CC BY
34АРХИТЕКТУРА
Vlasenko V. M.
Master's student of the Department of Architecture and Spatial Planning of FABD
Martynov VL. Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Architecture spatial planning of FABD National Aviation University, Kyiv, Ukraine
PRINCIPLES OF FORMATION OF ENERGY EFFICIENT RESIDENTIAL BUILDINGS
ВалерЫ MuxaünisHa Власенко
магктрант кафедри архтектури та просторового планування ФАБД Вячеслав Леотдович Мартинов
д.т.н., проф., професор кафедри архтектури просторового планування ФАБД Нацюнальний авгацшний утверситет, Кшв, Украна
ПРИНЦИПИ ФОРМУВАННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ ЖИТЛОВИХ БУД1ВЕЛЬ
DOI: 10.31618/ESSA.2782-1994.2021.2.74.136
Summary. The article analyzes the European and Ukrainian modern experience in designing energy efficient housing. The relevance and innovation of designing energy-efficient residential buildings and complexes, as well as its features are determined. The basic principles of designing energy efficient residential buildings are determined.
Анотащя. У статп аналiзуeться европейський та укра!нський сучасний досвщ проектування енергоефективного житла. Визначено актуальнють та шовацшшсть проектування енергоефективних житлових будiвель та комплекав, а також його особливостг Визначено основш принципи проектування енергоефективних житлових будiвель.
Key words: energy efficient housing, residential complex, energy efficient engineering solutions, architectural and planning solutions, energy efficient building.
Ключовi слова: енергоефективне житло, житловий комплекс, тженерш енергоефективш ршення, архтектурно-планувальш ршення, енергоефективний будинок.
Постановка проблеми. На початку ХХ1 ст. сформувалося сучасне бачення Midi' свгтово! енергетики - максимально ефективне використання природних паливно-енергетичних ресурав (ПЕР) та потенщалу енергетичного сектора для зростання свгтово! економши i шдвищення якосп життя населення планети.
Сьогодш у провiдних кра!нах формуеться нова енергетична цивiлiзацiя, основнi
риси яко!: енергоефективнiсть; iнтелектуальнi енергетичнi системи, яш побудованi згiдно концепцii' Smart Grid; також децентралiзацiя енергетики; використання природних
вiдновлювальних джерел енерги.
Актуальнiсть даного дослiдження визначаеться потребою у цшсному пiдвищеннi енергоефективностi житлових будiвель, проектування i будiвництва енергоефективних житлових будиншв i3 застосуванням поновлюваних джерел енерги.
Тому питання впровадження комплексних будiвельних рiшень енергоефективних будiвель, розробка iнновацiйно енергодизайну та штегрування систем активних та пасивних будиншв залишаеться актуальним для Укра!ни.
Аналiз дослiджень та публiкацiй. Особливого розвитку науковi дослiдження з формування
архггектури енергоефективного житла набули розвитку з шнця 70х poKiB. В Укра1ш проблемами у сфеpi енеpгoефективнoстi будiвель почали займатися в кiнцi 90-х рошв. У 2000-х роках проблеми формоутворення енергоефективного житла можна пpoслiдкувати у роботах Сергшчука О.В., Кащенко Т.О, Мартинова В.Л., Шулдан Л.О та iн., але на даний час вони повшстю не знайшли свое вiдoбpаження у проектнш пpактицi в Укpаiнi. Принципи та особливосп проектування пасивних будiвель наведено в роботах Файс Вольфганта [13].
Питання енергоефективносп житлового сектора економши активно дослвджували вiтчизнянi та заpубiжнi вченi, як К.О. Братковська [1], В.П. Волков, Л.А. Горошкова [2, 3], Саницький М. А. [4], Г.О. Дзяна [5], О.В. Камелша, С.А.Щербша [6], Piet Eichholtz [7], Roberto Lamberts [8], Annual Roadmap [9], Kok, N., McGraw, M., & Quigley, J. M. [10] та ш. Наpазi юнуе потреба подальшого розвитку теоретичних та прикладних засад opганiзацiйнo-екoнoмiчнoгo забезпечення енергоефективносп (ОЕЗЕ) житлового сектора Укpаiни.
Величезна кiлькiсть наукoвцiв та пpактикiв тривалий час формують базу знань в цш сфеpi та поширюють !х з метою досягнення бiльш сталих екoнoмiчних та екoлoгiчних piшень. Не дивлячись
на це, рiвень обiзнаностi та готовносп укра!нського суспiльства до впровадження iнновацiйних енергоефективних технологiй в будiвельнiй сферi е досить незначним.
Мета. Визначити принципи формування об'емно-планувальних рiшень енергоефективних житлових будiвель та особливосп !х застосування для проектування енергоефективних житлових будинк1в в Укра!ш.
