Экодом – доступный каждому. Мечтать и делать! Что такое экодом? Пассивный дом. Особенности конструкции экодома Что такое экодом зеленый дом

ВВЕДЕНИЕ

Экодом - это энергоэффективное комфортное жильё с независимыми системами жизнеобеспечения и регенерацией отходов. Строительство таких экологических домов началось в разных странах практически одновременно, как реакция на назревающие экологический и энергетический кризисы. Наибольшего успеха в экологическом домостроении добились Европейские страны и США. Настоящий бум строительства экодомов начался после того, как в середине восьмидесятых годов Бент Варн (Bent Warn) построил в Швеции свой стеклянный дом.

Чтобы ни одна частичка тепла не пропала даром, экодом полностью герметичен (воздухонепроницаем). Для обеспечения экодома свежим воздухом используются специальные системы вентилирования, взаимнообменивающие комнатный воздух и наружный. При таком контролируемом процессе тепло не теряется. Нагрев воды и дополнительного отопления в холодные дни происходит благодаря системам рекуперации тепла и отоплению с помощью природной энергии (посредством тепловых насосов и солнечных коллекторов).

Что такое экодом?

Экономный дом (экодом) имеет тот же принцип, что и в активном доме, только не вырабатывающий свою энергию, функционирует аналогично термосканерам: за счет плотного изолированного корпуса, он почти постоянно накапливает тепло в вашем «внутреннем мире». Говоря о экодоме, это не отопительное тепло, а тепло, которое автоматически образуется в любом хозяйстве: выделяется из электрических ламп, стиральных машин, компьютеров и, разумеется, как говорилось выше, от человека.

Основной характеристикой (низкоэнергетического) дома, именуемого экодом является возможность получения комфортной температуры как зимой, так и летом без громоздкой отопительной системы или какого-либо кондиционера. Подобный экодом предлагает повышенный уровень комфорта при максимальном потреблении на отопление/охлаждение не более 15кВт/ч в год на кв. метр. Для сравнения: в обычном доме такое потребление может достигать 400кВт/ч, а в доме с низким энергопотреблением менее 70.

Возобновляемые источники энергии, прежде всего, энергия солнца, в принципе, могут полностью обеспечить энергопотребление экодома. Так, энергия солнца, падающая на поверхность площадью 40 м2 в условиях г. Новосибирска, в три раза превышает годовую потребность в тепловой энергии для дома общей площадью 200 м2. Только использование известных солнечных коллекторов покрывает 30% теплопотребления экодома и на 2-3 месяца сокращает отопительный период.

Таблица 1

Среднегодовой приход солнечной энергии на горизонтальную площадку

Конструкция экодома предусматривает комплекс инженерного оборудования: суточные и долгосрочные аккумуляторы тепла и электроэнергии, рекуператор тепла вентиляции, солнечные коллекторы и электробатареи, традиционные тепло- и электрогенератор, устройства биологической очистки сточных вод и переработки твёрдых органических отходов, буферные зоны и подсобные сооружения (теплица, погреб, ледник и т.д.). На прилегающей территории размещены устройства биологической очистки и регенерации отходов (растительный фильтр, ботаническая площадка и т.д.).

В настоящее время стоит задача создать экодом, доступный широкому кругу людей, готовых своим трудом участвовать в его строительстве. Стоимость экодома должна быть сравнима со стоимостью городской квартиры. Архитектура экодомов должна гармонировать с традиционным привычным стилем застройки. При этом экодом должен обеспечивать максимальное использование солнечной энергии, количества которой для большинства регионов России оказывается достаточно, чтобы существенно сократить потребность в топливе для производства тепла или даже практически исключить её.

Инженерные системы, разрабатываемые для реализации этой задачи, подчинены одному принципу: максимальная простота решения при достаточной эффективности. Главное здесь - не допустить неоправданного роста стоимости дома при использовании этих инженерных систем. Важным для комфортного проживания в экодоме становится вопрос об использовании экологически совместимых с человеком материалов и строительных конструкций. Недостаточное внимание к этим вопросам может свести на нет все теплотехнические и другие преимущества экодома, если, в конечном счете, человек в нем будет чувствовать себя неуютно. Это всё накладывает существенные ограничения на спектр инженерных и конструкционных решений, которые окажутся приемлемыми в рамках проекта "Экодом". Далеко не всякий материал или конструкционное решение, будучи пригодным для решения теплотехнических, архитектурных и других задач, оказывается приемлемым с точки зрения создания экологически приемлемых условий для человека.

В настоящее время разработаны принципиальные решения по всем аспектам экодома: архитектурные и планировочные решения, эффективные строительные материалы и конструкции, системы жизнеобеспечения и инженерное оборудование, организация и эксплуатация экопоселений, рассчитаны энергетический, биологический и ботанический балансы и т.д.

Разработаны проекты демонстрационного экодома и дома-лаборатории для климатических условий Сибири, предусматривающие весь комплекс инженерного оборудования. Логически, следующим этапом должно быть строительство нескольких демонстрационных домов в разных регионах России, которые, прежде всего, позволят осуществить подбор комплектации экодомов на базе местного производства и из местных материалов.

В Новосибирске намечено строительство экодома-лаборатории. Он предназначен для отработки элементов строительных конструкций и инженерного оборудования следующего поколения, разработанных и разрабатываемых строительных материалов, конструкций и инженерного оборудования, ориентированных на местную промышленность.

Некоторые разработки экодомов и его элементов уже можно использовать на практике. В России складываются благоприятные условия для массового строительства экологического жилья, так как благодаря смене экономического устройства сворачивается строительство многоквартирных домов и начинает интенсивно развиваться индивидуальное строительство. Надо направить усилия на то, чтобы те, кто может и строит себе дома, начали строить именно экодома.

Эко дом – это дом, из самого названия которого вытекает, что его основной характеристикой является экологичность . Экологичность подразумевает ненанесение вреда природе и человеку, минимальное загрязнение окружающей среды как прямое, так и косвенное.

Прямое загрязнение — это применение «грязных» (токсичных) материалов, загрязнение отходами жизнедеятельности и непосредственное использование невозобновимых источников энергии: нефти, газа, угля и др. Последнее необходимо пояснить.

Непосредственное использование невозобновимых источников предполагает применение ископаемого топлива для автономного энергообеспечения дома, например, сжиженного газа для приготовления пищи, угля и нефтепродуктов для отопления и производства горячей воды (автономные котлы и газогенераторы), бензина и солярки для производства электроэнергии (дизельные миниэлектростанции).

Косвенное загрязнение – это опосредованное использование невозобновимых источников энергии через использование централизованных сетей для энергоснабжения и канализации отходов дома, а также применение стройматериалов (даже экологически чистых), для производства которых используются «грязные» технологии.

Итак, экологичность подразумевает отказ как от прямого, так и от косвенного загрязнения природы. Из этого вытекает, во-первых , необходимость автономности , т.е. независимости от централизованных сетей энергоснабжения и канализации, чтобы исключить использование косвенных источников загрязнения, а также массовых производителей стройматериалов, использующих в большинстве случаев «грязные» технологии. Это значит, что экодом должен обеспечиваться теплом, электроэнергией, горячей и холодной водой только за счет внутренних источников и иметь автономную систему канализации и утилизации бытовых отходов. Поскольку должно быть исключено и прямое загрязнение (использование ископаемого топлива для внутреннего использования), то экодом должен обеспечиваться энергией только за счет альтернативних возобновимых источников – солнца, ветра, воды, растений.

В крайних случаях, скажем, при отсутствии средств на приобретение автономных источников энергии (например, ветроэлектростанции), при поломке или длительном одновременном отсутствии нескольких источников (солнца и ветра, например) возможно временное использование источников на невозобновимом топливе или центральных энергосистем. Во всяком случае минимальное применение таких источников будет оправдано на начальном этапе строительства экопоселений.

Независимость от производителей стройматериалов мотивирует автономное производство их из местного сырья с использованием новых минитехнологий.

Кроме всего прочего, автономность позволит избавиться от надвигающегося энергетического кризиса, роста цен на жилье и коммунальные услуги, от произвола чиновников.

Во-вторых , использование для энергоснабжения экодома автономных альтернативных источников, приводит к необходимости его высокой энергоэффективности . Дело в том, что использование этих источников имеет свои сложности и недостатки. К ним относятся: непостоянство и неравномерность их действия в течение суток и сезонов, высокая стоимость альтернативных источников электроэнергии (ветростанций, солнечных батарей, микрогэс), низкие к.п.д. и механическая надежность солнечных источников тепла (как пассивных в виде прозрачных элементов корпуса дома, так и активных — различных солнечных коллекторов), неудобство и трудоемкость использования различных видов печей на растительном топливе и др. Для уменьшения этих факторов приходится ограничивать мощность источников, сглаживать неравномерность их действия и повышать коэффициент использования, а это приводит к необходимости высокой энергоэффективности дома. Она предполагает применение эффективных методов накопления и экономии тепла, электроэнергии и воды.

Накопление тепла – важнейшая характеристика экодома. Она обеспечивается конструктивными, архитектурно-планировочными решениями, применением эффективных утеплителей, использованием аккумуляторов тепла и т.д. Экономия тепла достигается минимизацией количества и размеров отапливаемых помещений, поддержанием разумной (но комфортной!) температуры в жилых помещениях.

Накопление и экономия электроэнергии достигается использованием высокоэкономичных источников света и бытовых приборов, а также электроаккумуляторов.

Экономия и накопление воды предполагает разделение ее на чистую питьевую и воду для технических нужд, повторное использование последней, применение различных резервуаров для ее накопления и эффективных водосберегающих приборов.

В третьих , отказ от прямого загрязнения подразумевает использование в конструкции дома нетоксичных, безопасных для здоровья материалов, необходимость хорошей вентиляции и применения различных систем очистки и полной утилизации продуктов жизнедеятельности. Еще один аспект экологичности – возможность полной утилизации стройматериалов по истечении их срока службы.

Комфортность предполагает удобство и благоприятные условия проживания. Другими словами дом должен быть светлым, сухим, зимой теплым, летом прохладным, иметь свежий воздух, достаточное (но разумное) количество жилых и подсобных помещений и развитую систему хладообеспечения.

Красота относится к эстетической (а точнее к духовной) категории и является важным элементом экодома. Проще говоря, дом должен иметь привлекательный, радующий взгляд вид.

