Сучасні будівельні матеріали вже не вибираються тільки за признаками: несуча здатність, довговічність захисту від опадів … Основну увагу зараз зосереджують на новітніх будівельних матеріалах, які крім збереження тепла, ще й можуть мати додаткові характеристики, напр., акумулювання тепла.



Згідно Директиви Євросоюзу, з 2021 року всі житлові новобудови повинні стати енергопозитивними будинками. Це означає, що змінюється співвідношення будинок-енергія: будинки повинні не споживати, а виробляти енергію, ще й віддавати її іншим. Концепція енергопозитивного будинку буде досягатися за допомогою сучасних будівельних матеріалів для ефективної теплової ізоляції і будуть встановлюватись альтернативні джерела енергії: сонячні батареї, колектори, теплові помпи. А самі будівельні матеріали будуть ще й виступати в ролі акумуляторів тепла.

В Німеччині Федеральне міністерство при залученні 1,2 мільйонів євро провело науково-дослідну ініціативу і створило пересувний виставково-інформаційний павільйон, який є прикладом енергопозитивної оселі. Демонстраційна оселя поєднує в собі як технічні, так і організаційні інновації та виробляє енергії більше, ніж споживає сама. Протягом 2009-2013 років вона демонструвалась у великих містах Німеччини.

Виставкова оселя має дерев’яні личкувальні панелі, які вписуються у високі стандарти значень енергоефективності фасаду. Усі непрозорі елементи захищені вакуумними теплоізоляційними панелями в два шари по 3 см. Матеріал панелі має пористу серцевину (напр., поліуретан). Недоліком панелей є те, що вони чутливі до пошкоджень. Цей матеріал не можна різати та свердлити, оскільки різко зменшуються ізоляційні властивості.

Будинок-зразок має 117 м2 загальної площі (корисної – 89) при об’ємі 350 м3. Питомі тепловтрати 16,0 кВт*год/м2-рік. Задіяна припливно-витяжна вентиляція: примусова вентиляція до 3,5 крат/год і рекуперація тепла > 80%. Встановлено плоский колектор площею 3 м2, теплову помпу, бак-акумулятор 200 л. Теплопродуктивність біля 4,2 кВт.

Порівняння матеріалів показує, що вакуумні панелі при товщині 6 см замінюють 60 см мінеральної вати. При товщині стіни в цьому будинку в 26 см, досягнуто значення коефіцієнту теплопередачі в 0,1 Вт/м*К. Панелі не поглинають вологу і не змінюють з часом свої властивості.

Додатковим елементом стін є цементні плити «Аквапанель», які мають серцевину на основі портландцементу з легким мінеральним заповнювачем – армованою склотканиною з лицьової та зворотної сторін. Товщина плити 12,5 мм (16 кг/м2), а теплопровідність 0,175 Вт/м*К.

Дах зроблений плоским з можливістю відведення води завдяки нахилу ізоляційного покриття та багатошаровому ізоляційному матеріалу з герметизованими стиками. Тут розміщені колектори теплової енергії та фотоелектричні сонячні панелі.



Гіпсокартонні плити для стін і стелі мають енергоакумулюючі речовини (матеріали зі змінним фазовим станом). Такі речовини акумулюють зовнішню сонячну енергію або надлишкове тепло, яке виробляється всередині будинку, а з часом за потреби віддають його назад. Енергоакумулюючі речовини отримали назву латентні накопичувачі тепла. Це дуже потрібно при обігріванні будинку за допомогою нестабільного відновлювального джерела енергії — акумулювання тепла стає ключовою функцією. Навіть холодильник може добавити свою частку тепла для комфорту мешканців, якщо перенести виробництво холоду на холодні нічні години. Це покращує енергоефективність, ощадливість. Накопичення тепла в латентних акумуляційних матеріалах не підвищує температури будинку.



Зручно використовувати фазовий перехід лід/вода. Головними проблемами довготривалої стабільності накопичувачів є висока ціна. Знайшли використання таким системам в Японії. Протягом ночі при нічному дешевшому тарифі на електроенергію, виробляється лід. Протягом дня лід використовують для роботи кондиціонерів. Для стінових матеріалів до цього часу використовувались два класи матеріалів: органічні парафіни та неорганічні гідрати солі. Завдяки мікрокапсулюванню парафіну ця технологія добре поєднується з гіпсокартоном.

Виробляються мікрокапсульовані теплоакумулюючі порошки з парафінів Micronal PMC, які не містять формальдегідів. Температурний режим плавлення можна вибирати між 21°С і 26°С в залежності від умов будинку. Діаметр капсул 5 мкм і їх легко інтегрувати безпосередньо в будівельну конструкцію. Зміна фаз ззовні непомітна, зміна об’єму при плавленні відбувається у кожній капсулі окремо. Один грам мікрокапсул має питому поверхню загалом 30 м2. Латентна теплоємність знаходиться у діапазоні 37-45 кДж/кг (дисперсії) або 90-130 кДж/кг (порошки). Загальна накопичувальна здатність від 51 до 145 кДж/кг.

Застосовують РСМ і влітку, щоб будівля нагрівалася протягом дня значно повільніше, що зменшує споживання енергії для охолодження. Різниця накопичуваної температури може бути в межах 4 градусів.

Такі будинки повинні проходити ретельне проектування, щоб забезпечити комплексну систему, яка буде розумно взаємодіяти в окремих ланках.