Строим энергоэффективный дом

Только тогда, когда заказчик четко ставит задачи перед проектировщиками и строителями, при этом и те и другие готовы идти навстречу друг другу, создаются проекты современных энергоэффективных домов.

Фото: «АЛЬПБАУ». Главный дом (240 м2) и гараж на две машины с жилым вторым этажом (площадь 160 м2), на котором находятся рабочий кабинет хозяина и комнаты для гостей, неотделимы друг от друга, ведь в гараже расположены все системы жизнеобеспечения этого комплекса

Заказчик изначально сформулировал следующие требования:

  • Первое — построить из клеёного бруса дом для семьи из пяти человек, а рядом с ним соорудить гараж на два автомобиля с жилым вторым этажом, в котором необходимо разместить все технические системы обслуживания основного здания.
  • Второе — оба строения должны обогреваться одним котлом, работающим на пеллетах, расход которых будет максимально экономным. Источником тепла во всех помещениях дома станут тёплые водяные полы, в гараже — радиаторы.
  • Третье — помимо отопления и ГВС оборудовать жилище системой вентиляции с подогревом и охлаждением воздуха, при этом расход электроэнергии должен быть минимальным.
  • Четвёртое — предусмотреть систему аварийного электроснабжения и отопления, чтобы даже в экстренных случаях (если полностью иссякнет запас пеллет) все её элементы бесперебойно функционировали в любое время года. 

Проектирование дома

Специалисты компании «Альпбау», принявшей столь необычный заказ, не сразу взялись за проектирование строений. Для начала выполнили теплотехнические расчёты, с помощью которых определили, сколько тепла должен вырабатывать котёл, обогревающий водяные полы, и каковы предполагаемые теплопотери через строительные конструкции двух строений. Эти расчёты убедительно доказали, что расход пеллет будет экономным, только если сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций удастся максимально приблизить к характеристикам «пассивного» дома: стены — 6 м² • °С/Вт, цокольное перекрытие — 4,5 м² • °С/Вт, крыша — 9 м² • °С/Вт. То есть сложенные из клеёного бруса стены придётся дополнительно утеплять. Заказчик одобрил эту идею, а заодно и ряд предложенных компанией технических решений.

По замыслу проектировщиков, оба строения будет отапливать установленный в гараже котёл максимальной мощностью 35 кВт, оснащённый двумя камерами сгорания: одна (основная) — на пеллетах, вторая (резервная) — на дизельном топливе. Теплоноситель и горячая вода из гаража станут подаваться в дом по утеплённым магистралям.

В гараже предусматривается помещение для хранения пеллет, запас которых придётся пополнять не чаще 1 раза в месяц. В том же здании будет находиться и хранилище дизельного топлива, рассчитанное как минимум на полумесячный объём. 

Подогревать и охлаждать воздух для системы вентиляции, а также частично подогревать воду для системы отопления и ГВС станет тепловой насос типа «вода-воздух».

Аварийное электроснабжение обоих строений обеспечит дизель-генератор, тоже расположенный в гараже.

От расчетов к проекту

После того как заказчик одобрил предложенные технические разработки, специалисты компании приступили к проектированию комплекса из двух строений. При этом им пришлось выработать целый ряд оригинальных решений, позволивших обеспечить энергосберегающие характеристики конструкции дома. Крат­ко рассмотрим некоторые из них.

Цокольное перекрытие

Потери тепла через цокольное перекрытие могут составлять до 20 % от общих теплопотерь через строительные конструкции дома. Очевидно, что эти потери не удастся снизить без мощного утепления. Вот только как совместить теплоизоляцию с достаточно прочным полом, коммуникациями и системой тёплых водяных полов, чтобы общая толщина пирога не оказалась слишком большой?

Проектировщики создали многослойную конструкцию, в которой отделанную керамогранитом поверхность пола отделяют от грунта, засыпанного между лентами фундамента, несколько слоёв (снизу вверх): 50 мм экструдированного пенополистирола, монолитная железобетонная плита толщиной 110 мм (именно она несёт основные нагрузки), 160 мм пенополистиролбетона плотностью 300 кг/м³ (здесь проложены коммуникации) и, наконец, цементно-песчаная стяжка толщиной 70 мм, в нижней трети которой уложены трубы тёплого водяного пола. Необычный многослойный пирог полностью соответствует требованиям как по прочности, так и по энергосбережению — его приведённое сопротивление теплопередаче составляет 4,62 м² • °С/Вт.

