Начальная школа, построенная по стандарту пассивного дома в г. Гюнцбург

Планирование и строительство школы в Гюнцбурге по технологии пассивного дома - от фундамента до энергосберегающих окон и вентиляции с рекуперацией тепла.

17.09.2018

Информация разработана и предоставлена независимым архитектором Мартином Эндхардтом.
Фрауэнгассэ 7, 89312, Гюнцбург, Германия. Тел. 08221-33807. Факс 08221-251317
e-mail: endhardt@t-online.de логотип Endhardt www.endhardt.de

Почему школа построена по стандарту пассивного дома?

Пассивный дом - начальная школа Зюд-Ост
Пассивный дом - начальная школа Зюд-Ост, вид с юго-востока.

В школе, построенной по стандарту пассивного дома, достаточно тепла, производимого 25 учениками и одним учителем (что соответствует 1,5 кВт), чтобы круглый год в достаточной мере отапливать классное помещение во время учебного процесса.

25 учеников отапливают помещение
25 учеников отапливают помещение!

Уютные окна пассивного дома
Уютные окна пассивного дома!

Благодаря большому количеству людей, находящихся в помещении, затраты на изоляцию пассивного дома-школы меньше, чем затраты на изоляцию жилых пассивных домов. Одно из преимуществ школы в стандарте пассивного дома - даже при отключении тепловых насосов (см. статью Дополнительное отопление и охлаждение) на несколько дней температура внутри помещения не понизится до критических показателей. Окна пассивного дома гарантируют комфорт в зимнее время одинаково для всех учебных мест, в т.ч. для расположенных вблизи окна.

В школе, построенной по типу пассивного дома, механически подводимое количество воздуха 15-20 м³ на человека обеспечивает дважды за день полный воздухообмен и неизменно отличное качество воздуха. Это отвечает стандарту DIN 1946 Часть 2 (ограничение концентрации СО2 в помещениях до ниже 1500 ppm (частей на миллион)). Такое незначительное количество воздуха гарантирует отсутствие шума и сквозняков в классной комнате и предотвращает сухость воздуха. Репрезентативные исследования давно показали, что требование полной замены воздуха дважды в день невозможно обеспечить только посредством вентиляции через открытые окна зимой, а измеренные показатели наличия CO2 в классных помещениях колеблются при традиционном виде вентиляции от 2500 до 4000 ppm.

В построенной по стандарту пассивного дома школе в периоды, когда дополнительное отопление не используется, можно отключать вентиляцию и проветривать путем открывания окон. И даже во время отопительного сезона, в случае необходимости, можно дополнительно проветривать через окна, при этом возникающие вследствие этого потери тепла не такие значительные, как в обычных зданиях старого типа постройки.

В здании пассивного дома не только значительно снижаются эксплуатационые расходы, но и создаются более благоприятные условия для обучения школьников и работы учителей.

Опыт выполнения герметичной оболочки здания

В 2005 году архитектором-консультантом Эндхардтом для фирмы RITEC было построено офисное и производственное здание по стандарту пассивного дома с полезной площадью около 800 м². В качестве альтернативы традиционному строительству офисных зданий методом сборно-щитового строительства заказчику был предложен проект здания пассивного дома с конструктивными элементами стен из дерева, скрепленного деревянными нагелями. Незначительные дополнительные расходы (менее 5%) покрываются за счет ожидаемой экономии на энергозатратах. Уже один этот аргумент экономии будущих затрат повлиял на позитивное решение в пользу строительства здания по стандарту пассивного дома. Затраты предприятия-заказчика на электроэнергию для отопления и горячей воды в первый год использования здания площадью 800 м² составили около 1000 евро. Важно сравнение стандартов выполнения строительства. Оконные конструкции также были аргументом в пользу строительства пассивного дома. Окно из дерева и алюминия с тройным остеклением в сравнении с остеклением по стандарту IV 68 – очень убедительный аргумент.

Целевые установки по проекту начальной школы

Предоставленный главным архитектором города г-ном Вопперером проект начальной школы был оценен с точки зрения возможности реализации его по стандарту пассивного дома. По компактности сооружения и расположению помещений внутри здания проект наилучшим образом подходил под требования пассивного дома. По конструкции крыши были изучены альтернативные решения с точки зрения сокращения расходов, на что также было акцентировано внимание в тендерной заявке на выбор фирмы-застройщика.

