Початкова школа, побудована за стандартом пасивного будинку в м. Гюнцбург

Планування і будівництво школи у Гюнцбурзі за технологією пасивного будинку - від фундаменту до енергозберігаючих вікон і вентиляції з рекуперацією тепла.

22.11.2018

Інформацію підготовлено і надано незалежним архітектором Мартіном Ендхардтом.
Фрауенгассе 7, 89312, Гюнцбург, Німеччина. Тел. 08221-33807. Факс 08221-251317
e-mail: endhardt@t-online.de логотип Endhardt www.endhardt.de

Чому школа побудована за стандартом пасивного будинку?

Пасивний будинок - початкова школа Зюд-Ост
Пасивний будинок - початкова школа Зюд-Ост, вид з південного сходу.

В школі, побудованій за стандартом пасивного будинку, досить тепла, виробленого 25 учнями і одним учителем (що відповідає 1,5 кВт), щоб цілий рік достатньо опалювати класне приміщення під час навчального процесу.

25 учнів опалюють приміщення
25 учнів опалюють приміщення!

Затишні вікна пасивного будинку
Затишні вікна пасивного будинку!

Завдяки великій кількості людей, що знаходяться в приміщенні, витрати на ізоляцію пасивного будинку-школи менші за витрати на ізоляцію житлових пасивних будинків. Одна з переваг школи стандарту пасивного дому - навіть при відключенні теплових насосів (див. статтю Додаткове опалення та охолодження) на кілька днів температура всередині приміщення не знизиться до критичних показників. Вікна пасивного будинку гарантують комфорт у зимовий час однаково для всіх навчальних місць, в т.ч. для розташованих поблизу вікна.

В школі, побудованої за технологією пасивного будинку, механічно підводиться кількість повітря 15-20 м³ на людину, що забезпечує двічі за день повний повітрообмін і незмінно високу якість повітря. Це відповідає стандарту DIN 1946, частині 2 "Обмеження концентрації СО2 у приміщеннях до нижче 1500 ppm (частин на мільйон)". Така незначна кількість повітря гарантує відсутність шуму і протягів у класній кімнаті і запобігає сухості повітря. Репрезентативні дослідження давно показали, що вимогу повної заміни повітря двічі на день неможливо забезпечити тільки за допомогою вентиляції через відкриті вікна взимку, а виміряні показники наявності CO2 у класних приміщеннях коливаються при традиційному вигляді вентиляції від 2500 до 4000 ppm.

У періоди, коли додаткове опалення в школі не використовується, можна відключати вентиляцію і провітрювати шляхом відкривання вікон. І навіть під час опалювального сезону в разі необхідності можна додатково провітрювати через вікна, при цьому, втрати тепла, що виникають внаслідок цього, не такі значні, як в звичайних будинках старого типу споруди.

Будівля пасивного будинку не тільки значно знижує експлуатаційні витрати, а й створює більш сприятливі умови для навчання школярів і роботи вчителів.

Досвід виконання герметичної оболонки будівлі

У 2005 році архітектором-консультантом Ендхардтом для фірми RITEC була побудована офісна та виробнича будівля за стандартом пасивного дому з корисною площею близько 800 м². В якості альтернативи традиційному будівництву офісних будівель методом збірно-щитового будівництва замовнику було запропоновано проект будівлі пасивного будинку з конструктивними елементами стін із дерева, скріпленого дерев’яними нагелями. Незначні додаткові витрати (менше 5%) покриваються за рахунок очікуваної економії на енерговитратах. Вже один цей аргумент економії майбутніх витрат вплинув на позитивне рішення на користь будівництва будівлі за стандартом пасивного будинку. Витрати підприємства-замовника на електроенергію для опалення і гарячої води в перший рік використання будівлі площею 800 м² склали близько 1000 євро. Важливе порівняння стандартів виконання будівництва. Віконні конструкції також були аргументом на користь будівництва пасивного будинку. Вікно з дерева і алюмінію з потрійним склінням в порівнянні із склінням за стандартом IV 68 – дуже переконливий аргумент.

Цільові установки за проектом початкової школи

Наданий головним архітектором міста паном Вопперером проект початкової школи був оцінений з точки зору можливості реалізації його за стандартом пасивного будинку. За компактності споруди і розташуванню приміщень всередині будівлі проект найкращим чином підходив під вимоги пасивного будинку. По конструкції даху були вивчені альтернативні рішення з точки зору скорочення витрат, на що також було акцентовано увагу в тендерній заявці на вибір фірми-забудовника.

