Суперизоляция — это подход к проектированию, строительству и модернизации зданий, который значительно снижает потери тепла (и прирост) за счет использования гораздо более высоких уровней изоляции и герметичности, чем в среднем. Суперизоляция — один из предков подхода пассивного дома .
Единого общепринятого определения суперизоляции не существует, но суперизолированные здания обычно включают в себя:
Ниссон и Датт (1985) предполагают, что дом можно назвать «суперизолированным», если стоимость отопления помещения ниже стоимости нагрева воды. [1]
Помимо упомянутого выше значения высокого уровня изоляции, термины суперизоляция и суперизоляционные материалы используются для изоляционных материалов с высоким значением R/дюйм, таких как вакуумные изоляционные панели (VIP) и аэрогель . [2]
Суперизолированный дом призван значительно сократить потребность в отоплении и может даже отапливаться преимущественно за счет внутренних источников тепла (отработанное тепло, вырабатываемое приборами, и тепло тел жильцов) с небольшим количеством резервного тепла. Было продемонстрировано, что это работает даже в холодном климате, но требует пристального внимания к деталям конструкции в дополнение к изоляции (см. IEA Solar Heating & Cooling Implementing Agreement Task 13 ).
Термин «суперизоляция» был придуман Уэйном Шиком из Университета Иллинойса в Урбане–Шампейне . В 1976 году он был частью команды, которая разработала проект под названием «Lo-Cal» house, используя компьютерное моделирование на основе климата Мэдисона, штат Висконсин . Несколько домов, дуплексов и кондоминиумов, основанных на принципах Lo-Cal, были построены в Шампейне–Урбане в 1970-х годах. [3] [4]
В 1977 году в Реджайне, Саскачеван , группой канадских правительственных агентств был построен «Дом Саскачевана» [5] . Это был первый дом, публично продемонстрировавший ценность суперизоляции и привлекший к себе большое внимание. Первоначально он включал в себя несколько экспериментальных вакуумных трубчатых солнечных панелей, но они не понадобились и позже были демонтированы. Дом отапливался в основном за счет отработанного тепла от приборов и жильцов. [4] [6] В 1977 году Юджин Леже построил «Дом Леже» в Ист-Пепперелле, Массачусетс . Он имел более традиционный вид, чем «Дом Саскачевана», и также получил широкую рекламу. [4] Реклама «Дома Саскачевана» и «Дома Леже» повлияла на других строителей, и в течение следующих нескольких лет было построено много суперизолированных домов. Эти дома также повлияли на разработку Вольфгангом Файстом стандарта Passivhaus . [4]
Возможно и все более желательно модернизировать суперизоляцию существующих домов или зданий. Самый простой способ часто заключается в добавлении слоев непрерывной жесткой внешней изоляции [7] , а иногда и в возведении новых внешних стен, которые оставляют больше места для изоляции. Пароизоляция может быть установлена снаружи исходного каркаса, но может и не понадобиться. Улучшенная непрерывная воздушная преграда почти всегда стоит того, чтобы ее добавить, так как старые дома, как правило, продуваются сквозняками, и такая воздушная преграда может быть важна для экономии энергии и долговечности. Следует проявлять осторожность при добавлении пароизоляции, так как она может уменьшить высыхание случайной влаги или даже вызвать летнюю (в климате с влажным летом) интерстициальную конденсацию и последующую плесень и грибок . Это может вызвать проблемы со здоровьем у жильцов и повредить конструкцию. Многие строители в северной Канаде используют простой подход 1/3–2/3, размещая пароизоляцию не дальше, чем на 1/3 от значения R изолированной части стены. Этот метод обычно применим для внутренних стен с небольшим или нулевым сопротивлением паропроницанию (например, они используют волокнистую изоляцию) и контролирует конденсацию утечки воздуха и конденсацию диффузии пара. Такой подход гарантирует, что конденсация не будет происходить на или внутри пароизоляции в холодную погоду. Правило 1/3:2/3 гарантирует, что температура пароизоляции не упадет ниже температуры точки росы внутреннего воздуха и сведет к минимуму вероятность проблем с конденсацией в холодную погоду .
