Энергия свечей, человека и земли

Алексей Щукин, специальный корреспондент журнала «Эксперт».

В Европе одним из основных трендов в развитии жилищного строительства становится создание пассивных домов. Основные их преимущества — минимальные затраты на отопление и здоровый микроклимат

Месячный счет за отопление квартиры не превышает цены пары кружек пива, — говорит немецкий пенсионер Андреас, показывая квартиру в центре Франкфурта. — Здесь нет обычных батарей. Зато в доме очень хороший микроклимат». Немец не может скрыть гордости за свою квартиру, построенную по системе «пассивный дом».

Пассивные дома — это достаточно новый стандарт для жилых строений. Благодаря утеплению и герметизации оболочки здания затраты на отопление в нем ничтожно малы и нет нужды в привычных системах отопления. Тема пассивных домов так популярна сегодня в Германии и Австрии, что можно говорить о начале тихой домостроительной революции. За десятилетие там построено более 16 тыс. таких домов, причем в последние три-четыре года объемы растут экспоненциально. Требования к эффективности зданий в Германии постоянно ужесточаются, все чаще можно услышать, что через несколько лет пассивные дома могут стать обязательным общегерманским стандартом. Другие дома строить не будут вовсе.

Корреспондент «Эксперта» побывал в Институте пассивных домов в германском Дармштадте, осмотрел полдюжины таких домов и в очередной раз убедился в том, что в области энергоэффективной архитектуры и строительства Россия отстает на несколько десятилетий.

Свечи вместо батарей

В основе концепции пассивного дома очень простой эффект — автономное пространство, откуда не выходит тепло, можно отопить всего одной свечой. По аналогии: для дома-термоса, не имеющего тепловых потерь, даже в морозы будет достаточно тепла человека (в сутки человеческое тело выделяет 100 кВт тепловой энергии), солнечной энергии и энергии, выделяемой электроприборами.

В середине 1980−х годов германский инженер-физик Вольфанг Файст сделал математические расчеты дома-термоса, который не надо было бы обогревать. Главный результат расчетов в том, что такой пассивный дом оказался не математическим феноменом, а вполне реальной вещью. В частности, для эффективного утепления здания не нужны толстые кирпичные стены — достаточно слоя утеплителя менее полуметра.

Для проверки расчетов Файста в 1991 году в Дармштадте был построен первый пассивный дом. Детальное изучение подтвердило: здание действительно практически не потребляет тепла. Экспериментальный дом оказался всего на 25% дороже обычного здания (это превышение было профинансировано грантом от правительства), что вполне приемлемо для первого образца. Интересно, что в середине 1980−х независимо от Файста подобные расчеты сделал и российский физик Юрий Лапин. Однако отечественное градостроительное начальство посчитало, что такого не может быть в принципе, и идею даже проверять не стали.

Уже в первом пассивном здании доктора Файста были сформулированы пять основных принципов пассивного дома. Принцип первый — хорошая теплоизоляция всех частей здания. Для утепления стен, кровли и фундамента в климате центральной части Германии достаточно высокоэффективных утеплителей толщиной 30–40 сантиметров, что по тепловым свойствам эквивалентно кирпичной кладке толщиной шесть-восемь метров.

Второй — использование трехкамерных стеклопакетов с низким показателем теплопередачи. Третий — особое внимание уделяется тонкой работе с так называемыми мостиками холода (стыки элементов, металлические части, углы здания), через которые тепло активно уходит. Например, металлические детали заменяются пластиковыми. Четвертый — проводится герметизация здания, и оно действительно становится термосом, не выпускающим воздух.

Правда, тут возникает проблема: люди дышат, а значит, необходима постоянная подача свежего воздуха. В советской практике предполагалось, что вентиляция помещений происходит естественно — через форточки и щели в окнах-дверях. Понятно, что для герметичного пассивного дома такой подход неприемлем, так как зимой здание будет терять тепло. Выход был найден в системе искусственной вентиляции с рекуператорами-теплообменниками. Это и есть пятый принцип возведения пассивного дома.

Свежий воздух подается в постройку по трубе, проходит через теплообменник, где забирает часть тепла у выходящего воздуха, имеющего комнатную температуру. В пассивных домах уровень рекуперации достигает 75%, а значит, выходящий воздух передает значительную часть энергии входящему. Зимой входящий воздух, если это необходимо, дополнительно подогревается. То есть система отопления в зданиях все-таки есть, но она воздушная и потребляющая мало энергии.