Низкая стоимость – одно их важнейших качеств экодома, поскольку предполагает доступность его по цене большей части населения. Он по крайней мере должен быть сопоставим по затратам на строительство с традиционным домом (в идеале быть дешевле), а в части эксплуатации – значительно дешевле его. Вообще стоимость экодома прямо и непосредственно связана с остальными его качествами, а в некоторых случаях является определяющей категорией для выбора конкретных решений. Например, тщательное сохранение тепла в доме, приводящее к использованию дополнительных нестандартных конструкторских решений и материалов, вызвано не в последнюю очередь дороговизной автономных источников энергии (ВЭС, солнечных модулей и т.п.). Ясно, что можно было бы так тщательно не бороться за сохранение тепла, горячей воды и электроэнергии, а решить проблему в лоб: установить ветроэлектростанцию (ВЭС) мощностью, скажем 20-30 квт и греть электричеством котлы отопления и горячей воды. Стоимость такой ВЭС была бы намного выше стоимости дома. Это, конечно крайность, есть другие более рациональные приемы отопления не утепленного дома (например, газогенераторными печами большой мощности), но и они экономически менее целесообразны, чем усиление теплоизоляции корпуса в совокупности с максимальным использованием «бесплатной» солнечной энергии.

Уменьшению стоимости экодома способствует также выбор дешевых (но качественных) материалов, широкое использование местного сырья для исключения дальних транспортных перевозок и сокращения использования тяжелой строительной техники, возможность самостоятельного изготовления некоторых строительных материалов и элементов инженерных систем.

Рассмотрим подробно основные функции и элементы экодома, часть из которых упоминалась выше. Сначала перечислим их, а затем рассмотрим способы их реализации и конкретные технические решения.

Накопление тепла
Экономия и аккумуляция электроэнергии
Водоснабжение; экономия и накопление воды
Переработка отходов жизнедеятельности
Вентиляция
Отопление и горячая вода
Производство электроэнергии
Хладообеспечение
Материалы и технологии их изготовления
Технологии и оборудование для строительства

Накопление тепла

Как уже говорилось, накопление тепла обеспечивается в первую очередь конструктивными, архитектурно-планировочными решениями и применением эффективных утеплителей. Здесь необходимо отметить, что процесс накопления тепла в экодоме состоит из двух частей – получения тепла (в виде поглощения солнечной энергии и прямого нагрева с помощью отопительных приборов) и его сохранения. Первая составляющая обеспечивается в основном архитектурными решениями, а вторая — конструкцией дома и использованием соответствующих материалов.

Отличительная особенность корпуса экодома состоит в существенно более высоких требованиях к сохранению тепла, чем в обычном доме. Достаточно сказать, что тепловое сопротивление ограждающих конструкций экодома должно быть не менее 6 кв.м*градС/вт, что примерно в 5-6 раз больше, чем у обычных домов из кирпича с традиционной теплозащитой. Это минимальное значение, способное дать экономический эффект от применения солнечного обогрева, который в первую очередь и используется в экодомах, и сохранять ночью накопленное днем тепло. Поэтому конструктивные решения включают в себя обязательное использование в элементах корпуса (фундаменте, стенах, крыше, полах) эффективных утеплителей, отсутствие мостиков холода, особенно в стыках, специальные конструкции окон и дверей, задвигающиеся ставни, тамбуры и т.п. Большую роль в сохранении тепла играет также тепловая инерция экодома, которую обеспечивает термическая масса в виде тяжелого материала корпуса (стен, фундамента, перегородок и перекрытий) и дополнительных аккумуляторов тепла (см. ниже). Летом она же защищает дом от перегрева. Подробно о конструкции корпуса описано в книге «Экодом в Сибири».

Выбор эффективных утеплителей в строительстве достаточно широк, но применение большинства материалов ограничено и даже невозможно в силу их неэкологичности (токсичности) и сложности последующей (после истечения срока службы) утилизации. Поэтому даже такие широко распространенные утеплители, как минеральная вата и пенопласт применять нежелательно. Наилучшими являются естественные утеплители – соломенные или камышовые блоки, растительная (льняная) костра. Возможно использование сыпучих материалов – опилок, керамзита и т.п.

Отдельно нужно остановиться на архитектуре и объемно-планировочных решениях экодома, поскольку именно они в первую очередь обеспечивают высокую энергоэффективность экодома, способствуют оптимальному функционированию основных энергетических систем и размещению инженерного оборудования, не говоря уж о реализации таких качеств как красота и комфортность. Основным приемом здесь является так называемая «солнечная архитектура». Она обеспечивает максимальный прием и использование солнечного излучения на обогрев, приготовление горячей воды и частично электрообеспечение. В отличии от обычного «солнечный дом» эффективно поглощает и аккумулирует в себе солнечную энергию. Главными инженерными элементами его являются расположенные на крыше или стенах солнечные коллекторы для нагрева воздуха и воды и солнечные батареи.

«Солнечная архитектура» предполагает, во-первых, правильную ориентацию дома, а именно, сторона дома, имеющая наибольшую общую площадь и большую часть крыши, где расположены солнечные коллекторы и батареи, должна быть направлена на юг. Один из выгодных вариантов – односкатная крыша с оптимальным для работы коллекторов углом наклона. Иногда отдается предпочтение варианту с вертикальным расположением солнечных коллекторов (на стене), который проще в монтаже и обслуживании, т.к. не требует уплотнения от воды, устраняет проблему снеговой нагрузки и чистки от пыли и снега. Во-вторых, с точки зрения уменьшения потерь тепла дом должен иметь разумные размеры и быть компактным, а оптимальная форма приближаться к кубу. Однако, учитывая требование увеличения площади съема солнечной энергии, можно увеличить в 1,2 — 1,5 раз размеры дома в направлении восток-запад.

Для сохранения тепла используется и другой прием «солнечной архитектуры», называемый буферным зонированием, предполагающий использование различных не отапливаемых (или частично отапливаемых) подсобных помещений вокруг дома. Это и теплица с южной стороны, которую предусматривают практически все проекты «солнечных» домов, и веранды с востока и запада. Необходимо учитывать и розу ветров, т.к. потери за счет уноса тепла ветром весьма велики. Поэтому стену, расположенную против господствующего направления ветра следует делать глухой (без окон и дверей) и закрывать буферной зоной, обычно это гараж и (или) мастерская. В нашей области преобладают ветры северного направлений, поэтому гараж необходимо пристраивать к северной стене дома.

Ввиду того, что дом окружен буферными зонами и поэтому имеет меньше окон, «солнечная архитектура» предлагает для эффективного освещения помимо окон устраивать дополнительные световые каналы как в стенах, так и в крыше.

Экономия и аккумуляция электроэнергии

Использование в экодоме пока еще дорогих генераторов электроэнергии, к тому же сильно зависящих от погодных условий, а, следовательно, отличающихся крайней неравномерностью выработки энергии во времени, приводит к необходимости аккумуляции ее и тщательной экономии. Аккумуляция позволяет исключить перегрузки автономной и относительно маломощной сети при одновременной работе всех электроприборов, независимо от их мощности, пользоваться некачественной сетью, характерной при использовании альтернативных источников (скачки напряжения, его пониженное значение, временные отключения тока и т.д.), в случае частичного использования центральной сети пользоваться энергией по сниженному тарифу в ночные часы (для зарядки аккумуляторов). Для накопления электроэнергии используют обычные электрические аккумуляторы большой мощности.

Необходимость экономии электроэнергии приводит к преимущественному использованию энергосберегающих ламп для освещения и различных радиоэлектронных устройств для регулирования мощности и автоматического отключения электрорадиоприборов (таймеры, сенсорные датчики, тиристорные регуляторы тока и т.д.). Энергосберегающие лампы, появившиеся совсем недавно, позволяют сократить электропотребление в 5 раз по сравнению с обычными лампами накаливания при сохранении той же освещенности и имеют на порядок более высокую долговечность (до12 лет). Выбор их достаточно широк как по форме и цветовой гамме, так и по типу цоколя. Большую роль в достижении экономии играет также тщательный анализ и выбор бытовой техники и радиоэлектронной аппаратуры преимущественно по критерию малой мощности потребления. Рекомендации и обоснование использования большинства типов приборов должны быть заложены в инженерный проект экодома.

Водоснабжение; экономия и накопление воды

Основное водоснабжение экодома осуществляется от скважины и колодца с помощью насоса. Обычно это погружной либо глубинный насосы центобежного или мембранного типа. Ассортимент насосов, выпускаемых промышленностью достаточно широк, они сравнительно дешевы и обладает высокой производительностью для нормального функционирования системы водоснабжения. Представляется интересным использование для подъема воды из скважины ветромеханических насосов.

Если поблизости есть речка или пруд, дополнительно к основному источнику водоснабжения используется вода из этих источников для полива участка и для технических нужд (душ, ванна, туалет, стирка). Чтобы обеспечить равномерное поступление воды и создать постоянное давление в водопроводной сети, часто применяют водонапорные баки и емкости, расположенные на определенной высоте от поверхности земли.

У большинства жителей городских домов, использующих центральный водопровод, сложилась привычка бездумно расходовать воду, как горячую, так и холодную. В экодоме с этой привычкой придется расстаться. Использование воды из скважины, а также минимизация мощности водоподъемных насосов приводит к необходимости тщательной экономии воды. В частности чистую воду желательно использовать только для питья, приготовления еды и для мытья рук. Для технических нужд повторно используется очищенная вода из разных источников. Степень очистки при этом определяет область ее применения. Например, в случае сливного туалета стоки из ванной и душа пропускаются через простой песчаный фильтр и направляются в бачок унитаза для повторного использования. Для стирки, ванной и душа может использоваться вода из накопительного резервуара для сбора и накапливания талой и дождевой воды, в который собирается вода со всех поверхностей экодома по специальным водотокам. Эта же вода, как и вода из накопительного пруда, используется для полива. Накопительный пруд – обязательный элемент экодома, в него отводятся поверхностные грунтовые стоки, а весной — талые воды. Кроме того, в него отводится очищенная и профильтрованная сточная вода из дома для тонкой доочистки с помощью водной растительности.

Снижение потребления горячей и холодной воды обуславливает также использование водосберегающих приборов (ручной и автоматической запорной арматуры, специальных смесителей), а также нестандартных технических решений (например, разных контуров для питьевой и технической воды).

Для экономии и накопления горячей воды используют суточные баки-аккумуляторы и различные системы автоматического регулирования температуры.

