Естественно-математические науки

Экодом: утопия или реальность?

 
{hsimage|Экодом. http://www.ecoteco.ru ||||} Экодом не случайно называют тепловой крепостью. В нем не нужны ни система отопления, ни кондиционеры, нет сквозняков, не ощущается холод, так как разница температур комнатного воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций ничтожна.
 
Экодом — это индивидуальный или блокированный дом с участком земли, являющийся ради¬кально ресурсосберегающим и малоотходным, здоровым и благоустроенным, неагрессивным по отношению к природной среде. Это достигается главным образом применению автономных или небольших коллективных инженерных систем жизнеобеспечения и рациональной строительной конструкцией дома. Что важно, этими качествами он обладает не только как отдельно взятый, но и системно — со всеми коммунальными и обслуживающими его производственными системами. Экожилье — ключ к будущему.
Основные принципы экодома

•    Природное окружение. Дом «правильно» вписан в окружающий ландшафт, то есть учитывает природные явления (восход, закат солнца и т. д.).
•    Энергоэффективность. Использование энергосберегающих бытовых приборов и инженерных систем.
•    Минимальные энергопотери. Применение новых строительных технологий, улучшенная теплоизоляция. Улучшение системы вентиляции, на которой обычно теряется 1/3 тепла.
•    Использование сложных инженерных систем с единой системой управления. Применение современной высокотехнологичной продукции, а также продукции, использующей природные элементы — солнечные батареи, тепловые насосы и т. д.
•    Пониженный уровень безопасности воздействия приборов, инженерных сетей на обитателей дома.
•    Применение новой концепции отопления, ведущую роль в которой играет система терморегулирования. Использование «бесплатных» источников тепла (солнечное тепло, тепло бытовых приборов и т. д.).
•    Экологический стиль элементов интерьера и бытовых приборов. Возможность последующей переработки материалов.
СОЛНЕЧНАЯ АРХИТЕКТУРА

 
{hsimage|Архитектура экодома |center|||} Пассивная солнечная технология — давно известный способ проектирования и строительства зданий, тысячелетиями используется людьми, чтобы получить максимум преимуществ от солнечного излучения. Работа солнечного коллектора основана на парниковом эффекте: поглощаемое тепловое излучение солнца значительно превосходит обратное тепловое излучение коллектора.

Существует два типа солнечных коллекторов — плоские и вакуумные.
В вакуумном парниковый эффект усилен тем, что обратное тепловое излучение коллектора не может пройти сквозь вакуум, — так же, как в вакуумной колбе бытового термоса. В результате вакуумный коллектор, в отличие от плоского, нагревает теплоноситель до высокой температуры даже в мороз, что является решающим фактором в пользу его выбора для нашей страны. Но зимой, при коротком световом дне и облачности, количество тепла, вырабатываемого солнечным коллектором, значительно снижается.
ТЕПЛОУЛАВЛИВАЮЩИЕ СТЕНЫ

С точки зрения экологичности для экодома наиболее привлекательными можно считать плиты, изготовленные из каменной ваты. Они обладают следующими преимуществами:
•    нетоксичны и неканцерогенны в отличие, например, от такого материала, как асбестовое волокно;
•    базальтовое волокно не ломается, не колется и не сыплется как стекловолокно;
•    негигроскопичны (водопоглощение составляет не более 1,5%) при одновременной хорошей паропроницаемости;
•    с течением времени плиты из каменной ваты не сжимаются в объеме в отличие от стекловатных или шлаковатных плит;

•    материал не подвержен действию грибков и насекомых;

•    негорючи и термостойки — плиты из каменной ваты выдерживают температуру до 1000 °С.

Важнейшее условие сохранения теплового контура здания — наличие приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором тепла (теплообменником).

Принцип действия: наружный холодный воздух поступает в противоточный теплообменник, в котором движется по трубам, омываемым снаружи теплым воздухом, идущим из дома в противоположном направлении. В результате на выходе из теплообменника уличный воздух стремится приобрести температуру комнатного, а последний, напротив, перед выходом из теплообменника стремится к уличной температуре. Так решается задача достаточно интенсивного воздухообмена в доме без потерь тепла.
В России, где климат более суровый, чем, например, в странах Европы, к основному рекуператору следует добавить еще и грунтовой. Его целесообразность доказана тем, что в некоторых западных экодомах применение грунтового рекуператора позволило отказаться от кондиционера. Температура грунта на глубине 8 м более постоянная и составляет около 8-12 °С. Поэтому нужно заглублять рекуператор именно на эту глубину, чтобы уличный воздух, проходя в грунте, независимо от времени года стремился принять соответствующую температуру. На улице могут стоять либо июльская жара, либо январский мороз, но в дом всегда будет поступать свежий воздух, температура которого оптимальна — около 17 °С.
  "ПРАВИЛЬНЫЕ" ОКНА

Коэффициент сопротивления теплопередаче окон должен составлять не менее 1,5 °С • м2/Вт -это еще одно необходимое условие тепловой герметичности экодома.
 
