У 2016 році в місті Хенгело, Нідерланди, було реалізовано унікальний проект – будівництво одного з найенергоефективніших приватних будинків у світі. Цей проект є яскравим прикладом того, як сучасні технології можуть бути використані для створення житла, повністю автономного з погляду енергоспоживання.
Двоповерховий котедж Lofthouse загальною площею 240 квадратних метрів був збудований архітектурним бюро BKVV Architecten. Він поєднує в собі стиль лофт, простоту та функціональність, демонструючи можливості сучасного будівництва та енергетики.
Ключовою особливістю даного будинку є його здатність до Net Zero Energy – повної автономності в енергоспоживання. Будинок був споруджений за технологією швидкого будівництва всього за 7 тижнів, що стало можливим завдяки використанню сталевого каркасу та огороджувальних конструкцій із сендвіч-панелей Ruukki Energy.
В останні роки подібна концепція будівель з нульовим споживанням енергії (net zero energy building) набуває все більшого поширення у світі. Суть її полягає в тому, що такі будинки повністю забезпечують власні потреби в енергії за рахунок відновлюваних джерел. Розглянемо основні технології, що дозволяють реалізувати такий підхід з прикладу приватного будинку.
Технології підвищення енергоефективності будівель
У сучасному світі актуальність теми енергоефективності будівель зростає з кожним днем. Ефективне використання енергії як знижує експлуатаційні витрати, а й позитивно впливає довкілля. У цьому розділі ми розглянемо ключові технології для підвищення енергоефективності будівель. Ці технології включають високоефективну теплоізоляцію, пасивне сонячне опалення та освітлення, а також рекуперацію теплової енергії. Кожна з цих технологій відіграє важливу роль у зменшенні споживання енергії та створенні більш екологічних та економічних будівель.
Високоефективна теплоізоляція
Для утеплення стін оптимально використовувати негорючі мінераловатні плити завтовшки не менше 20 см. Це дозволить знизити втрати теплових стін до 0,1 Вт/м2°С. Для даху підійдуть плити пінополістиролу завтовшки 30 см, що забезпечують опір теплопередачі близько 10 м2 ° С/Вт. Підлогу та фундамент потрібно утеплювати екструдованим пінополістиролом.
Пасивне сонячне опалення та освітлення
Оптимальна площа скління південного фасаду будинку має становити близько 40% для забезпечення природного сонячного опалення взимку. Влітку необхідні сонцезахисні пристрої (наприклад, козирки, навіси), що запобігають перегріву. Вікна з енергозберігаючим склопакетом пропускають сонячне світло, але не пропускають тепло взимку з дому.
Рекуперація теплової енергії
Припливно-витяжна вентиляція з рекуператором дозволяє утилізувати до 92% тепла повітря для підігріву припливного. Це заощаджує теплову енергію в 2-3 рази порівняно із звичайною вентиляцією.
Генерація енергії з відновлюваних джерел
В даний час все більш актуальним стає використання відновлюваних джерел енергії для забезпечення потреб приватних будинків та комерційних об'єктів. Основна мета такого підходу – мінімізація впливу на довкілля та зниження залежності від традиційних джерел енергії. У цьому розділі ми розглянемо три основні способи генерації енергії із відновлюваних джерел: сонячні батареї, вітрогенератори та теплові насоси. Кожен із цих методів має свої унікальні характеристики, переваги та потенційні витрати, які необхідно враховувати при виборі оптимального рішення для конкретного об'єкта.
Сонячні батареї
Для повного забезпечення річного електроспоживання типового приватного будинку потрібне встановлення фотоелектричних панелей загальною потужністю близько 5 кВт. Для розміщення на даху знадобиться площа приблизно 30-40 м2. Вартість такої системи становитиме близько 15-20 тис. доларів.
Вітрогенератори
Для приватного будинку оптимально використовувати вітрогенератори невеликої потужності – до 10 кВт. За середньорічної швидкості вітру 5-6 м/с одна така турбіна здатна забезпечити до 30% річного електроспоживання будинку. Вартість встановлення – від 5 тис. доларів.
Теплові насоси
Тепловий насос потужністю близько 10 кВт може повністю забезпечити теплопостачання приватного будинку площею до 150 м2. Вартість буріння свердловини та монтажу теплового насоса "грунт-вода" коштуватиме приблизно 25-30 тис. доларів. Експлуатаційні витрати нижчі від звичайного газового котла.
Системи автоматизованого керування енергоспоживанням
У будинку з нульовим енергоспоживанням важливу роль відіграє автоматизована система управління інженерним обладнанням. Вона дозволяє оптимізувати споживання і розподіл енергії, що виробляється. Наприклад, система може автоматично відключати нагрівання гарячої води в періоди пікового енергоспоживання. Також можливе обмеження потужності кондиціонерів та частини освітлення для вивільнення ресурсів. Датчики освітленості дозволяють вмикати та вимикати світло залежно від рівня природного освітлення. Датчики руху - включати світло лише при знаходженні людей у приміщенні. Облік прогнозу погоди дає можливість заздалегідь запасати енергію або обмежувати споживання. Наприклад, перед штормом накопичувати заряд батарей, а в сонячні дні знижувати навантаження на мережу. Такі системи роблять енергоспоживання будинку "інтелектуальним" та високоефективним.
Акумулювання та розподіл енергії по дому
Для забезпечення безперебійного енергопостачання будинку необхідні системи акумулювання електроенергії в батареях, а також розподіл енергопотоків споживачам залежно від пріоритетів.
Економічна доцільність будинку з нульовим енергоспоживанням
За попередніми розрахунками, загальна вартість будівництва енергоефективного будинку в Україні площею 150 м2 з використанням технологій, описаних вище, складе близько 100-200 тис. доларів. Це приблизно на 30-40% дорожче за звичайний будинок. Основні додаткові витрати припадають на системи генерації відновлюваної енергії (сонячні панелі, теплові насоси), а також високоефективну теплоізоляцію та інженерні системи. Проте економія на оплаті енергоресурсів дозволить окупити ці вкладення за 10-15 років. Середньорічна економія на газі та електроенергії може становити близько 2-3 тис. доларів для такого будинку. Крім того, надлишки електроенергії, що виробляється, можна буде продавати в мережу за так званими «зеленими» тарифами. Таким чином, енергоефективний будинок окупається за 10-15 років і починає приносити дохід у наступні роки експлуатації. Це цілком доцільно з економічного погляду.
Висновок
Таким чином, застосування сучасних енергоефективних та «зелених» технологій дозволяє вже сьогодні будувати будинки з нульовим споживанням енергії. Це економічно доцільно та позитивно позначається на екології. Незабаром такі будинки стануть нормою.
