CC BY
307Строительство и техногенная безопасность №14(66) - 2019
УДК 728.37:620.92
ПАССИВНЫЙ ДОМ (ЭКОДОМ). Голикова А.А., Нагаева З.С.
Академия строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «КФУ им.В.И.Вернадского», 295493 РК г.Симферополь, ул.Киевская, 18 e-mail: Anastasiya98.00.98@yandex. ru e-mail: [email protected]
Аннотация. Сегодня вопрос экологичности жилья актуален как никогда. Массовое жилищное строительство далеко не экологично. В помещениях складывается неблагоприятная для человека среда: вместе со строительными материалами, мебелью и оборудованием в квартиры попадают вредные для организма человека вещества, системы вентиляции не обеспечивают очистки воздуха в помещениях, нарушается шумовой режим, велики теплопотери зданий, а микроклимат в них не соответствует требованиям комфортности жилой среды. Многоэтажные здания не обеспечивают их жителям необходимой связи с земельным участком, вокруг непомерно крупных жилых домов формируются неблагоприятные микроклимат и психологическая обстановка, архитектурный облик построек не отвечает эстетическим запросам современного человека. Архитекторы не могут решить все мировые экологические проблемы, но могут проектировать здания, требующие только часть потребляемой ныне энергии. Современные застройщики начали возводить экологически чистые дома, используя новейшие технологии. Одним из последних достижений в данной отрасли стал пассивный дом или экодом. Экодом - это дом, в котором используются исключительно натуральные материалы, отсутствуют традиционные системы отопления и минимизировано потребление электроэнергии.
Предмет исследования: В данной статье рассмотрены основные аспекты строительства энергоэффективных (пассивных) домов, положительные и отрицательные стороны экодомов.
Материалы и методы исследования: в данной статье предлагается возможное решение экологических проблем, связанных с загрязнением окружающей среды и влияющих на здоровье человека. Предлагается к рассмотрению строительство энергоэффективных домов.
Ключевые слова: Пассивный дом; энергоэффективный дом; экодом.
ВВЕДЕНИЕ
Экологически грязные дома - это не фантазии учёных и специалистов, а реальный факт, от которого страдает множество людей. Нередко бывает так, что у человека, после возвращения домой, начинаются головные боли или насморк. Сразу приходит мысль об аллергии, но стоит выйти на свежий воздух, как все симптомы проходят. Это всё происходит регулярно и ни один врач не может помочь, причину нужно искать в экологии своего жилища. В медицине сейчас даже появился новый диагноз: синдром больных зданий, а в санитарии -новая тема: экологическая безопасность жилища.
Сегодня вопрос экологичности жилья очень актуален. Проблемы окружающей среды воздействуют на архитектуру на каждом ее уровне. Половина потребления энергии в развитых странах приходится на здания, и еще четверть - на транспорт. Архитекторы не могут решить все мировые экологические проблемы, но могут проектировать здания, требующие только часть потребляемой ныне энергии. Современные застройщики начали возводить экологически чистые дома, используя новейшие технологии. Одним из последних достижений в данной отрасли стал пассивный дом или экодом.
Существует определение, что пассивный дом, энергосберегающий дом или экодом — это
сооружение, основной особенностью которого является отсутствие необходимости отопления или малое энергопотребление, такой дом отличается полным отсутствием традиционных систем отопления. Внутри помещения постоянно поддерживается благоприятный микроклимат, при этом негативное воздействие на окружающую среду абсолютно исключено. Расход энергоресурсов такого жилья составляет лишь 10% от показателя затрат обычных частных домов. Однако, именно в отсутствии традиционных систем отопления заключается главный минус экодома, его можно построить только в регионах, где солнечной энергии достаточно для того, чтобы обеспечить ею такой дом.
ПРЕДЫСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЗДАНИЙ
Термин «Пассивный дом» появился около 25 лет назад в Германии. В мае 1988 года профессор Бо Адамс (Швеция) и Вольфган Файст (Германия) разработали концепцию жилого дома, который для отопления и горячего водоснабжения должен был потреблять минимум энергии. Это давало возможность отказаться от
использования отопительных приборов. Согласно расчетов, для отопления было достаточно
солнечного тепла и того тепла, которое вырабатывается жильцами.
На основании предварительных расчетов был разработан проект дома, в котором учитывались: архитектурные энерго-экономичные решения; в вентиляционной системе предусмотрен рекуператор — теплообменник, благодаря которому теплый воздух, выходящий из помещений, подогревал холодный воздух, входящий в дом; разработана система управления вентиляции с контролем качества воздуха; разработаны новые энергосберегающие оконные рамы; разработаны специальные
энергосберегающие конструктивные узлы; учтено
использование солнечного тепла; разработана система рекуперации (т.е. использования) тепла от сточных вод.
Пассивный дом - это, в первую очередь, энергоэффективный дом. Экодома - это не идеализированное представление дома будущего, это вполне реальные дома, строительство которых с каждым годом преобретает все большую популярность.
Задолго до строительства первого пассивного дома, в США, штат Нью-Хэмпшир, в Манчестере, был построен первый экодом, в 1972 г., в преддверии энергетического кризиса. (Рис.1).
Восточный фасад здания Солнцезащитные устройства
Рис.1. Офисное здание для администрации общих служб. США, штат Нью-Хэмпшир, Манчестер Fig.1. Office building for the administration of common services. USA, New Hampshire, Manchester
Перед архитекторами Николасом Исааком (Nicholas Isaak) и Эндрю Исааком (Andrew C. Isaak) стояла задача создать 6-ти этажное федеральное здание, общей площадью 16350 м2, с подземной двухъярусной автостоянкой. Проект дома представлял собой куб, такая форма минимизировала потери тепла за счет лаконичности архитектурного решения. Остекление составляло всего 10% поверхности стен, а на крыше были установлены солнечные коллекторы. Наружные стены имели двухслойную конструкцию, а окна солнцезащитные козырьки. Архитектура здания позволяла максимально
использовать естественное освещение, в том числе благодаря открытой планировке внутренних помещений. Были продуманы резервуары для хранения охлажденной и нагретой воды и вентиляция с рекуперацией.
Второе энергоэффективное здание "EKONO-Ьоше" было построено в г. Отаниеми, Финляндия (1973-1979 гг). Компания "EKONO" занималась исследованием в области сохранения и оптимального использования энергии с 1950 г. Накопленный специалистами компании опыт был реализован в инновационном проекте здания, получившем название "EKONO-house". (Рис.2).
Рис.2. "ЕКОКО-Ьзше", г. Отаниеми, Финляндия (1973-1979 гг). "ЕКОКО-Иоше", О1ашеш1, ЕЫаМ (1973-1979).
Особенность проекта состояла в строительстве 2-х секций здания. Внешне они были одинаковыми, но первая секция была построена по существующим на тот момент строительным нормам и не содержала инновационных решений по энергосбережению. Во второй такие решения были использованы. Это были исследовательские лаборатории, цель строительства которых, была в изучении и сравнении энергопотребления обеих секций. В результате проектировщики получили уникальную возможность оценить эффективность выбранных решений.
Основные инновационные энергосберегающие решения здания "EKONO-house" заключались в следующем: эффективное использование внутреннего объема для минимизации площади ограждающих конструкции и уменьшения через них теплопотерь; эффективная теплоизоляция ограждающих конструкций для уменьшения теплопотерь; высокая теплоемкость ограждающих конструкций для накопления тепла и повышения теплоустойчивости здания; аккумулирование тепла солнечной радиации в основании сооружения для снижения нагрузки на систему отопления; применение вентилируемых окон для уменьшения теплопоступлений в летнее время и уменьшения теплопотерь в зимнее время; минимальные утечки воздуха (герметичность здания) и низкий расход наружного воздуха в системе вентиляции для снижения затрат энергии на отопление здания; эффективное освещение для снижения затрат электрической энергии; система автоматического управления оборудованием климатизации и освещением для оптимизации и учета потребления энергии.