Виклад основного матерiалу дослiдження: Аналiз показав, зi свiтового спiвтовариства найбшьш значних досягнень у галузi енергетично! ефективностi досягли кра!ни £вропейського ствтовариства (£С). В £С накопичено найбшьш значний досвiд у сферi застосування методiв технiчного регулювання енергетично!
ефективносп. Досвiд таких кра!н, як США, Шмеччина, Японiя, Пiвденна Корея, показав, що суттеве зростання енергоефективностi може бути лише за умови реалiзацi! державно! енергоефективно! полiтики, яка повинна охоплювати всi сфери нацiонально! економiки - вiд регiонально! до загальнонацюнально! економiки кра!ни та узгоджувати адмшютративш, законодавчi, фiнансовi заходи щодо !! стимулювання. Цей досвiд становить для Укра!ни найбiльший iнтерес, оск1льки задекларована прiоритетнiсть полiтики енергозбереження в Укра!ш тривалий час не була пщкршлена ефективною формою та механiзмами взаемоди влади, бiзнесу та наукового потенщалу у питаниях впровадження iнновацiйних енергозбер^аючих технологiй.
Енергозбереження це новий енергетичний ресурс, залучення якого в господарський обiг
дозволить знизити енергоемнють суспшьного виробництва. Передбачаеться, що
енергозбереження, випсняючи iншi енергоресурси i3 паливно-енергетичного балансу, саме стане своерщним енергетичним ресурсом.
Мета енергозбер^аючо! полiтики полягае не в обмеженш споживання енергоресурсiв, а у шдвищенш ефективностi використання первинних вщновлювальних енергоносiiв.
Енергетична ефективнiсть будiвлi - це властивiсть будiвлi, ii конструктивних елементiв та iнженерного обладнання, як1 забезпечують в перiод оч^ваного життевого циклу будiвлi побутовi потреби людини та оптимальнi мiкроклiматичнi умови для ii перебування та / або проживання у примiщеннях тако. будiвлi при нормативно допустимого (оптимальному) рiвнi витрат енергетичних ресурсiв на опалення, освiтлення, вентиляцiю, кондицiонування повггря, гаряче водопостачання з урахуванням мюцевих клiматичних умов. Це - гармоншний i послщовний розвиток будiвництва споруди з низьким рiвнем енергоспоживання (рис. 1).
Енергоефективна будiвля (energy efficiency building) - будiвля, в якш ефективне використання енергоресурсiв досягаеться за рахунок використання iнновацiйних рiшень, яш можуть бути вирiшенi технiчно, обгрунтоваш економiчно, а також прийнятi з еколопчно. та соцiальноi' точок зору i не змшюють звичайного способу життя. До енергоефективних будiвель можуть бути вщнесеш будiвлi з низьким енергоспоживанням та будiвлi з нульовим енергоспоживанням [11].
Рис.1. Енергоефективний будинок
Енергозберiгаючi будинки класифiкуються наступним чином:
Енергоефективш будинки. 1х характерними вщмшностями е низьке енергоспоживання i здоровий мiкроклiмат. Вони доступнi й економiчно вигiднi;
Пасивнi будинки (passive house) . 1х особливiсть - досить низьке енергоспоживання (близько 10% ввд питомо. енергii на одиницю
площ^ споживано. традицiйними будiвлями), що досягаеться за рахунок зменшення тепловтрат будiвлi i використання пасивних методiв енергозбереження. Головною концепцiею
пасивних об'еклв - це ]х компактнiсть i правильна геометрiя, орiентацiя по сторонах свиу, якiсне утеплення;
Будинки з ультранизьким споживанням енергп (ultra low energy house) . У рж вони витрачають близько 16-35 кВт • год / м2;
Активнi будiвлi - об'екти з позитивним енергобалана, яш самостiйно виробляють енергiю для власних потреб в бшьшш кiлькостi, шж витратять. Надлишки можна продавати в центральну мережу. Головнi його параметри розробленi iнститутом пасивного будинку iз застосуванням технологи "розумного будинку" i створення сприятливого мiкроклiмату;
Будинки з нульовим електро-балансом (zero-energy house). Вони вiдрiзняються достатньою енергоефективнiстю i нульовим споживанням за рахунок виробництва енергп з поновлюваних джерел. Вона рiвномiрно використовуеться протягом всього року.
Проектування енергозберпально! будiвлi повинна грунтуватися на системному аналiзi будiвлi як едино! енергетично! системи при цьому необхiдно враховувати так параметри, як: орiентацiя, форма i конструкцiя, розташування i
функцiональне призначення споруди, його конструктивна гнучк1сть i технологiчний ресурс, системи обiгрiву i вентиляцi!, характеристики будiвельних матерiалiв.