Переработка отходов жизнедеятельности

Эта функция является одной из основных функций экодом, оправдывающей его название. Все отходы жизнедеятельности должны быть полностью утилизированы и возвращены природе и человеку в естественном и чистом виде.

Отходы жизнедеятельности делятся на твердые и жидкие. Твердые состоят из перерабатываемой (пищевые отходы и отходы из туалета) и неперерабатываемой (стекло, металл, пластмасса и т.д.) частей. Поэтому разделение отходов – важная часть образа жизни в экодоме. Перерабатываемые (органические) отходы являются ценным продуктом для производства удобрения, используемого на приусадебном участке. Для этого они утилизируются либо в специальных биореакторах, расположенных в техническом подвале, биологическими методами, либо непосредственно на участке методом компостирования.

Неперерабатываемая часть разделяется на однородные материалы, которые после накопления сдаются для утилизации или вторичного использования на предприятия экопоселка или близлежащего города.

Для непрерывной переработки всех органических отходов жизнедеятельности семьи используют различные типы биотуалетов, как безводных, так и смывных. Все они состоят из одного или нескольких контейнеров-биореакторов и двух приемных отверстий: для сброса органических отходов и унитаза. Контейнеры оборудованы системой аэрации и вытяжки, чтобы поддерживать процессы компостирования и устранять запахи в туалетном помещении (Подробнее о биотуалетах см. «Экодом в Сибири»).

Жидкие отходы или бытовые стоки пропускаются через различные фильтры (механические, почвенные, септики) и отстойники, в которых остается и накапливается твердая часть в виде ила, перерабатываемого затем совместно с твердыми отходами методом компостирования. Одним из главных элементов систем очистки стоков является септик. Он обеспечивает накопление стоков, медленное их движение и эффективную очистку с помощью микро фауны. Часто для улучшения очистки на выходе септика встраивается камера с адсорбирующим материалом. Таким образом стандартная схема очистки стоков включает в себя (в порядке расположения) различные механические фильтры и уловители, септик и затем почвенные фильтры (фильтрующая траншея, фильтрующая кассета, почвенно-песчаный фильтр и т.п.). Далее очищенная вода попадает в накопительный пруд для тонкой доочистки, как уже упоминалось в предыдущей главе. Существуют схемы очистки и без накопительного пруда.

Вентиляция

Поскольку экодом обладает повышенной герметичностью, воздухообмен в нем хуже, чем в обычном доме. Поэтому для обеспечения хорошего качества воздуха, его необходимо интенсивно вентилировать. Сочетание герметичности с хорошей вентиляцией представляет собой одну из главных проблем. Для создания комфортных условий нужна полная замена воздуха в помещении с определенной скоростью, поэтому главные теплопотери при высокой герметичности обусловлены вентиляцией. Чтобы их уменьшить, используют рекуперацию тепла. В этом случае на выходе вентиляционной системы ставят теплообменник, в котором тепло удаляемого из дома при вентиляции воздуха передается свежему воздуху, поступающему снаружи. Такие системы позволяют вернуть до 50-70% тепла в дом, а некоторые – до 80% (например, роторный рекуператор разработки А.И.Яворского).

Различают естественную и принудительную вентиляцию. При этом для естественной существуют две основные схемы: с непосредственным смешиванием свежего и загрязненного воздуха (традиционное проветривание через вентиляционные отверстия и форточку) и вытеснительная схема, когда воздух фронтом перемещается от одной стены к другой. В первом случае происходит постоянное перемешивание чистого и загрязненного воздуха (т.к. он идет узким потоком), в выбрасываемом воздухе присутствует большая часть свежего воздуха, поэтому высокой степени очистки не происходит. Такая схема применятся для вентиляции помещений небольшого объема и требующих быструю смену воздуха, т.е. для кухни, ванной и туалета, причем вытяжку осуществляют через туалет.

Для жилых помещений может использоваться вытеснительная схема. В ней достигается почти полное удаление отработанного воздуха. Однако такая схема нарушает герметичность дома, так как стены должны быть воздухопроницаемы: либо из пористых материалов, либо иметь систему мелких отверстий, равномерно распределенных по поверхности стены.

Чаще в экодоме используют принудительную вентиляцию в комбинации с естественной и в сочетании с рекуперацией.

Составной частью системы вентиляции является и встроенная система фильтрации воздуха, используемая для его очистки от пыли, а также удаления ее с поверхностей пола, мебели, одежды и пр. Обычно фильтрация осуществляется через водяную пену (барбодажная схема) и совмещается с системой озонирования или ультразвуковой обработки воздуха.

Отопление и получение горячей воды

В качестве основного источника энергии для обогрева экодома и производства горячей воды используется солнце и незначительное количество растительного топлива. В промежуточных вариантах допускается использование электроэнергии и невозобновимого топлива, но их расход значительно меньше, чем в обычном доме. В силу высокой теплоизоляции экодома, немаловажную роль в его обогреве играют косвенные источники тепла, такие как различные электро-и радиоприборы (осветительные лампы, телевизор, компьютер и т.д.), а также люди и животные, проживающие в доме. Но, повторимся, главный источник – солнце.

Солнечная архитектура позволяет спроектировать дом как с пассивной, так и активной солнечной системой отопления. Пассивное солнечное отопление давно известно и заключается в использовании архитектурных, объемно-планировочных форм и элементов конструкции здания в качестве теплоприемников и аккумуляторов солнечной энергии. При этом весь дом как бы превращается в солнечный коллектор. Помимо перечисленных выше мер по накоплению тепла, для повышения к.п.д. пассивного обогрева используют прозрачные крыши, стены Тромба-Мишеля (когда снаружи массивных стен через небольшой воздушный промежуток устанавливают тонкую прозрачную стену) и т.д. Такие дома довольно широко распространены в южных странах. В России в советское время строили экспериментальные дома с остекленной крышей в Средней Азии и в Крыму.

Активная система солнечного отопления использует для обогрева и горячей воды воздушные и водяные солнечные коллекторы, которые могут устанавливаться на крыше и в стенах дома и парника или рядом с домом в отдельном здании или на специальном каркасе.

В условиях средней полосы (как и Сибири) системы пассивного отопления в чистом виде не используются из-за низкого к.п.д., но в сочетании с активными системами они оправданы и должны применяться.

В осенне-весенний период экодом проще всего отапливать при помощи воздушных коллекторов. Типичная схема активного отопления состоит из воздушного солнечного коллектора, воздуховодов, вентилятора и галечного аккумулятора. Если температура в помещениях недостаточна, то горячий воздух из воздушного коллектора подается в комнаты и нагревает их. Если в помещениях тепло, то горячий воздух, минуя комнаты, поступает в тепловой аккумулятор.

Главный элемент системы воздушного обогрева – солнечный коллектор. Его конструкция очень проста. Это плоский тонкий ящик, дно которого снаружи (снизу) теплоизолировано, а изнутри покрыто материалом с большим коэффициентом поглощения солнечной энергии (обычно это химически зачерненная окислами хрома или никеля, а, в простейшем случае, покрашенная черной краской поверхность). Сверху ящик закрыт стеклом или другим прозрачным материалом. Видимый свет (в том числе и рассеянный, поскольку в пасмурную погоду коллектор также действует, но с меньшим эффектом), проникая сквозь стекло, поглощается черной поверхностью, превращается в тепло и нагревает воздух в замкнутом объеме коллектора (парниковый эффект). В верхней части коллектора расположена трубка для выхода горячего воздуха, а в нижней – для входа холодного. Воздушные коллекторы просты и дешевы, производство их несложно, возможно даже самостоятельное изготовление. Поэтому, несмотря на низкий к.п.д., использование их весьма целесообразно.

При длительном отсутствии солнца недостаток тепла компенсируется использованием других источников тепла. Целесообразно для этих целей использовать печи на растительном топливе. В последнее время появилось много новых конструкций печей с высоким к.п.д. (до 80%), достигаемым за счет использования эффекта медленного горения с каталитическим дожигом горючих газов или газогенераторные печи («Буллериан», «Чудесница», «Уют» и др.). Они позволяют отапливать большие объемы помещений одной небольшой заправкой топлива в сутки. Например, самый малый «Буллериан» способен отапливать помещение объемом 100 м3 в течение 10-12 часов при массе одной закладки растительного топлива (дров, древесных отходов, макулатуры, прессованной соломы и пр.) всего 4-5 кг. Учитывая в несколько раз более низкие теплопотери экодома по сравнению с обычным домом, такая печь может отапливать значительно большие объемы (весь дом) целые сутки и более. Сюда надо добавить и низкую стоимость таких печей (малый «Буллериан» стоит всего 4000 рублей). Газогенераторные печи снабжены системой труб и воздуховодами, обеспечивающими подачу теплого воздуха в разные помещения для их быстрого нагрева, имеют малый вес (десятки кг), просты в монтаже и эксплуатации, а также надежны и долговечны. Очень эффективны печи Кузнецова, которые работают на принципе «свободного движения газов» (т.н. колпаковые печи) и тоже используют эффект медленного горения, но в отличии от металлических газогенераторных печей они строятся из огнеупорного кирпича аналогично традиционным русским печам, и поэтому, обладая большой тепловой инерцией, долго сохраняют тепло. Эти печи могут быть совмещены с каминами, оборудованы встроенными водяными котлами для использования в качестве резерва в системах с водяным отоплением, а также топиться электричеством в качестве резервного топлива.

Для приготовления горячей воды и, дополнительно, для отопления в холодное время года служит водогрейная установка на основе водяного солнечного коллектора. Такая система бывает двух видов: с естественной и принудительной циркуляцией воды (жидкости). Система с естественной циркуляцией содержит водяной коллектор, систему труб и бак-аккумулятор, который размещается примерно на 60 см выше коллектора. За счет того, что нагретая в коллекторе вода легче холодной, поступающей в него из бака, возникает конвекция. При этом горячая вода из верхней части коллектора поступает в верхнюю часть бака, вытесняя в его нижнюю часть более холодную воду. Возникающий при этом непрерывный замкнутый цикл подобен тому, что происходит в системах отопления частных домов с газовым котлом. Система с естественной циркуляцией не требует перекачивающего насоса, но накладывает ограничения на конструкцию и монтаж из-за необходимости размещения тяжелого бака аккумулятора на крыше выше коллектора. Поэтому она обычно применяется для летнего душа, летней кухни и т.п.

