CC BY
20
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЖИЛОЕ ЗДАНИЕ © Кадрова А.Ю.*
Владимирский государственный университет им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых,
г. Владимир
Предложены архитектурно-строительные решения по созданию автономных индивидуальных жилых зданий для умеренного климатического пояса северного полушария. Конструкция предполагает удобство в обслуживании здания.
Одним из основных направлений развития индивидуального жилищного строительства является создание зданий, не потребляющих от внешних источников энергоресурсов. При этом необходимо найти такие архитектурно-строительные решения, которые обеспечивают требования по энергоэффективности, экологичности и минимизации затрат на строительство и эксплуатацию здания.
В большинстве литературных источников подробно проработаны либо отдельные системы жизнеобеспечения, либо фрагменты этих систем. Часто не прослеживаются последствия частных решений на общую компоновку здания и удобство обслуживания при эксплуатации.
Индивидуальное жилое здание Г.Г. Плехова [1] предусматривает ступенчатое размещение помещений с расположением по центру здания общего лестничного блока. Такая компоновка лишает помещения индивидуальности, занимая либо значительную площадь, либо используя большие углы возвышения лестничных маршей. Переход из одного помещения в другое предполагает включение освещения лестничного блока, что нежелательно для спальных комнат. Имеются другие трудности эксплуатационного характера, например проблема шумоизоляции.
Конструкция энергоэффективного здания «Экодом 80ЬЛЯ-5» [2] предполагает южный скат крыши из двух участков с разными уклонами, на которых размещены солнечные панели разных типов. На нижнем участке, имеющем меньший уклон, размещены фотоэлектрические солнечные панели и дополнительно часть участка занята светоотражающей поверхностью. На верхнем участке с большим уклоном установлены тепловые солнечные панели в зоне отраженного света от светоотражающей поверхности нижнего участка. Таким образом, тепловые солнечные панели воспринимают прямое излучение солнца и отраженное от светоотражающей поверхности. Однако окажется, что наклоны обоих участков далеки от оптимального для данной
* Студент кафедры Технико-технологических дисциплин. Научный руководитель: Шарыгин Л.Н., доцент, кандидат технических наук.
широты местности, поэтому эффективность преобразования солнечной энергии и в электрическую (фотоэлектрическими панелями) и в тепловую (тепловыми панелями) окажется низкой. В процессе эксплуатации светоотражающая поверхность на участке малого уклона требует регулярной чистки от оседающих загрязнений.
Здание «Экодом» [3] предусматривает применение тепловых солнечных панелей, размещенных на крыше, и теплового аккумулятора в заглубленной части. Стеновые панели предполагаются многослойными, разделенными герметичными воздушными промежутками в одном из которых размещен дополнительный отопительный контур. Очистка при эксплуатации теплового аккумулятора облицованного трубчатыми решетками и заполненного теплоемким материалом весьма затруднена, особенно от солей кальция. Не ясно, как обслуживать дополнительный отопительный контур, размещенный в герметичном воздушном промежутке стеновой панели.
п , т-, „ Рис. 2. Фрагмент плана
Рис. 1. Внешний вид здания г
участка местности
Представляет интерес конструкция Экодома [4]. Как следует из опубликованных материалов этот экодом представляет собой ряд помещений, выполненных на основе стен с окнами, перекрытий стен и крыши. Система вентиляции (кондиционирования) представлена аккумулятором холода в виде ледника с воздуховодом. Система отопления включает соединенные трубопроводом солнечные тепловые панели на крыше здания, электроподогревную емкость и аккумулятор тепла в виде расположенной под домом емкости с наполнителем. Система водоснабжения предусматривает установку для производства воды. В систему электроснабжения входит ветроге-нератор, соединенный с аккумулятором электрической энергии. Система канализации включает в себя санузел, который соединен с биореактором, размещенном под зданием, а имеет биофильтр. Хотя отдельных указаний в рассматриваемых материалах нет, будем полагать, что конек крыши ориентирован с востока на запад, соответственно солнечные тепловые панели установлены на южном скате крыши. Здесь имеем также значительные трудоза-
траты на обслуживание интересных систем в частности большой объем работ предполагает периодическая чистка аккумулятора тепла, особенно от солей кальция в замкнутом подземном пространстве. Удаление скапливающихся твердых отложений в подземном (под домом) биореаторе тоже трудоемкая операция, предполагающая последующее проветривание всего здания от аммиачных запахов. Определенное неудобство вносит обслуживание ледника.
Предлагаемые технические решения поясняются рис. 1-5.
Рис. 3. План первого этажа Рис. 4. План второго этажа
На фундаменте 1 установлены несущие стены 1-6. Объем здания, ограниченный несущими стенами, разделен перегородками 7-11 на помещения: 12 - прихожая, 13 - гостиная, 14 - кухня, 15 - лестничная клетка, 16 - пультовая инженерных систем, 17 - санузел (туалет, ванная, душ), 18 - гараж, 19 -входной тамбур. Помещения 16-19 образуют одноэтажный хозяйственный блок. Первый этаж перекрыт плитами 20, опирающимися на несущие стены. Окна и двери на чертежах изображены в соответствии с требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 21.501-93, поэтому номера позиций не проставлены. Хозяйственный блок имеет крышу 21.
