Сделай свой Дом Энергонезависимым! Пассивные дома

14.04.2019

Пассивный, или энергонезависимый дом (англ. passive house) - это дом, основной особенностью которого является малое энергопотребление. 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 нем людьми, бытовыми приборами и альтернативными источниками энергии.

Горячее водоснабжение осуществляется за счет установок возобновляемой энергии, например, тепловых насосов или солнечных коллекторов.

В зависимости от конструкции стен дома через них теряется до 35-45% тепла, полученного в ходе работ систем отопления. Фактически большинство домов, построенных по классическим технологиям, отапливают улицу.

Наиболее очевидная и лежащая на поверхности цель повышения энергоэффективности жилых зданий - сокращение энергопотребления, что экономит как прямые затраты на обслуживание здания и поддержание в нем необходимой температуры, так и косвенно положительно влияет на экологическую обстановку за счет сокращения необходимых в любом другом случае генерирующих мощностей. Структура энергопотребления домов, построенных по стандартным технологиям, существенно отличается от энергопотребления энергоэффективных домов.

Другая цель создания энергоэффективных зданий - сокращение использования традиционных источников энергии, при работе с которыми природные ресурсы (в том числе углеводороды) необратимо расходуются, и замена таких источников возобновляемыми. Такой подход также обеспечивает как значительную экономию, так и максимальную экологичность возводимых зданий.

Несмотря на сдерживание роста тарифов на тепло- и электроэнергию, стоимость электроэнергии для конечного потребителя за последние десять лет выросла в 5,4 раза.

Саму идею обеспечения максимальной энергоэффективности сложно назвать новой: еще в конце 1970-х гг. в Финляндии был построен комплекс «EKONO HOUSE» в городе Отаниеми. В здании, кроме сложного объемно-планировочного решения, учитывающего особенности расположения и климата, была применена особая система вентиляции, при которой воздух нагревался за счет солнечной радиации, тепло которой аккумулировалось специальными стеклопакетами и жалюзи. Также в общую схему теплообмена здания, обеспечивающую энергоэффективность, были включены солнечные коллекторы и геотермальная установка.

Форма скатов кровли здания учитывала широту места строительства и углы падения солнечных лучей в различное время года.

Логическим продолжением экспериментов по формированию подхода к строительству энергоэффективных зданий стала концепция энергонезависимого дома (также называемого «пассивным» либо «энергопассивным»), разработанная в Германии доктором Вольфгангом Файстом, основателем Института Пассивного дома в немецком городе Дармштадт. За двадцать лет существования технологии было проведено множество глубоких исследований влияния на термостатирование зданий многочисленных факторов, как в процессе строительства, так и в процессе эксплуатации, отработаны программы расчета и технологии строительства. На базе сформированных знаний стало возможным широкое распространение энергонезависимых домов не только в Германии, но и во всех странах Запада. В таких домах применяются самые современные строительные материалы, конструкции, и инженерное оборудование, и на сегодняшний день энергонезависимый дом - это самый совершенный дом с точки зрения комфорта, энергопотребления и внутреннего климата помещений.

Экономичность: благодаря низкому энергопотреблению экономится значительная часть средств, необходимых для теплоснабжения, подогрева воды, кондиционирования и других элементов обеспечения климатического режима в доме.

Экологичность: для функционирования дома нужен минимальный объем электроэнергии, в связи с чем практически исключены вредные выбросы в атмосферу. Массовое внедрение технологии энергонезависимого дома позволяет значительно сократить необходимость работы существующих генерирующих мощностей и снять необходимость ввода новых. Помимо этого сокращается объем выброса парниковых газов в 7-10 раз.

Комфорт: чистый, теплый свежий воздух, теплые стены и полы вызывают ощущение пребывания в горной местности в летний период. Если учесть, что человек за свою жизнь более 50% находится в жилище, то такая комфортная среда обитания внутри энергонезависимого дома благотворно влияет на здоровье человека и способствует продлению его жизни. Лучше всяких цифр об этом говорят отзывы людей, которые неизменно говоря: «мы никогда не замерзали», «мы определенно построили бы энергонезависимый дом снова», «нам никогда еще не было настолько комфортно».