Результат: необходимость в отоплении пространства резко снижается. Критерием пассивного дома является потребление тепловой энергии — 15 кВт на один квадратный метр в год. Это в десять раз меньше, чем у рядовых германских зданий 1950–1980−х годов постройки и в 10–15 раз меньше, чем у советских домов, возведенных в 1970−х. Наконец, пассивные европейские дома потребляют в пять-семь раз меньше тепловой энергии, чем современные российские здания. Можно посчитать и по-другому: для отопления 30−метровой комнаты пассивного дома достаточно энергии 30 свечей.

Непростая простота

В первом пассивном доме был еще один элемент, от которого впоследствии отказались. В нем попытались использовать энергию земли. Воздухозаборник ставился на некотором расстоянии от здания, и свежий воздух сначала шел по подземной трубе. Проходя под землей, где даже в сильные морозы температура остается плюсовой, воздух прогревался. Система работала, но после расчетов и экспериментов от данного элемента решили отказаться — слишком дорого.

Отказ этот весьма показателен. Суть пассивного дома в его экономичности. Немцы постоянно проверяли идеи на практике, различные способы экономии и производства энергии сравнивались по их цене за 1 кВт — в результате были приняты те принципы технологии «пассивный дом», которые дают максимальный финансовый эффект. Так, расчеты Института пассивных домов показали, что эффективнее вкладывать деньги в экономию энергии, чем в ее производство, что в Германии при строительстве дома с нуля выгоднее инвестировать средства в системы пассивного дома, чем, к примеру, в установку солнечных батарей.

Именно соображения экономии заставили немцев остановиться на базовом показателе затрат на отопление в 15 кВт на один метр в год. В принципе этот показатель можно снизить, но расчеты Института пассивных домов продемонстрировали, что именно при 15 кВт чисто математически достигается экстремум по показателю «эффект/затраты». Если пытаться снизить до нуля затраты на тепло, резко возрастают затраты на строительство и сложность системы.

Сегодня в мире строится немало экодомов, в том числе и довольно экзотических. В них применяются необычные материалы, солнечные батареи, ветряки и так далее. Есть стандарт домов так называемого нулевого потребления, когда здания полностью автономны, обеспечивают себя энергией. На фоне красивых картинок и ярких концептов пассивные дома могут показаться суховатыми. Подумаешь, сильно утеплили и герметизировали здание — все. Но простота пассивных домов продуманная: из системы недрогнувшей рукой вычеркнуты все недостаточно практичные элементы. При этом система открытая, хозяин, естественно, может добавить в свой дом любой дополнительный элемент.

И именно этой эффективностью вызван успех пассивных домов на рынке. Если еще десять лет назад в год строились десятки таких зданий, то в последние три-пять лет ежегодно возводятся уже тысячи домов. Львиная доля пассивных домов строится в Германии и Австрии. В Вене уже 20% новостроек возводится именно так. Начато строительство огромного муниципального района на 200 тыс. жилых «пассивных» единиц. В последние годы все больше пассивных домов появляется в Дании и Франции, созданы прототипы в Испании, Турции.

Продвижением пассивных домов по миру начали заниматься крупные западные компании. «Пассивные дома сегодня становятся базовым стандартом зданий с низким потреблением энергии, — говорит Тьерри Фурнье, директор по странам СНГ концерна Saint-Gobain. — В нашем концерне разработан свой подход к теме — стандарт ISOVER Multi-Comfort House. Кроме низкого потребления энергии эти дома обеспечивают акустический комфорт и безопасность проживания. Для энергоэффективных домов мы разрабатываем и специальные материалы: например, стекла с переменной управляемой прозрачностью и черепицу с фотоэлементами. В настоящий момент концерн ведет исследовательский проект по адаптации системы “пассивный дом” для стран с различным климатом. Кроме Шанхая, Токио и Дубая одним из городов, где ведется работа, является Екатеринбург. Он интересен нам как город с умеренно континентальным климатом, отличительная черта которого — холодные зимы».

Дом как компас

«Это рабы своих домов. В шесть утра встают, чтобы открыть ставни и передвинуть какие-то задвижки. Раз в несколько часов они что-то закрывают-открывают, чтобы поймать солнечный свет и тепло. Живут в холоде. Берегут каждый джоуль энергии. За неплотно закрытую дверь готовы убить» — такие ужасы мне рассказывали в Москве про жизнь экстремалов от экостроительства. Я был готов увидеть нечто подобное и в пассивных домах, но, честно говоря, ни в одном из осмотренных мной домов ничего подобного не заметил.