Проект реализовывали в несколько этапов. На стадии строительства основания грунт, засыпанный между лентами фундамента, прикрыли плитами экструдированного пенополистирола и поверх них отлили армированную монолитную плиту. Далее возвели коробку дома, проложили по бетонной плите все необходимые коммуникации, а затем скрыли их в слое пенополистиролбетона толщиной 160 мм. Поверх него смонтировали трубы тёплых водяных полов и прикрыли их бетонной стяжкой, верхний уровень которой расположили на 50 мм выше поверхности труб (в соответствии с технологией монтажа выбранной марки полов). Ну а уже при чистовой отделке помещений на стяжку наклеили плитки керамогранита.

Читайте также  Тепло деревянного дома

Выбор утеплителя

В качестве утеплителя было решено использовать задувную теплоизоляцию Gutex Thermofibre на основе древесного волокна. Сырьём для её производства служит щепа из древесины хвойных пород, которую размалывают на древесные волокна. После этого в состав уже практически готового материала вводят минимальное количество повышающих био- и огнестойкость добавок, пакетируют и упаковывают продукт.

По уровню теплопроводности материал соответствует современным эффективным утеплителям (0,039 Вт/(м • К), обладает хорошими звукоизоляционными свойствами, прост в использовании. Но главное — он «не усаживается» со временем и почти не меняет свои теплосберегающие характеристики даже при проникновении влаги, что обусловлено прежде всего структурой материала. Секрет в том, что влага поступает прежде всего в капилляры волокон, пространства между которыми заполнены воздухом. В результате утеплитель способен впитывать и испарять влагу в объёме до 10 и даже 20 л/м³, а потом возвращать её обратно. Не менее важен и тот факт, что коэффициент удельной теплоёмкости Gutex Thermofibre в 2–3 раза превышает аналогичный показатель минеральной ваты.

Аккумулируя тепло (или холод), а также влагу, утеплитель способствует поддержанию в помещениях здорового микроклимата.

Поскольку процесс задувки материала в полости строительных конструкций достаточно подробно показан на фотографиях, добавим лишь, что подобный утеплитель допустимо укладывать слоем толщиной 400 мм, который устойчив к оседанию только в том случае, если его плотность не ниже 29 кг/м³.

Поэтому плотность уже уложенного слоя приходится постоянно контролировать в процессе задувки. Для этой цели используется приспособление, напоминающее высокий металлический стакан с острым верхним краем. Таким стаканом прорезают отверстия в пароизоляции, чтобы поместить в утепляемую полость шланг, по которому подаётся утеплитель. Им же отбирают пробы: после окончания задувки полости с помощью стакана вырезают столбик утеплителя на всю его толщину, взвешивают и по таблице определяют плотность. Если она недостаточна, задувку продолжают. Когда плотность в норме, утеплитель возвращают на место и прорезанное стаканом отверстие заклеивают.

На крыше задувную теплоизоляцию прикрывают слоем другого материала на основе древесного волокна — дождестойкими подкровельными теплоизоляционными плитами GUTEX Multiplex-Top толщиной 35 мм. Этот утеплитель имеет чуть более высокую теплопроводность, чем задувной (0,044 Вт/(м • К), но обладает большей плотностью и прочностью, а главное, за счёт введения добавки парафина не боится воды и даже может в течение 3 мес использоваться в качестве временного кровельного покрытия

Внешние стены

Внешне «пассивный» дом ничем не отличается от своих собратьев, возведённых из неутеплённого клеёного бруса. Его стены покрыты декоративно-защитным составом, сохранившим цвет натурального дерева

Прочностные и теплотехнические расчёты показали, что если сложить внешние стены из клеёного бруса шириной 120 мм, а затем утеплить их изнутри дома с помощью задувной теплоизоляции на основе древесного волокна слоем  200 мм, то и несущая способность, и теплоизоляционные свойства будут соответствовать требуемому уровню. Однако заказчик с этим выводом не согласился и принял решение использовать клеёный брус шириной 160 мм. В результате приведённое сопротивление теплопередаче стен после их утепления изнутри дома задувной изоляцией слоем толщиной 200 мм составило 6,62 м² • °С/Вт.

Тёплые внешние стены дополняют энергосберегающие деревянные окна. Их рамы и створки состоят из четырёх чередующихся по направлению слоёв древесины (сосна) и имеют толщину 80 мм. В трёхкамерных стеклопакетах использовано низкоэмиссионное стекло, а междустекольное пространство заполнено аргоном. В результате коэффициент теплопередачи окон составляет  0,9 Вт/(м² • К), а индекс снижения шума колеблется от 32 до 40 дБ.