Реальная энергонезависимость: концепция энергонезависимого дома позволяет возводить строения на территориях, не оборудованных традиционными инженерными коммуникациями (газ, теплоцентраль), а в определенных случаях - и без подведения коммунальных электросетей.

Современная строительная отрасль, поддерживая научные изыскания, нацелена на снижение теплопотерь за счет внедрения современных теплоизоляционных материалов, сокращения мостиков холода, применения высокотехнологичных конструкционных материалов. Однако нельзя не признать, что обособленная реализация такого подхода не дает эффекта, равного применению концепции энергонезависимого дома.

Конечно, современные строительные нормы и применение качественных материалов способно значительно снизить теплопотери здания, и, за счет этого, - энергопотребление, затрачиваемое на отопление. Учитывая, что именно на обогрев помещения затрачивается основная часть потребляемой энергии, этот результат можно было бы считать вполне удовлетворительным, однако результаты исследований показывают, что возведение здания в соответствии с концепцией энергонезависимого дома позволяет сократить на отопление более чем на 70%.

ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫЙ ДОМ: БУДУЩЕЕ СЕГОДНЯ

За счет чего достигается такая экономия? В первую очередь - за счет комплексности мер, направленных на максимальную энергоэффективность. Решать проблему теплопотерь в зданиях, нельзя исключительно за счет повышения характеристик теплоизоляции. Только комплексное применение современных теплоизоляционных материалов, архитектурных приемов и новейших инженерных систем позволяет достичь поставленной цели.

Так, проектирование энергоэффективного здания проводится с учетом климатических условий региона, с определением оптимальной формы здания и его габаритов для уменьшения площади внешней поверхности без потери внутреннего объема здания. За счет меньшей площади внешней поверхности уменьшаются и расходы энергии, связанные с теплопотерями.

Дополнительно к этому технология энергонезависимого дома предусматривает эффективную теплоизоляцию всех ограждающих поверхностей - не только стен, но и пола, потолка, чердака, подвала и фундамента, для чего формируется несколько слоев теплоизоляции - внутренняя и внешняя, а также производится устранение «мостиков холода» в ограждающих конструкциях. В результате в пассивных домах теплопотери через ограждающие конструкции практически в 10 раз ниже, чем в обычных зданиях.

В США стандарт требует потребления энергии на отопление дома не более 1 BTU (Британская тепловая единица) на квадратный фут помещения, в Великобритании энергонезави-симый дом должен потреблять энергии на 77% меньше обычного дома, а с 2007 года каждый дом, продаваемый в Англии и Уэльсе, должен получить рейтинг энергоэффективности. Каждый продающийся дом осматривается независимым инспектором, который определяет рейтинг эффективности дома с точки зрения потребления энергии и выбросов СО2. В Ирландии пассивный дом должен потреблять энергии на 85% меньше стандартного дома, и выбрасывать в атмосферу СО2 на 94% меньше обычного дома. Новые дома Испании с марта 2007 оборудуются солнечными водонагревателями, чтобы самостоятельно обеспечивать от 30% до 70% потребности в горячей воде, в зависимости от места расположения дома и ожидаемого потребления воды.

На сегодняшний день в мире построено более 7000 пассивных домов, офисных зданий, магазинов, школ, детских садов. Большая их часть находится в Европе.

Но для создания комфортной среды обитания в доме его необходимо оживить. И тут на помощь приходят различные инженерные системы. За электроснабжение отвечают фотоэлектрические солнечные батареи и ветрогенератор. Поскольку энергоснабжение от таких источников как солнце и ветер носит нестабильных характер, требуется установка резервного генератора и системы аккумулирования.

Системы отопления и горячего водоснабжения тепловой энергией снабжают геотермальный тепловой насос и солнечный коллектор. Солнечный коллектор напрямую преобразует солнечную энергию в тепло и направляет его на поддержание системы горячего водоснабжения. В условиях отсутствия завозимого углеводородного топлива и экономии вырабатываемой электроэнергии прямой электрический обогрев был бы нерациональным решением, поэтому применяется тепловой насос на 1 кВт затраченной электрической энергии поставляющий 4,5 кВт тепловой энергии. Дополнительные 3,5 кВт энергии тепловой насос с помощью грунтового теплообменника перекачивает из грунта, повышая температурный потенциал энергии, запасенной в грунте.

