×
Сделать запрос

Тип заявки:


Раздел:


Подраздел:




 

Рекомендуем


 

 





Каталог статей
Строительный портал / Каталог статей / Архитектура и дизайн / Экологичные дома с низким энергопотреблением

Экологичные дома с низким энергопотреблением


Экологичные дома с низким энергопотреблением

В 20-х годах прошлого века было выбрано основным теплоснабжение городских и пригородных построек централизованное конвективное отопление. При этом значительными потерями тепловой энергии при ее транспортировке к объектам потребления было решено пренебречь. Каменный уголь и природный газ в России добывались в XX веке с небольшими затратами, что позволяло компенсировать теплопотери отопительных магистралей просто – сжиганием повышенного объема топлива.

За десятилетия работы теплосети изветшали – на улицах городов России каждую зиму случаются трудно устранимые фонтаны кипятка. Но даже если не брать в расчет изношенность подающей теплоцентрали, то остается ежегодно растущая цена конвективного отопления. Поскольку рассчитывать на дешевизну энергоносителей бессмысленно, остается единственный разумный способ экономии на отоплении – максимальное снижение теплопотерь дома, всех его ограждающих конструкций . Иными словами, необходимо проектировать и строить экологичный (пассивный) дом или экодом.

Первая технология экологичного дома

Тысячелетия развития цивилизации позволили человечеству широко развить строительное дело – создавать обширные города и высотные здания, проектировать малоэтажные дома  и быстро строить их. Однако проблемы теплопотерь этих сооружений оставались без внимания, разве что их компенсировали мощным отопительным оборудованием. Выбросы тепла в современных мегаполисах стали серьезно влиять на биосферу в данной местности, вредя экологии. К тому же в XXI веке значительно выросла цена энергоносителей – относиться безразлично к тепловым потерям строительных объектов стало попросту дорого.

Строительные инженеры принялись искать технологии, позволяющие создавать пассивные дома – здания, минимально отдающие тепловую энергию внешней среде, в идеале вообще не требующие отопления. Ими был обнаружен народ, уже многие сотни лет успешно строивший экологичные дома – эскимосы.

Пассивный домПри внешней простоте эскимосского снежного дома – иглу – это идеальный пассивный дом, причем тщательно спроектированный. В европейских заполярных широтах, где традиционно проживают эскимосы, практически нет древесины. Единственный доступный материал для строительства – снег. И эскимосы разработали технологию создания куполообразных домов из снега, вернее, из снежных кирпичей. Для отопления комнаты в эскимосском иглу достаточно примитивного светильника, заправленного топленым жиром (тюленьим, китовым), а также тепла, генерируемого телами обитателей дома. Эскимосский снежный иглу идеально сохраняет тепло, поэтому двух простейших тепловых источников достаточно для поддержания температуры на уровне +18оС в самую морозную погоду. При этом избыточная влага в помещении полностью поглощается снежными стенами и еще более упрочняет их.

Особенно интересна система воздухообмена, разработанная эскимосскими строителями и примененная в доме иглу. Из снежной постройки тепло не улетучивается при поступлении воздуха – устроенный в полу вход всегда открыт, поэтому более плотный углекислый газ выходит наружу, а имеющий меньшую плотность кислород поступает снаружи внутрь и выравнивает воздушное давление.

 

 

Разработка современных пассивных зданий

Первые попытки проектирование и построения экодомов предпринимались в 70-х. Экспериментальное здание кубической формы было возведено в нью-гемпширском Манчестере (США) и целый комплекс – в финском городке Отаниеми. Архитекторы и строители постарались учесть местные особенности климата и географическое положение.

Пассивный домОконные и дверные проемы на северном фасаде экодомов не выполнялись, форма кровли и углы ее скатов были тщательно рассчитаны под отражение солнечного излучения летом и поглощения зимой, «летняя» часть кровельного покрытия была выкрашена светлыми красками. На кровле «американского» экодома размещались солнечные коллекторы, «финские» дома оборудовались многоуровневой вентиляций, способной поглощать солнечное тепло через полости в стеклопакетах и роллетах особой конструкции. Геотермальные насосы служили источником тепла для пассивных домов в Финляндии.

Несмотря на успешное снижение энергопотребления «американского» и «финских» экодомов, не вышло достичь заметного сокращения теплопотерь в экспериментальных зданиях через ограждающие конструкции. Таким образом, первые проекты пассивного дома – американский и финский – были признаны недостаточно удачными для массового применения.

