CC BY
73
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 69.001.5
ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОЖИЛЬЯ В СИБИРИ: ИННОВАЦИОННЫЙ ПОДХОД
Б.В. Бузинаев, В.Р. Чупин, В.И. Сидоренко
В статье затрагиваются экологические проблемы современной жилой застройки. Перечислены основные принципы, соблюдение которых позволит создать современный, комфортный, экологически благоприятный, доступный в строительстве и экономный в эксплуатации автономный дом.
Ключевые слова: жилье, малоэтажный дом, экологический дом, экодом.
PRINCIPLES OF FORMATION OF ECO HOUSING IN SIBERIA: INNOVATIVE APPROACH
B.V. Buzinaev, V.R. Chupin, V.I. Sidorenko
In this article we considered ecological problems of modern residential development. The main principles are enumerated. If we take them into consideration, we will be able to create a modern, comfortable house, that is ecologically favourable, accessible in building and economical.
Key words: residence, a low storey house, ecological house, eco house.
Современные многоэтажные дома - это огромная сеть централизованных инженерных и коммунальных систем (водоснабжения, теплоснабжения, электроснабжения, водо-отведения и водоочистки), авария на одной из этих систем способна парализовать жизнь целого района, а то и города. Кроме того, строительство и эксплуатация такого жилья наносит колоссальный вред окружающей природной среде, напрямую различными видами отходов и косвенно через коммунальную инженерную инфраструктуру и различные производства, снабжающие всю эту индустрию энергией, материалами, техникой и т. д. Таким образом, перед человечеством сейчас стоит задача сделать жилье максимально экологическим. В последние десятилетия в этом направлении достигнуты значительные впечатляющие результаты, что можно смело говорить о появлении нового, отвечающего всем требованиям современности типа жилища - экодома. Итак, экодом - это рациональное жилье высокого уровня комфортности и безопасности, ресурсосберегающее и безотходное (малоотходное). Наиболее всего это определение подходит к малоэтажным домам усадебного типа. А высокая степень автономности подобных строений еще делает их наиболее устойчивыми к различного рода катаклизмам природного и техногенного характера [3, 5, 7].
Перечислим основные принципы формирования экожилья.
1. Компактная форма дома и небольшая площадь. Чем больше дом, тем он затратнее во время строительства и в эксплуатации (в том числе на обогрев дома). Основным источником теплопотерь являются ограждающие конструкции (окна, двери, стены, крыша, пол), поэтому нужно стремиться к сокращению площади наружных поверхностей, т. е. к уменьшению соотношения их общей площади к объему дома.
Что касается крыши, то оптимальным вариантом будет односкатная, также возможна двускатная крыша. Следует избегать слишком высоких потолков, для комфортного проживания достаточно высоты 2,5-2,7 м.
Теперь этажность дома. Как показывает практика, на обогрев двухэтажного дома уходит меньше энергии, нежели на обогрев одноэтажного (такого же по площади и по утеплению). Так что более энергосберегающим будет дом двухэтажный или, как наилучший вариант, дом мансардного типа.
2. Ориентирование дома и окон по сторонам света. Самый большой фасад и большее количество окон следует располагать на южную сторону. Нужно постараться расположить дом на северной границе участка, причем его меньшей стороной на север. Фасад, смотрящий на север, можно уменьшить следующими способами: пусть скат (в случае односкатной крыши) будет ориентирован на север или, в случае строительства на холме, фасад на север можно заглубить в грунт.
Окна в обязательном порядке должны быть низкоэмиссионными, т. е. пропускать солнечную энергию, а значит, свет и тепло в дом, и не выпускать тепло из дома. Также окна, смотрящие на юг, должны быть достаточно большими для дополнительного нагрева помещений в солнечный день. Увеличение размеров и количества окон, выходящих на восток и на запад, в плане энергоэффективности будет бесполезным. А вот на северном фасаде лучше вовсе не иметь окон.
Окна на южной стороне по возможности не нужно затенять, а вот летом даже необходимо. Поэтому нужно применять жалюзи, плотные шторы, ставни и т. д., также можно засадить вдоль южного фасада лиственные деревья и кустарники, крона которых будет затенять дом жарким летом.
Угол падения солнечных лучей в помещение через окно также имеет значение, поэтому, чтобы лучи нагревали не только пол, но еще и стены, нужно окна установить повыше.
