котором сравнивалась стоимость почти тысячи недавно построенных домов (на одну или несколько семей). Оказалось, что издержки на обеспечение лучшей энергоэффективности значительно ниже, чем те, которые связаны с необычной формой здания или какими‑то особыми наворотами (оригинальная форма крыши, окон или дверей). Мы (инвесторы) должны решить, что для нас в приоритете. Улучшение производительности здания (в том, что касается комфорта и энергоэффективности) кажется лучшим вложением. Не только потому что это улучшает качество жизни с самого начала, но и потому что декоративный ремонт гораздо дешевле, чем перестройка здания с учетом параметров комфорта и энергоэффективности.

P. M.: Помимо экономии денег на энергию мультикомфортный дом дает другие преимущества, поскольку подразумевает комфортную среду, которая позитивно сказывается на психическом и физическом здоровье. Можно ли как‑то измерить эти преимущества?

С. Ш.: Существует много исследований и публикаций, которые доказывают взаимосвязь между улучшением условий в нежилых зданиях (офисы, школы, больницы) с повышением производительности (эффективность работников, успеваемость учеников и скорое выздоровление). С жилыми зданиями сложнее, ведь такие замеры сделать непросто. Но есть некоторые факты: например, лучший сон в тихой, хорошо проветриваемой спальне, меньшие риски респираторных заболеваний в хорошо вентилируемых комнатах.

P. M.: В Европе строительство энергоэффективных зданий, чье влияние на окружающую среду ограничено, это уже норма. Тем временем в Украине есть госпрограммы по поддержке энергоэффективности, однако нет обязующих нормативных актов. Насколько важно закрепить это на законодательном уровне, чтобы развивать устойчивое строительство?

С. Ш.: Абсолютно важно иметь хорошие законодательные нормы, так как большая часть строительного рынка ориентируется именно на них. Добровольные сертификаты (такие как Passive House, Active House, LEED или BREEAM) — это обычно прерогатива первопроходцев. Они показывают путь развития, но для того, чтобы сдвинуть основную часть рынка, должны меняться нормы. И конечно, должны соблюдаться законы.

P. M.: Вы бывали в Украине и, вероятно, знакомы с местными проектами энергосберегающих домов. Например, Optima House, который одновременно признан активным и мультикомфортным. Как можете их оценить?

С. Ш.: Думаю, что они очень хороши, и я полон восхищения людьми, которые стоят за ними и прокладывают этот путь.

P. M.: Что делать с жилищным фондом, который никак не соответствует принципам энергоэффективности и «Мультикомфорта»? Например, в Украине очень много массового жилья, которое визуально непривлекательно, неэнергоэффективно, с плохой звукоизоляцией, с непродуманной системой вентиляции. Тот факт, что многие украинцы живут в таких условиях, влияет на благополучие страны в целом? Должно ли государство волноваться по этому поводу?

С. Ш.: Да, должно. В ЕС проводится множество исследований, связывающих плохие условия жизни с расходами на здравоохранение. Так что неадекватное жилье — это не только проблема граждан, но и дополнительные траты для государства. Разобраться с этим не так просто из‑за количества домов, которые требуют реновации, и сложности самого процесса реновации. Во многих странах ЕС уже есть хорошая практика решения данной проблемы — это закон (или, по крайней мере, некоторая финансовая поддержка), согласно которому каждый ремонт должен быть связан с улучшением эксплуатационных характеристик здания. Например, если крыша протекает и необходимо заменить кровлю, то туда будет добавлен дополнительный слой изоляции для улучшения ее теплоизоляционных характеристик.

Неадекватное жилье — это не только проблема граждан, но и дополнительные расходы для государства

P. M.: Расскажите подробнее, как можно использовать принципы «Мультикомфорта» при реконструкции или реновации старых домов?

С. Ш.: В концепции «Мультикомфорта» для реновации мы нацелены на тот же уровень производительности, что и для нового здания, полагая, что нет никакой разницы в потребностях жильцов старых или новых зданий. Однако не всегда эти цели могут быть достигнуты. Иногда это происходит из‑за необходимости сохранить исторический облик здания, но чаще из‑за технических трудностей и финансовой нецелесообразности. Наиболее распространенный пример: изменение формы или размера оконного проема в существующем здании обходится дорого. В таком случае мы можем улучшить доступность дневного света, например, путем замены остекления.

P. M.: В зданиях, которые мы строим сейчас, люди будут жить еще спустя 50—100 лет. Соответственно, важно учитывать изменения в стиле жизни людей и окружающей среде. Чем должны отличаться эти дома будущего, фундамент которых мы закладываем уже сейчас?

С. Ш.: Я очень боюсь, что изменение климата будет самым важным фактором, который скажется на нашем образе жизни и на зданиях. С каждым годом мы все чаще наблюдаем экстремальные погодные явления (длинные периоды жары или холода, резкие перепады, проливные дожди и сильные ветры). Мы все больше и больше говорим о «перспективных» решениях, которые должны предвосхитить эти изменения. Могу сказать, что здание, в котором сегодня плохо жить, будет еще более некомфортным в будущем, возможно, даже вообще непригодным для жизни… У нас нет другого рационального выбора, кроме как строить хорошо. В идеале — мультикомфортно.