Будiвля розглядаеться як едина енергетична система, що складаеться з незалежних тдсистем: зовнiшнього клiмату як джерела енерги i об'екта, ввд якого треба захищати (iзолювати) будiвля; комплекс шженерних пiдсистем, енергетично пов'язаних м1ж собою.
Для формування енергетичного статусу таким аспектам:
забезпечити надiйну теплоiзоляцiйну оболонку, вiд яко! в подальшому буде залежати вибiр параметрiв шдсистеми опалення;
вентиляцiя повинна гарантувати високу енергоефектившсть виключно завдяки рекуперацi! тепла. Вона скорочуе втрати електрики на вентилящю, забезпечуючи доставку свiжого повиря з навколишнього середовища, контролюючи його волопсть i чистоту;
теплового режиму i слiд придшити увагу
^ ВЕНТИЛЯЦИЯ С РЕКУГИРАЦИЕЙ '
Рис. 2. Показнитв енергоефективного будинку
виключити наявнiсть теплих моспв i слабких мiсць в оболонщ будiвлi, що пoлiпшить показники енергоефективносп, забезпечить piвнoмipний poзпoдiл температури i запoбiжить руйнування через появу вологи i вoгкoстi;
використовувати вiкна з максимально високим опором теплопередачу i pацioнальним розташуванням на фасадах для того, щоб бiльше сонячного свiтла надходило з твденного боку (Рис.2).
Загалом, можна видiлити так1 основнг принципи проектування енергоефективних житлових буд1вель та житлових комплексгв, а саме: 1) рацюнальний вибip енеpгoзбеpiгаючoi форми будiвлi i його правильна opiентацiя по вiднoшенню до сонця; 2) висока енергоефектившсть оболонки будiвлi, тобто взаемозв'язок мiж конструктивними ршеннями будинку та iнженеpними системами для досягнення високого piвня енергозбереження; 3) ефективна теплoiзoляцiя будинку, конструювання без «моспв холоду»; 4) застосування енергоефективних
конструктивних елементiв i iнженерних систем (стши, якi утримують тепло, грунтовий теплообмiнник, система опалення, вентиляцii, кондищонування, подачi холодноi' i гарячоi води i т.д.); 5) застосування мехашчно! припливновитяжноi вентиляци для забезпечення нормального повпрообм^ при установцi герметичних енергоефективних вжон (подвiйне засклення або вшна з заповненням iнертним газом); 6) пасивне використання сонячно! енергп (системи сонячного опалення, застосування термiчно! маси, використання «парникового» ефекту зимового саду для опалення будинку); 7) ефективна система контролю над шженерними системами (тепловi лiчильники i термостатичнi вентил^ лiчильники гарячо! води i тл.); 8) комп'ютерна система управлiння i облiку тепло- i енергопостачання будинку, робота яко! заснована на математичному моделюванш теплового балансу з урахуванням фактичного енергетичного впливу зовнiшнього ктмату i внутрiшнiх тепловидiлень; 9) застосування iнженерних систем використання i
ив
ЕШЯИ
перетворення енергп поновлюваних джерел (тепловi насоси, соиячнi колектори, фотоелектричш установки, вiтровi генератори, приливнi ГЕС та ш.) 10) правильне планування дшянки будинку iз застосуванням енергоефективних ршень (правильне
використаиия рельефу дшянки для збору дощових вод, ефективне зонування дiлянки, органiзацiя дiлянки в гармони з природним мiсцевiстю i iн.) [12].
Характеристики енергоефективностi споруди визначаються, як проектним рiшениям, так i його конкретною реалiзацiею на мюцевост!
Форма i проект будiвлi, а також !! розташуваиия на мюцевосп повиннi максимальним чином знижувати енерговитрати будинку i забезпечувати пасивне використання енергп сонця.
Принцип «opieHTa^i' бyдiвлi» заснований на застосуванш сприятливих умов клiмaту, що дозволить максимально використовувати опромшення пoвеpхнi обраного мюця прямими сонячними променями (основна частина яких падае з пiвденнoгo боку), а також захистити саме бyдiвлю вщ вiтpoвих впливiв.
На мiстoбyдiвнoмy piвнi, енергоефективна бyдiвля мае бути правильно 30picHT0BaHa щодо CTopiH CBiTy i po3MipoM будiвлi, а сама дшянка
Принцип «прив'язки до мюцевосп» являе собою, проектування елементiв житлових кoмплексiв з урахуванням особливостей юнуючо! забудови в райош передбачуваного бyдiвництвa, мiсцевих умов ландшафту, рельефу i клiмaтy з метою oптимiзaцi! енергетичного балансу бyдiвлi.