Более удобна с точки зрения размещения солнечная водогрейная установка с принудительной вентиляцией. Она отличается от системы с естественной циркуляцией наличием насоса и блока терморегулирования. Каждый раз, когда температура в коллекторе достигает определенного значения, включается насос и вода в системе прокачивается до тех пор, пока температура не опустится до определенного значения, после чего насос снова выключается. Такая система называется одноконтурной. В ней горячая вода, циркулирующая по замкнутому контуру коллектор-бак, одновременно используется для хозяйственных нужд и отопления (в этом случае в систему труб, соединяющих коллектор с баком, врезают радиаторы отопления).

Чаще используется двух- и трехконтурные системы. В них бак-аккумулятор второго контура нагревается теплообменником, входящим в контур солнечного коллектора. При этом легче следить за расходом воды, регулировать ее температуру, удобно располагать дополнительный бойлер (резервный нагреватель), например, ту же газогенераторную печь или электронагреватель, и, наконец, использовать в контуре коллектора незамерзающую жидкость (антифриз), что бывает необходимо в морозном климате из-за слабой теплоизоляции коллектора.

Жидкостный солнечный коллектор более сложен, чем воздушный. Его поглощающая поверхность совмещена с системой трубок, по которым циркулирует, нагреваясь, вода. Существует большое разнообразие конструкций водяных коллекторов (см., например, книгу «Индивидуальные солнечные коллекторы» Харченко Н.В.), отличающихся тепловыми характеристиками, надежностью, долговечностью. Интересен в этом смысле, выпущенный недавно предприятием СКБ «Гелиопласт», полипропиленовый коллектор, отличающийся высокой надежностью, долговечностью, экологичностью и низкой стоимостью (60 долл. за 1 кв.м). Это самый легкий коллектор из существующих (вес всего 6 кг для стандартного размера в 1 кв.м). Выпускаются также полностью скомплектованные системы круглогодичного тепловодоснабжения, включающие различное число полипропиленовых коллекторов (в зависимости от площади отапливаемого помещения), аккумулирующий бак, один или два циркуляционных насоса, таймер, дополнительный бойлер для догрева, радиаторы, трубы и водозапорную арматуру.

Итак, система с жидкостным солнечным коллектором приготавливает горячую воду и одновременно является частью отопительной системы. Однако летом она должна работать в автономном режиме только для подогрева воды, что необходимо предусмотреть при ее проектировании.

Как уже говорилось, неотъемлемой частью отопительной системы экодома является тепловой аккумулятор. Необходимость его использования вызвана колебаниями температуры в солнечных отопительных системах в течение суток и в зависимости от времени года. Поэтому аккумуляторы подразделяются на суточные и сезонные. Кроме того они бывают активными и пассивными.

Пассивные аккумуляторы являются элементами конструкции дома и представляют собой массивы из тяжелого материала с высокой теплоемкостью, например, кирпича или грунтоблоков, из которых построены печь и внутренние части корпуса дома. Они используются для увеличения тепловой инерции дома. Это, в основном, суточные аккумуляторы.

Активные аккумуляторы представляют собой самостоятельную конструкцию, поэтому более сложны по устройству, чем пассивные. Например, такой суточный активный аккумулятор может быть встроен в одну из перегородок, представляя собой полую стену, с размещенными внутри баками с водой, через которые проходят трубы от систем солнечного отопления и дымовые трубы от печи. Хорошая теплоизоляция обеспечивает медленное остывание бака с водой для поддержания приемлемой температуры в комнате.

В качестве сезонных аккумуляторов используются резервуары с водой, контейнеры с гравием и галькой, соли, обладающие низкими температурами фазового перехода. Однако их использование затруднено из-за громоздкости и сложности изготовления и утепления контейнеров и резервуаров. Нужны огромные объемы воды или гальки, исчисляемые сотнями и тысячами кубометров, для того, чтобы сохранить зимой тепло, накопленное летом. Перспективны в этом направлении аккумуляторы, использующие обратимые химические реакции, протекающие с поглощением и выделением тепла (разработка Сибирского отделения Академии наук). Такие аккумуляторы по размерам значительно меньше остальных. Для них применяются недорогие и широко распространенные соли.

Производство электроэнергии

Использование электроэнергии в экодоме имеет свои особенности. В частности, кроме потребления ее на обычные нужды: освещение, питание электро- и радиоприборов, бытовой техники, она используется для питания специфического инженерного оборудования экодома, например, вентиляторов и небольших насосов систем воздушного и водяного солнечного отопления, насосов системы водоснабжения и пр. Как уже говорилось, основными источниками электроэнергии в экодоме являются автономные альтернативные источники: ветроэлектростанции, солнечные батареи, микрогэс, и др., а в качестве дополнительных могут использоваться центральная сеть (если она есть поблизости) и генераторы на невозобновимых источниках энергии (бензине, солярке и др).

Необходимо отметить, что сейчас стоимость электроэнергии, получаемой от сети меньше, чем стоимость ее от автономных источников. Но тенденция такова, что стоимость энергии от сети постоянно растет, а стоимость автономных электростанций на возобновимом топливе падает. Например, в странах Западной Европы, где интенсивно развивается ветроэнергетика, стоимость электроэнергии, вырабатываемой ветростанциями (ВЭС) уже сейчас сравнима и даже меньше, чем стоимость энергии, получаемой от тепловых, атомных и гидроэлектростанций.

Самую высокую удельную стоимость (стоимость на единицу мощности) сейчас имеют солнечные модули и батареи — от 3 до 7 долл. за ватт. Однако новейшие достижения в микроэлектронике и физике полупроводников позволят по оценкам специалистов уже в течение ближайших 3-5 лет снизить цену на них до 1долл. (сейчас это стоимость ВЭС) и затем сделать их самыми дешевыми источниками из всех. Если сюда добавить высочайшую надежность и долговечность, а также простоту монтажа и эксплуатации, то солнечные электростанции (СЭС) являются самыми перспективными источниками энергии для экодома. На первом подготовительном этапе развития экопоселений несколько солнечных модулей небольшой мощности (200-300 вт) могут быть использованы, например, для питания вентиляторов и насосов систем отопления. Это целесообразно и потому, что обеспечивается синхронная работа солнечных коллекторов и солнечных электрических модулей, поскольку оба используют общий источник энергии – солнце.

Ассортимент солнечных модулей, выпускаемых как отечественными, так и западными производителями, достаточно широк, они обладают более или менее близкими техническими характеристиками, поэтому их выбор при проектировании экодома будет определяться стоимостными и надежностными показателями.

Основным источником электроэнергии в экодоме, на мой взгляд, будут малые ветроэлектростанции (ВЭС). Существует большое количество проектов малых ВЭС мощностью от нескольких сотен вт до десятков квт, как в нашей стране, так и за рубежом. Однако есть ряд моментов, на которые необходимо обратить внимание. Большинство зарубежных ВЭС рассчитаны на работу при высоких скоростях ветра (12 м/сек и выше). Вероятно, это связано со специфическими условиями работы там, где они больше всего применяются (пустынные и гористые местности, побережья морей и океанов). Справедливости ради, надо отметить, что большинство зарубежных ВЭС значительно легче по весу, чем наши станции и имеют прекрасный дизайн. Нелишне напомнить, что в советское время наша страна являлась лидером в разработке и производстве ВЭС, они выпускались серийно на нескольких предприятиях СССР. В нынешней России их производство за последние 10-15 лет практически свернуто, несмотря на то, что многие разработки и экспериментальные образцы имеют лучшие характеристики, чем у зарубежных ВЭС, в частности они способны эффективно работать при малых скоростях ветра (5-7 м/сек и даже ниже).

Почему мы делаем такой упор на скорость ветра? Потому, что на большей части Европейской территории России среднегодовая скорость ветра составляет 5-7 м/сек, а некоторых районах и ниже (3-5 м/сек). В силу этого большинство ВЭС зарубежного производства у нас попросту не будет работать, следовательно, надо ориентироваться на российские станции. Фактически, сейчас в России их серийно выпускает только одно предприятие в г. Хабаровске (Компания «ЛМВ Ветроэнергетика»), и малые серии производят на Украине в г.г. Харькове и Киеве. Ряд других предприятий, выпускавших ВЭС, либо исчезли, либо свернули производство в силу неблагоприятной экономической ситуации в России (РПЗ в г. Рыбинске, МКБ «Радуга» в г. Дубне и др.). Существует также большое количество прогрессивных разработок и опытных образцов малых ВЭС, которые можно было бы запустить в серийное производство уже сейчас. Рассмотрим наиболее интересные конструкции малых ветроэлектростанций.

Одна из этих разработок – ВЭС с вертикально расположенным ротором (WEI Windrotor) имеет уникальные характеристики, может работать при любых направлениях и скоростях ветра, как малых (от 3,5 м/сек), так и ураганных. Она проста в установке и техническом обслуживании, поскольку основное оборудование расположено на поверхности земли, а не на большой высоте, как у ВЭС с горизонтальным ротором. Разработчик заинтересован в создании совместного предприятия по производству малых ВЭС с небольшим объемом инвестиций, либо продает лицензию на производство.

Другая разработка, ветроэлектростанция с диффузором (ВЭУД-1), имеет стандартные характеристики при вдвое меньших размерах ветроколеса и сверхнизких скоростях ветра (до 3 м/сек). При скорости ветра 5м/сек она развивает номинальную мощность 1 квт. Разработан целый ряд этих ВЭС, отличающихся размерами лопастей и величиной мощности (от 0,25 до 10 квт). Заявленная стоимость киловаттной установки – 1500 долл.

Еще одна интересная разработка – однолопастная ВЭС (ВЭУ-1), подготовленная к выпуску Московским заводом «Агрегат-привод». Она имеет самый малый вес (25 кг без мачты и 60 кг с мачтой) по сравнению со всеми известными отечественными ВЭС, диапазон рабочих скоростей ветра – 3 — 40 м/сек и развивает номинальную мощность 1 квт при скорости 7 м/сек. Это же предприятие осуществляет разработку и серийное производство низкоскоростных генераторов для ВЭС любой мощности. Для сравнения, вес серийной ВЭС «Шексна-1» мощностью 0,5 квт Рыбинского приборостроительного завода составляет 265 кг, а вес установки «ВЭУД-1» (см. выше) – 90 кг.