Проект экодома современного типа весной 1988 года разработали совместно швейцарский профессор Бо Адамсон и немецкий доктор наук Вольфганг Файст. Им удалось заинтересовать правительство немецкой земли Гессен, взявшего на себя финансирование экспериментального строительства. Спустя несколько лет первые экодома, построенные в Дармштадте, показали высокие результаты как по снижению энергопотребления, так и по минимизации теплопотерь через стены, фундамент, кровлю и проемы. Впечатленные чиновники решили в 1996 г. открыть в Дармштадте «Институт пассивного дома», чтобы продолжить развитие технологий проектирования и строительства экодомов. С тех пор прошло более 20 лет – в североамериканских штатах и в государствах Европы возведены за этот срок многие тысячи экодомов.

Принципы проектирования и построения экологичных домов

Пассивный домОсновная цель построения экодома – сведение тепловых выбросов в атмосферу к минимуму. Только таким способом удастся достичь наибольшей самостоятельности домашней энергосистемы, расходующей десятикратно меньшие объемы энергии, поступающие извне. В пассивном доме нет конвективного отопления, отсутствует внешнее снабжение горячей водой, нет систем кондиционирования и вентиляции. За год с квадрата жилплощади экологичного дома теряется менее 15 кВт•ч тепловой энергии. Это 15 раз меньше, чем у классических зданий Европы. Это в 30-35 раз меньше теплопотерь, имеющихся ежегодно у 90% домов в России.

Проектирование пассивного дома. Ограждающие конструкции здания тщательно рассчитываются, выполняется точное ориентирование сооружения на месте строительства, проводится расчет близлежащих буферных зон (зеленых насаждений). Для снижения энергетических потребностей осуществляется рациональное ориентирование дома в данной климатической зоне, с учетом розы ветров и рельефа. В умеренной климатической зоне, например, выходящие на юг окна выполняются максимальной площади и полностью отсутствуют на северной стороне здания. В условиях субтропиков планировка проемов обратная – панорамные окна на северном фасаде и совсем небольшие оконные проемы на южных стенах.

Конструкционно-строительные материалы. Подходят традиционные стройматериалы, безопасные с позиции экологии – камень, дерево, кирпич, газобетон или пенобетон. В Европе экодома часто возводят из материалов, полученных переработкой мусора (неорганического) – металла, стекла и бетона.

Пассивный домТеплоизоляций экодома. Для обеспечения полной изоляции от атмосферы вне дома, теплоизоляция размещается с обеих сторон (внутренней и внешней) всех ограждающих конструкций, а именно фундамента и подвала, чердака и стен, пола и потолка.Теплоизоляцию межкомнатных и межуровневых перегородок выполнять не следует – снижается теплообмен, что приведет к значительным температурным перепадам за сутки (к примеру, при интенсивном освещении солнцем отдельных комнат через окна). Особенно важна внешняя теплоизоляция и полное устранение всех мостков холода, способных выполнять теплопередачу через ограждающие конструкции.

Оконное остекление. Подходят только герметичные стеклопакеты – однокамерные (два стекла) и двухкамерные (три стекла). Каждая камера в стеклопакете должна быть заполнена слабо проводящими тепло газами – криптоном или аргоном. Дистанционная рамка между стеклами камеры – только из пластика или полимера, т.к. металл хорошо проводит тепло. Рамы окон необходимо тщательно пригнать к оконным проемам, чтобы после выполнить качественную герметизацию стыкового периметра. Из-за теплового шока обычные стекла могут треснуть в процессе эксплуатации – необходимы закаленные стекла. На одно стекло в составе каждого стеклопакета со стороны, обращенной внутрь комнаты, должно быть нанесено селективное покрытие (напыление «K» или «i»).

Роллеты, шторки, жалюзи и ставни улучшают теплоизоляцию окон. Особенно эффективны роллеты (рольставни) – они способны повысить тепловое сопротивление окна на 20% и выше.

Пассивный домОтопление. В экодоме, как упоминалось выше, классическое отопление отсутствует. Тепловую энергию в экологичные дома поставляют тепловой насос и впитывающие солнечную радиацию воздушные коллекторы. Дополнительными (косвенными) источниками тепла становятся тепловые излучения тел домочадцев и работающие электроприборы – осветительные лампы, кухонные плиты, телевизоры и иная бытовая техника.

Отметим, что потребность в тепловом насосе для отопления экодома существует лишь в умеренном климате – в континентальной климатической зоне (например, в Европе) достаточно тепловой энергии, поставляемой в ходе рекуперации воздуха, теплового излучения человеческих тел и бытовой техники.

К сожалению, в особенно холодных регионах России экодом не сможет обойтись без источника тепла, работающего на топливе. Однако необходимая мощность отопительного котла, равно, как и расход топлива, будут значительно ниже – за счет эффективной теплоизоляции дома и рациональной организации вентиляционной системы.