На архгтектурно-планувальному piвнi, з точки зору енергоефективносп,
вважаються максимально npocTi за формою будинки з найменшою площею даху i зoвнiшнiх стiн. Оптимальш poзмipи енергозберпаючо! бyдiвлi в плаш е квадратно! або прямокутно! форми. Будь-яш вистyпaючi частини - кути, еркери, балкони, тераси, галере! - збшьшують i вapтiсть бyдiвництвa, i тепловтрати будинку. Також, слiд дотримуватися кoмпaктнoстi пpимiщень i бyдiвлi в цшому та при пpoектyвaннi враховувати буферш зони i неoпaлювaльнi примщення. (Рис. 3).
повинна мати енергоефективний ландшафт. Ва житлoвi, oпaлювaльнi примщення будинку з великими вшнами повинш дивитися на пiвденний схщ, твдень або пiвденний захщ. Тoдi як господарсьш i сaнтехнiчнi пpимiщення з мшмальною к1льк1стю вiкoн (до 10-15% вщ загально! плoщi засклення) краще розвернути в пiвнiчнoмy напрямку. При цьому opieнтyвaти oснoвнi вiкнa пльки на пiвдень не варто, так як жарким лгтом це створить проблеми. (Рис. 4).
Рис.3. Компактна конфiгурацiя енегозберiгаючоi будiвлi
При проектуванш енергозберпаючого будинку слад використовувати архггектурно-планувальнi принципи i прийоми орieнтованi на зниження тепловтрат через рiзнi елементи конструкцiй i ошгашзацш внутрiшнього теплового балансу будiвлi.
Кшьшсть тепловтрат через зовнiшнi огороджувальнi конструкцп будiвель цiлком i повнiстю залежить вiд конструкцп i застосовуваних матерiалiв.
Поглинання i накопичення сонячно! енергп здiйснюeться безпосередньо елементами будiвельних конструкцш будiвель. На конструктивному рiвнi, застосовують будiвельний матерiал, який володie великим коефщентом поглинання сонячно! енергi!; обирають системи автоматичного управлiння iнженерним обладнанням будiвлi та використовують пристро! додаткових елеменпв i технiчних пристро!в на зовшшшх огороджувальних конструкцiях будiвель.
Збереження тепла можливо при зменшеннi порiзаностi зовнiшнiх стiн; збiльшеннi ширини корпусу будiвлi; створення широтних i меридюнальних типiв споруди.
Також, к.а.н. С. Н. Смирново! був сформульований принцип теплового зонування внутрiшнього простору. Щдтримка оптимального теплового балансу в примщеннях здiйснюeться за допомогою принципу теплового зонування, використання буферних зон, розширення корпусу Теплове зонування полягае в органiзацi! на шляху проходження теплового потоку з внутрiшньо! зони (теплового ядра) до зовшшньо! поверхш ряду зон з поступовим зниженням необхiдно! в них температури. Одним з основних елеменпв регулювання енергоспоживання i формування
мiкроклiмату примiщень в просторово об'емнiй структурi будiвлi являються «буферш зони».
Для забезпечення енергоефективносп будiвлi необхвдно максимально ефективно
використовувати замкнуту термiчну
(теплоiзоляцiйну) оболонку, що охоплюе комфортнi зони. Така оболонка включае в себе полiпшену теплоiзоляцiю стiн, утеплення пiдвалу, покрiвлi та iншi заходи по створенню безперервного теплового контуру будiвлi.
В основу принципу альтернативного проектування теплоiзоляцiйно! оболонки прийнято забезпечення iнтегрально! енергетично! характеристики системи (будинку в цшому) -питомi максимально допустимi тепловтрати на опалення. Визначення цього показника здшснюеться на пiдставi моделювання теплового режиму. Завдання оптимiзацi! рiвня теплоiзоляцi! за рахунок вибору рацiонально! орiентацi! та розмiрiв будинку виконуеться завдяки максимальному використанню сонячно! радiацi! в зимовий перюд та конструктивного захисту вiд сонячного опромiнювання примiщень в лггаш перiод року, а також вибору тако! геометрi!, коли за шших однакових умов на одиницю корисно! площi або об'ему витрачаеться мiнiмум теплово! енергi! на опалення та охолодження.
Принцип оптимiзацi! енергетично! проникносп огороджувальних конструкцiй з метою захисту вщ несприятливих i використання сприятливих впливiв зовнiшнього середовища здшснюеться шляхом збшьшення товщини однорiдних стшових конструкцiй, збiльшення товщини теплоiзоляцi! в склащ багатошарово! огороджувально! конструкцi!. (Рис. 4).
Рис.4. Утеплення будинюв.