Серийные ветроустановки Хабаровского предприятия выпускаются под маркой «ЛМВ» и являются одними из лучших в мире, обладая высочайшей надежностью и большим сроком службы — 20 лет (правда они работают при более высоких скоростях ветра, нежели описанные выше ВЭС). Наверное, поэтому они являются и одними из самых дорогих в России (дороже них лишь установки «Радуга», производимые в г. Дубне). «Компания ЛМВ Ветроэнергетика» выпускает целый ряд ВЭС мощностью от 0,5 до 10 квт, при рабочих скоростях ветра – 7 – 12 м/сек.

Стоит отметить также украинские ветростанции «ВЭУ-0,75» и «WE-1000», обладающие неплохими параметрами, работающими при небольших скоростях ветра и недорогих (1500 долл. для «ВЭУ-0,75»).

Если поблизости от экодома протекает речка или ручей, для производства электроэнергии выгодно использовать энергию течения воды, устанавливая микрогидроэлектростанции (микроГЭС). Они имеют мощность от единиц до десятков квт и по стоимости и эксплуатации могут оказаться дешевле ВЭС. Ценным их качеством является независимость от погодных условий и равномерность выработки энергии во времени, т.к. скорость течения намного более постоянная величина, чем скорость ветра или поток солнца. МикроГЭС бывают погружные (устанавливаются на дно реки), деривационные, или рукавные (используют гибкую трубу для формирования водного потока большой скорости вне ручья) и свободнопоточные (плавают на поверхности реки). Они очень надежны, долговечны, просты в эксплуатации и сравнительно дешевы.

В последнее время появились сообщения, что предприятие «Юсмар» в г. Кишиневе подготовило к выпуску т.н. квантовую теплоэлектростанцию (КТЭС), которая использует энергию вихревого потока воды. Эта станция вырабатывают одновременно электрическую и тепловую энергию, что делает ее весьма перспективной для использования в качестве комплексного автономного источника энергии экодома. Самая маленькая модель производит 4 квт электрической и 5 квт тепловой энергии и стоит 9500 долл.

Неотъемлемой частью электрообеспечения экодома являются источники бесперебойного питания (ИБП). Как уже указывалось, альтернативные источники электроэнергии имеют низкие выходные напряжения (практически все ветро- и гидрогенераторы и солнечные модули выдают напряжения из стандартного ряда: 12, 24, 36, 48, 60 вольт), обладают крайней неравномерностью выработки энергии во времени, а иногда и вообще не работают (в отсутствии солнца и ветра, например). Поэтому необходима аккумуляция энергии и преобразование ее в стандартную сеть 220 вольт. Далее, поскольку для производства электроэнергии используются несколько альтернативных источников (например, ВЭС и СЭС), а в дополнение к ним может применяться и центральная сеть, необходимо предусмотреть коммутационно-распределительное устройство (блок управления), чтобы оперативно менять источники энергии и режимы работы автономной сети в целом. Наконец, должна быть предусмотрена защита сети от перенапряжений и коротких замыканий

Все эти функции и выполняет источник бесперебойного питания, который состоит из преобразователя напряжения (инвертора), аккумулятора, зарядного устройства, блока управления и панели ручного управления . Функциональная схема работы автономной сети экодома следующая: электроэнергия от одного или нескольких источников через зарядное устройство поступает в аккумулятор (заряжая его), затем постоянное напряжение аккумулятора преобразуется в инверторе в переменное напряжение 220 вольт и поступает к потребителю. Синхронизация и порядок работы в этой схеме обеспечивается блоком управления и панелью ручного управления.

Из приведенной схемы понятно, что фактическим источником электроэнергии для потребителя является аккумулятор , а альтернативные источники служат в основном для его зарядки. Поэтому аккумулятор – важнейший элемент электрической сети экодома. Выбор его емкости определяется мощностью и количеством потребителей, временным графиком их работы, величиной пусковых токов электродвигателей насосов, холодильника, пылесоса и пр. Необходимо использовать полностью необслуживаемые (герметичные) аккумуляторы, обладающие высокой надежностью и не загрязняющие атмосферу. В России такие аккумуляторы не выпускаются, поэтому надо ориентироваться на лучшие модели зарубежного производства, такие, как Varta, Fiamm, Bosch и др. Их дороговизна окупится сторицей в первые же годы эксплуатации экодома.

Другой важной частью ИБП является преобразователь постоянного низкого напряжения аккумулятора в переменное напряжение 220 вольт, или инвертор . Он должен быть достаточно мощным (обычно несколько квт) и выдерживать как обычную нагрузку в виде постоянно подключенных к сети потребителей, так и пиковые нагрузки, возникающие при включении некоторых приборов. Обычно используют не один, а два и более инверторов разной мощности, работающих каждый на определенную группу потребителей.

Блок управления выполняет следующие функции: коммутирует источники энергии по приоритету; при прекращении подачи энергии от альтернативных источников подключает потребителей непосредственно к центральной сети 220 вольт (при наличии ее); при полной зарядке аккумулятора отключает альтернативные источники от зарядного устройства и подключает их к балластным нагрузкам (обычно это мощные низковольтные электронагреватели, используемые для подогрева воды в резервных баках-аккумуляторах); защищает сеть от перегрузок и коротких замыканий. Его «мозгом» обычно является микропроцессор.

Назначение и функции зарядного устройства и панели ручного управления ясны из их названий.

Как российская, так и западная промышленность выпускают множество моделей источников бесперебойного питания, однако в большинстве случаев будет необходимо провести индивидуальную конструкторскую разработку ИБП для конкретного проекта экодома, используя стандартные промышленные модели для его составных частей: инверторов, зарядных устройств и т.д. Примером удачной конструкции ИБП может служить преобразователь МАП «Энергия», выпускаемый московской фирмой «МикроАрт». Он в несколько раз дешевле (~200 долл. за 2-х киловаттную модель) аналогичных зарубежных моделей и может использоваться как составная часть ИБП для любого конкретного проекта электроснабжения экодома, а в некоторых случаях наличие одного или нескольких преобразователей «Энергия» достаточно для выполнения всех функции ИБП.

Аккумулятор, инвертор и зарядное устройство обычно входят в комплект поставки ветро- и гидроэлектростанции и вносят существенный вклад в их стоимость, не обладая при этом высокими характеристиками. Поэтому гораздо дешевле и целесообразнее покупать отдельно ветро- или гидрогенератор и отдельно существенно более качественные аккумуляторы и источник бесперебойного питания (или изготовить его по индивидуальному проекту).

В заключение рассмотрения вопроса об электрообеспечении экодома необходимо остановиться на проблеме необходимого запаса мощности альтернативных источников. Многие авторы дают сильно завышенные оценки в части электропотребления жилища и соответственно мощности необходимого источника электроэнергии. Например, по расчетам Датского Технологического института, семья из 4-5 человек, живущая в доме площадью 120 кв.м, расходует в год около 2000 квт.ч электроэнергии на бытовые электроприборы, еще 4000 квт.ч – на освещение и горячую воду и 10800 квт.ч – на отопление. Правда, это касается обычного жилища. Но на основании подобных данных делается вывод о необходимости использования также и в экодоме автономных источников мощностью не менее 4-5 квт, а обычно 10-12 квт.

Проведем примерный расчет потребления электроэнергии в экодоме, состоящем из 5 комнат (не считая подсобных и сантехнических помещений) площадью около 100кв.м. Исходные данные для расчета приведены в таблице

При расчете не учитывается энергопотребление редко используемых приборов (утюг, стиральная машина и пр.), а также предполагается, что в доме полностью используется солнечное и печное отопление и приготовление горячей воды, а электродвигатели насосов и вентиляторов системы обогрева питаются от солнечных модулей мощностью 200-300 вт. (в большинстве случаев этого достаточно для работы маломощных циркуляционных насосов и вентиляторов). Суммарное потребление электроэнергии за год по этой таблице равно примерно 4000 квт.час. Некоторые авторы указывают меньшие цифры – 3000 и даже 2000 квт.час. Такое количество энергии в год может производить большинство как отечественных, так и зарубежных ВЭС мощностью 1-1,5 квт при средней скорости ветра 7-8 м/сек, а некоторые ВЭС – при 5 м/сек (все вышеупомянутые отечественные ветростанции и отдельные образцы зарубежных, например, испанская станция Inclin-1500 или американская Н-80) и даже ниже – при 3-5 м/сек (ВЭУД-1). Таким образом для автономного электроснабжения экодома вполне достаточно ВЭС мощностью 1-1,5 квт. Иногда целесообразно установить 2-3 ветростанции по 0,5 квт, например, УВЭ-500м стоимостью 700 долл., которая необычайно проста в монтаже и вырабатывает более 1000 квт.час в год при средней скорости ветра 5 м/сек.

Хладообеспечение

Традиционными элементами системы хладообеспечения индивидуального дома являются погреб и встроенный в стену зимний холодильник. Экодом в этом смысле не является исключением, т.к. от грамотно выполненного хладообеспечения существенно повышается комфорт и стабильность проживания в нем, а также независимость от внешних факторов. Если правильно устроить зимний холодильник, в значительной степени (и даже полностью) отпадет необходимость использования обычного электрического холодильника в зимнее время. Для этого надо обеспечить хорошую тепловую изоляцию стенок и дверцы встроенного шкафа и ввести регулятор температуры с подогревателем или регулятор-заслонку для изменения вентилируемого отверстия, соединяющего камеру с внешней средой. Можно предусмотреть и возможность размораживания.

Конструкция погреба экодома почти не отличается от традиционной, необходимо лишь предусмотреть два входа, один – из помещения буферной зоны (например, гаража) для основной загрузки продуктов, второй – из теплой части дома для использования зимой.

Для повышения комфортности желательно устроить ледник. Конструкция его практически такая же, как у погреба. Для намораживания льда всю зиму ледник находится в открытом состоянии. Чтобы исключить трудоемкую операцию по заготовке льда с последующей его упаковкой, в леднике оборудуется намораживаемый объем (из металла или бетона с гидроизоляцией). Теплоизоляция ледника должна быть рассчитана так, чтобы обеспечить необходимое время таяния льда в летнее время.

