Бассейн в Бамберге – технологии пассивного здания

Идея энергосберегающих технологий со временем претерпевала изменения (подробности этой эволюции изложены в книге: Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. Энергоэффективные здания. М., 2003) и к концу 1980-х годов трансформировалась в концепцию «пассивного здания» (Passivhaus).

Концепция «пассивного здания» предполагает системный подход: «пассивное здание» является единой энергетической системой, все элементы которой взаимосвязаны.

В пассивных зданиях обеспечиваются комфортные условия при существенно более низком энергопотреблении. Для горячего водоснабжения используются, как правило, такие возобновляемые источники энергии, как солнечные коллекторы и тепловые насосы. Подогрев приточного воздуха осуществляется за счет рекуперации тепла. С точки зрения энергопотребления «пассивные здания» относятся к так называемым «ultra-low energy buildings» – «зданиям с ультранизким энергопотреблением». Идеальный «пассивный дом» должен быть независимой энергосистемой, вообще не требующей расходов на поддержание комфортной температуры.

Впервые идея «пассивного здания» была предложена в 1987–1988 годах шведским ученым профессором Бо Адамсоном (Bo Adamson) из Лундского университета и доктором Вольфгангом Файстом (Wolfgang Feist) из немецкого Института по жилищному строительству и охране окружающей среды (Institut Wohnen und Umwelt, IWU). В 1991 году было сдано в эксплуатацию первое «пассивное здание» – им стал трехэтажный четырехквартирный жилой дом в Дармштадте. Этот дом успешно эксплуатируется и в настоящее время. В 1996 году Вольфганг Файст основал в Дармштадте Институт «пассивного здания» (Passivhaus Institut, PHI).

Вольфганг Файст определил термин «пассивное здание» не как стандарт, направленный на повышение энергетической эффективности, но как концепцию достижения высоких показателей теплового комфорта и качества микроклимата при низких эксплуатационных затратах. Во многих регионах тепловой энергии, создаваемой с помощью возобновляемых источников энергии в «пассивном здании», оказывается достаточно для обеспечения требуемых параметров микроклимата.

Концепция «пассивного здания» не дает строгих определений его архитектурных или инженерных решений, она не привязана к конкретному климатическому району строительства. Не существует ограничений и в функциональном назначении «пассивного здания».

Революционным проектом в сфере энергосбережения стал новый спортивно-развлекательный бассейн с аквапарком «Бамбадос», возводимый в настоящее время в Бамберге по стандарту «Passiv­haus». Благодаря высокому качеству ограждающих конструкций, сделанных с использованием новейших технологий, ожидается сокращение теплопотерь на 49 % по сравнению с теплопотерями стандартного здания, построенного по строительным нормам, действующим в Германии. Управляемая система воздухообмена помогает экономить тепловую энергию, а площадь светоограждающих фасадов сведена к минимуму. Высокоэффективное технологическое оборудование, запроектированное для использования в данном здании, отличается низким потреблением первичной (невозобновляемой) энергии. В качестве альтернативных источников энергии нашли применение установка для измельчения древесных отходов и солнечный абсорбер. В результате аквапарк выходит на первое место в деле формирования стандартов эффективного использования энергии в плавательных бассейнах. «Бамбадос» является частью программы по сокращению выбросов CO₂.

В здании аквапарка основные функциональные зоны четко отделены друг от друга. Аквапарк будет располагать детским и учебным плавательным бассейном, 50-метровым бассейном, системой водяных горок в развлекательном бассейне и комплексом парилен. Еще одной особенностью является наружный бассейн с теплой водой, запроектированный к установке на крыше террасы.

Энергосберегающие мероприятия, нашедшие применение в проекте «Бамбадос»

Блочная ТЭЦ. Основную нагрузку по отоплению плавательных бассейнов берут на себя две блочные теплоэлектроцентрали, вырабатывающие энергию с помощью аппарата сухой перегонки древесины. Древесный газ вырабатывается из древесной щепы в результате аутотермичной реакции без подвода внешней тепловой энергии. При перегонке древесины, в результате охлаждения корпуса блочной ТЭЦ, получается дополнительная тепловая энергия, которая через системы рекуперации подается в тепловую сеть. Генерируемый электрический ток идет на нужды электроснабжения в общественную сеть.

Солнечные коллекторы.

Установки для сбора солнечной теплоты размещены на крыше бассейна, они служат для вспомогательного подогрева воды в наружном бассейне. С помощью гидравлического контура солнечные коллекторы подключены к теплообменнику бассейна, при необходимости они обеспечивают подогрев воды в бассейне до заданной температуры.

Система утилизации тепла сточных вод.

Для подогрева циркуляционной воды в бассейне используются тепловые насосы и противоточный теплообменник, рекуперирующий тепло сточных вод, отводимых от душевых бассейна.

Оптимизация лотков бассейна.

Наибольшие потери тепла происходят в результате испарения с поверхности воды. При использовании обычного сливного лотка брызги воды интенсифицируют испарение. Оптимизация сечения лотка, примененная в бассейне «Бамбадос», позволяет значительно уменьшить испарение, благодаря этому сокращается нагрузка на систему вентиляции.

Энергоэффективные вентиляционные системы.

Все вентиляционные системы оснащены высокоэффективными рекуператорами, утилизирующими тепло от вытяжного воздуха бассейна и от саун. Все электродвигатели систем вентиляции имеют класс эффективности 1.

Мембранное покрытие для наружного бассейна.

Укрытие наружного бассейна специальной мембраной предотвращает испарение воды с поверхности. Покрытие обладает также теплоизолирующими свойствами, оно препятствует остыванию воды.

Фотоэлектрическая энергетическая установка.

Интегрированные в сеть электроснабжения бассейна фотоэлектрические элементы, смонтированные на крыше и фасаде здания, служат для преобразования солнечной энергии в электрическую с производительностью, изменяющуюся в зависимости от уровня солнечной радиации. Одновременно с этим фотоэлектрическая установка служит в качестве солнцезащитного устройства, препятствуя проникновению излишних теплопоступлений в здание. Положение пластин устройства меняется в зависимости от угла падения солнечных лучей.

Недостатки стандартного плавательного бассейна:

• расточительное использование энергоресурсов;
• существенный расход энергии, получаемой из внешних источников;
• большие эксплуатационные расходы.

Технологии «пассивного дома» позволяют существенно снизить экологическую нагрузку на окружающую среду. С применением энергосберегающих технологий в строительстве связано и решение проблемы перегрузки инженерных сетей города. Сейчас строительство новых, а также реконструкция старых зданий в пределах мегаполиса существенно осложняется, а в некоторых районах становится попросту невозможной из-за дефицита энергетических ресурсов города. Поэтому можно с уверенностью сказать, что концепция «пассивного здания» получит дальнейшее развитие, и в последующие годы будет активно внедрятся в сфере строительства.

Материал подготовлен Н. А. Шониной, старшим преподавателем МАрхИ