Регульоване розподш теплих i холодних потоков повiтря в примiщениях, здiйснюеться за рахунок введення додаткових функцiй в конструктивних елементiв будiвлi. (Рис. 5).
Ва перерахованi вище заходи повинш забезпечувати не тiльки ефективне використання
ввдновлювано! природно! енергií сонця, але i зберегти енергiю, що надходить вiд iнженерних систем на освилення, опалення, вентиляцiю та охолодження. Економiя енергií при цьому на основi пасивно! системи опалення становить 25 ... 30%.
Грунтовой теплообменник
Рис. 5. Конструкци енергозберiгаючих та пасивних будинюв
При проектування енергоефективного будинку використовують пасивну, активну та альтернативну системи енергп.
Пасивна система енергп використовуеться за рахунок теплофiзичних властивостей само! будiвлi, накопичення i збереження енергií навколишнього середовища. Активна система енерпя створюеться в межах будiвлi спецiальними технологiчними пристроями, що перетворюють енерпю в теплову i електричну. Серед альтернативно! або поновлювально! енергп використовують: • енерпю сонця - е найбшьш перспективним джерелом енерги, де сонячна енергетика перетвориться в теплову i електричну за допомогою сонячних колекторiв; • енерпю виру - е найбiльш поширеним типом джерела енерги, впрова енергетика може
бути перетворена в шнетичну, мехашчну i електричну за допомогою вирових установок i вiтрових генераторiв; • енерпю води - е менш поширеним типом видобутку енерги. Джерелами енергп можуть виступати невелик! рiчки i струмки, навiть промисловi i каиалiзацiйнi скиди.
Одним з найбшьш доступних джерел вiдновлюваиоí енергií е сонячна енерпя. Активш системи засноваш на використаннi систем i пристро!в, що перетворюють сонячну енергiю в тепло або електроенерпю.
У енергоактивних системах будiвлi сонячну енергiю використовують для таких цшей: для перетворення в електроенергiю; для нагрiву теплоноая i перетворення його енергi! в електричну для пщ^ву води та водопостачання;
для шдвищення температури масивних конструктивних елеменпв буд1вель. (Рис. 6).
Рис.6. Активне використання сонячног енергИ
При обл1ку ор1ентаци енергоефективного будинку б1льш1сть фасад1в ор1ентовано на п1вдень. Такий шрийом акумулювання i збереження тепла в1д сонця вiдображаeться в асиметри форми. Застосування в структурi елементiв
гелlоархiтектури, етрадицiйних i шоновлюваних джерел енерги надае 6уд1вл1 технолопчний i iнновацiйний вигляд, який в1дбиваеться на розум1нн1 людини важливостi п1дтримки екологп i збереження навколишнього середовища. (Рис.7).
Рис. 7. Енергозбер1гаючий будинок з сонячними панелями
Взаемод1я 6уд1вл1 з в1тровими потоками розглядаеться як найважливший аспект архiтектурного проектування.
Буд1вл1, що застосовують технiчнi засоби, переробляючи к1нетичну енергiю в1тру на теплову та електричну енергiю, частково або повшстю покриваючи при цьому енергетичш потреби 6уд1вл1 та компенсуючи ресурси енергомереж1,
визначаються як в1троенергоактивн1 буд1вл1. У раз1 пол1функц1онального використання виряних енергетичних систем гх окрем1 елементи можуть об'еднувати в соб1 комплекс р1зних функц1й: кр1м прямих технолопчних функц1й, вони можуть грати роль носшних та огороджувальних конструкц1й буд1вл1. (Рис. 8).
Рис. 8. Формоутворення будiвлi з використанням енергП втру: a, b - Бахрейський всесвтнт торговий центр; c, d, e - Pearl River Tower
Пoлiфyнкцioнaльнiсть зaсoбiв вироенергетики в стpyктypi бyдiвлi визначаеться як основний метод шдвищення енергоефективносп.
Пoлiфyнкцioнaльнiсть виряних установок полягатиме в спецiaльних властивостях окремих елеменпв мaтеpiaльнo-кoнстpyктивнol структури бyдiвлi, що тдвищують aеpoдинaмiчнi характеристики зовшшньо! оболонки i, вiдпoвiднo, енеpгoефективнiсть вiтpoпpиймaльних
пристро!в. (Рис.9).