Материалы и технологии их изготовления

Для строительства экодома могут использоваться разнообразные материалы, соответствующие двум основным требованиям – экологическая чистота и дешевизна. Есть и другие требования, но они различны у разных групп материалов, в зависимости от их назначения и области использования в экодоме. Общими для всех групп, кроме экологичности и дешевизны, можно считать долговечность и комфортность, достигаемую при их применении. В большинстве проектов экодомов (в том числе и Новосибирском) допускается использование всех не запрещенных санитарно-техническими нормами стройматериалов. Это допущение, на мой взгляд, не является приемлемым. Соответствие санитарно-гигиеническим нормам не тождественно требованию экологичности. Во-первых, сами нормы постоянно меняются, во-вторых, меняются во времени свойства материалов: соответствующие нормам на данный момент могут со временем стать токсичными, как уже не раз происходило в истории строительства. Далее, нормы не учитывают все параметры, могущие вызвать вредные последствия, Например, каким параметром можно определить непроницаемость монолитного бетона для полезных излучений (а отрицательные последствия для здоровья людей, проживающих в таких домах, доказана).

Из сказанного ясно, что всеобъемлющих критериев для определения экологической чистоты материалов и сырья, из которого они производятся, не существует. Единственным объективным критерием может служить время и опыт использования. В первом приближении можно считать экологичными естественное, природное сырье (землю, глину, песок, растения, воду и пр.) и материалы, из него полученные. Хотя и здесь могут быть исключения. Цемент, например, трудно отнести к чистому сырью. С другой стороны допустимо использование некоторых синтетических инертных материалов (пластмасс), не токсичность которых проверена временем и опытом.

Не надо забывать и о том, что кроме прямого, существует и косвенное загрязнение, обусловленное невозможностью полной утилизации материала по истечении срока его службы и использованием «грязных» технологий при массовом его производстве. Подавляющее большинство синтетических материалов предполагает и то и другое. Напротив, основная масса природных материалов позволяет исключить косвенный вред, поскольку легко утилизируется на месте и может быть изготовлена из местного сырья с использованием чистых минитехнологий прямо на стройплощадке. Последнее позволяет также резко удешевить производство стройматериалов. Резюмируя вышесказанное, можно констатировать, что в каждом конкретном случае выбора материала для строительства нужно тщательно взвешивать все за и против, полагаясь в значительной мере на свой личный опыт и интуицию, а также на опыт предков.

Рассмотрим некоторые (основные) группы материалов, используемых в экодоме и требования, предъявляемые к ним.

Материалы корпуса . Помимо экологичности и дешевизны корпусные материалы должны обладать и другими качествами: долговечностью, достаточным удельным весом, комфортностью, пожаробезопасностью, низкой теплопроводностью и т.д. Основными материалами для строительства корпуса следует считать кирпич, древесину и грунтоблоки. Силикатный кирпич наименее предпочтителен, так как не может быть изготовлен на месте из-за сложности технологии. Кроме того, промышленное производство его неэкологично, поэтому он является источником косвенного загрязнения. Однако, учитывая его доступность, относительную дешевизну и технологичность процесса строительства из него, на ранних этапах строительства экопоселений он может использоваться. К недостаткам кирпича следует отнести также высокую теплопроводность, вследствие чего необходимо эффективно утеплять дом или утолщать стены.

Одним из наиболее предпочтительных в экологическом плане материалов корпуса является древесина. Она имеет относительно низкую стоимость (дешевле кирпича), а дома, построенные из нее, исключительно комфортны для проживания. Кроме того, она обладает низкой теплопроводностью (в 2 — 3 раза меньше, чем у кирпича), поэтому дома из дерева значительно дольше сохраняют тепло, чем кирпичные и требуют меньше утеплительных материалов (иногда не требуют вообще). Естественно, это удешевляет строительство. К серьезным недостаткам древесины относятся пожароопасность и малый удельный вес, обуславливающий низкую тепловую инерцию дома. Поэтому, в конструкцию такого дома необходимо вводить дополнительные аккумуляторы тепла, например печи из глины или кирпича (традиционные русские печи и голландки в крестьянских домах). Для устранения пожароопасности применяют различные пропитки, однако, поскольку пропитка охватывает лишь верхнюю часть древесины, полностью обеспечить безопасность от огня не удается. Кроме того, пропиточные вещества в большинстве своем не являются экологически чистым материалом.

Наиболее перспективным материалом для корпуса являются грунтоблоки. Они производятся из самого доступного сырья, которое есть повсюду, из земли, а точнее, из грунта, находящегося под растительным слоем. С древнейших времен, особенно в безлесных районах, в том числе и в Саратовской губернии, жилье возводили из грунта путем набивки его в опалубку с помощью трамбования или из грунтоблоков, предварительно изготовленных в формах прессованием или тем же трамбованием. В последние десятилетия этот способ строительства перестал использоваться вследствие высокой трудоемкости и долговременности.

Однако недавно запатентована новая технология и создано оборудование для ее реализации, которые без большого преувеличения можно назвать революцией в индивидуальном домостроении. Это оборудование позволяет на месте изготавливать большинство изделий, используемых в строительстве, из местного сырья (из грунта и любых других маловлажных сыпучих материалов) с минимальными издержками и высоким качеством (превосходящим изделия заводского производства). Установка для производства изделий из грунта и других сыпучих материалов начала серийно выпускаться на одном из заводов Московской области и называется – комплект формовочный МН05. Этот ручной механизированный инструмент состоит из запатентованной насадки на дрель, низкооборотной дрели, универсальной формы и упорной скобы, весит около 50 кг, стоит 650 долл.

Комплект МН05 реализует уникальную технологию формования изделий из порошкообразных материалов, названную зонным нагнетанием. Она основывается на природном эффекте «текучего клина» — эффекте самоуплотнения сыпучих материалов при определенном их нагнетании, который искусственно воспроизводится в комплекте и позволяет добиться прекрасных результатов: равномерной плотной структуры (99% плотности из 100%) при отсутствии перепрессовки, защемления воздуха (он полностью отсутствует внутри изделия), упругого последействия, присущих традиционным процессам прессования и, как следствие, высоких прочностных характеристик. Например, при формовании данным способом изделий из бетонных смесей из цемента и песка (состав 1: 3), качество получаемого бетона соответствует всем требованиям ГОСТов, а прочность на изгиб в 1,5 раза выше, чем у изделия, отформованного по стандартной вибротехнологии. Грунтоблоки, изготовленные по этой технологии, имеют прочность, сравнимую с прочностью кирпича уже через несколько часов сушки, а через несколько лет прочность постройки из него приближается к прочности бетона. В грунт легко добавлять различные стабилизирующие вещества (цемент, опилки, торф и пр.), резко улучшающие его качества – водоотталкивание, твердость, жаростойкость и т.д.

С помощью комплекта МН05 можно изготовить на месте строительства разнообразные по форме и размеру изделия. Это собственно грунтоблоки, стеновые камни простой и фасонной формы, оконные перемычки, подоконные плиты, облицовочную плитку, тротуарную плитку, камни мощения, бордюрные и газонные камни, лотки для отвода воды, черепица и многое другое. Используя стабилизаторы и разные сыпучие материалы, можно изготовить практически весь ассортимент изделий, необходимых для строительства как самого экодома, так и оформления приусадебного участка. Например, для внутренних стен и перегородок изготавливают грунтоблоки из одного чистого грунта, для внешних стен и облицовки применяют грунтоблоки с добавкой до 5% цемента, что повышает водоотталкивающие свойства в 25 раз, для изготовления утеплителей используют грунт с добавлением торфа (крошки) или опилок, или делают блоки из чистого торфа.

Производительность установки МН05 составляет примерно 0,2-0,5 кв.м/мин. Например, за минуту можно изготовить четыре блока (кирпича) размером 65*120*250 мм или две тротуарные плитки размером 250*250 мм.

Грунтоблок из чистого грунта имеет более низкую, чем у силикатного кирпича, теплопроводность (в 1,2-1,5 раза), хотя и чуть более высокую, чем у древесины. Он примерно на порядок дешевле обычного кирпича, пожаробезопасен, жаростоек (из него можно класть печи), постройки из него сухи и комфортны для проживания не меньше, чем дома из дерева.

Утепляющие материалы . В качестве их для экодома, кроме упомянутых выше грунтоблоков с утепляющими добавками и блоков из торфа, широко используют прессованную солому, льняную костру, а также насыпные утеплители типа керамзита или земли с опилками. Самым эффективным, экологичным, легкодоступным и дешевым материалом являются прессованные соломенные блоки. Для защиты их от грызунов применяют пересыпку известью, кедровой хвоей, заполняют сыпучим материалом зазор вокруг блоков и т.д.

Облицовочные материалы . Облицовка стены кроме эстетической функции выполняет еще и функцию защиты утеплителя или грунтоблока от атмосферных воздействий. Для облицовки используют штукатурку, облицовочную плитку, камень, дерево и т.д.

Отделочные материалы . Для внутренней отделки помещений экодома наилучшим материалом является натуральное дерево. Плиты ДСП на основе древесины при неправильной эксплуатации (высокая влажность) могут начать гнить с выделением токсичных веществ из-за наличия в них неэкологичных связующих и клеев. Можно также использовать штукатурку, керамическую плитку и т.п. или оставлять кирпичные или грунтоблочные стены без облицовки.

Крыша . В качестве материала крыши лучший материал – натуральная (керамическая) черепица. Можно использовать оцинкованное или обычное железо и гофрированный алюминий, поскольку это относительно «натуральные» и нетоксичные материалы, хотя и использующие «грязную» технологию. В последнее время появились и широко используются различные пластиковые покрытия (искусственная черепица), но по поводу их использования в экодоме говорить рано из-за отсутствия достоверных статистических данных по их экологичности. Широко распространенный шифер также нельзя отнести к «чистым» материалам из-за наличия в нем цемента и других «грязных» веществ.

Технологии и оборудование для строительства

Процесс строительства экодома и экопоселений в целом имеет специфические особенности, отличающие его от обычного индивидуального строительства. Основные требования к экожилью и его эксплуатации, описанные выше, накладывают свой отпечаток и на сам процесс строительства. Это — экологичность и вытекающие из нее качества автономности и энергоэффективности, а также дешевизна. Экологичность обеспечивается использованием чистых технологий для производства стройматериалов и обеспечения самого процесса строительства. О технологиях получения материалов уже говорилось выше. Технология собственно строительства предполагает отказ от использования тяжелой техники. Энергоэффективность предполагает отказ от энергоемкого оборудования. А автономность приводит к необходимости использования для энергоснабжения строительного оборудования альтернативных источников энергии (ВЭС, СЭС, микроГЭС). В крайних случаях, учитывая кратковременность процесса строительства, можно использовать центральные сети (при наличии их поблизости) и автономные источники на невозобновимом топливе. По окончании строительства альтернативные источники используются в составе систем электроснабжения готового экодома или группы домов.

