Как построить теплосберегающий дом

Принимая решение о строительстве дома и занимаясь поисками проекта, необходимо учитывать будущие расходы по эксплуатации дома.

Большинство из них будет связано с его отоплением, значит, особое внимание следует уделить решениям, влияющим на поступление и потери тепла.

Стоит ли строить энергосберегающий дом?

Цель энергосбережения при строительстве дома – потратив определенные деньги на энергосберегающие мероприятия при строительстве, ежегодно получать экономию расходов на топливо.

Эта ежегодная экономия должна в течении определенного периода компенсировать дополнительные единовременные затраты на утепление дома. Этот период называют сроком окупаемости инвестиций в энергосбережение. Срок окупаемости СНиП определяют, как половина срока службы элемента до замены или ремонта, но не более 12 лет.

Тепловые потери в элементах частного дома, если утепление конструкций выполнено в соответствии с действующими нормами для средней полосы России. Где R (м2*оС)Вт — сопротивление теплопередаче; (м3/час) — расход воздуха на вентиляцию; (ГДж) — количество потерь тепловой энергии (1 кВт*час = 0,0036 ГДж); % — относительные потери тепла в элементе по сравнению с суммарными теплопотерями дома.

Размер ежегодных затрат на отопление дома, при прочих равных условиях, определяется стоимостью топлива, расходуемого на получение 1 кВт·ч тепловой энергии на отопление.

В таблице, в качестве примера, для одного из регионов приведено соотношение стоимости разных видов топлива, расходуемого на получение 1 единицы теплоэнергии:

В других местах это соотношение стоимости топлива может быть другим.

Из таблицы следует, что если мы сэкономим 1 кВт·ч тепла, то, в зависимости от используемого топлива, получим экономию ежегодных затрат на топливо разной величины.

Разница может быть более чем десятикратная. Следовательно, срок окупаемости одного и того же энергосберегающего мероприятия в зависимости от вида топлива, может отличаться тоже в десятки раз.

Срок окупаемости в конечном итоге зависит от ежегодных суммарных затрат на топливо за отопительный период, которые в свою очередь определяются не только стоимостью топлива, но и продолжительностью отопительного периода и температурами наружного воздуха в этот период.

Для оценки и расчетов чаще всего используется интегрированный показатель суровости климата в отопительный период в разных районах России – градусо-сутки отопительного периода (ГСОП). В некоторых случаях применяют индекс мороза (ИМ).

Диапазон изменения ГСОП на территории Росии, от 979 в Сочи до 12666 на Мыс Челюскин.

Важно понимать, что эффективность (срок окупаемости) того или иного энергосберегающего мероприятия зависит от вида топлива и суровости климата в месте строительства дома.

При отоплении электричеством или в суровом климате могут быть выгодны дорогостоящие меры, дающие сравнительно небольшой процент экономии расхода тепла.

При отоплении природным газом или на юге, эффективными окажутся только мероприятия  менее дорогие, и с бОльшим энергосберегающим эффектом.

Как сделать дом теплым

Вопросы утепления стен и перекрытий рассмотрены в других статьях блога:

Из статьи Как сделать дом теплым. Воздухопроницаемость и вентиляция можно узнать, как снизить потери тепла с проходящими через дом потоками воздуха. Не будем повторяться и далее рассмотрим другие меры, как сделать дом теплым.

Влияние формы дома на потери тепла

Очевидно, что чем больше площадь ограждающих конструкций (стен и чердачных перекрытий) в доме, тем больше потери тепла. Углы наружных стен являются дополнительными мостиками холода.

Поэтому, дом с компактным планом в форме квадрата, у которого четыре угла, имеет наименьшую площадь теплообмена через стены и перекрытия. Причем, такой дом дешевле и в строительстве.

В доме равной площади, но с планом сложной формы (L- Н-образной, крестообразной и пр.) потери тепла через стены и углы увеличатся. Расчеты показывают, что для дома площадью 150 м2 в домах сложной формы потребность в тепле увеличится при прочих равных условиях не более чем на 3,5%.

Сложная форма дома может быть визуально более привлекательной, но за это придется заплатить увеличением расходов на строительство и ежегодных затрат на топливо, или на дополнительное утепление.

К дому простой формы выгодно пристраивать различные не отапливаемые помещения — гараж, котельную, хозяйственное помещение, зимний сад со стороны сада или веранду на входе в дом. Зимой, такие помещения или даже крытая терраса, ограничивают потери тепла и защищают дом от ветра, а летом — от перегрева. Такие помещения также увеличивают полезную площадь дома, что является важным в случае небольших зданий.

Буферные помещения должны быть отделены от отапливаемой части дома стеной с теми же параметрами, что и другие наружные стены.

Кроме того, пристройки способны сделать простую форму дома более привлекательной, придать ей индивидуальный характер и преодолеть минимализм архитектурной формы.