Установку вироприймальних пристро!в слщ poзмiщyвaти в мiжбaштoвoмy пpoстopi з opieнтaцieю в бiк установки технiчних i господарських пpимiщень, схoдoвoлiфтoвих вyзлiв, а також шляхом використання в стpyктypi бyдiвлi пoвiтpoзaбipних oтвopiв iз глухими концентраторами i з розташованими всередиш вiтpoпpиймaльними пристроями, а також шляхом установки вироприймальних пристро!в на глухих стшах або над дахом бyдiвлi
Рис. 9. Схема полiфункцiонального використання засобiв вiтроенергетики в структурi будiвлi
Енерпя виру е найбшьш поширеним типом виробляти електроенерпю шляхом руху лопатей джерела енергп'. Установка виряшв дозволить пiд впливом вiтpy. При установщ таких споруд
12 East European Scientific Journal #10(74), 2021 важливо враховувати швидк1сть i рух виру в проектованому репош i рельеф використовувано! м1сцевост1.
Переваги даного методу використання енергп виру:
• У районах з штенсивним рухом пов1тря в1тров1 установки ц1лком можуть забезпечити енерг1ею м1сцев1 потреби.
• Використання вирових установок для обслуговування окремих об'ект1в.
Також сл1д враховувати й 1нш1 джерела енергп, таких як енерг1я тепла верхшх шар1в Земл1, енерг1я води, геотермальна енерпя, вторинна енерг1я, б1оенерг1я, енерпя приплив1в i в1длив1в, а також хвильова енерпя, як1 можуть застосовуватися при проектуванш енергоефективних житлових будинк1в.
Мета проектування i буд1вництва енергоефективних буд1вель складаеться в б1льш ефективному використанн1 енергоресурс1в, що витрачаються на енергопостачання буд1вл1, шляхом застосування шновацшних р1шень, як1 зд1йсненн1 техн1чно, обгрунтоваш економ1чно, а також прийнятн1 з еколопчно! та сощально! точок зору i не зм1нюють звичного способу життя.
Встановлено, що використання шновацшних технологш i iнженерних рiшень прямим чином впливають на архiтектурно-планувальну, мiстобудiвну та конструктивну органiзацiю енергоефективних житлових будиншв.
Найбiльше значення для енергозберпаючого будинку мае рiвень споживання вах видiв енергi!. Це досягаеться яшсним утепленням, вiкнами з енергоефективними склопакетами в
теплоiзольованiй рам^ вставленiй по технологi!, яка виключае втрати теплоти, яшсним повiтряним ущ№ненням, високоефективною системою кондицiонування з рекуперащею теплоти, домашньою побутовою технiкою з низькими енергетичними витратами, застосуванням ввдновлюваних джерел енергi!.
Полшшена теплова iзоляцiя
енергонезалежного будинку зменшуе втрати теплоти i дозволяе тдтримувати всерединi будiвлi бiльш високу температуру зимою i бiльш низьку влiтку. По всiй площi будiвлi рiвномiрна температура повiтря, немае явища холодних кутiв, Всi типи конструкцш (опори, бетоннi масиви, дерев'янi чи сталевi балки i iнше) все повинно бути яшсно теплоiзольоване. (Рис.10).
Рис.10. Внутршня теплова хар-ка енергонезалежно1 будгвлг
Важливу роль в енергонезалежному будинку грають теплоiзольованi вiконнi рами, що дозволяе шдтримувати високий рiвень теплового комфорту в житлових примщеннях, та знизити тепловi втрати майже на 90 %.
В енергозберпаючих будинках значна частина тепла, що витрачаеться на опалення, призначена для на^вання вентильованого повiтря. Будiвля повинна вентилюватися
рацiонально. Енергозберпаюча система вентиляцп повинна регулювати штенсившсть повiтрообмiну, коли це необхiдно. Для вибору вентиляци е наступнi ршення (Рис. 11).:
- Природна (гравпацшна) вентиляция функц1онуе на природних ф1зичних принципах. Пов1тря надходить у будинок через припливн1 отвори, розм1щен1 в стшах або в1кнах. Для видалення пов1тря використовуються витяжн1 канали. Найбшьшим недол1ком ц1е! системи вентиляцИ е те, що вона функцюнуе з р1зною ефективн1стю протягом усього року, а також не п1ддаеться регулюванню. У пер1од низьких температур взимку може працювати з б1льшою штенсившстю, н1ж це необх1дно, що призводить до тепловтрат.
Рис.11. Вентилящя будинку
- Мехашчна вентилящя - споаб вентиляцп будiвлi, при використаннi якого повирообмш здiйснюeться завдяки роботi
вентиляторiв. Головним досто!нством мехашчно! вентиляцп е можливiсть визначення продуктивностi системи вже на етат проектування будiвлi. Можна впливати на iнтенсивнiсть вентиляцп в ходi експлуатаци.