Были определены следующие целевые установки по проекту:

  • многофункциональное использование центральных зон здания, с возможностью дальнейшего расширения боковых крыльев здания;
  • центральное расположение санитарных, вспомогательных и технических помещений;
  • размещение главных помещений в восточных и западных крыльях здания;
  • массивные сборные конструкции для несущих конструкций, потолков и внутренних стен;
  • термооболочка – деревянная или капитальная конструкция;
  • энергопотребление <15 кВт*ч/(м² в год);
  • воздухообмен согласно тесту на разницу давлений - n50 <0,6 ч.-1;
  • обеспечение дополнительной потребности в тепле при помощи теплового насоса с земляными коллекторами на основе соляного раствора и одновременно использование той же системы для охлаждения летом;
  • обеспечение дополнительной потребности в энергии при помощи гелиосистем;
  • максимальный комфорт для учеников и учителей при минимальных эксплуатационных расходах.

Основные принципы пассивного дома – строительство школ

Строительство жилых зданий методом пассивного дома уже достаточно распространено и имеет большой успех. Также в области строительства школ имеются многочисленные показательные проекты.

Школа Ридберг во Франкфурте, построенная по стандарту пассивного дома
Пассивный дом: школа Ридберг, г. Франкфурт.

пассивный дом: школа Вальдорф, Мюнхен
Школа Вальдорф, г. Мюнхен.

Строительство начальной школы Зюд-Ост по стандарту пассивного дома – должно было стать примером для всего швабского региона Баварии.

Фундамент

Что касается фундаментов пассивных домов, то тут проектировщики по-прежнему находятся в неурегулированной до конца правовой ситуации – по многим изоляционным материалам еще нет необходимых разрешений для составляющих их строительных материалов в необходимой степени изоляции. Поэтому в описании строительного проекта начальной школы Зюд-Ост в качестве изоляции под фундаментную плиту был утвержден щебень из пеностекла. Наряду с более высоким качеством этого материала, генподрядчик получил изоляционный материал под плитой, выдерживающий необходимую нагрузку и имеющий необходимые разрешения. Щебень из пеностекла был также заложен в качестве изолирующих полос по бокам фундаментной плиты, что обеспечивает сплошную изоляционную оболочку всего основания фундаментной плиты.

Укладка щебня из пеностекла
Укладка щебня из пеностекла.

Уплотнение пакета щебня
Уплотнение пакета щебня.

Армирование фундаментной плиты
Армирование фундаментной плиты.

..Grundschule SüdOstBilderDSC04182.JPG
Бетонирование.

Оболочка здания

Потери тепла через оболочку здания определяются выбором материала для внешних конструктивных элементов, а также качеством выполнения соединений и пересечений. Учитывая это, наружные стены были выполненны при помощи модульной системы. Сейчас система стен фирмы Рудольф уже изготавливается с полиуретановой изоляцией шириной до 180 мм, по этой технологии уже построены несколько других пассивных зданий.

Угол оконного проема, готовый элемент
Угол оконного проема, готовый элемент.

Наружная стена из сборных элементов
Наружная стена из сборных элементов.

Сборные элементы толщиной 25 см отливаются из бетона и являются абсолютно герметичными. Благодаря созданию прослойки герметичности, все электроинсталляции прокладываются внутри двойной стены. Таким образом, во внешних стенах отсутствует дополнительный инсталляционный уровень, даже санитарно-техническое оборудование можно устанавливать внутри стены, что очень выгодно по затратам. С внешней стороны на двойные стены наклеивается специальная изолирующая система WDVS толщиной 30 см.

Для такой системы стен может быть выбрана различная наружная облицовка, будь это оштукатуренная изолирующая система WDVS, обшивка деревом и др. Стропильная конструкция сооружается также методом массивной конструкции, что обеспечивает летом эффект буферизации для защиты от излишнего тепла.

Изготовление конструктивных элементов стен и крыши происходит на фирме до состояния почти полной готовности, вследствие этого необходимое для монтажа время - 14 дней для обшивки всего здания.