Любой дом требует вентиляции воздуха и уж тем более дом, представляющий собой полностью герметичный объем. В системе принудительной приточно-вытяжной вентиляции применяются современные вентиляционные установки с рекуперацией тепла и влаги удаляемого воздуха. Данные установки способны вернуть до 90 % тепловой энергии из удаляемого воздуха в подаваемый в помещения свежий воздух. В летний период данная система имеет обратное действие, т.е. охлаждает подаваемый воздух.

Схема взаимодействия инженерных систем энергонезависимого дома

Схема взаимодействия инженерных систем энергонезависимого дома:

1 - Фотоэлектрические модули
2 - Электрогенератор (Микро ГЭС,Микро ТЭС)
3 - Ветрогенератор
4 - Блок контроля заряда/разряда АКБ
5 - Аккумуляторные батареи
6 - Инвертор
7 - Рекуператор
8 - Система предварительного темперирования наружного воздуха
9 - Солнечные коллекторы
10 - Смеситель солнечного коллектора
11 - Тепловой насос
12 - Буферная емкость
13 - Емкостной водонагреватель
14 - Водоочистная установка
15 - Скважинный насос
ГЗ - грунтовый зонд
НВ - наружный воздух
ПВ - приточный воздух
ОВ - отходящий воздух
УВ - удаляемый воздух
ХВ - холодная вода
ГВ - горячая вода
ПОК - подача отопительного контура
ООК - обратка отопительного контура SolarDivicon
ИВ - Исходная вода (из скважины или озера)
ЧВ - Очищенная вода

Проект Net-Zero Energy Residential Test Facility - это дом, построенный на территории Национального Института Стандартов и Технологий в Вашингтоне, округ Колумбия. Ученые и исследователи симулировали в этом милом домике жизнь семьи из четырех человек. В результате за год дом нагенерировал 13 577 кВт⋅ч энергии, что на 491 кВт⋅ч превышает изначально запланированный результат.

Каковы характеристики самого дома? Это 252 квадратных метра, два этажа. В дизайне ничего необычного - дом как дом. Однако, в крышу по всей площади встроены солнечные панели. Эти панели смогли создать профицит энергии, чтобы пережить плохую погоду во время зимы. В течение 38 дней все 32 панели были покрыты снегом.

Расход энергии был рассчитан таким образом, будто обычные американская семья из четырех человек живет в доме, члены семьи ходят в душ, заряжают мобильники и ноутбуки, смотрят телевизор и так далее. Одной из важных составляющих при строительстве энергонезависимого дома были материалы и планировка: практически ликвидировано нежелательное проникновение воздуха, в то время как уровень изоляции в стенах и крыше был в два раза больше, что уменьшало необходимую на нагрев помещений энергию. Также дом имеет геотермальную систему для контроля нагрева и охлаждения.

Использование таких технологии в строительстве дома обойдется в 162 тысяч долларов. В США экономия на электричестве составит 4 373 доллара в год. Эксперимент будут продолжать с целью снижения разницы между стартовой инвестицией и экономией. В пользу сохранности денег, конечно.

Всем известно, что загородный дом или дача — это прекрасное место для отдыха. Здесь можно насладиться природой, отдохнуть морально и физически, пообщаться с друзьями и родственниками. И нужно отметить то, что сегодня многие загородные дома располагаются достаточно далеко от города. И одной из проблем в такой отдаленной местности является отсутствие централизованной системы коммуникаций. Казалось бы, что и место хорошее, и дом чудесный, но очевидно, что без коммуникаций, а именно электричества, газа, водопровода и канализации ни один человек, привыкший к достаточно комфортной жизни в городе, не захочет находиться длительное время. Но дело в том, что даже при наличии центральной системы с коммуникациями могут возникать серьезные проблемы. Ни для кого не секрет, что проблемы с подачей электроэнергии, особенно за чертой города — это обычное дело. Очень часто от владельцев загородных домов или дач можно услышать о том, что свет отсутствовал несколько часов, а то и дней по непонятным причинам. Конечно, иногда причины понятны и даже объективны, но ведь жителям домов от этого вряд ли будет жить без света более комфортно. Ведь понятно, что от электроэнергии зависят и многие другие системы коммуникаций.