Були визначені наступні цільові установки проекту:

  • багатофункціональне використання центральних зон будівлі з можливістю подальшого розширення бічних крил будівлі;
  • центральне розташування санітарних, допоміжних і технічних приміщень;
  • розміщення головних приміщень в східних і західних крилах будівлі;
  • масивні збірні конструкції для несучих конструкцій, стель і внутрішніх стін;
  • термооболонка – дерев’яна або капітальна конструкція;
  • енергоспоживання <15 кВт*год/(м² в рік);
  • повітрообмін згідно тесту на різницю тисків - n50 <0,6 ч.-1;
  • забезпечення додаткової потреби в теплі за допомогою теплового насосу з земляними колекторами на основі соляного розчину і одночасно використання тієї ж системи для охолодження влітку;
  • забезпечення додаткової потреби в енергії за допомогою геліосистем;
  • максимальний комфорт для учнів і вчителів при мінімальних експлуатаційних витратах.

Основні принципи пасивного будинку – будівництво шкіл

Будівництво житлових будинків методом пасивного будинку вже досить поширене і має великий успіх. Також в області будівництва шкіл є численні показові проекти.

Школа Ридберг у Франкфурті, побудована за стандартом пасивного будинку
Пасивний будинок: школа Ридберг у Франкфурті.

пасивний будинок: школа Вальдорф, Мюнхен
Школа Вальдорф у Мюнхені.

Будівництво початкової школи Зюд-Ост за стандартом пасивного будинку мало стати прикладом для всього швабського регіону Баварії.

Фундамент

Що стосується фундаментів пасивних будинків, то тут проектувальники і раніше знаходяться у неврегульованій до кінця правовій ситуації – у багатьох ізоляційних матеріалів ще немає необхідних дозволів для складових їх будівельних матеріалів в необхідній мірі ізоляції. Тому в описі будівельного проекту початкової школи Зюд-Ост в якості ізоляції під фундаментну плиту був затверджений щебінь з піноскла. Поряд з більш високою якістю цього матеріалу, генпідрядник отримав ізоляційний матеріал під плитою, що витримує необхідне навантаження і має необхідні дозволи. Щебінь з піноскла був також закладений в якості ізолюючих смуг з боків фундаментної плити, що забезпечує суцільну ізоляційну оболонку усієї основи фундаментної плити.

Укладання щебеню з піноскла
Укладання щебеню з піноскла.

Ущільнення пакета щебеню
Ущільнення пакета щебеню.

Армування фундаментної плити
Армування фундаментної плити.

Бетонування
Бетонування.

Оболонка будівлі

Втрати тепла через оболонку будівлі визначаються вибором матеріалу для зовнішніх конструктивних елементів, а також якістю виконання з’єднань і перетинів. З огляду на це, зовнішні стіни були виконані за допомогою модульної системи. Зараз система стін фірми Рудольф уже виготовляється з поліуретанової ізоляції шириною до 180 мм, за цією технологією вже побудовані кілька інших пасивних будинків.

Кут віконного отвору, готовий елемент
Кут віконного отвору, готовий елемент.

Зовнішня стіна зі збірних елементів
Зовнішня стіна зі збірних елементів.

Збірні елементи товщиною 25 см відливаються з бетону і є абсолютно герметичними. Завдяки створенню прошарку герметичності, всі електроінсталяції прокладаються всередині подвійної стіни. Таким чином, у зовнішніх стінах відсутній додатковий інсталяційний рівень, навіть санітарно-технічне обладнання можна встановлювати всередині стіни, що дуже вигідно за витратами. Із зовнішнього боку на подвійні стіни наклеюється спеціальна ізолююча система WDVS товщиною 30 см.

Для такої системи стін може бути обрана різне зовнішнє облицювання, будь це оштукатурена ізолююча система WDVS, обшивка деревом та ін. Кроквяна конструкція споруджується також методом масивної конструкції, що забезпечує влітку ефект буферизації для захисту від зайвого тепла.

Виготовлення конструктивних елементів стін і даху відбувається на фірмі до стану майже повної готовності, внаслідок цього необхідний для монтажу час - 14 днів для обшивки всієї будівлі.

Якість виконання герметичності огороджувальних конструкцій будівлі і запобігання наявності теплових мостів при описаному методі будівництва - відмінна. Це не раз було доведено і при будівництві численних житлових і виробничих об’єктів. При будівництві школи було без проблем досягнуто значення герметичності 0,2 ч.-1.