Качество выполнения герметичности ограждающих конструкций здания и предотвращение наличия тепловых мостов при описанном методе строительства - отличное. Это не раз было доказано и при строительстве многочисленных жилых и производственных объектов. При строительстве школы было без проблем достигнуто значение герметичности 0,2 ч.-1.

Шедовая крыша актового зала
Шедовая крыша актового зала.

Деталь внутреннего пространства, актовый зал
Деталь внутреннего пространства, актовый зал.

Окна

Определение размеров окон, как конструктивного элемента пассивного дома, при строительстве больших объектов не имеет решающего значения с энергетической точки зрения. Так как школьные постройки обладают гораздо большим пространством по сравнению с жилыми зданиями, то геометрия здания в этих случаях играет не такую большую роль. При проектировании школы в первую очередь преследуется цель оптимального освещения главных помещений и градостроительное расположение на земельном участке.

Поэтому преобладающая ориентация главных помещений школы не на южную сторону, как это обычно бывает в пассивных домах жилого типа. Здесь главные помещения расположены в восточной и западной части здания, а зал - в южной. Вход в здание осуществляется с западной стороны. Все окна, в независимости от ориентации на определенную сторону света, снабжены внешними жалюзи.

Затраты на окна

Оформление окон имеет большой потенциал для оптимизации, прежде всего, с точки зрения затрат. Здесь с заказчиком должны быть согласованы различные варианты фасадов и обсуждены их параметры в затратном отношении. Так, глухие застекления существенно снижают затраты на такие окна, однако необходимо учитывать их будущую эксплуатацию – возможность замены стекол, необходимость периодической чистки.

Благодаря более высокому уровню качества окон для пассивных домов, такие окна кроме своих основных функций предлагают пользователям много дополнительных преимуществ в эксплуатации:

  • точно высчитанные размеры рам имеют улучшенную статику, они очень прочные;
  • тройной пакет остекления, три уровня герметичности улучшают тепло- и звукоизоляцию;
  • высокая комфортность пребывания даже в непосредственной близости от окон.

Угол фасада
Угол фасада.

энергосберегающие окна школы
Ряд окон на первом этаже, классная комната с окнами на школьный сад.

Расход отопительной энергии

Предписания для жилых пассивных домов соответствуют общим требованиям строительства школ. Согласно концепции, потребление отопительной энергии должно быть сокращено настолько, чтобы не было необходимости в какой-либо отопительной системе. Это достигается, также как и для жилых зданий, посредством последовательного предотвращения тепловых мостов и высокого стандарта выполнения изоляции. Благодаря большому объему здания, нет потребности в оптимизировании соотношения A/V, внутренняя планировка здания не подлежит каким-либо ограничениям. Итак, наш объект не только оптимизирован с точки зрения энергосбережения, но и предлагает также исключительно высокий уровень комфорта для учеников и учителей.

Вентиляция

Для необходимой в пассивном доме регулируемой вентиляции с рекуперацией тепла в целом считается, что приточный воздух должен подаваться в жилые помещения, а отработанный воздух - выводиться из санитарных помещений, кухни и коридоров. Этот принцип также используется и для классных помещений. Для многофункциональных пространств рекомендуется более точно учитывать пожелания заказчика и целенаправленно планировать зоны притока и вывода воздуха.

При прокладке вентиляции предпочтение было отдано высококачественному продукту фирмы LTM. В классных комнатах зонально были установлены вентиляционные установки и сбалансированы по участкам, чтобы избежать смешивания воздушных масс. Таким образом, воздухообмен в неиспользуемых классных комнатах может быть выставлен на минимум. Свежий воздух подается не через земляной теплообменник, а через регистр предварительного нагрева на основе соляного раствора. Теплообменник вентиляционной установки сохраняет огромное количество энергии, если учитывать большие объемы воздуха, которые обновляются ежечасно.

Вентялиционная установка в классной комнате
Вентялиционная установка в классной комнате.

Вентиляция, зарисовка системы
Вентиляция, зарисовка системы.

Дополнительное отопление и охлаждение

Большие пассивные дома, а также здания школ и промышленных комплексов часто требуют дополнительного отопления. Однако, имеется в виду не отопление в обычном, привычном для нас, понимании, такое, например, как при помощи газа или дерева. Здесь речь идет об альтернативных видах отопления при помощи воздуха или теплонасосов. Способ отопления при помощи воздуха подразумевает электрическое донагревание воздуха, поставляемого при помощи контролируемой вентиляционной системы. Само собой, эти затраты энергии учитываются при проектировочных расчетах пассивных домов с тем, чтобы не выходить за пределы установленных нормативами показателей.