Також, для забезпечення в будинку ефективно! вентиляцп i одночасно зниження споживання енерги встановлюеться обладнання для вщбору тепла з вихщного повiтря вхщному. Значною мiрою теплова енергiя теплого, витяжного повпря передаеться холодному, свiжому припливному повирю. У вiдсотковому вiдношеннi ця величина сягае 90%. При використанш примусово! вентиляцп з рекуператором економiя теплово! енерги, що використовуеться для пвд^ву води дек1лька разiв менше первинно! енергп, також така вентиляцiя запобиае зволоженню примiщень, забезпечуе стабiльний приплив свiжого повiтря; усувае неприемнi запахи; мiнiмiзуе кiлькостi алергенiв в повпря
Теплопостачання енергонезалежного будинку забезпечуеться вiд незалежного зовнiшнього джерела енергп. Нагрiв примiщення може ефективно здшснюватись пiдiгрiвом свiжого повiтря.
Теоретично i практикою пiдтверджено, що комплексне забезпечення тепловою енерпею житла найбшьш виг1дним е вiд в1дновлюваних джерел енерги. Наприклад, при використаннi сонячно!
енергil проводиться перетворення сонячного випромшювання у теплову енерг1ю в сонячних колекторах. Ця теплота використовуеться для рiзноманiтних побутових потреб i частково доповнюе потреби на обiгрiв будiвель або окремих примiщень.
Найлiпший варiант - тепловий насос у комплекп з сонячними колекторами для можливосп пiдiгрiву гарячо! води i частково! тдтримки обiгрiву в перiоди сонячно! активносп, забезпечення обiгрiву взагалi, на^ву свiжого повiтря, подготовки гарячо! води, можливостей акумулювання сонячно! теплово! енерги.
Обiгрiв тепловим насосом - одна з еколопчно безпечних та найбшьш енергоекономiчних в експлуатацi! обiгрiвальних систем, яка пропонуеться для використання. За допомогою теплового насосу заощаджена сонячна енерг1я з землi, з шдземних вод, з повiтря «перекачуеться» в примщення.
Теплота отримуеться в процеа стискання газоподiбного холодоагенту компресором в закритому контурi, який перетворюеться з редкого стану в пару (газ), вщбираючи теплоту з природного середовища. Кiлькiсть цiе! природно! безкоштовно! енерги значно бшьша електрично! енергi!, затрачено! на циркуляцш холодоагенту в круговому процеа. Повна теплова енерг1я вщ теплового насосу складаеться з енерги, витрачено! на електричний привiд у дш теплового насосу, i вщбрано! в природi теплово! енергi!. (Рис.12)
Рис. 12. Принцип роботи теплового насосу
Ввдношення безкоштовно! природно! енерги до ел. енерги на привад СОР (Coefficient of performance) - основний технiчний показник ефективносп aïï теплового насосу. Тепловий насос включае в себе систему ввдбору теплоти в природi i систему обiгрiву примiщень (гарячо! води).
Застосування систем o6irpiBy в пiдлогах i стшах вiд вiдновлюваних джерел енерги тдвищуе ефективнiсть 1хньо1 роботи, дозволяе ефективнiше використовувати площi ранiше зайняп приладами обiгрiву i простiр навколо них. При цьому можна говорити про економш коштiв при будiвництвi вiд 2 до 5 %. (Рис. 13).
Ьсзкош говна сонячна eiicpi ¡я
\
Рис.13. Принцип функщонування теплового насосу
Техноцентричний тдхвд енергозберiгаючоï будiвлi вирiзняеться використанням шженерно-технiчних, або активних, засобiв пiдвищення енергоефективностi. Зниження енергоспоживання системами iнженерно-технiчного забезпечення досягаеться за рахунок автоматичного контролю i регулювання процесiв розпод^ енергiï в системах iнженерно-технiчного забезпечення будiвель. Збiр, зберiгання i розподш енергiï здiйснюеться за допомогою спещальних систем технiчного обладнання, якими оснащуються будiвлi, а також iншi iнженернi об'екти.
Автоматизованi системи облiку i контролю енергоресурав - це використання «розумних» прилади та системи з обл^ енергоресурсiв: газу, води, тепла, електрики. В енегоефектвних будинках доцiльно автоматизоваш системи комплексного облiку енергоресурсiв - АСКОЕ NovaSyS.
Висновки. Визначено основш принципи формування архiтектурно-планувальних рiшень енергоефективних житлових будiвель та особливостi 1х застосування для проектування енергоефективних житлових будинкiв в Украïнi, якi наведено вище за текстом.
ив
ялзв
Пiд час проектування енергоефективно! будiвлi треба дотримуватися основоположних архггектурних i будiвельних принципiв пiдвищення енергоефективносп:
- оптимальне розташування будiвлi вщносно сонця, що забезпечуе можливiсть максимального використання сонячно! радаац!!;
- щдвищення до максимального технiчно можливого рiвня термiчного опору свiтлопрозорих огороджувальних конструкцш;
- забезпечення необхщно! повiтряно! щшьносп конструкцп будiвлi щодо припливу зовшшнього повiтря;
- створення системи вентиляци для подачi св1жого повiтря, видалення вiдпрацьованого повiтря, розподiлу тепла в примщенш i органiзацiя регенерацi! тепла вентиляцшного повiтря.