Требования к окнам предъявляются следующие:
•    конструкция профиля должна обладать низкой теплопроводностью и не иметь «мостиков холода»; предпочтительны трехкамерные или пятикамерные профили толщиной 62-130 мм;
•    окна с большой площадью остекления должны выходить на южную сторону;
•    для снижения потерь тепла через окна в зимнее время на ночь их лучше закрывать ставнями, рольставнями или плотными шторами.
Для экодома лучше всего подходят деревянные окна с двухкамерными стеклопакетами (три низкоэмиссионных стекла, межстекольные камеры заполнены криптоном). Стеклопакет должен иметь теплоизоляцию с коэффициентом сопротивления теплопередаче 2 °С • м2/Вт.
УТЕПЛЕНИЕ ЭКОДОМА

{hsimage| Утепленная мансарда|center|||} {hsimage|Утепленная крыша |center|||}
 
Все внутренние отапливаемые помещения 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.
 

 

КРЫША

Крыша, как и фундамент, определяет долговечность дома. Она защищает стены и фундамент от осадков, обеспечивает теплозащиту внутренних помещений. Крыша может служить местом для размещения элементов солнечной энергетики (солнечные коллекторы для нагрева воздуха, воды, солнечные батареи для преобразования солнечной энергии в электрическую). С поверхности крыши можно собрать значительное количество воды для полива и других технических нужд.
В зависимости от желания можно использовать совмещенную кровлю (утепленная крыша, применяется для мансардного этажа) и холодную, которая традиционно применяется при строительстве домов в России для обычного одноэтажного и обычного двухэтажного дома (из соломы, тростника, полубревен, досок).
ФУНДАМЕНТЫ ДЛЯ ЭКОДОМОВ

Фундамент — основа долговечности экодома. Выбор конструкции фундамента и его заглубление определяются в зависимости от типа грунта, веса конструкции дома и расположения грунтовых вод. Традиционно используются следующие типы фундаментов: столбчатые, ленточные, фундаменты из мелких блоков. Выбор фундамента лучше делать исходя из местных традиций.
Для увеличения долговечности фундамента и защиты его от подземных вод, дождевой и талой воды, просачивающейся с поверхности земли, вокруг фундамента устраивают дренажную систему.
ВХОДНОЙ ТАМБУР

В тамбуре должны устанавливаться внутренняя и внешняя утепленные двери. Тамбур можно сделать обогреваемым и необогреваемым. Для повышения теплоизоляции целесообразно предусмотреть дополнительно задвижную теплоэффективную дверь.
 
{hsimage| Утепленный тамбур с дополнительной утепленной задвижной дверью |center|||}
 

 

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Для строительства экодома можно использовать все не запрещенные санитарно-гигиеническими нормами строительные материалы. Необходимо выдержать конечные параметры дома и его устройство, описанное выше.
Тем не менее существуют определенные предпочтения для материалов, которые рекоменду¬ется использовать при строительстве экодома, и способы их производства.
Предпочтительным является максимальное применение строительных материалов из местного сырья, добытого на площадке, и изготовление строительных материалов на этой же строительной площадке. Для того чтобы добиться необходимого качества, а следовательно, необходимых параметров, которые и делают обычный дом экодомом, материалы изготавливаются на специально созданном мини-оборудовании (высокие технологии в производстве строительных мате-риалов при минимальных затратах при изготовлении). Это мини-оборудование может быть использовано без капитального ремонта в течение 10 строительных сезонов при хранении его в зимнее время под навесом.