Отопление и вентиляция

Основным источником тепла для системы отопления и ГВС является котёл Wirbel EKO-CK Plus, оснащённый двумя камерами сгорания: основная работает на пеллетах, резервная — на дизельном топливе. Пеллеты в горелку котла подаются из металлического бункера, размещённого в непосредственной близости от котла, — здесь хранится примерно недельный запас топлива. За стеной котельной расположено помещение для хранения пеллет (из расчёта на месяц) — они подаются в бункер автоматически с помощью шнекового транспортёра. Переход с пеллет (если они закончились) на дизельное топливо также автоматизирован. Подача последнего осуществляется из смежного с котельной помещения, где установлены две ёмкости из полимерного материала объёмом по 500 л.

Читайте также  Каркасный дом: за и против

Кроме котла в помещении топочной находятся два бойлера, один из которых (1000 л) подогревает техническую воду, второй (500 л) — воду, поступающую 
в краны в кухне и санузлах. 

Рядом с бойлерами расположен корпус теплового насоса, который используется как для подогрева или охлаждения воздуха для системы вентиляции (процесс происходит в канальном теплообменнике), так и для получения горячей воды. Причём летом, когда отопительный котёл не работает, тепловой насос полностью берёт на себя функцию подогрева воды. Эта работа в основном выполняется в ночное время, когда тариф на электроэнергию минимален (чем и объясняется большая ёмкость бойлеров). Переключение теплового насоса с нагрева (охлаждения) воздуха на подогрев воды и обратно выполняется автоматически. Приток и отток воздуха из жилых помещений осуществляется по пластиковым теплоизолированным воздуховодам — после выхода из теплообменника они поднимаются на перекрытие первого этажа и затем распределяются по помещениям обоих этажей.

К нашему рассказу о строительстве энергоэффективного дома остаётся добавить совсем немного. Для того чтобы обеспечивать жилище теплом, в первую очередь возвели гараж. Последний строили по каркасно-панельной технологии, поэтому он оказался не столь тёплым, как дом, но зато был собран всего за пять дней.

План первого этажа 

1. Тамбур 8 м2 2. Техническое помещение 6 м2 3. Холл 16 м2 4. Санузел 6 м2 5. Спальня 15 м2 6. Гостиная 26 м2 7. Столовая 15 м2 8. Кухня 15 м2 9. Веранда 24 м2

План второго этажа

1. Холл 25 м2 2. Постирочная 8 м2 3. Санузел 7 м2 4. Спальня 16 м2 5. Спальня 17 м2 6. Детская 16 м2 7. Зона отдыха 15 м2
 

УКРУПНЁННЫЙ РАСЧЁТ СТОИМОСТИ ОБУСТРОЙСТВА КОРОБКИ ДОМА ОБЩЕЙ ПЛОЩАДЬЮ 240 М2*

Наименование работ Количество Стоимость, руб.
ФУНДАМЕНТ, СТЕНЫ, ПЕРЕГОРОДКИ, ПЕРЕКРЫТИЯ, КРОВЛЯ 
Устройство утеплённого фундамента «Плита на Ленте»    компл.  1 150 000
Заливка пенополистиролбетона 150 мм и стяжки 60 мм  компл.  210 000
Утепление цоколя и отмостки фундамента     компл.  60 000
Сборка комплекта дома на участке заказчика      компл.  1 500 000
Утепление наружных стен, перегородок, крыши       компл.  425 000
Устройство стропильной системы и кровельного настила        компл.  465 000
Установка деревоалюминиевых окон    62 м2            125 000
ВСЕГО 3 935 000
Применяемые материалы по разделу
Бетон, арматура     компл.  450 000
Комплект клеёных деталей (балки, столбы, брус)  компл.  1 933 000
Комплект внутренних каркасных стен и перегородок      компл.  371 000
Комплект крепёжных элементов и метизов      компл.  98 000
Деревoалюминиевые окна INWIDO    62 м2        компл.  1 400 000
Балки перекрытия, стропила, настил OSB-плиты  компл.  465 000
Комплект для утепления и т. п. (паро-, ветроизоляция)         компл.  370 000
Задувная теплоизоляция Gutex Thermofibre         90 упак.   337 500
Кровля Catepal Katrilli (вкл. веранду, крыльцо, эркер)    267 м2           компл.  210 000
ВСЕГО 5 634 500
ИТОГО 9 569 500

 * Расчёт выполнен без учёта накладных, транспортных и других расходов, а также прибыли фирмы.