3. Материал стен, аккумулирующий тепло. Стены должны быть способными к аккумулированию тепла, чтобы даже в послезакатное время или в пасмурную погоду они продолжали отдавать тепло. И чем массивнее стена (0,20-0,45 м), тем дольше будет отдача тепла. Хорошо аккумулируют тепло: полнотелый кирпич, бетон, камень. Желательно соорудить из таких материалов стену внутри дома, нагреваемую солнечной энергией из окон, выходящих на юг. Стена темного цвета способна накопить тепла больше в сравнении со стеной светлых оттенков. А остальные стены помещения должны быть светлыми, дабы отражать и рассеивать падающий на них свет. Аккумулирующую стену желательно ничем не заставлять, не затенять. Оптимальное расстояние от стены до окна не должно превышать высоту окна, помноженную на 2,5. Пол тоже может быть аккумулятором тепла.
4. Внутренняя планировка. В доме с множеством раздельных помещений сложно равномерно распределить тепло. Может произойти такая ситуация, когда солнечная сторона дома будет перегрета, а помещения в северной части потребуют дополнительных затрат на их обогрев. Принудительное перемещение нагретого воздуха повлечет за собой дополнительные траты электроэнергии и неблагоприятный шум от работы вентиляторов. Внутренняя планировка должна быть функциональной и рациональной. Например, хозяйственные, технические, подсобные помещения следует располагать в северной части дома. Туда же можно отнести и кухню, помещение которой нагревается в процессе готовки еды и от работающих приборов. Спальни, гостиную желательно разместить на южной и западной стороне. Инженерные коммуникации стоит расположить более компактно, дабы уменьшить количество стояков.
5. Тщательное утепление дома снаружи. С помощью правильного утепления дома можно значительно снизить теплопотери через ограждающие конструкции.
Если все предыдущие условия не требуют дополнительных затрат при сооружении дома, а где-то даже экономят средства (например, при постройке дома меньшей площади и т. д.), то для выполнения этого условия нужны значительные капитальные вложения. Стены, крышу, пол (первого этажа), фундамент, окна, входные двери дома следует утеплить толстым слоем теплоизоляции, предварительно рассчитав необходимую толщину теплоизоляционного слоя. Расчет нужен, потому что недостаточно утеплённые стены будут промерзать, и «точка росы» переместится внутрь помещения, что, в свою очередь, чревато появлением на стенах конденсата и влажности в доме. Но и чрезмерно толстый слой утеплителя радикально не улучшит ситуацию и не оправдает дополнительно затраченных фи-
нансов. Таким образом, утепляя стены (имея при этом правильные расчёты), можно сэкономить тепло и деньги.
Чтобы теплоизоляция была эффективной, нужно соблюсти правильную технологию укладки, и избегать попадания влаги. Теплоизоляция должна быть равномерной и непрерывной по всему периметру здания.
Нужно найти и устранить все мостики холода, возникающие в местах сочленения крыши и стен, соединения балконных плит с перекрытием, в венцах и перемычках, примыканиях перекрытий и стен, наружных и внутренних стен с фундаментом, в венцах перекрытия над подвалом, в местах крепления коробок в оконных и дверных проемах.
Теплопотери через фундамент уменьшаются следующими способами (рис. 1) [6]:
1) установкой фундаментных блоков на песчаную подушку;
2) теплоизоляцией фундамента снаружи по всей высоте;
3) установкой горизонтальной наружной теплоизоляции по периметру дома у нижней кромки опоры фундамента;
4) применением схемы укладки плиты первого этажа на грунт через сэндвич (песчаная подушка, гидроизоляция, толстый утеплитель);
5) фундаментные блоки над поверхностью должны иметь теплоизоляцию снаружи и изнутри.
Неправильно Прииклыш
■¡г-—Г- '
• *
шк- - о" о г. уйШИ
Рис. 1. Схема укладки теплоизоляционных плит для устранения «мостиков холода»
Таким же образом можно сократить теплопотери подземных помещений.
6. Рекуперация. Энергосберегающие дома герметичны, свежий воздух в такие дома поступает через систему вентиляции. И чтобы уменьшить потери тепла с выходящим воздухом применяют рекуперацию. Такая вентиляция позволяет нагреть входящий воздух за счет тепла выходящего воздуха. Этот метод применим не только к вентиляции, но и к стокам [7].
7. Низкое энергопотребление дома. Коэффициент сезонной потребности в тепловой энергии у энергосберегающего дома не должен превышать 70 кВт*ч/(м2*год). Для «пассивного» дома или дома «нулевого энергопотребления», т. е. без использования невозоб-новимых источников энергии, этот показатель не должен превышать 15кВт*ч/(м2*год). Что
приблизительно соответствует расчетной мощности подогрева 7-10 Вт на квадратный метр, что составляет 10 % от уровня расчетной мощности отопительных систем обычных домов. Такое количество энергии понадобится для отопления дома в пересчете на квадратный метр в год. Для расчета этого коэффициента нужно знать: площади поверхностей и коэффициенты сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, а также расположение дома относительно сторон света [6].