Первый увиденный мной пассивный дом оказался похож на ежа. Из каждой квартиры на улицу торчали по две трубы диаметром сантиметров в двадцать пять. По длинной трубе чистый воздух засасывался в дом, по короткой выводился использованный воздух. Трубы первого этажа располагались в двух метрах от земли: чем выше, тем чище воздух.

Оказывается, по пассивному дому можно безошибочно определять стороны света. На юг выходят большие панорамные окна. Окна на север намного меньше. Впрочем, использовать дом как компас можно только с учетом климата страны. Большие окна на юг отражают положение в Германии, где хочется зацепить побольше солнечной энергии. Энергоэффективные дома в Южной Европе, наоборот, будут ориентироваться окнами на север, чтобы защититься от лишнего тепла.

Окна — это всегда предмет компромисса. С одной стороны, через них в комнаты попадает свет и солнечная энергия, а с другой — в них велики теплопотери, которые можно радикально снизить, только вставив очень дорогие стеклопакеты. В каждом случае размер окон и их параметры по тепло— и светопередаче рассчитывают архитекторы исходя из бюджета стройки.

В целом по архитектуре пассивные дома практически не отличаются от обычных, все интересное внутри. Во втором пассивном доме запомнилась большая комната для инженерного оборудования в подвале. Множество труб с воздухом и водой запаковано либо в резиновые кожухи, либо в изоляцию с фольгой — немцы решительно борются с теплопотерями. В углу стоял рекуператор размером чуть больше холодильника. В трубу с входящим воздухом вмонтированы места для нескольких фильтров — как в автомобиле. Фильтры периодически меняются, что гарантирует чистый воздух в доме. Кстати, я знаю людей в России, которые поставили такого рода несложную систему подачи и очистки воздуха на балконе городской квартиры — принимая во внимание качество московского воздуха, следует признать, что подобные системы более чем актуальны.

Следующая постройка принадлежит уже к новому поколению пассивных домов. Из этого многоквартирного здания в центре Франкфурта-на-Майне уже не торчала масса труб: система воздушного отопления с рекуперацией здесь общая на весь дом. Архитектор Вернер Фюслер из бюро R-M-P architekten долго рассказывает о различных инженерных ухищрениях, о длительности и сложности проектирования пассивных домов, а также о том, что альтернативы такому строительству нет — в районе Франкфурта все новые здания должны строиться как пассивные. Меня архитектор Фюслер удивил фразой: «Можно сказать, что вопрос отопления здания за последние годы был окончательно решен. Есть целый набор проверенных рецептов, и борьба идет, по сути, за проценты экономии. Следующий шаг — оптимизация работы с горячей водой, которая пока просто уносит энергию в канализацию. Думаю, в ближайшие годы появятся эффективные решения и в этой сфере».

Замечу, что внутри зданий, построенных по технологии «пассивный дом», дышалось очень хорошо. На контрасте — в некоторых даже недешевых подмосковных коттеджах спертость воздуха ощущается уже через пару минут. В каждом пассивном доме на стене висит небольшая коробочка — пульт управления климатом. Чаще всего там два регулятора: первый задает температуру, второй регулирует скорость подачи чистого воздуха. Так что на коробочке несколько положений типа «один дома» (не менее 300 литров воздуха в час), «вдвоем», «вечеринка».

Зачем немцам пассивные дома

По себестоимости пассивный дом несколько дороже обычного. В таком доме нет котла и системы отопления — это удешевляющий момент; зато есть расходы на дополнительное утепление, герметизацию, рекуперацию и так далее. Впрочем, 20 лет развития технологии не прошли даром: стоимость пассивного дома резко снизилась. Если первый пассивный дом доктора Файста был дороже обычного здания на 25%, то сегодня превышение — всего 5–10%. Впрочем, ожидать дальнейшего радикального снижения себестоимости вряд ли стоит. Немецкие архитекторы пассивных домов бьются за доли процента, экономя на длине труб или разыгрывая правильную ориентацию здания по сторонам света.

Дополнительные вложения в систему «пассивный дом» окупаются в среднем через семь-десять лет за счет пониженных платежей за тепло. Много ли это?