Дешевизна строительства обеспечивается минимизацией количества оборудования и его энергопотребления, а также универсальностью, которая предполагает выбор оборудования с максимальным количеством выполняемых операций и разнообразной номенклатурой производимых изделий. Яркий пример такого оборудования – комплект МН05, описанный выше. Кроме того, низкая стоимость достигается использованием недорогого (или бесплатного) местного сырья, а также аккумуляцией электроэнергии, что легко достигается при использовании таких источников, как ВЭС, СЭС или микроГЭС, так как в их состав обычно входит батарея аккумуляторов.

Отдельно следует остановиться на важной особенности строительства экодома и проживания в нем в составе экопоселения, резко отличающей его от обычного строительства. Она связана с духовно-нравственным аспектом, полностью отсутствующим в случае строительства и эксплуатации обычного дома. Люди, которые будут жить в экопоселениях, должны не только быть знакомы с основными принципами и идеями, заложенными в понятие экожилище, но и осознавать их значение и необходимость для нынешнего этапа развития человеческого общества. Здесь не может быть случайных и равнодушных людей, для которых все равно — дизельная или ветроэлектростанция питает их дом, выстроен ли он из грунтоблоков или железобетонных конструкций, сливать ли отходы в яму или полностью утилизировать их. Житель-хозяин обязан хорошо знать конструкцию своего экодома и разбираться в тонкостях работы его инженерных систем. Поэтому, как правило, хозяин дома будет заинтересован в собственном участии в его строительстве.

Широкое использование труда хозяина и членов его семьи будет определяющим фактором в строительстве экодома, что благоприятно скажется и на стоимости строительства. Особенно ярко этот аспект проявлен в создании «родовых поместий и поселений», как высшей формы экологического строительства. Ведь для того, чтобы твоим духом и любовью был пронизан каждый кусочек твоей «малой Родины», в том числе и жилище, необходимо не только самому сажать деревья, но и дом строить в основном собственными силами.

Конечно к строительству экодома необходимо привлекать специалистов и квалифицированные строительные бригады или организации. В любом случае будет необходим опытный прораб, в деталях знающий, как устроен экодом. Наиболее рационально одновременное строительство группы домов, расположенных на одной стройплощадке (экопоселения), с использованием общих минипроизводств, оснастки и техники, общего транспорта, единой системы снабжения. Желательно наличие единого графика строительных работ, как для рационального использования общего оборудования и системы снабжения, так и для ускорения работ. До начала строительства должны быть установлены источники энерго- и водоснабжения, развернуты все необходимые производства.

В заключение перечислим основное оборудование, которое может использоваться для строительства:

• комплект формовочный МН05 для изготовления основной номенклатуры материалов и изделий, из которых состоит экодом. Один комплект может быть использован на несколько (4-5) домов;
• передвижной бетонный узел для изготовления фундамента (если бетон заложен в проект);
• прессподборщик для изготовления соломенных блоков;
• буровая миниустановка (в простейшем случае – ручной бур) для бурения различных скважин;
• комплект оборудования для работ по дереву (бензо- или электропила, циркулярная пила, деревообрабатывающий станок и т.д.);
• минимальный механический участок для сантехнических работ, ремонта оборудования, сварки и других работ.

Приусадебный участок.

Он является важнейшей частью экожилища, так как способствует созданию биоценоза, т.е. симбиоза растений, животных и людей, и функционированию жилища как автономной самодостаточной и самообеспечивающей системы. Для этого участок должен выполнять несколько функций. К ним относятся:

• производство продуктов питания и другой сельхозпродукции;
• восстановление и поддержание плодородия почвы;
• утилизация бытовых отходов;
• организация отдыха и духовно-эстетическая функция;
• оздоровительная функция;
• защита от ветра, создание микроклимата;

Для выполнения этих функций участок должен содержать в себе несколько обязательных частей: сад, огород, место для отдыха, ботаническую площадку, а в случае «родового поместья» — дополнительно лес и пруд. Естественно, участок должен быть экологичным, и не просто не являться источником загрязнения, а сам быть «санитаром» окружающей среды. Поэтому при его эксплуатации запрещается применение пестицидов, инсектицидов и других ядохимикатов, а также химических удобрений. Рассмотрим каждую из перечисленных выше функций подробнее.

Производство сельскохозяйственной продукции

Эта функция преследует две цели: обеспечение семьи основными продуктами питания и при желании производство их на продажу. Причем на участке может осуществляться производство как растительной, так и животноводческой продукции. В зависимости от намерений хозяев одна из этих целей может превалировать над другой или вообще отсутствовать, например, выращивание только растительных продуктов для внутреннего потребления, или производство продукции растениеводства с небольшой долей животноводства (например, содержание кур). Мы здесь не будем касаться вопросов животноводства, не являющихся основными для организации и функционирования участка, а рассмотрим подробнее вопросы возделывания сельскохозяйственных культур, их агротехники, т.к. именно они явились основной причиной серьезного ухудшения экологической ситуации в сельском хозяйстве в целом и резкого ухудшения качества и «чистоты» продуктов питания человека и животных, в частности. Поэтому, сразу сформулируем основные требования к методам возделывания культур, т.е. принципы земледелия.

Во-первых, как уже говорилось, это исключение из арсенала средств борьбы с вредителями и болезнями растений ядохимикатов.

Во-вторых, отказ от использования искусственных минеральных удобрений.

В-третьих, воссоздание механизмов и условий выращивания растений, действующих в естественных условиях живой природы.

В-четвертых, максимальное снижение трудоемкости производства, т.е. отказ от применения тяжелого труда при обработке почвы и возделывании растений.

В-пятых, повышение урожайности культур.

Наконец, сами продукты питания должны быть экологически чистыми, иметь высокие вкусовые качества, привлекательный внешний вид и хорошо храниться.

Ясно, что ни одна из традиционных систем земледелия, используемых в подавляющем большинстве случаев как в крупных хозяйствах, так и на личных приусадебных участках, не удовлетворяет большинству перечисленных требований. Поэтому участок экодома должен возделываться только определенными прогрессивными щадящими методами (или их элементами), как новыми, так и хорошо забытыми старыми. К таким методам относятся органическое, биодинамическое, натуральное земледелие и метод пермакультуры. Подробнее о том что такое пермакультура можно узнать здесь:

* ПЕРМАКУЛЬТУРА И ОРГАНИЧЕСКОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ – ЕДИНСТВЕННЫЙ И РЕАЛЬНЫЙ ШАНС ДЛЯ НАСЕЛЕНИЯ ПЛАНЕТЫ восстановить деградировавшие почвы, остановить экологическую и продовольственную катастрофу на Планете и получать большие урожаи чистых продуктов при минимальных затратах труда.

Современные люди большую часть своей жизни проводят под крышей. Но это еще не значит, что они находятся в безопасности, надеясь, что укрылись от опасных загрязнений. Далеко не каждый дом может благотворно влиять на здоровье и защищать от загрязнений. Сегодня для строительства дома все чаще предпочтение отдается экологичным материалам. Как построить экодом, используя безопасные материалы и соблюдая технологии энергосбережения, рассказываем в материале.

Проблема энергосбережения и экологии – одна из самых актуальных для современного общества. В связи с этим повышается спрос на экодома, которые наносят минимальный вред экологии и способны защитить самого человека от вредного воздействия окружающей среды.
Для того чтобы жить в экологичном доме, не обязательно жить в лесу или в подземелье, как герои Толкина 🙂
Экологичный деревянный дом можно построить и в черте города.
Окружив себя тем, что благотворно влияет на экологию, и самому оставаясь созидательным жителем планеты, можно уже сегодня стать примером для других. Чтобы завтра так захотел жить кто-то еще.

Главные преимущества экодомов – минимальное или нулевое воздействие на экологию вовне и благоприятный климат внутри. Правильная система микроклимата сможет круглосуточно заботиться о Вашем здоровье. Например, с помощью вредные загрязнения в виде пыли, газов и химических соединений не смогут попасть в дом. А умная система управления микроклиматом поможет сэкономить на энергоресурсах и сможет следить за атмосферой в доме из любой точки мира.

Экодом – строение, в создании которого используются преимущественно натуральные материалы. А также новаторские технологии, позволяющие достигать максимального энергосбережения и комфорта. Нанося при этом минимальный вред окружающей среде. В Европе, откуда пришла мода на экодома, их называют пассивными (passive house), в русском языке употребляется термин «экодом».

В первую очередь нужно выбирать максимально натуральные материалы для внутренней отделки дома. Потому что, если во внутренней отделке Вашего дома будут присутствовать винил, нитролаки, пенополистирол, то выбор максимально экологичной технологии для строительства будет практически бессмысленным. Так как Вы уже решили начинить свой дом различными ядами изнутри.
Выбирайте натуральные материалы: дерево (желательно не ДВП, фанера и т.д.), кирпич и камень (не используются без цементного раствора), туф, гипс, стекло, керамика, песок, глина и прочее. Кроме того, правильная обработка материалов поможет дому быть долговечным и безопасным.
Менее подходящие, но используемые в экостроительстве – производные от натуральных материалов: цемент, фанера, ДВП и прочее. Почему производные материалы хуже? Дело в том, что они содержат в себе некоторое количество вредных веществ, без использования которых их невозможно было бы произвести.

Как показывают исследования европейских и американских ученых, 90% своего времени мы проводим в помещении. И как минимум половину этого времени – дома.

Каркасные экодома

Один из наиболее популярных способов экологического строительства – каркасные экодома. SIP-панели – надежный и чаще используемый материал для строительства каркасного дома. Основу других каркасных домов, но не менее надежных, составляет дерево. В таком случае изнутри и снаружи каркас обшивается, как правило, реечными материалами (или листовыми). Для заполнения внутреннего пространства стен используется тепло- и звукоизоляция.

Круговая порука

При строительстве экологичного дома необходима эффективная теплоизоляция стен, пола, потолка, фундамента и других поверхностей. С помощью теплоизоляции экономится внутренняя энергия дома, сохраняется тепло и блокируется попадание холодного воздуха с улицы.

Более эффективно ресурсы расходуются при правильной работе системы отопления, кондиционирования и вентиляции. Энергобаланс оптимизируется с помощью централизованной , с помощью рекуператора тепла. На окна устанавливаются теплоизолирующие стеклопакеты и полимерные пленки, отражающие инфракрасные лучи. Кроме того, дополнительного повышения энергоэффективности можно добиться с помощью солнечных батарей и теплового насоса. Однако насос чаще используется в теплых странах.