Для устройства фундамента отрыли траншеи глубиной от 1 до 1,5 м (участок имеет уклон), дно которых уплотнили щебнем. Далее в траншеи из бетона В7,5 залили «подготовку» 500 × 100 мм и, когда бетон затвердел, настелили на него гидроизоляцию и смонтировали арматурный каркас

Потом в траншеи установили опалубку

Из бетона класса В22,5 отлили ленты шириной 360 мм (высота над землёй 200–500 мм)

Пространство между ними засыпали песком, поверх настелили плиты из экструдированного пенополистирола 50 мм

Читайте также  Мой дом - моя крепость

На них уложили арматурный каркас и отлили монолитную бетонную плиту (бетон В22,5) толщиной 110 мм

Стены дома сложили из клеёного профилированного бруса сечением 160 × 185 мм (Ш × В). Деревянные нагели и резьбовые шпильки при сборке не использовали, что допустимо лишь при качественном брусе

А вот сборные балки и прогоны не только стянули шпильками, но и попарно скрепили составляющие их брусья саморезами длиной 400 мм, закручиваемыми под углом

Междуэтажное перекрытие в каждом помещении сооружали индивидуально, используя деревянные балки сечением 240 × 140 или 200 × 100 мм (в зависимости от длины пролёта)

К стенам и друг к другу балки крепили металлоэлементами

Стропильную систему восьмискатной крыши возвели, используя двутавровые балки высотой 400 мм с полками (ширина 64 мм) из дерева и соединяющими их стенками из ОСП-плиты толщиной 10 мм

Монтаж конструкции начали с установки балок в ендовах — спаренных двутавровых конструкций длиной 9 м, стенки которых были с двух сторон усилены досками толщиной 24 мм. Стропила из одинарных двутавровых балок монтировали с шагом по осям 600 мм

К несущим составным балкам, прогонам и внешним брусовым стенам их крепили с помощью металлоэлементов

На свесах крыши устроили сплошной настил из досок сечением 97 × 20 мм

На утепляемых участках крыши поверх стропил сделали сплошной настил из дождестойких подкровельных теплоизоляционных плит на основе древесного волокна GUTEX Multiplex-Top толщиной 35 мм

Плиты соединяются между собой с помощью системы шипов и пазов (что позволяет располагать их стыки, не сообразуясь с шагом стропил) и крепятся к стропилам оцинкованными саморезами

Снизу к стропилам прикрепили мембрану INTELLO PLUS и прижали её обрешёткой из доски сечением 90 × 20 мм. Далее на обоих этажах соорудили каркасы межкомнатных перегородок из доски сечением 150 × 45 мм

По периметру наружных стен изнутри дома прикрепили каркасные конструкции из доски 200 × 24 мм (22, 25), соединив их с брусом скользящим способом (23, 24)

К каркасу вдоль внешних стен прикрепили пароизоляцию

Проклеив стыки полотен специальным скотчем, и прижали её рейками обрешётки 

Прежде чем приступать к утеплению наружных стен и крыши, в оконных проёмах на скользящей посадке установили обсадные коробки, а затем к ним прикрепили рамы энергосберегающих окон (коэффициент теплопередачи U = 0,9 ВТ/(м2 • К)

Основой энергосберегающих окон являются рамные конструкции из клеёной древесины. Со стороны помещения их древесина защищена лишь декоративно-отделочным слоем. Снаружи её прикрывают алюминиевые накладки

Для утепления крыши (слой 400 мм) и наружных стен (слой 200 мм) применили задувную теплоизоляцию Gutex Thermofibre на основе древесного волокна. Материал разрыхляли в специальной задувной машине

Утеплитель задували поочерёдно в каждую полость, образованную каркасом, для чего в пароизоляции прорезали отверстия

По шлангу подавали к месту укладки

После задувки заклеивали скотчем

В расположенном в гараже техническом помещении компактно разместились корпус теплового насоса, два бойлера (один для системы ГВС, второй для системы отопления)

Комбинированный котёл, работающий на пеллетах и солярке

Теплый воздух попадает в распределительное устройство, откуда по шлангам поступает в помещения   

Воздуховоды-шланги, подающие воздух в жилые помещения обоих этажей, проложены по перекрытию первого этажа, а также внутри каркасных перегородок 

Таким же образом проведены инженерные коммуникации

Внешние и внутренние стены, потолки первого этажа и скаты кровли изнутри дома обшиты доской, имитирующей клеёный брус наружных стен

Об утеплении наружных стен свидетельствует только их толщина, что заметно лишь в проёмах

Проложенные в пространстве под обшивкой электрические и слабо-точные кабели выведены в помещения через прорезанные в древесине отверстия, диаметр которых соответствует размеру стандартных электроустановочных коробок