Как посмотреть. В экономике быстрых денег, когда на фондовом рынке можно было зарабатывать более 20–30% годовых, это, конечно, очень мало. Экономически выгоднее было вкладывать деньги в акции, чем в системы пассивного дома. Однако сегодня виртуальная экономика рухнула. В экономике медленных денег при банковских ставках в 3–5% годовых новые технологии становятся выгодными. Добавим, что немецкое государство стимулирует развитие энергоэффективности, каждый покупатель пассивной новостройки получает компенсацию в 5000 евро, к примеру, через дотацию ипотечной процентной ставки.

Есть и другой момент: пассивный дом рассматривается немцами как страховка от энергетического кризиса. В большинстве своем граждане Германии убеждены, что стоимость энергоносителей будет только расти. Если же нефть и газ подорожают критически, то сделанные инвестиции в системы пассивного дома окупятся очень быстро. Понятно, что и каждая российско-украинская газовая война прибавляет популярности энергоэффективности.

Но не только финансовый фактор заставляет потребителей выбирать пассивные дома. Для многих это инвестиции в собственное здоровье. Дело в том, что в пассивных домах особый микроклимат. Представим обычную российскую квартиру зимой. Окна закрыты, но довольно быстро становится душно, и открывается форточка. Через нее попадает свежий воздух, но при этом падает температура — и форточка снова закрывается. Перепады температуры и сквозняки не очень полезны. В пассивном доме температура стабильна и регулируема, а свежий, очищенный воздух подается непрерывно. Есть и еще один эффект: так как окна все время закрыты, то уличный шум не попадает в квартиру. Все это создает новый комфорт жизни, за который немцы готовы платить.

А нам оно надо?

Изучение германских пассивных домов не может не вызвать вопросов о том, насколько применима эта система в России, насколько легко ее у нас продвигать? Увы, препятствий здесь слишком много. Начнем с самых очевидных. В России по сравнению с Европой дешевая энергия. Соответственно, и окупаемость таких систем при низких тарифах будет намного ниже.

Есть и психологическая проблема: русские не привыкли экономить. В Советском Союзе в экономическую модель закладывалась почти дармовая энергия, которая считалась неистощимой. При сильной поляризации общества по доходам непонятен и субъект экономии. Для богатых экономить на эксплуатации нет резона, а бедные не могут себе позволить такие технологии.

Наконец, не стоит забывать, что немецкая стройка кардинально отличается от российской. В Германии ищут эффективные проектные решения, снижающие себестоимость. Российская же стройка в принципе практически «бессчетна». Архитекторы спроектировали «красоту», девелопер упростил проект, генподрядчик переделал проект, чтобы было удобно ему, а уже на самой стройке мелкие подрядчики использовали самые дешевые материалы. Какой в итоге будет стоимость строительства, непонятно до окончания работ. Добавим сюда «откаты», инфляцию и неквалифицированных рабочих, портящих даже хорошие материалы, и получится, что немецкая «битва за проценты» в России сегодня никому не интересна.

Другое отличие системы «пассивный дом» как экотехнологии от российской стройки в том, что она принимает во внимание стоимость здания в течение всего срока его эксплуатации. Важно не только дешево построить, но и иметь хорошие экономические показатели по эксплуатации. В российском варианте девелопер-застройщик действует по схеме «построил-продал-забыл» и потому заинтересован в дешевой себестоимости строительства.

Есть и техническая сложность. В России стоимость системы «пассивный дом» будет выше, чем в Германии, вследствие слаборазвитой стройиндустрии. С аналогичной проблемой сейчас сталкиваются застройщики модельных пассивных домов в Испании. Там двухкамерные окна среднего качества стоят дороже, чем отличные трехкамерные окна в Германии.

«В России пассивных домов пока нет, — говорит Юрий Матросов, заведующий Лабораторией энергосбережения и теплозащиты зданий НИИ строительной физики. — Основные проблемы, препятствующие их появлению, связаны с психологией людей разного уровня, от госчиновников и профессоров до застройщиков. Технически в нашей стране есть все возможности для создания пассивных домов в центральном и южном регионах. Но нужны пилотные и демонстрационные проекты, нужна государственная поддержка этих проектов».

Для сравнения: в Германии правительство проводит системную политику в области энергоэффективности. В случае пассивных домов это и гранты инноваторам, и субсидии потребителям, и применение технологий на государственных проектах. В России ничего подобного нет. Несколько лет назад было принято правильное решение о введении паспортов зданий, где указывались бы тепловые свойства объекта. Но это решение так и осталось на бумаге.

Препятствий на пути энергоэффективных технологий слишком много. Но что может заставить выбрать именно «гонку с препятствиями»?

Опубликовано на сайте: 2009-11-07