Ежегодное удельное теплопотребление первой секции здания "EKONO-house" составило 124 кВтч/м2. В то время это было на 50 % ниже чем в административных зданиях Финляндии Подобные здания в США имели еще большее удельное теплопотребление. Ежегодное удельное электропотребление первой секции 79 кВтч/м2 что также ниже, чем в Финляндии и США. Удельное теплопотребление второй секции здания "ЕKONO-Ьоше" составляет 70 кВтч/м2, удельное
электропотребление - 57 кВтч/м2, что составляет примерно одну треть от энергопотребления традиционных сооружений подобного типа.
Таким образом, можно сделать вывод, что до появления в архитектуре понятия «пассивный дом», архитекторы старались не только проектировать красивые фасады зданий, перед ними стояла задача спроектировать дом «умными», т.е. менее энергозатратными, и в то же время удобным и надежным в эксплуатации.
КЛЮЧЕВЫЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ ПРОЕКТА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ДОМА
Существуют несколько клычевых аспектов, которых следует придерживаться при проектировании экодомов:
1.Форма проектируемого здания:
При создании проектов таких домов специалисты определяют их оптимальную форму, которая позволит создать просторное помещение при минимальной внешней площади. Данный ход позволяет сократить теплопотери через наружную поверхность.
Экодома, по форме (конструкции), можно разделить на следующие типы:
а). Купольный экодом - конструкция дома имеет вид купола. Материалом может выступать дерево или кирпич. Крыша покрывается зеленой кровлей, одулином или черепицей.
б). Экодом с плоской кровлей - конструкция состоит из дерева, с использованием соломенных панелей и живых растений на поверхности крыши.
в). Классический дом - вид экодома, построенный из сруба дерева и кирпича.
г). Круглый дом - имеет округлую форму. При постройке используют глину, дерево, кирпич или солому. Кровля круглого дома может быть из металочерепицы.
2. В экодоме должно быть мощное утепление (для кровли и стен коэффициент теплового сопротивления должен составлять не менее R40 и R60), тщательная герметизация примыканий стен и крыши, фундаментов и т. д., герметизация проемов
вокруг окон и дверей, установка систем вентиляции, оснащенных оборудованием для рекуперации тепла. Например, если уделить внимание крыше: многие архитекторы рекомендуют делать максимально простые крыши для энергосберегающего дома. Часто останавливаются на двухскатном варианте, причем чем более пологим он будет, тем более экономным окажется дом. На пологой крыше будет задерживаться снег, а это дополнительное утепление зимой.
З.Планировка. В экодоме двери и окна не должны выходить на северный фасад здания, наличие входного тамбура обязательно (это уменьшит теплопотери в зимнее время). По возможности, жилые помещения располагать выходящими на восточный фасад, на северном же располагать буферные помещения (складские помещения, кладовые, гаражи и др.).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ
В ходе проведенного исследования следует что энергоэффективные дома - это вполне реальные дома, строительство которых развивается с каждым годом. Добиться минимизации затрат на электроэнергию можно за счет архитектурных прийомов, применяемых на внешних фасадах здания (остекление южного фасада здания, строительство буферных помещений и др.).
Стоит отметить, что в строительстве пассивных домов есть не только положительные аспекты, но и недостатки. К недостаткам энергоэффективных домов относятся:
- Постройка экодомов в центре больших мегаполисов невозможна, так как экодом - это только малоэтажное жилье, чаще всего коттедж для одной или нескольких семей.
- Энергоэффективные дома не предназначены для регионов с суровым климатом, где мало солнца и большое количество морозных дней. В таких местах дома все равно придется отапливать за счет сторонних источников энергии, т.к. минимизация затрат на электроэнергию в пассивном доме осуществляется за счет обогрева солнцем.