При проектуваннi енергозбериаючих житлових будiвель втiлюеться спiльне прагнення архiтекторiв, iнженерiв, конструкторiв i дизайнерiв створити гнучк1, мобiльнi архiтектурнi об'екти, адаптоваш до зростаючих вимог сучасно! людини. Впроваджуються екологiчнi основи i використовуються науково-технiчних розробки в проектах будiвель, що генерують новi ще!, дозволить виявити потенцiйнi можливостi сучасно! архiтектури i ввдкрити перспективи для створення висококомфортних архггектурних утворень.
Список використанот лiтератури:
Пiдвищення економiчно! ефективностi iнвестицiй у програми енергозбереження / К. О. Братковська // 1нвестицп: практика та досвщ. -2015. - № 21. - С. 25-28.
Свропейсьий досввд щдвищення
енергоефектвностi житлово -кмунального
господарства / В.П.Волков, Л.А. Горошкова, Шмаль В.// електронний ресурс: http://dspace.wunu.edu.Ua/bitstream/316497/31417/1/ 51.PDF. - 2016
Проблеми енергозбереження в житловому ФондГ / В.П. Волков // ЕкономГчний вюник ушверситету. - 2013. - Вип. 20(1). - С.83-90.
Проблеми енергозбереження в сучасному житлово-комунальному 6удГвництвГ / М. А. Саницький, О. Р. Позняк // Ринок iнсталяцiй. - 2005.
- № 4. - С. 22-23.
Енергозбереження як ресурс розвитку для Укра!ни / Г.О. Дзяна, Р.Б. Дзяний // Публчне управлшня: теоргя та практика : зб. наук. пр. ХарР1ДУ НАДУ - Х. : Вид-во "ДокНаукДержУпр"
- 2014. - Вип.4 (20) - С. 80-86
East European Scientific Journal # 10(74), 2021 15 Сучасш проблеми забезпечення
енергоефективносп житлового будiвництва в Укра!н /Комелша О. В., Щербiнiна С. А// Економжа та управлiння нацiональним господарством - 2014, УДК 332.83
Eichholtz, P. M. A., Kok, N., & Quigley, J. M. (2013). The economics of green build-ing. Review of Economics and Statistics, 95, 50-63
Hensen J. L. M., Lamberts R. Building
Performance Simulation for Design and Operation. L.: Spon Press, 2011.
Energy-Efficient Buildings - MultiAnnual Roadmap for the Contractual PPP under Horizon 2020 / EC, 2013
Kok, N., McGraw, M., & Quigley, J. M. (2011). The diffusion of energy efficiency in building. American Economic Review: Papers and Proceedings, 101(3), 77-82
Архггектурно-конструктивш енергоефективш оболонки будiвель та споруд /В.А. Люенко, В.Г.Суханов, Ю.О. Закормчемний, С.С. Верьовшна// Одесока державна академiя будiвництва та архiтектури - видавництво «Optimum^» 2015, УДК 69.059.3
Розвиток та принципи проектування енергоефективних житлових будiвель-комплексiв /Мартинов В.Л. д.т.н., професор кафедри архiтектури, Полозюк С.Ю./ Схiдно Свропейський Науковий Журнал, Випуск: 62, Том: 7 -2020.
Файст Вольфганг. Основные положения по проектированию пассивных домов / Файст Вольфганг ; [пер. с немецкого с дополнениями] ; под ред. А. Е. Елохова. - М. : Издательство ассоциации строительных вузов, 2008. - 144 с. : ил.
Проведення дослщжень щодо оптимiзацi! техшчних ршень теплового захисту будиншв та розроблення рекомендацш для проектування енергоефективних (пасивних) будиншв iз мiнiмальним використанням теплово! енергi! [Текст] / С. Г. Буравченко, О. В. Гордзялковська, В. Л. Мартинов [та ш.] : звгт до НДР / ДП «Укра!нський державний науково-дослiдний i проектний iнститут цивiльного сiльського будiвництва». - К. : УкрНДIпроцивiльсiльбуд, 2011. - (Тема № Н-11-190-09).
Мартинов В. Л. N-параметрична оптимiзацiя гранних енергоефективних будинк1в [Текст] / В. Л. Мартинов // Вюник КрНУ iменi Михайла Остроградського. - Кременчук : КрНУ, 2011. - Вип. 3(68), ч. 1. - С. 131-134. - (Ulrich's Periodicals Directory).