Фото — рисунок на котором отражены несколько технический решений которые рекомендуется учесть при строительстве энергонезависимого дома.

Что же делать в подобной ситуации и как выходить из положения? А решение данной проблемы есть, и притом оно очень простое. Сегодня все чаще и чаще строятся энергонезависимые дома. Для многих такое словосочетание не очень знакомо, но на практике уже достаточно длительное время применяется такая актуальная технология. Но что же такое энергонезависимый дом? На самом деле все достаточно просто: это такой дом, который не зависит от центральной ТЭЦ, а обеспечивает электроэнергией себя самостоятельно. И нужно сказать, что строительство таких домов пользуется популярностью все больше и больше. Об удобстве такой системы уже говорилось выше, но все ее плюсы можно ощутить только тогда, когда поживешь в энергонезависимом доме. Советы по строительству и отзывы о домах такого типа можно получить у людей, которые в свое время рискнули построить дом по новой технологии и были абсолютно правы.

Энергонезависимый дом — это действительно удобно, надежно и комфортно. Ведь как приятно знать, что никакая авария и никакие перебои с электричеством на центральной ТЭЦ не заставят жителей дома чувствовать себя дискомфортно.

На фото — небольшой энеогонезависимый дом по Американски. Один из важных принцыпов энергонезависимости жилого дома — его не слишком большая площадь. Чем меньше общая площадь дома, тем проще обеспечить его энергонезависимость.

Если говорить о конкретных средствах обеспечения дома электроэнергией из независимого источника, то здесь нужно сказать, что способов подачи электричества может быть несколько. Одним из них является бензогенератор, который обеспечивает дом электричеством на достаточно короткое время. Обычно такая система используется в качестве дополнительного источника энергии. Что же касается постоянного обеспечения электричеством, то здесь нужно сказать о дизельном генераторе. Он является очень экономным, а также пожаробезопастным. С такой системой подачи электричества дом будет всегда обеспечен электроэнергией, что позволит всем жителям дома чувствовать себя уверенно и комфортно в любое время дня и ночи, а также пользоваться всеми бытовыми электроприборами.

Таким образом, можно сказать, что строительство энергонезависимых домов — это действительно актуальная тенденция в строительстве. Дома подобного типа имеют массу преимуществ, которые невозможно не оценить, пожив в таком доме.

Уже очень много лет с запада идет новая тенденция строительства – энергонезависимые дома, иногда их называют пассивными. Это дома без отдельной системы отопления, использующие как правило альтернативные источники энергии. Есть различные ассоциации, разрабатывающие правила по подобным домам, градации (пассивный, нулевой, активный дом) – я это опущу, т.к. хочу рассмотреть именно суть « энергонезависимости».

При проектировании дома я вначале увлекся этой темой, но после более детального изучения от этой идеи отказался, как от нецелесообразной и нереальной для моих условий: бюджета и региона моего строительства.

Что такое пассивный дом , если коротко:

Отличная теплоизоляция всех частей дома: стен, кровли, пола, потолка, окон и дверей – в 2-5 раз выше, чем по требования современных СНИП (которые в свою очередь почти в 3 раза жестче по сравнению со старыми требованиями, доставшимися нам от СССР).
Принудительная вентиляция с рекуперацией (подогревом входящего воздуха за счет теплоты исходящего)
Герметизация дома, т.е. дом должен быть практически герметичным и не допускать случайного проникновения воздуха
Соответствующие объемно-планировочные решения, остекление, инженерные системы, которые вместе с первыми пунктами должны помочь «втиснуть» дом в определение «пассивного».

Стоимость

Поскольку такие дома пока редки даже в Европе (а в России реальных примеров 2-3 года назад еще не было), то большинство информации, которую можно найти в интернете, в основном носит общий пропагандистский характер – как это хорошо и правильно. Во многих таких источниках при сравнении стоимости даже фигурировали цифры 5-7% удорожания стоимости по сравнению с «обычным» домом. Деталей таких сравнений не приводилось, поэтому не знаю с чем шло сравнение. Но даже грубый расчет для моего дома никак не выходил на эти цифры – получается гораздо дороже. Хотя если для сравнения взять только более дорогие энергосберегающие окна, двери, увеличить толщину утеплителя — то цифры 10-15% вполне реальны.