Шедовий дах актового залу
Шедовий дах актового залу.

Деталь внутрішнього простору, актовий зал
Деталь внутрішнього простору, актовий зал.

Вікна

Визначення розмірів вікон, як конструктивного елемента пасивного будинку, при будівництві великих об’єктів не має вирішального значення з енергетичної точки зору. Так як шкільні будівлі мають набагато більший простір у порівнянні з житловими будинками, то геометрія будівлі в цих випадках грає не таку велику роль. При проектуванні школи в першу чергу мають на меті оптимальне освітлення головних приміщень і містобудівне розташування на земельній ділянці.

Тому переважна орієнтація головних приміщень шкіл не на південну сторону, як це зазвичай буває в пасивних будинках житлового типу. Тут головні приміщення розташовані в східній і західній частині будівлі, а зал - в південній. Вхід до будинку здійснюється з західної сторони. Всі вікна, в незалежності від орієнтації на певну сторону світла, забезпечені зовнішніми жалюзями.

Витрати на вікна

Оформлення вікон має великий потенціал для оптимізації, перш за все, з точки зору витрат. Тут із замовником повинні бути узгоджені різні варіанти фасадів і обговорені їх параметри у витратному відношенні. Так, глухі засклення суттєво знижують витрати на такі вікна, проте необхідно враховувати їх майбутню експлуатацію – можливість заміни скла, необхідність періодичного чищення.

Завдяки більш високому рівню якості вікон для пасивних будинків, такі вікна крім своїх основних функцій пропонують користувачам багато додаткових переваг в експлуатації:

  • точно вирахувані розміри рам мають поліпшену статику, вони дуже міцні;
  • потрійний пакет скління, три рівня герметичності покращують тепло- і звукоізоляцію;
  • висока комфортність перебування навіть в безпосередній близькості від вікон.

Кут фасаду
Кут фасаду.

Енергозберігаючі вікна школи
Ряд вікон на першому поверсі, класна кімната з вікнами на шкільний сад.

Витрати опалювальної енергії

Приписи для житлових пасивних будинків відповідають загальним вимогам будівництва шкіл. Згідно з концепцією, споживання опалювальної енергії повинно бути скорочене настільки, щоб не було необхідності в будь-якій опалювальній системі. Це досягається, також як і для житлових будівель, за допомогою послідовного запобігання теплових мостів і високого стандарту виконання ізоляції. Завдяки великому обсягу будівлі, немає потреби в оптимізації співвідношення A/V, внутрішнє планування будівлі не підлягає будь-яким обмеженням. Отже, наш об’єкт не тільки оптимізований з точки зору енергозбереження, а й пропонує також виключно високий рівень комфорту для учнів і вчителів.

Вентиляція

Для необхідної в пасивному будинку регульованій вентиляції з рекуперацією тепла в цілому вважається, що припливне повітря повинно подаватися в житлові приміщення, а відпрацьоване повітря - виводитися з санітарних приміщень, кухні та коридорів. Цей принцип також використовується і для класних приміщень. Для багатофункціональних просторів рекомендується більш точно враховувати побажання замовника і цілеспрямовано планувати зони припливу і виведення повітря.

При прокладанні вентиляції перевага була віддана високоякісному продукту фірми LTM. У класних кімнатах зонально були встановлені вентиляційні установки і збалансовані по ділянках, щоб уникнути змішування повітряних мас. Таким чином, повітрообмін в невикористовуваних класних кімнатах може бути виставлений на мінімум. Свіже повітря подається не через земляний теплообмінник, а через регістр попереднього нагрівання на основі соляного розчину. Теплообмінник вентиляційної установки зберігає величезну кількість енергії, якщо враховувати великі об’єми повітря, які оновлюються щогодини.

Вентяліціонная установка в класній кімнаті
Вентяліціонная установка в класній кімнаті.

Вентиляція, замальовка системи
Вентиляція, замальовка системи.

Додаткове опалення та охолодження

Великі пасивні будинки, а також будівлі шкіл і промислових комплексів часто вимагають додаткового опалення. Однак, мається на увазі не опалення у звичному для нас розумінні, наприклад, за допомогою газу або дерева. Тут мова йде про альтернативні види опалення за допомогою повітря або теплонасосів. Спосіб опалення за допомогою повітря - електричний донагрів повітря, яке поставляється за допомогою контрольованої вентиляційної системи. Само собою, ці витрати енергії враховуються при проектувальних розрахунках пасивних будинків з тим, щоб не виходити за межі встановлених нормативами показників.