В силу обусловленного концепцией незначительного процента воздухообмена и пожелания обеспечивать приемлемую влажность воздуха зимой, от воздушного отопления сразу отказались. Такой способ отопления, если учитывать незначительное количество людей, посещающих школу, по отношению к большому объему здания, а также отсутствие людей на выходных и во время школьных каникул, не очень хорошо справлялся бы с поставленными задачами. Метод внутреннего термостатирования бетона, используемый обычно в больших офисных зданиях, построенных по стандарту пассивного дома, был бы слишком дорогим для нашего проекта.

Поэтому было решено, что дополнительное отопление будет осуществлятся при помощи теплового насоса, снабженного земляными коллекторами, которые могут устанавливаться в земле без дополнительных разрешительных документов. И, несмотря на то, что невдалеке от школы есть теплоэлектроцентраль, в пользу теплового насоса выступала также возможность пассивного охлаждения здания летом через те же земляные колекторы.

Коллекторы перед закапыванием
Коллекторы перед закапыванием.

Закопанный коллектор
Закопанный коллектор.

Коллекторы в траншее
Коллекторы в траншее.

Система траншей под спортивной площадкой
Система траншей под спортивной площадкой. Дополнительное отопление может устанавливаться на отдельных стенных поверхностях или в качестве полос подогрева пола возле окон.

Тепловой насос для школы
Тепловой насос для школы.

Дополнительное отопление пола у окна
Дополнительное отопление пола у окна.

Основываясь на целевых установках проекта, для здания была реализована следующая программа энергоснабжения. Энергоснабжение и подача свежего воздуха здания происходит при помощи одновалентной системы, представляющей собой как теплоснабжение, так и охлаждение в одной системе. Блок-схема этой системы представлена на изображении ниже.

Блоксхема системы энергоснабжения пассивного дома
Блоксхема системы энергоснабжения пассивного дома.

Герметичность

Герметичность является важным фактором для обеспечения стандарта каждого пассивного дома. Избежание проникновений, контролируемое проведение всех необходимых коммуникаций и каналов обуславливают высокий потенциал для более высокой энергоэффективности. Отдельные детали выполнения герметичности здания школы такие же, как и для жилого пассивного дома, тем не менее, есть некоторые моменты, обусловленные особенностями использования здания.

Как и в жилых зданиях, посетители заходят через просторную входную группу, неотапливаемое помещение.

В целом, стены из массивных бетонных плит дают возможность достигать хороших показателей, в случае для школы Зюд-Ост без проблем было достигнуто значение n50 из 0,2.

Измерение герметичности методом Blower Door
Измерение герметичности методом Blower Door.

Остаточная негерметичность в двери
Остаточная негерметичность в двери.

Управление качеством. Планирование сроков

На основании системной раздачи подрядов был согласован основной список сроков выполнения работ, к этому времени посредством расчетов программы PHVP уже были установлены соответствующие индексы работ. Выполнение работ согласно стандартам пассивного дома было обусловлено уже в самом тендере и должно было быть подтверждено строительными фирмами (генподрядчиком).

После выдачи разрешения на строительство и передачи работ на подряд генподрядчику вступал в силу конкретно оговоренный календарный план выполнения работ, успешно реализованный благодаря использованию готовых строительных элементов. Все сроки были выдержаны, и в период с октября 2006 по июль 2007 было закончено строительство школы по стандарту пассивного дома.

Поделиться:

Читать ещё статьи

Опыт реализации 100 проектов пассивных домов

Опыт реализации 100 проектов пассивных домов

17.09.2018

Узнать больше
Система «пассивный дом»

Система «пассивный дом»

25.07.2018

Узнать больше
Проектирование пассивных домов - детали выполнения кровли

Проектирование пассивных домов - детали выполнения кровли

11.09.2018

Узнать больше

Смотреть все статьи

Подпишись на нашу рассылку и получи бесплатно чек-лист 20 простых способов экономии энергии!

Подписываясь на нашу рассылку, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных. Вы можете отписаться от рассылки в любой момент.