Надо не забыть сравнить европейский климат, например в Германии, откуда идет основная волна в теме пассивных домов, и российский (кроме юга), с более суровыми и затяжными зимами и соответственно большими теплопотерями.

Иллюзия независимости

Но дело не только в стоимости строительства. Изучая информацию о «пассивных» домах, меня не покидало ощущение недосказанности. Вроде бы все правильно, энергию надо беречь, с этим я согласен. Но дает ли такой дом действительно независимость от внешних источников энергии, и насколько он автономен?

Те пассивные дома, которые встречаются в зарубежных примерах, обычно содержат в себе массу дорогой и непростой техники, которая имеет свой срок эксплуатации, и которую кроме того чтобы купить и смонтировать, необходимо потом обслуживать, и периодически менять/чинить. Например рекуператор и его воздушные фильтры, тепловой насос, солнечные батареи и механизмы которые их ориентируют по солнцу чтобы улавливать больше света, аккумуляторы и преобразователи, блоки автоматики для контроля и управления всеми инженерными системами.

А это также недешево, к тому же делает наш дом сильно зависимым от нашего финансового состояния, технологий и производителей, и от внешних специалистов. Тогда что же это за пассивность и независимость нашего дома, которая тут же улетучивается, как только пропадает электричество в розетке, или ломается мелкая деталька в том же тепловом насосе или рекуператоре? – Раз, и все, наш дом уже не «пассивный». Тогда открываем окна, топим печь или камин если они были заранее предусмотрены, и топливо для них было припасено.

В словах сторонников технологичных пассивных домов звучат цифры работы дорогого «правильного» оборудования в 15-20 лет. Но это их долголетие в таких же «правильных» условиях эксплуатации. Как оно будет на самом деле – покажет только жизнь. Например, в ближайшем к нам поселке из-за аварии на линии электроснабжения во многих домах вышло из строя множество бытовых приборов — холодильники, электрокотлы, насосы, теплые полы, которые тоже могли бы служить по 10-15 лет и более.

На мой взгляд, пассивные дома наоборот «подсаживают» нас на иглу технологий, поставщиков и энергопотребления. Ради чего? — Ради мифа о независимости и об экономии в эксплуатации?

Если говорить о стоимости эксплуатации, то обычно только на дорогу от загородного дома до места работы в городе уходит больше денег, чем на тепло- и электро-обеспечение дома.

Если говорить о независимости от энергопотребления, я больше склоняюсь к опыту предков, и считаю что независимости проще и надежнее достигать за счет философии Жизни и Дома, а не технических новшеств, которые уже через 5-10 лет могут оказаться устаревшими и больше не поддерживаться их же производителями.

Когда тепло например от печи, топливо доступно, есть его запас на зиму, для воды есть колодец, а в доме подпол или погреб в котором хранится запас продуктов питания – по сути автономность уже обеспечена. Дальше можно на дом накручивать какие угодно технологии и инженерные системы, если есть желание и позволяют возможности. В случае выходя их из строя вы сможете это легко пережить и у вас будет большой запас времени, чтобы ваш комфорт восстановить.

Мысленно проведите простой тест – что случится с вами и с домом, если например зимой на 1,3,7,30 дней отключатся имеющиеся в вашем доме центральные коммуникации — электричество, газ, вода, канализация, или выйдет из строя инженерное оборудование? Сколько времени вы продержитесь, и сколько времени и средств будет вам стоить восстановление прежнего привычного уровня проживания в доме?

Я сделал свой вывод, что наиболее надежным и целесообразным для меня является:

энергоэффективный достаточно хорошо утепленный дом, чтобы расходы на электричество и отопление были невысокими, по крайней мере не больше обычной квартплаты;
с системой отопления на легкодоступном и недорогом в моей местности топливе, которое можно запасать — дерево;
разумных размеров и продуманной планировки;
простой формы и надежной конструкции;
необходимым минимумом электроприборов, которые не парализуют мой дом при их выходе из строя.