Как потребность в тепле зависит от этажности дома

Ниже приведена таблица из СНиП, в которой указаны нормы удельного расхода теплоэнергии для домов разной площади и этажности. Нормы рассчитаны с учетом того, что все ограждающие конструкции (стены, перекрытия, полы, окна и двери) имеют сопротивление теплопередаче, соответствующее нормативам, и потери тепла с уходящим через вентиляцию воздухом также соответствуют нормам.

Из таблицы видно, что с увеличением этажности растет и расход тепла на отопление дома.  Например, для двухэтажного дома площадью 150 м2 требуется тепла на 10% больше, чем для одноэтажного.

У двухэтажного дома больше площадь стен и выше продуваемость наружным воздухом. У одноэтажного дома больше площадь чердачного и цокольного перекрытий, но эти конструкции должны иметь и существенно большее, чем стены, нормативное сопротивление теплопередаче.

В результате, одноэтажный дом с нормативным сопротивлением теплопередаче ограждающих конструкций на 10% теплее двухэтажного.

В таблице приведены нормы удельного расхода тепловой энергии на отопление, малоэтажных жилых домов одноквартирных отдельно стоящих и блокированных (за отопительный период), qh,req, кВт·ч/м2:

Примечание. Требуемое удельное энергопотребление установлено из расчета высоты помещений жилых зданий — 3 м. Для конкретного проекта допускается пересчитывать нормативные величины, представленные в таблице, на другие.

Строительные нормы допускают, что сопротивление теплопередаче отдельных конструкций дома может быть меньше нормативного, но при условии, что удельный расход тепловой энергии не будет выше указанного в таблице.

Напомню, что нормативное сопротивление теплопередаче ограждающих дом конструкций зависит от величины ГСОП в месте строительства. Дом, построенный по нормативам, в любом регионе должен иметь удельный расход теплоэнергии не выше указанного в таблице.

Пользуясь данными таблицы, Вы легко можете подсчитать ежегодный расход теплоэнергии для отопления вашего будущего дома.

Например, для отопления одноэтажного дома площадью 150 м2 ежегодно потребуется: 150м2 х 150кВт·ч/м2=22500 кВт·ч. Если для отопления использовать электроэнергию, то, зная тариф (например 4,13 руб/кВт·ч) находим затраты на отопление в год: 22500 кВт·ч х 4,13 руб/кВт·ч = 92295 руб. Потери при преобразовании электроэнергии в тепло не учитываем из-за их малой величины, что допустимо для наших расчетов.

При тех же условиях, но для двухэтажного дома, стоимость электроэнергии, расходуемой ежегодно на отопление дома, составит  102217,5 рублей. Застройщик может дополнительно утеплить дом для того, чтобы обеспечить удельный расход теплоэнергии, как для одноэтажного дома.

Стоимость таких дополнительных мероприятий должна определяться сроком окупаемости (например, 12 лет) и не превышать сумму: (102217,5 руб – 92295 руб) х 12 лет = 119070 руб. Более дорогостоящие или менее энергосберегающие меры экономически не будут оправданны.

Для других видов топлива расчет сложнее и итоговые цифры стоимости будут естественно другие. Например, теплота сгорания природного газа составляет 9,44 кВт·ч/м3 . Средневзвешенный КПД обычного (не конденсационного) газового котла 82%.

Для одноэтажного дома из предыдущего примера расход газа за отопительный период составит 22500 кВт·ч/9,44 кВт·ч/м3/0,82=2907 м3. Зная тариф на природный газ (например 5,14 руб/м3) находим затраты на отопление в год природным газом одноэтажного дома 2907 м3 х 4,64 руб/м3 = 14942 руб.

То же, но для двухэтажного дома — 16434 руб. Экономически эффективные расходы на дополнительные энергосберегающие мероприятия не должны превышать сумму (16434 руб — 14942 руб) х 12 лет = 17908 руб.

Впрочем, учитывая политику правительства по ускоренному (быстрее инфляции) росту тарифов на энергоносители, при расчетах стоит брать европейские цены на топливо.

Снижаем потери тепла через окна

Современные окна в стандартном исполнении имеют в несколько раз меньшее сопротивление теплопередаче, чем окружающие их стены. На рынке можно найти окна с более высоким уровнем теплоизоляции, но они значительно дороже. Причем, даже стандартные окна по стоимости заметно превышают стоимость сооружения стены равной площади. То есть, чем больше окон в доме и их размер, тем больше потери тепла и расходы на строительство дома.

Но окна необходимы для хорошего самочувствия и комфорта. По санитарным нормам площадь остекления не должна быть менее 1/8 площади жилого помещения. 

Окна с южной стороны здания не всегда являются источником теплопотерь. Зимой, в южных регионах в солнечные дни сквозь стекла в дом наоборот поступает солнечная энергия, что снижает потребность в топливе в отопительный период. По этой причине жилые помещения в доме рекомендуется располагать с южной стороны здания.

С северной стороны энергоэфективного дома стараются разместить хозяйственные помещения с минимальной площадью окон или вообще без них.