- Экодом может стоить в несколько раз дороже обычного дома той же площади. Дорогие материалы, системы сбережения энергии и переработки отходов - все это обходится в серьезные суммы. Впрочем, экодом со временем может окупиться благодаря экономии на энергии.
- Проект каждого экодома разрабатывается индивидуально, с учетом климата, рельефа и других особенностей того места, на котором он будет стоять. Это делает невозможным создание дешевых типовых проектов экодомов. Для строительства таких домов нужны специальные навыки работы по новым технологиям, позволяющим сделать дом герметичным.
Пассивный дом можно назвать домом будущего. В таком доме обретается независимость от цен на энергетические ресурсы, постройка
экодома обеспечит более качественный уровень жизни и здоровья человека. Вред окружающей среде, что актуально в настоящее время, будет минимален, или вообще не будет наносится. Но, к большому сожалению, экодома недоступны там, где природа не может обеспечить достаточной солнечной энергией, в регионах с суровым климатом. Также для строительства таких домов необходимы специальные навыки, также большие расходы на проект и материалы. Впрочем, экодом со временем может окупиться благодаря экономии на энергии. Однако, хочется верить, что в будущем и эта проблема будет решена, ведь технология создания экологических домов появилась совсем недавно, и она постоянно совершенствуется. Уже очевидно, что в будущем такие дома будут стоить гораздо дешевле. Возможно, удастся устранить и другие недостатки таких жилищ.
ВЫВОДЫ
Энергосберегающий дом - это здание, в котором поддерживается оптимальный
микроклимат, при этом потребление различных видов энергии, от сторонних источников, находится на низком, в сравнении с обычными строениями, уровне потребления.
Энергосберегающий дом обладает хорошей теплоизоляцией, и не только получает тепловую энергию от сторонних источников, но и сам служит источником тепла.
Пассивный дом можно назвать домом будущего. Такой дом, как и любой другой, имеет свои достоинства и недостатки, рассмотренные ранее. В экодоме обретается независимость от цен на энергетические ресурсы, такая постройка обеспечит более качественный уровень жизни и здоровья человека.
Строительство энергоэффективного дома обойдется на 10-30% дороже, чем возведение аналогичного неэнергоэффективного здания. Однако при достижении стандарта пассивного дома можно не тратиться на стандартные системы отопления и охлаждения, а сэкономленные средства могут быть направлены на повышение качества других компонентов дома. Ежемесячные же эксплуатационные расходы снижаются в несколько раз. Это долгосрочное энергосбережение делает пассивный дом привлекательным для инвестирования, особенно в условиях истощения энергоресурсов и роста цен на энергию.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Габриель И., Ладенер Х. Реконструкция зданий по стандартам энергоэффективного дома: БХВ -Петербург, 2011.
2. "Развитие теоретических и практических основ концепции пассивного дома", А.О. Пилипенко, журнал "Архитектура и строительство" 1/2014
3. С. Н. Булгаков. Энергоэффективные строительные системы и технологии. Опубликовано в журнале АВОК № 2/1999, рубрика: Энергоэффективные здания. Технологии.
4. В. Файст. Основные положения по проектированию пассивных домов, Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008.
5. Нанасова С. М. Малоэтажные дома, М.: Издательство ассоциации строительных вузов, 2007.
6. Казанцев П. А. Основы экологической архитектуры и дизайна, Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2008.
7. Дыховичный Ю. А. и др. Архитектурные конструкции малоэтажных жилых зданий. М.: Москва, Архитектура-С, 2006.
8. А.Е. Елохов. Пассивный дом: комфорт, энергосбережение, экономия, журнал "Коммунальный комплекс России" №2 (104), 2013.
9. А.Е. Елохов. Энергопассивное домостроение в России, журнал СтройПРОФИль №2 (105) 2013
10. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М. Научные основы проектирования энергоэффективных зданий. // АВОК. - 1998.