В правильности моего выбора я убедился в процессе проживания в доме, но никому не хочу его навязывать. Наоборот, тему энергонезависимых домов, по-моему, очень полезно проработать каждому кто сейчас проектирует свой дом, чтобы оттуда применить для себя основные постулаты, но без фанатизма, в меру своих финансовых возможностей, вдумчиво стараясь найти альтернативные доступные и более простые решения.

А в заключение размещу таблицу с результатами исследования от научного руководителя ГИК «ИНСОЛАР»Г. П. Васильева, которая в цифрах говорит о том, насколько важно грамотное использование энергии:

Таблица 1

Техническое решение	Экономия, %		Рейтинг экоэнергетической эффективности технического решения, ед.
Техническое решение	конечной энергии от замещаемой нагрузки	первичной энергии
Рациональная ориентация здания по сторонам света	8	3,4	43,2
Использование стеклопакетов с i-покрытием	7	1,2	35,5
Использование застекленных лоджий	7	3,0	42,4
Регулирование вытяжной вентиляции в зависимости от гравитационной составляющей	15	2,3	28,7
Устройство зарадиаторных теплоотражающих экранов	2	0,11	9,4
Дополнительное секционирование входных тамбуров	3	0,51	25,3
Ликвидация «мостиков холода» в ограждающих конструкциях	15	3,21	42,8
Повышение уровня теплозащиты наружных ограждающих конструкций	30	6,9	46,0
Установка радиаторных термостатов	7	2,96	42,4
Квартирные контроллеры	10	4,44	44,4
Установка квартирных теплосчетчиков	25	15,81	63,2
Установка конвекторов с механическим побуждением теплосъема	7	3,0	42,4
Предварительный нагрев холодной водопроводной воды	15	1,8	12,0
Предотвращение охлаждения горячей воды в циркуляционном трубопроводе	10	1,61	16,1
Использование смесителей с автомагическими терморегуляторами	3	0,49	16,4
Рекуперация теплоты вытяжного воздуха	30	12,26	40,9
Утилизация теплоты вытяжного воздуха с помощью тепловых насосов	60	11,2	56,0

Считаю важным, в меняющемся и непостоянном мире, быть абсолютно независимым на сколько это возможно. В данный момент рассматриваю вариант устройства дома с автономными системами жизнеобеспечения, замкнутого цикла и экологически безопасного. С местом (регионом) строительства каждый решает для себя сам и, более того, об этом много статей и постов. Решил поделится найденной информацией и мыслями по данному поводу. В большей степени выкладываю картинки для наглядности. Вариантов очень много, покажу некоторые из них.
Все начинается с проектирования. Необходимо учитывать множество факторов. Экодом должен обеспечиваться теплом, горячей водой и электричеством только за счет солнечной энергии и являться домом нулевого энергопотребления (не использующим невозобновимые источники энергии). Получение тепловой энергии из солнечного излучения осуществляется в солнечных (воздушных или жидкостных) коллекторах, а электрической энергии - в солнечных батареях. Избытки тепловой энергии накапливаются и хранятся в сезонных и суточных аккумуляторах тепла. Длительному сохранению тепла в доме способствуют также архитектурные и конструкторские решения, эффективные утеплители. При недостатке «солнечного» тепла и электроэнергии в экодоме используются другие генераторы тепла на возобновимом топливе, а так же централизованная энергосистема. Для строительства экодома должны использоваться местные строительные материалы, малозатратные по способу добычи, переработке, перевозке, позволяющие применять технологии строительства дома без тяжелой техники. При эксплуатации экодома необходимо применять естественные биоинтенсивные технологии для переработки и утилизации органических отходов (твердых, жидких) и для повышения плодородия почвы, выращивания сельхозпродукции. Это можно обеспечить ведением органического земледелия и выращивания компостных культур для удобрения сада-огорода без привоза удобрений извне. Экодом должен обеспечить накапливание экологического ресурса участка, на котором он построен.
Пример.

1.Солнечный коллектор.
2.Грунтовой сезонный тепловой аккумулятор.
3.Трубы каркаса с вентиляционными каналами.
4.Соломенные блоки.
5.Вентиляторы системы принудительной вентиляции.
6.Теплообменник-рекуператор.
7.Канал в грунте.
8.Армированное стекло
9-10.Полимерная гофрированная трубка.
11.Теплоизолированный бак горячей воды.
12,14,15,20.Воздушно-дренажные каналы.
13.Теплоизолированный гравийный фундамент.
16,17,18.Задвижки.
19.Локальная система биообработки и утилизации стоков для повышения плодородия приусадебного участка.
Архитектура

Пример дома с элементами солнечной архитектуры.