Устройство «пассивного» дома в сибирском суровом климате трудновыполнимо, но даже просто энергосберегающий дом (с пониженным энергопотреблением) позволит сохранить значительные ресурсы при его эксплуатации.
Бытовая техника и система освещения также должны быть энергосберегающими.
8. Применение альтернативных источников энергии. Получение тепловой энергии из солнечных коллекторов, теплового насоса, оранжереи (зимнего сада, теплицы), электроэнергии - посредством солнечных батарей, бытового ветрогенератора.
В пользу использования солнца в качестве альтернативного источника энергии в сибирском экодоме говорит тот факт, что несмотря на холодный климат, Сибирь характеризуется обилием солнечных дней. Особенно много солнечной энергии в конце зимы и весной [1, 2, 4].
Некоторые вышеперечисленные принципы наглядно показаны на рис. 2 [2].
9. Безотходное или малоотходное жилье. В экодомах применяется замкнутая система водоснабжения и водоотведения. Сточные воды после прохождения системы глубокой очистки должны использоваться для полива насаждений, мойки машин и т. д.
Твердые отходы должны тщательно сортироваться и перерабатываться, отходы, не подлежащие переработке, будут утилизироваться. Активный ил из очистных сооружений и переработанные твердые органические отходы могут быть использованы в качестве удобрения.
10. Элементы «умного» дома. С целью повышения степени энергосбережения, безопасности дома, а также комфортности помещений в экодоме должны быть установлены как минимум: датчики температуры на отопление, датчики СО2 на вентиляцию, датчики движения на освещение, контроль протечек воды, может быть использована самотечная система подачи воды и т. д.
К вышеперечисленным принципам формирования экожилья нужно добавить, что строительные и отделочные материалы должны быть экологически безопасными и по возможности местными, чтобы сократить расходы постройки. Инженерные сети желательно проектировать индивидуальные или же на небольшой поселок.
_ утилизация тепла использование
теплая кровля
буферное -зонирование
теплая конструкция стен теллоэффективные окна
Рис. 2. Пример дома с элементами энергоэффективных технологий
Соблюдение всех этих условий позволит нам создать современный, комфортный, экологически благоприятный, доступный в строительстве и экономный в эксплуатации, автономный (самодостаточный) дом-усадьбу [8].
Массовое строительство такого экожилья будет способствовать снижению негативного воздействия на природную среду, повышению качества жизни и оздоровлению человечества.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Винокуров М.А., Суходолов А.П. Экономика Иркутской области: в 4 т. Иркутск: Изд-во БГУЭП, 1998. Т. 1. 203 с.
2. Кузеванов В.Я., Сизых С.В. Ресурсы Ботанического сада Иркутского государственного университета: научные, образовательные и социально-экологические аспекты. Справочно-педагогическое пособие. Иркутск : Изд-во Иркутского гос. ун-та, 2005. 243 с.
3. Лапин Ю.Н. Автономные экологические дома. М. : Алгоритм, 2005. 416 с.
4. Строительная климатология. СНиП 23-01-99. Государственный комитет Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу (ГОССТРОЙ РОССИИ). М., 2000.
5. Экодом в Сибири. Обзор литературы, оригинальные разработки, рекомендации специалистов. Исар-Сибирь. Новосибирск. 2000.
6. Портал-энерго [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://portal-energo.ru
7. Muratordom.com.ua - лучшая домашняя страница [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.muratordom.com.ua
7. Чупин Р.В., Бобер А.А. Повышение надежности проектируемых и реконструируемых систем водоотведения // Вестник ИрГТУ. 2012. № 9. С. 111-119.
Информация об авторах
Бузинаев Борис Васильевич, магистрант, тел.: 89086683177, e-mail: Olina-pochta@ya.ru; Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Чупин Виктор Романович, доктор технических наук, профессор, директор Института архитектуры и строительства, тел.: (3952) 40-51-45, e-mail: Chupinvr@istu.edu; Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Сидоренко Виктор Иванович, доктор экономических наук, профессор; Иркутский государственный университет путей сообщения, 664074, г. Иркутск, ул. Чернышев-ского,15.
Information about the authors
Buzinaev B.V., undergraduate, tel. 89086683177, e-mail: Olina-pochta@ya.ru; Irkutsk State Technical University, 664074, Irkutsk, Lermontov St., 83.
Chupin V.R., Doctor of Technical science, professor, Director of the Institute of Architecture and Construction, tel.: (3952) 40-51-45, e-mail: Chupinvr@istu.edu; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
Sidorenko V.I., Doctor of Economical Sciences, professor, Irkutsk State University of Railroads, 15 Chernyshevsk St., Irkutsk, 664074.