На втором этаже перегородки 22-24 образуют четыре спальные комнаты 25-28 и площадку 29 лестничной клетки, для освещения которой имеется окно 30. Второй этаж перекрыт плитами 31.
Помещение между плитами второго этажа и двухскатной крышей 32 образует зимний сад 33. Лестничная клетка содержит два марша 34, 35 первого этажа и два марша 36, 37 второго этажа. По два лестничных марша на каждом этаже создают удобство пользования домом и способствуют быстрой эвакуации людей в аварийной ситуации. На первом этаже лестничные марши примыкают к стене 4, а на втором - к перегородке 24. Лестничные марши имеют ограждения, отраженные на чертежах.
Обратимся к устройству зимнего сада. Сверху, как было отмечено выше, помещение зимнего сада замыкает двухскатная крыша 32. Северный скат крыши обычного исполнения. Южный скат поделен на три участка. Сред-
ний участок 38 выполнен светопроницаемым и имеет окно 39 с поворотной створкой. На одном крайнем участке 40 размещены солнечные фотоэлектрические панели системы электроснабжения, а на другом 41 - солнечные тепловые панели системы теплоснабжения. Торцовые стены 42, 43 выполнены светопроницаемыми, например из стеклопакетов. Такое исполнение зимнего сада обеспечивает достаточную освещаемость растений, поскольку в летнее время солнце описывает на небосклоне в средних широтах дугу свыше 180°.
зг А-А
Рис. 5. Разрез А-А по рис. 4
Обустройство инженерных систем зависит от планировки участка, которая определяет протяженность подземных коммуникаций. Рационально биореактор 44 разместить вблизи хозяйственного блока с северной стороны, где будет меньше света для растений участка. Опорную мачту с ветрогене-ратором 45 предпочтительно установить в зоне видимости, что оживит видимый из окон пейзаж, например по направлению юго-запад. Установка для производства воды 46 (скважина или колодец снабженные насосом) должна быть удалена от биореактора. Поскольку ее наземная часть имеет малую высоту она может быть расположена вблизи мачты ветрогенератора, что позволит объединить кабельный канал от этих устройств до пультовой 16.
К инженерным системам относятся электроподогревная емкость 47 и бак-накопитель холодной воды 48. С целью обеспечения самотека горячей и холодной воды к раздаточным элементам водопотребления (на кухне и са-
нузле) указанные устройства установлены в зимнем саду, т.е. на большой высоте, по северной стороне зимнего сада. Такая планировка дополнительно упрощает процедуру полива растений. Обе емкости 47, 48 снабжены датчиками уровня. Электроподогревная емкость 47 оснащена многоходовым электроуправляемым переключателем воды, позволяющим реализовывать наполнение емкости и подключение к раздаточной магистрали, ведущей к потребителям. Емкость 47 при таком расположении выполняет также функцию расширительного бачка системы отопления.
К инженерным системам относится система вентиляции. Ее основу составляет вертикальный канал 49 в форме короба. Короб расположен на перекрестии перегородок, имеет вентиляционные отверстия и люки со створками. Функция канала 49 двойная, кроме функции элемента системы вентиляции он предназначен для размещения элементов коммуникаций (кабелей, труб) инженерных систем. Обслуживание указанных элементов осуществляется через люки короба. Верхний открытый торец вертикального канала 49 выходит в помещение 33 зимнего сада. Такое исполнение обеспечивает подпитку зимнего сада теплым восходящим из внутренних помещений воздухом. Важно также, что этот воздух имеет повышенное содержание двуокиси углерода, выдыхаемой жителями, которая будет усваиваться растениями зимнего сада, способствуя их развитию.
Таким образом, предложенные компоновочные и архитектурно-строительные решения обеспечивают индивидуальное жилое здание автономным электро-, водо- и теплоснабжением. Подача пользователю холодной и горячей воды организована самотеком. Пультовая инженерных систем расположена рядом с кухней, здесь же находятся аккумуляторы системы электроснабжения. Основной вход в здание предусмотрен через тамбур, что обеспечивает эффект шлюзования. Растения зимнего сада получают солнечную энергию весь световой день. Полив растений не представляет труда, поскольку емкости холодной и горячей воды находятся непосредственно в саду. Сад подпитывается тепловой энергией от системы вентиляции и электроподогревной емкости. Рациональная планировка участка сокращает траты коммуникаций.
Список литературы:
1. Индивидуальное жилое здание Плехова Г.Г. Патент ЯИ 2105117, МПК Е04Н 1/00 / Г.Г. Плехов. Опубл. 20.02.1998.
2. Энергоэффективное здание «Экодом 80ЬЛЯ-5». Патент ЯИ 2342507, МПК Е04Н 1/00 / П.А. Казанцев. Опубл. 27.12.2008.
3. Здание «ЭКОДОМ». Патент на ПМ ЯИ 27133, МПК Е04/Н 5/00 / И.М. Марчук. Опубл. 10.01.2003.
4. ЭКОДОМ. Патент ЯИ 2334850, МПК Е04Н 1/00, Р24Б 12/00, С02Б 11/04 / В.Б. Крахт и др. Опубл. 27.09.2008.