В силу обумовленого концепцією незначного відсотка повітрообміну та побажання забезпечувати прийнятну вологість повітря взимку, від повітряного опалення відразу відмовилися. Такий спосіб опалення, якщо враховувати незначну кількість людей, які відвідують школу, по відношенню до великого обсягу будівлі, а також відсутність людей на вихідних і під час шкільних канікул, не дуже добре справлявся б з поставленими завданнями. Метод внутрішнього термостатування бетону, який зазвичай використовується у великих офісних будівлях, побудованих за стандартом пасивного будинку, був би занадто дорогим для нашого проекту.

Тому було вирішено, що додаткове опалення буде здійснюватися за допомогою теплового насосу, забезпеченого земляними колекторами, які можуть встановлюватися в землі без додаткових дозвільних документів. І, незважаючи на те, що неподалік від школи є теплоелектроцентраль, на користь теплового насосу виступала також можливість пасивного охолодження будівлі влітку через ті ж земляні колектори.

Колектори перед закопуванням
Колектори перед закопуванням.

Закопаий колектор
Закопаий колектор.

Колектори в траншеї
Колектори в траншеї.

Система траншей під спортивним майданчиком
Система траншей під спортивним майданчиком. Додаткове опалення може встановлюватися на окремих стінних поверхнях або в якості смуг підігріву підлоги біля вікон.

Тепловий насос для школи
Тепловий насос для школи.

Додаткове опалення підлоги у вікна
Додаткове опалення підлоги у вікна.

Грунтуючись на цільових установках проекту, для будівлі була реалізована наступна програма енергопостачання. Енергопостачання та подача свіжого повітря будівлі відбувається за допомогою одновалентної системи, що представляє собою як теплопостачання, так і охолодження в одній системі. Блок-схема цієї системи представлена ​​на зображенні нижче.

Блок-схема системи енергопостачання пасивного будинку
Блок-схема системи енергопостачання пасивного будинку.

Герметичність

Герметичність є важливим фактором для забезпечення стандарту кожного пасивного будинку. Уникнення проникнень, контрольоване проведення всіх необхідних комунікацій і каналів обумовлюють високий потенціал для більш високої енергоефективності. Окремі деталі виконання герметичності будівлі школи такі ж, як і для житлового пасивного будинку, однак, є деякі моменти, зумовлені особливостями використання будівлі.

Як і в житлових будинках, відвідувачі заходять через простору вхідну групу, неопалюване приміщення.

В цілому, стіни з масивних бетонних плит дають можливість досягати хороших показників, в разі для школи Зюд-Ост без проблем було досягнуто значення n50 з 0,2.

Вимірювання герметичності методом Blower Door
Вимірювання герметичності методом Blower Door.

Залишкова негерметичність у дверях
Залишкова негерметичність у дверях.

Управління якістю. Планування термінів

На підставі системної роздачі підрядів був узгоджений основний список термінів виконання робіт, до цього часу за допомогою розрахунків програми PHVP вже були встановлені відповідні індекси робіт. Виконання робіт відповідно до стандартів пасивного будинку було обумовлено вже в самому тендері і повинно було бути підтверджено будівельними фірмами (генпідрядником).

Після видачі дозволу на будівництво і передачі робіт на поспіль генпідряднику вступав в силу конкретно обумовлений календарний план виконання робіт, успішно реалізований завдяки використанню готових будівельних елементів. Всі терміни були витримані, і в період з жовтня 2006 по липень 2007 було закінчено будівництво школи за стандартом пасивного будинку.

Поділитись:

Читати ще статті

Пасивний дім стандарту «Плюс Енергії» для однієї сім’ї в м. Аугсбург

Пасивний дім стандарту «Плюс Енергії» для однієї сім’ї в м. Аугсбург

21.11.2018

Дізнатися більше
Проектування пасивних будинків - деталі виконання покрівлі

Проектування пасивних будинків - деталі виконання покрівлі

09.09.2018

Дізнатися більше
Проектування пасивних будинків - елементи монтажу вікна

Проектування пасивних будинків - елементи монтажу вікна

08.09.2018

Дізнатися більше

Дивитись всі статті

Підпишись на нашу розсилку та отримай безкоштовно чек-лист 20 простих способів економії енергії!

Підписуючись на нашу розсилку, ви погоджуєтеся зі зберіганням та обробкою ваших даних. Ви можете відписатися від розсилки в будь-який момент.