Экологические дома в Ленинградской области

27 мая 2005 года активисты НКО и экожурналисты из Санкт-Петербурга, Ленобласти и Карелии при содействии организации «Друзья Балтики» встретились с норвежскими экоархитекторами на берегу реки Сясь в деревне Рыжково Волховского района, чтобы обсудить возможности сотрудничества для развития экостроительства у нас в регионе.
В Рыжково норвежские архитекторы совместно с некоммерческим фондом «Школьный Дом» строят дом из соломы и глины. Это лишь одна из известных технологий использования местного дешевого природного материала для создания экодома.
Новые подходы норвежских архитекторов — не только использование соломы и глины, но и стремление обеспечить все принципы экологического дома, дружественного природе и человеку.
Утепление в «дышащем доме» обеспечивается с помощью органических материалов. Кроме соломы или дерева норвежские архитекторы используют для этого блоки из переработанного вторичного тряпья, прессованного льна. Стены строят из соломы, соломенно-глиняных блоков или других природных материалов, как правило, на основе деревянного каркаса. Окна в экодоме с южной стороны большие и хорошо утепленные (с двойным остеклением и очень хорошо пригнанными рамами без щелей), чтобы впустить в дом как можно больше солнечного света и тепла. Северные окна гораздо меньше южных, но тоже очень хорошо утепленные. В доме есть входной тамбур -обязательный элемент утепления.
Подобный дом уже построен норвежцами на противоположном берегу реки Сясь в коммуне «Светлана», где живут инвалиды.
Норвежские архитекторы и российские активисты НКО обсуждали возможности распространения этого опыта и развития экостроительства. У НКО большой интерес к этой теме и есть опыт во многих областях. «Друзья Балтики» на встрече в Рыжково поделились опытом внедрения простых методов энергоэффективности в домах и квартирах, информацией о доступных возобновляемых источниках энергии, о международном образовательном проекте SPARE. «Центр Экологических Инициатив» рассказал об экологически дружественных технологиях переработки сточных вод в индивидуальных домах и маленьких селениях, основанных на шведском опыте.
Методы экостроительства интересны многим людям и организациям. Например, общественная организация «Свет Ладоги» планирует строительство школьного экологического экспедиционного центра на острове в Ладожском озере близ Сортавалы с применением экотехнологий. У энтузиастов из Выборгского района Ленобласти есть планы строительства экодеревни «Варяжский Двор» с получением энергии от микроГЭС, а в будущем и от солнца и ветра.
Стоимость таких домов гораздо ниже стоимости домов из других материалов (кирпича и даже дерева), а по комфортности и энергосбережению они их значительно превосходят. С учетом влажного климата Северо-Западного региона, защитив и украсив сайдингом фасады дома из соломы, можно в короткое время решить вопрос с доступным жильем в сельской местности.


Выводы

Реализация проекта «Экодом» и последующее широкомасштабное использование заложенных в него технологий должно решить самые актуальные задачи нашего времени: обеспечение жителей России комфортным жильем, построенным и эксплуатируемым на основе ресурсо- и энергосберегающих технологий с использованием местных материалов, и экологизация коммунально-бытового сектора.
Дом с описанными свойствами не случайно называют тепловой крепостью. В нем при мягком климате не нужны ни система отопления, ни кондиционеры, нет сквозняков, не ощущается холод, так как разница температур комнатного воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций пренебрежительно мала. Дом обогревает тепло, выделяемое бытовыми приборами, телами обитателей — хозяев и домашних животных, а также солнечная энергия. Поскольку в здании нет высушивающих воздух отопительных приборов, микроклимат можно сравнить с благодатной летней погодой где-нибудь на курортах горной Швейцарии. Это благоприятно воздействует, например, на тех, кто страдает от аллергии.
Многие составляющие концепции пассивного дома вполне реализуемы в России. Так, при реконструкции жилого фонда уже успешно применяют технологии, способствующие повышению энергоэффективности зданий. Это утепление фасадов с использованием современных теплоизоляционных материалов, применение схем принудительной вентиляции и современных оконных систем. Правда, практическое внедрение энергосберегающих технологий на первых порах стоит недешево. Однако, как показывают расчеты, большие капитальные затраты быстро окупаются за счет низких эксплуатационных расходов. То есть вложение в энергосберегающие решения можно считать долгосрочной и весьма надежной инвестицией.
Необходимо понять: строительство удобного, здорового экологического дома сегодня вовсе не утопия, а необходимая реальность.

Полностью опубликовано в сборнике "Водная среда и природно-территориальные комплексы: исследование, использование, охрана." Материалы IV Школы-конференции молодых ученых с международным участием (26–28 августа 2011 г.). Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2011. C. 169-175.