При проектировании необходимо учитывать количество членов семи и будущие потребности.

Архитектура экодома-коттеджа. Внешний вид и планировка

Архитектура экодома-подворья из разных строений

При планировании надо стремиться к уменьшению размеров придомового участка, изымаемого из природы (площадь самого дома и площадок с твердым покрытием). Планировка участка предполагает оптимальное взаимное расположение дома, цветника, ботанической площадки с учетом естественного уклона, направления ветров, окружающей растительности, распределения грунтов.

Планировка участка и прилегающей территории для экодома с активным ведением на участке сельхоздеятельности.

Утепление.

Утепление. Будем исходить из того как теряет тепло традиционный дом.

Все внутренние отапливаемые помещения в разных вариантах конструкции экодома должны быть так теплоизолированы от внешней среды, чтобы теплопотери за год были меньше, чем количество тепла, которое можно получить за год от солнца и аккумулировать в доме. Особое внимание следует обратить на то, чтобы в конструкции корпуса не было мостиков холода.

Как должен быть утеплен экодом

Схемы утепления разных конструкций корпуса экодома.

Фундамент
Традиционно используются следующие типы фундаментов: столбчатые, ленточные, фундаменты из мелких блоков.

Для строительства экодома из этих типов фундаментов лучше подходит буронабивной.

Достоинства. Буронабивной фундамент минимально разрушает ландшафт, он дешевле, т.к. исключается рытье котлована, такой фундамент не требует утепления, гидроизоляции и пароизоляции. На его строительство расходуется меньше бетона и его исполнение возможно без тяжелой строительной техники. Не требуется защиты от радона.
Замечание. При таком фундаменте экодом не имеет подвала. Для размещения инженерного оборудования строится специальное техническое подполье, значительно меньшее, чем подвал. Оборудование можно разместить также в цокольном этаже или в техническом помещении первого этажа.

Ленточный фундамент для дома.

Фундамент из мелких блоков.

Дренажная система при устройстве фундамента.

Для увеличения долговечности фундамента и защиты его от подземных вод, дождевой и талой воды, просачивающейся с поверхности земли, вокруг фундамента устраивают дренажную систему.

Узел состыковки фундамента, перекрытия и стены.

При проектировании узла сочленения фундамента, перекрытия и стены надо избежать мостиков холода.

Перекрытие первого этажа
Возможны три варианта перекрытий для первого этажа:
а) над отапливаемым подвалом
б) над вентилируемым подпольем
в) по грунту.

Стены
При строительстве экодома могут использоваться различные типы стен. Важно обеспечить необходимую теплозащиту и тепловую инерцию экодома. Конструкция стены выглядит следующим образом, если послойно рассматривать ее в направлении изнутри - наружу: сначала идет слой отделки (побелка, обои и т.д.), затем - слой штукатурки, пароизоляция, несущая часть стены (из кирпича, бетона, дерева, грунтоблоков и т.д. или каркас), слой утеплителя, вентилируемый зазор, облицовка. Для упрочнения конструкции стены между слоями устраиваются специальные связи. Стена может состоять из однородного теплоизолирующего материала, а может состоять из тяжелой несущей части и легкого утеплителя. В последнем случае утеплитель всегда располагается снаружи.

Утеплитель
При строительстве энергоэффективного дома можно использовать любой утеплитель. Лучше всего со сроком эксплуатации, равным сроку эксплуатации дома. Утеплитель должен обеспечить такую теплозащиту дома, чтобы суммарные теплопотери зимой были меньше, чем количество солнечной энергии, накопленной летом в сезонном аккумуляторе.
Наиболее широко применяются два типа утеплителя: засыпка легким материалом и плиты из тонких искусственных волокон. При использовании засыпки необходимо предусматривать будущую усадку. Плиты из утеплителя применяются по рекомендации изготовителя. Если срок действия утеплителя меньше срока эксплуатации, необходимо предусмотреть технологию его замены, в том числе - демонтаж облицовки.