Окна с западной и восточной стороны не оказывают заметного влияния на приток солнечного тепла в дом.

Расчеты показывают, что если большую часть остекления сосредоточить на южном фасаде, то в южных районах можно снизить потребление топлива для отопления до 5%.  Причем, для получения этой экономии не требуется дополнительных инвестиций.

Правда, в летнее время эти окна станут источником избыточного солнечного тепла. Затраты на установку и работу кондиционеров могут существенно уменьшить экономию на отоплении.

Уже на этапе проектирования дома, для снижения перегрева помещений в летнее время, следует обязательно предусмотреть установку на окнах с наружной стороны дома  затеняющих устройств: ролеты, ставни, маркизы (навесы). Это может быть затеняющий козырек над окном или широкий карнизный свес крыши.

Солнцезащитные устройства на окнах защищают от перегрева только в том случае, если установлены снаружи здания.

В более северных районах этот способ экономии на отоплении теряет свою эффективность.

Тепловые потери через окна можно также снизить путем применения современных конструкций. При изготовлении теплосберегающих окон увеличивают количество камер в стеклопакете, используют специальные стекла с селективным теплоотражающим слоем, увеличивают толщину оконной коробки.

С наружной стороны на окна частного дома рекомендуется устанавливать рольставни. Закрытые рольставни не только защищают окна от взлома, но в лютые морозы уменьшают теплопотери через окна, а в летнюю жару снижают перегрев дома солнечными лучами.

Теплый пол экономит тепло

Система теплого пола в доме позволяет снизить температуру в помещении на 2 град.С, что сэкономит до 5% тепловой энергии на отопление.

Если ногам тепло, то температура воздуха в помещении может быть немного ниже без потери теплового комфорта для людей.

Распределение температуры по высоте в помещении с теплым полом более равномерное, чем с радиаторной системой отопления.

Советы застройщику

Если для отопления дома используется природный газ, то следует придерживаться нормативов энергосбережения, закрепленных в действующих нормах. Это, прежде всего, норматив удельного расхода тепловой энергии (смотри таблицу выше).

Для выполнения норматива необходимо обеспечить сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, ориентируясь на нормы, указанные в СНиП.

Эти нормы уже разработаны с учетом стоимости материалов и работ, необходимых для их обеспечения. Например, нормативное сопротивление теплопередаче стены почти в 1,5 раза меньше, чем у перекрытия.

Такая разница в нормах учитывает то, что стоимость утепления стены существенно больше, чем перекрытия. То есть, разработчики норм попытались учесть разницу в затратах на реализацию нормативных показателей.

Тем не менее, скрупулезно придерживаться нормативных величин энергосбережения, без учета стоимости строительства, в конкретных условиях часто невыгодно.

Можно сэкономить, если, например, не утеплять дополнительным слоем минваты газобетонную стену, а вместо этого увеличить толщину утеплителя перекрытия. В результате, снижение теплосопротивления стены будет скомпенсировано уменьшением теплопотерь через перекрытие.

При использовании для отопления других, более дорогих, видов топлива следует ориентироваться на более жесткие нормативы энергосбережения.

При использовании сжиженного газа, пелетт, дров (к стоимости колотых дров прибавляем зарплату хозяина — истопника) удельный расход, указанный в таблице, следует умножить на коэффициент 0,6 — 0,7.

Для жидкого топлива, а тем более электроэнергии, удельный расход тепловой энергии будет выгодно сократить в два, два с половиной раза от указанного выше в таблице.

Для обеспечения такого расхода необходимо не только увеличивать сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, но и использовать другие меры. C перечнем таких мер Вы познакомитесь в статьях, указанных выше.

Постарайтесь купить готовый проект энергосберегающего дома, где в документации уже рассчитаны показатели теплозащитных характеристик дома для региона стройки.  Такой проект, скорее всего, Вы найдете у местных проектных организаций.

Проекты, купленные в других регионах потребуют корректировки под местные климатические условия и показатели энергосбережения, которые Вы можете задать сами.

СНиП 23-02-2003 предлагает проводить оптимизацию оболочки здания по окупаемости энергосберегающих мероприятий. Для этого, делают расчеты и определяют общую стоимость 1м2 поверхности, руб/м2, и срок окупаемости разных конструкций стен и перекрытий.

В разных регионах, в зависимости от стоимости используемого топлива и стройматериалов, а также суровости климата, получают разные результаты.

Если бюджет Вашей стройки ограничен и у Вас нет определенных предпочтений из чего строить дом, то узнайте у местных проектировщиков результаты таких расчетов. Выберите вариант конструкции стен и перекрытий с наименьшим сроком окупаемости затрат на строительство. При выборе учитывайте, кроме стоимости, показатели долговечности и экологичности.

Следующая статья:

Установка котла в частном доме на мансарде.

Предыдущая статья:

Как построить дом дешево — недорого.

⇆