Экодом, при желании, может быть автономным . Автономный – значит, самостоятельный. Он независим от инфраструктуры, внешних электрических и газовых сетей, водоснабжения и канализации. Плюсы такого дома: удобное и доступное обслуживание, а также минимальное влияние на окружающую среду. Автономный дом предполагает установку датчиков для поддержания внутреннего микроклимата. Кстати, умный микроклимат – одна из важных частей умного дома. Для людей, чувствительных к качеству воздуха и заботящихся о здоровье, разработана специальная система . Она управляет климатической техникой и поддерживает комфортное качество воздуха в помещении.

Автономный дом в сибирских условиях должен иметь:

• наиболее утепленный герметичный контур,
• минимальное количество северных окон,
• расположение технических помещений в северной части дома,
• рекуперацию тепла (обратное получение) в системе вентиляции,
• рециркуляторы для очистки от внутренних загрязнителей (например, профессиональный очиститель-обеззараживатель воздуха ).

Заняться проектом экодома можно совместно со специалистами, которые подробно расскажут обо всех нюансах. Или воспользоваться полностью их услугами и построить дом в короткие сроки. А воплощенный в жизнь проект экодома будет способствовать бережному сохранению окружающей природы ради поддержания высокого качества жизни.

На единицу площади, потребляемой большинством традиционных зданий.

В условиях роста цен на электричество и тепло, остро стоит вопрос эксплуатационных затрат на жилье. Показателем энергоэффективности объекта служат потери тепловой энергии с квадратного метра (кВт·ч/м²) в год или в отопительный период . В среднем обычное здание в условиях Германии потребляет 100-120 кВт·ч/м². Энергосберегающим считается здание, где этот показатель ниже 40 кВт·ч/м². Для пассивных домов этот показатель ещё ниже - порядка 10 кВт·ч/м².

Достигается снижение потребления энергии в первую очередь за счет уменьшения теплопотерь здания.

Архитектурная концепция пассивного дома базируется на принципах: компактности, качественного и эффективного утепления, отсутствия мостиков холода в материалах и узлах примыканий, правильной геометрии здания, зонировании, ориентации по сторонам света. Из активных методов в пассивном доме обязательным является использование системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией .

В идеале, пассивный дом должен быть независимой энергосистемой, вообще не требующей расходов на поддержание комфортной температуры. Отопление пассивного дома должно происходить благодаря теплу, выделяемому живущими в нём людьми и бытовыми приборами. При необходимости дополнительного «активного» обогрева, желательным является использование . Горячее водоснабжение также может осуществляться за счёт установок возобновляемой энергии : тепловых насосов или солнечных водонагревателей . Решать проблему охлаждения/кондиционирования здания также предполагается за счет соответствующего архитектурного решения, а в случае необходимости дополнительного охлаждения - за счет , например, геотермального теплового насоса .

Иногда определение «пассивный дом» путают с системой «умный дом », одной из задач которой является обеспечение контроля энергопотребления здания. Также отличается система «активного дома », которая помимо того, что мало тратит энергии, ещё и сама вырабатывает её столько, что может не только обеспечивать себя, но и отдавать в центральную сеть (дом с положительным энергобалансом).

История

Развитие энергосберегающих зданий

Развитие энергосберегающих построек восходит к исторической культуре северных и сибирских народов, которые стремились построить свои дома таким образом, чтобы они эффективно сохраняли тепло и потребляли меньше ресурсов. Материало- и энергосберегающая круглая форма жилищ (чум , юрта и т.п.), а также оболочка из эффективных теплоизоляционных материалов (шкуры животных, войлок) являются прообразами технологии пассивного дома. Классическим примером техники повышения энергосбережения дома является русская печь , отличающаяся толстыми стенками, хорошо сохраняющими тепло, и оснащённая дымоходом с системой оборотов.

К современным экспериментам повышения энергосбережения зданий можно отнести сооружение, построенное в 1972 году в городе Манчестер в штате Нью-Гэмпшир (США). Оно обладало кубической формой, что обеспечивало минимальную поверхность наружных стен, площадь остекления не превышала 10 %, что позволяло уменьшить потери тепла за счёт объёмно-планировочного решения. По северному фасаду отсутствовало остекление. Покрытие плоской кровли было выполнено в светлых тонах, что уменьшало её нагрев и, соответственно, снижало требования к вентиляции в тёплое время года. На кровле здания были установлены солнечные коллекторы .

Конструкция

Понятия «зелёный» и «пассивный дом» часто смешиваются и под пассивным и экологичным домом часто подразумеваются дома, построенные из традиционных природных материалов или переработанных отходов - газобетон , дерево, камень, кирпич , хотя каменные дома холодные, а некоторые современные утеплители не являются природными материалами. В последнее время часто строят пассивные дома из продуктов переработки неорганического мусора - бетона , стекла и металла. В Германии построены специальные заводы по переработке подобных отходов в строительные материалы для энергоэффективных зданий.

Теплоизоляция

Фотография в инфракрасных лучах показывает, насколько эффективна теплоизоляция пассивного дома (справа) по сравнению с обычным домом (слева).

Ограждающие конструкции (стены, окна, крыши, пол) стандартных домов имеют довольно большой коэффициент теплопередачи. Это приводит к значительным потерям: например, тепло-потери обыкновенного кирпичного здания - 250-350 кВт·ч с 1 м² отапливаемой площади в год.

Технология пассивного дома предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающих поверхностей - не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента. В пассивном доме формируется высокоэффективная наружная теплоизоляция ограждающих поверхностей. Внутренняя теплоизоляция нежелательна так как это снижает термическую инерционность помещений и может привести к значительным внутрисуточным колебаниям температуры, например, при поступлении солнечного тепла через окна. С точки зрения теплофизики также наиболее эффективно применять теплоизоляцию снаружи, так как в этом случае несущие конструкции находятся всегда в зоне положительных температур и оптимальной влажности, что выводит точку росы за их пределы. Также производится устранение «мостиков холода» в ограждающих конструкциях. В результате в пассивных домах теплопотери через ограждающие поверхности не превышают 15 кВт·ч в год на 1 м² отапливаемой площади - практически в 20 раз ниже, чем в обычных зданиях.

Окна

Потери тепла через окна делятся на радиационный (излучение в инфракрасном диапазоне из дома наружу), конвекционный (газ в межстёкольном промежутке) и теплопроводный (газ, стёкла и переплёт) перенос тепла. На долю радиации приходится две трети потерь тепла, остальное на долю конвекции и теплопроводности. В пассивном доме используются усовершенствованные энергосберегающие окна. Герметичные стеклопакеты, 1-камерные (два стекла) или 2-камерные (три стекла), заполнены низкотеплопроводным аргоном или криптоном с тёплой дистанционной рамкой (полимерная или пластиковая вместо металлической, являющейся мостиком холода). Одно из стёкол стеклопакета с внутренней стороны покрыто селективным покрытием (I-стекло или K-стекло) сокращающим радиационные потери. Применяются более тёплые многокамерные профили для изготовления переплёта. Также стёкла в ряде случаев закаливаются с целью избежания разрушения при тепловом шоке. Иногда для дополнительной теплоизоляции на окнах устанавливают ставни, жалюзи или шторки.

Установка рольставень (роллет) позволяет увеличить тепловое сопротивление оконного блока на 20-30 % (сопротивление теплопередаче роллетной конструкции может быть 0,18 - 0,27 м 2 К/Вт).

Самые большие окна направлены на юг (в северном полушарии) и приносят зимой в среднем больше тепла, чем теряют. Ориентирование окон на восток и запад сводится к минимуму для снижения затрат энергии на кондиционирование летом.

Регулирование микроклимата

На сегодняшний день технология строительства пассивных домов далеко не всегда позволяет отказаться от активного отопления или охлаждения, особенно в регионах с постоянно высокими или низкими температурами, или резкими перепадами температур, например, в зонах с континентальным климатом . Тем не менее, органичной частью пассивного дома является система обогрева, кондиционирования и вентиляции, расходующая ресурсы более эффективно, чем в обычных домах.

Вентиляция

Стоимость

В настоящее время стоимость постройки энергосберегающего дома примерно на 8-10 % больше средних показателей для обычного здания. Дополнительные затраты на строительство окупаются в течение 7-10 лет. При этом нет необходимости прокладывать внутри здания трубы водяного отопления , строить котельные, ёмкости для хранения топлива и т. д.

Стандарты

В Европе существует следующая классификация зданий в зависимости от их уровня энергопотребления:

• «Старое здание» (здания построенные до 1970-х годов) - они требуют для своего отопления около трехсот киловатт-часов на квадратный метр в год: 300 кВт·ч/м²год.
• «Новое здание» (которые строились с 1970-х до 2000 года) - не более 150 кВт·ч/м²год.
• «Дом низкого потребления энергии» (с 2002 года в Европе не разрешено строительство домов более низкого стандарта) - не более 60 кВт·ч/м²год.
• «Пассивный дом» - не более 15 кВт·ч/м²год.
• «Дом нулевой энергии» (здание, архитектурно имеющее тот же стандарт, что и пассивный дом, но инженерно оснащенное таким образом, чтобы потреблять исключительно только ту энергию, которую само и вырабатывает) - 0 кВт·ч/м²год.
• «Дом плюс энергии» или «активный дом» (здание, которое с помощью установленного на нём инженерного оборудования: солнечных батарей, коллекторов, тепловых насосов, рекуператоров, грунтовых теплообменников и т. п. вырабатывало бы больше энергии, чем само потребляло).

Директива энергетических показателей в строительстве (Energy Performance of Buildings Directive), принятая странами Евросоюза в декабре 2009 года , требует, чтобы к 2020 году все новые здания были близки к энергетической нейтральности.

В ряде европейских стран (

 

Возможно, будет полезно почитать:

• Дом смирнова тверской бульвар ;
• Усадьба васильчиковых Шкаф в приемной ;
• Я живу в высотке на «Красных Воротах Где находятся красные ворота ;
• Архитектурные обмеры: Дом Лобановых-Ростовских ;
• Пристройка веранды к дому под общую крышу: как сделать это правильно ;
• Подключение диммера: инструкция и советы Подключение диммера смарт дим 105 к люстре ;
• Изготовление ворот своими руками: пошаговая инструкция Как сделать металлические ворота ;
• Беседки из камня – строим комфортную зону отдыха на дачном участке Беседка из дерева и камня ;