Перекрытие второго этажа
Перекрытие между первым и вторым этажами обыкновенное, если второй этаж отапливаемый

Крыша
Типы крыш: совмещенная (применяется для мансардного этажа) и холодная традиционная (для обычного одноэтажного и обычного двухэтажного дома).

Окна, двери.
Простейший способ добиться повышения энергоэффективности окна - это исключение функции проветривания (вентиляции), - и применение теплоэффективных ставень. Простая конструкция окна с внутренней задвигающейся теплоэффективной ставней.

Окно с тройным остеклением и теплоэффективной задвижной ставней.

Входной тамбур
Входной тамбур может быть совсем небольшим - иметь размеры равные толщине стены и размеру дверей. Для удобства проход в технический подвал и в погреб в зимнее время года можно сделать из тамбура, сделав его достаточно большим (выход из тамбура в ледник делать не обязательно, т.к. он эксплуатируется в летнее время года).

Система отопления

Система воздушного солнечного обогрева.

Если построить теплый экодом, как описано в предыдущей главе, то прямое использование солнечной энергии с середины февраля по май и с сентября по октябрь, обеспечит экодом теплом.
В этот период отапливать экодом проще всего при помощи воздушных солнечных коллекторов. Типичная система воздушного солнечного обогрева представлена на Рис. Система состоит из воздушного солнечного коллектора, воздуховодов, вентилятора. Если температура в помещениях недостаточна, то горячий воздух из коллектора попадает в комнату. Более холодный воздух из комнаты подается в воздушный коллектор и подогревается в нем. Если в помещениях тепло, то горячий воздух поступает в тепловой аккумулятор. Воздух начинает циркулировать, когда работает вентилятор, который приводится в действие солнечной батареей. Такая система удобна тем, что вентилятор работает только тогда, когда солнечная батарея вырабатывает электричество и именно в это же время солнечный коллектор нагревает воздух. Весной осенью система работает на нагрев помещения и на накопление тепла в суточном аккумуляторе. Летом эта энергия накапливается в сезонном аккумуляторе.

Воздушный солнечный коллектор

Площадь воздушных коллекторов, необходимая для нагрева помещений в экодоме определяется теплотехническими параметрами дома. В отсутствии солнца недостаток тепла компенсируется дровяной печью медленного горения с каталитическим дожиганием горючих газов.

Каталитическая печь медленного горения

В настоящее время солнечная система обогрева не в состоянии обеспечить полностью отопление дома весь отопительный период. Поэтому для подогрева экодома используются дополнительные печи на растительном топливе. Самые лучшие - это дровяные печи медленного горения с каталитическим дожигом горючих газов (Рис. 6.3). Низкие теплопотери экодома позволяют использовать печи малой мощности. Кроме того, дрова являются возобновимым источником энергии.

Теплый пол.

Воздушное отопление

Схема установки печи-калорифера для системы воздушного отопления дома:
1 - калорифер; 2-4, 6 - каналы; 5 - решётка; 7 - вентилятор.

Печь-калорифер

Печь-калорифер, разрез

Соединение калорифера с топливником

схема распределения тепловых потоков в доме с воздушным отоплением

Система ГВС.

Водогрейные системы, использующие солнечную энергию, бывают двух типов: с естественной и принудительной циркуляцией воды.

Термосифонная водогрейная система с водяным солнечным коллектором

Система солнечного нагрева воды с принудительной циркуляцией.

Суточный водяной аккумулятор тепла

Суточный водяной аккумулятор тепла.
ЭГ - электрогенератор;
ТГ - теплогенератор;
1 - бак с водой; 2 - дымовые трубы; 3 - кожух; 4 - каналы подачи теплого чистого воздуха; 5 - нижняя (входная) дымовая камера; 6 - верхняя (выходная дымовая камера; 7 - подача дыма в регенератор; 8 - подача чистого воздуха к ТА; 9 - кожух; 10 - поверхность теплообмена; 11 - забор чистого холодного воздуха; 12 - забор теплого отработанного воздуха; 13 - выхлопная труба; 14 - переключатель; 15 - канал подачи сбросного воздуха в теплицу; 16 - шторки; 17 - вент-каналы вертикальные; 18 - дымосос.