11. А. П. Дубров. Экология жилища и здоровье человека. - Уфа: Слово, 1995.
12. Klaus Daniels. The Technology of Ecological Building - Birkhauser-VerlagfurArhitektur. Basel, 1997.
13. Jurobic S. A. An investigation of the minimization of building energy load through optimization techniques - Los Angeles scientific center, 1MB Corporation, Los Angeles, California.
14. LEED 2009 for New Construction and Major Renovations Rating System US Green Building Council 2009. http://www.usgbc.org.
REFERENCES
1. Gabriel I., Ladener H. Reconstruction of buildings according to the standards of an energy-efficient house: BHV-Petersburg, 2011. (In Russian) 2. "Development of theoretical and practical principles of the concept of a passive house", A.O. Pilipenko, magazine "Architecture and Construction" 1/2014
3. S. N. Bulgakov. Energy efficient building systems and technologies. Published in ABOK magazine No. 2/1999, rubric: Energy-efficient buildings. Technology. (In Russian)
4. V. Feist. Basic provisions for the design of passive houses, Publishing House of the Association of construction universities, 2008. (In Russian)
5. Nanasova S. M. Low-rise buildings, Moscow: Publishing house of the association of construction universities, 2007. (In Russian)
6. Kazantsev, P.A., Fundamentals of Ecological Architecture and Design, Vladivostok: FESTU Publishing House, 2008. (In Russian)
7. Dykhovichny Yu. A. and others. Architectural structures of low-rise residential buildings. M .: Moscow, Architecture-C, 2006. (In Russian)
8. A.E. Yelokhov. Passive house: comfort, energy conservation, savings, the magazine "Communal complex of Russia" № 2 (104), 2013. (In Russian)
9. A.E. Yelokhov. Energy-resistant housing construction in Russia, the magazine StroyPROFIL №2 (105) 2013
10. Tabunshchikov Yu. A., Brodach MM Scientific basis for the design of energy efficient buildings. // AVOK. - 1998. (In Russian)
11. A.P. Dubrov. Ecology of the home and human health. - Ufa: the Word, 1995. (In Russian)
12. Klaus Daniels. The Technology of Ecological Building - Birkhauser-VerlagfurArhitektur. Basel, 1997.
13. Los Angeles Scientific Center, 1MB Corporation, Los Angeles, California.
14. LEED 2009 for the Green Building Council 2009. http://www.usgbc.org.
PASSIVE HOUSE (ECO HOUSE). Golikova A.A., Nagaeva.Z.S.
Academy of Construction and Architecture e-mail:[email protected]
Summary Today, the issue of environmental housing is more relevant than ever. Mass housing is far from sustainable. An environment unfavorable to humans develops in the premises: together with building materials, furniture and equipment substances harmful to the human body get into the apartments, ventilation systems do not provide air purification in the rooms, noise conditions are disturbed, building heat loss is high, and the microclimate in them does not meet the requirements of comfort living environment. Multi-storey buildings do not provide their residents with the necessary connection with the land plot; around the excessively large residential buildings, unfavorable microclimates and psychological conditions are formed, the architectural appearance of the buildings does not meet the aesthetic needs of modern people. Architects cannot solve all global environmental problems, but can design buildings that require only a fraction of the energy consumed today. Modern developers began to build environmentally friendly homes using the latest technology. One of the latest achievements in this industry has become a passive house or eco-house. Eco-house is a house in which only natural materials are used, traditional heating systems are absent and electricity consumption is minimized.
Subject of research: This article describes the main aspects of the construction of energy-efficient (passive) houses, the positive and negative aspects of eco-houses.
Materials and methods: this article proposes a possible solution to environmental problems associated with environmental pollution and affecting human health. It is proposed to consider the construction of energy-efficient homes.
Key words: Passive house; energy efficient house; eco house