Вентиляция в пассивном доме. Воздухообмен в домах классической конструкции достигается через щели между элементами оконных рам и оконных проемов («советский» принцип), либо через особые клапаны, дополнительно установленные в рамах современной конструкции. В экологичном доме никаких вентиляционных клапанов нет вообще – окна полностью герметичны, шахты вентиляции не создаются. Единственный источник свежего воздуха, а также инструмент удаления отработанной атмосферы в доме – вытеснительно-принудительная вентиляция, действие которой основано на теплоте грунта и рекуперации.

Пассивный домВводный воздуховод монтируется на фасаде дома. Забранный им воздух следует по каналу, уходящему в грунт под строением, где его температура понижается (летом) или повышается (зимой) благодаря теплообмену с землей. Затем воздуховод направляет свежий воздух в систему фильтров и теплообменников рекуператора, отнимающего тепло от удаляемого из дома воздуха и передающего теплоту поступившим снаружи воздушным массам. Т.е. в экодом вводится свежий воздух, имеющий температуру около +17оС.

Воздух, содержащий выдыхаемый человеком углекислый газ, выводится наружу здания через систему принудительного воздухозабора, размещенную в помещениях дома – с предварительным отъемом теплоты «отработанного» воздуха в рекуператоре. Идеальная система вентиляция – энергонезависимая – для пассивного дома невозможна, т.к. для ее работы требуется монтаж крупных воздухозаборников внутри помещений, а это портит дизайн и существенно увеличивает теплопотери.

Освещение в экодоме. Единственные рациональные приборы освещения для экологичных домов – светодиодные лампы. Причина использования только таких ламп связана с их низким энергопотреблением при высокой светосиле.

Особенности эксплуатации экодома

Пассивный домПолная изоляция внутренней атмосферы экологичного дома от внешней среды – приоритетная задача домочадцев. Входные двери допустимо открывать лишь для входа и выхода, окна не открываются вовсе. Поскольку полная смена воздуха в помещениях экодома выполняется единожды за три часа, домовладелец должен внимательно выбирать меблировку – дешевая мебель из панелей ДСП и МДФ способна наполнять атмосферу дома формальдегидом.

Воздух внутри пассивного дома всегда имеет одну температуру, т.е. расслоения на более холодный слой внизу (у пола) и теплый вверху (у потолка) не наблюдается. Нагрев свежего воздуха в рекуператоре обеспечивает полное отсутствие влаги на стенах, которые всегда прогреты до температуры, одинаковой с домашней атмосферой.

Расходы на постройку экологичного дома превысят траты на возведение классического здания более чем на 10%. Однако общий объем строительных работ будет ниже – трубы водяного отопления, хранилище топлива и полноценная котельная не требуются. В числе преимуществ экодома – допустимость строительства и полноценной эксплуатации в любой выбранной местности, независимо от доступности на ней коммунальных магистралей.

05.09.2016
Автор текста: Абдюжанов Рустам
Добавил: Рустам Абдюжанов



Понравилась статья? Поделись с друзьями:


Данный текст статьи защищен авторскими правами! Любое копирование возможно, только после письменного согласия администрации.








Другие статьи по этой теме:

Лампа на столе – эволюция дизайна настольных ламп
Лампа на столе – эволюция дизайна настольных ламп

Стильный интерьер, в первую очередь, создается из стильных вещей, включая мелочи. Об этом хорошо знают дизайнеры светильников, поэтому индустрия интерьерного света сегодня вознесена на уровень искусства.

Коттеджи по новым стандартам
Коттеджи по новым стандартам

В России развивается строительство доступных по цене ресурсосберегающих коттеджей. Технология ДОМ ТЕХНОНИКОЛЬ, по которой был возведен лучший малоэтажный энергоэффективный жилой дом России по версии инициированного Минэнерго РФ II Всероссийского конкурса ENES, находит своих приверженцев все в новых регионах страны. Корреспондент нашего издания побывал в коттедже - победителе и попытался разобраться в особенностях проекта.

Дизайнерское освещение
Дизайнерское освещение

Световому оформлению интерьеров, а также ландшафтному свету сегодня предоставлены, без преувеличения, безграничные возможности по части дизайна и техники исполнения. На световую индустрию работают фабрики с мировым именем и целые династии мастеров и художников.

Детская комната на мансарде
Детская комната на мансарде

Трудно найти наиболее подходящее место для детской комнаты, чем мансарда. Это как раз тот случай, когда родители и дети абсолютно сходятся в выборе. Мансарда словно создана для детей, а ее специфика им только на руку.