Например, при температуре внутри помещения 20 °C (68 °F) пароизоляция достигнет только 7,3 °C (45 °F), когда наружная температура составляет −18 °C (−1 °F). Температура точки росы воздуха в помещении, скорее всего, будет около 0 °C (32 °F), когда на улице так холодно, что намного ниже прогнозируемой температуры пароизоляции, и, следовательно, правило 1/3:2/3 является довольно консервативным. Для климатов, где нечасто бывает −18 °C, правило 1/3:2/3 следует изменить на 40:60 или 50:50. Поскольку температура точки росы внутреннего воздуха является важной основой для таких правил, здания с высокой внутренней влажностью в холодную погоду (например, музеи, бассейны, увлажненные или плохо вентилируемые герметичные дома) могут потребовать других правил, как и здания с более сухой внутренней средой (например, хорошо вентилируемые здания и склады). Международный жилищный кодекс 2009 года воплощает более сложные правила для руководства выбором изоляции снаружи новых домов, которые могут применяться при модернизации старых домов.
Паропроницаемая строительная пленка на внешней стороне исходной стены помогает защитить от ветра и позволяет сборке стены высохнуть снаружи. Для этой цели доступны битумный войлок и другие продукты, такие как пористые полимерные продукты, которые обычно также служат водонепроницаемым барьером/дренажной плоскостью.
Внутренние модернизации возможны, когда владелец хочет сохранить старую внешнюю обшивку или когда требования отступа ограничивают пространство для внешней модернизации. Герметизация воздушного барьера более сложна, а непрерывность теплоизоляции нарушается (из-за множества перегородок, полов и отверстий для обслуживания); исходная сборка стены становится холоднее в холодную погоду (и, следовательно, более подвержена конденсации и медленнее высыхает), жильцы подвергаются значительным помехам, и в доме остается меньше внутреннего пространства. Другой подход заключается в использовании метода 1/3 или 2/3, упомянутого выше, — для установки замедлителя испарения на внутренней стороне существующей стены (если его еще нет) и добавления изоляции и опорной конструкции к внутренней части. Таким образом, инженерные коммуникации (электричество, телефон, кабель и сантехника) могут быть добавлены к новому пространству стены без проникновения через воздушный барьер. Полиэтиленовые пароизоляционные барьеры опасны, за исключением холодного климата, поскольку они ограничивают способность стены высыхать внутри. Такой подход также ограничивает количество внутренней изоляции, которое может быть добавлено, относительно небольшим количеством (например, к стене 2×4 R-12 можно добавить только изоляцию R-6).
В новом строительстве дополнительная изоляция и стоимость каркаса стен могут быть компенсированы за счет отсутствия необходимости в специальной системе центрального отопления. Центральная печь часто оправдана или требуется для обеспечения достаточно равномерной температуры в домах с большим количеством комнат, более чем одним этажом, кондиционером или большими размерами. Небольшие печи не очень дороги, и обычно требуется некоторая система воздуховодов в каждую комнату для обеспечения вентиляционного воздуха. Когда пиковый спрос и годовое потребление энергии низкие, дорогостоящие и сложные системы центрального отопления требуются только иногда. Следовательно, могут использоваться даже электрические нагреватели сопротивления. Электрические нагреватели обычно используются только холодными зимними ночами, когда общий спрос на электроэнергию в остальной части дома низкий. Широко используются другие резервные нагреватели, такие как древесные гранулы, дровяные печи, газовые котлы или даже печи. Стоимость модернизации суперизоляции должна быть сбалансирована с будущей ценой на топливо для отопления (которая, как ожидается, будет колебаться из года в год из-за проблем с поставками, стихийных бедствий или геополитических событий), желанием уменьшить загрязнение от отопления здания или желанием обеспечить исключительный тепловой комфорт.
Во время отключения электроэнергии суперизолированный дом остается теплым дольше, поскольку потери тепла намного меньше обычных, но теплоемкость конструкционных материалов и содержимого та же. Неблагоприятные погодные условия могут затруднить усилия по восстановлению подачи электроэнергии, что приведет к неделям или более отключений. При отсутствии постоянного электроснабжения (либо для отопления напрямую, либо для работы газовых печей ) обычные дома быстро остывают и могут подвергаться большему риску дорогостоящего ущерба от замерзания водопроводных труб. Жители, которые используют дополнительные методы отопления без надлежащего ухода во время таких эпизодов или в любое другое время, могут подвергнуть себя риску пожара или отравления угарным газом .
