Технология производства автономных малоэтажных домов, не требующих подключения к внешним инженерным сетям Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Оригинальная статья/ Original article УДК 69.001.5

http://dx.doi.org/10.21285/2227-2917-2017-4-150-154

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА АВТОНОМНЫХ МАЛОЭТАЖНЫХ ДОМОВ, НЕ ТРЕБУЮЩИХ ПОДКЛЮЧЕНИЯ К ВНЕШНИМ ИНЖЕНЕРНЫМ СЕТЯМ

© Цолмон Баттур3, Р.А. Гусаченкоь, П.А. Шустов0

а«Бодь Пропертийз»,

Монголия, 15160, Улан-Батор, ул. Жигжиджавын, 3.

^Иркутский национальный исследовательский технический университет,

Российская Федерация, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Резюме. Цель. Разработка технологии производства малоэтажных домов, не требующих подключения к внешним инженерным сетям. Методы. Анализ и синтез известных технологий строительства, сбор данных по ним и технологиям получения энергии для обеспечения энергоэффективности сооружений, моделирование энергоэффективного малоэтажного дома. Результаты. В процессе работы были собраны и изучены данные по различным технологиям получения энергии без использования внешних инженерных сетей. Исходя из проведенного анализа, были отобраны технологии, наиболее эффективные для применения в малоэтажном строительстве. В соответствии с полученными данными была создана модель для строительства энергоэффективного малоэтажного дома. Выводы. В условиях климата Восточной Сибири возможно производство малоэтажных домов без подключения к внешним инженерным сетям. Такое жилье ничем не уступает сооружениям со стандартными подключениями. Единая система энергоэффективного дома способна обеспечить помещение теплом, электричеством и водоснабжением.

Ключевые слова: малоэтажное строительство, энергоэффективный дом, теплосбережение, система отопления, энергопотребление.

Формат цитирования: Цолмон Баттур, Гусаченко Р.А., Шустов П.А. Технология производства автономных малоэтажных домов, не требующих подключения к внешним инженерным сетям // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2017. Т. 7, № 4. С. 150-154. DOI: 10.21285/2227-2917-2017-4-150-154

INDUSTRIAL TECHNOLOGY OF INDEPENDENT LOW-RISE HOUSES THAT DO NOT NEED CONNECTING EXTERNAL ENGINEERING NETS

© Tsolmon Battur, R.A. Gusachenko, P.A. Shustov

«Bod Properties»,

3 Zhigzhidzhavyn St., Ulan-Bator 15160, Mongolia Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk 664074, Russian Federation

Abstract. Purpose. Development of technology of production of low-rise houses which do not need connecting external engineering nets. Methods. Analyses and synthesis of famous building technologies, collecting data about them and technologies to get energy to provide energy effectiveness of constructions, modeling of an energy effective low-rise house. Results. In the process of work we gathered and studied data in different technologies to get energy without the use of external engineering nets. Based on the performed analyses we selected technologies, the most effective to be used in low-rise development. According to the received data we created a model to build energy effective low-rise house. Conclusions. In the conditions of a climate of East Siberia it is possible to produce low-rise houses without

аЦолмон Баттур, инженер-инспектор Tsolmon Battur, engineer-Inspector

ьГусаченко Роман Андреевич, магистрант кафедры строительного производства, e-mail: gusa-chenkoroman@yandex.ru

Roman A. Gusachenko, graduate student of the Department of building production, e-mail: gusa-chenkoroman@yandex.ru

Шустов Павел Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры строительного производства, e-mail shupa@istu.edu.ru

Pavel A. Shustov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of building production, e-mail: shupa@istu.edu.ru_

Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Том 7, № 4 2017 ISSN 2227-2917 (print)

Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 7, No. 4 2017 ISSN 2500-154X (online)

connecting to external engineering nets. Such housing is not inferior to the constructions with standard connections. United system of an energy effective house is able to provide the building with heating, electricity and water supply.

Keywords: low-rise construction, energy effective house, heating supply, system of central heating, energy consumption

For citation: Tsolmon Battur, Gusachenko R.A., Shustov P.A. Industrial technology of independent low-rise houses that do not need connecting external engineering nets. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost' [Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate], 2017, vol. 7, no. 4, pp. 150-154. (In Russian) DOI: 10.21285/2227-2917-2017-4-150-154

Введение

При планировании строительства собственного дома обычно представляется счастливая загородная жизнь, свободная от городских проблем. Но обретя свой дом, немногие готовы поступиться привычными городскими удобствами, и в результате вновь сталкиваются с городскими коммунальными проблемами. Можно ли построить дом, не зависимый от коммунальных служб и при этом отвечающий современным представлениям о комфорте? Для этого необходимо, чтобы сооружение было энергоэффективным, что достигается только за счет рационального использования ресурсов.

Материал и методы исследования

В процессе работы были изучены технологии строительства малоэтажных домов. Для возведения энергоэффективного здания необходимо было изучить материалы, используемые для строительства, альтернативные технологии получения тепловой энергии, электроэнергии и водоснабжения. На первом этапе исследования нами были проанализированы различные строительные материалы, используемые для производства малоэтажных домов, и выявлены материалы с наибольшим показателем теплосбережения. Для выбора источников энергии и методов ее получения были собраны и изучены данные разработок в сфере альтернативных методов получения энергии. Из них были выявлены методы, подходящие для климатических условий Восточной Сибири и имею-

щие наиболее высокие показатели эффективности.

При помощи полученных данных была создана модель энергоэффективного дома, не требующего подключения к внешним инженерным сетям.

Результаты исследования и их обсуждение

В климате Восточной Сибири затраты на обогрев дома составляют основную часть расходов. Традиционные системы отопления используют дорогостоящие внешние ресурсы, но при этом неиссякаемый источник энергии находится прямо у нас под ногами. Температура под землей даже зимой выше нуля градусов [1]. За счет температуры земли можно получить энергию, которой хватит на обогрев всего дома [2]. Этот ресурс не требует подключения к внешним сетям и, что немаловажно, коммунальных платежей. Получение тепловой энергии из земли осуществляется по принципу теплового насоса [3]. Для сбора тепла используется система труб - коллектор, который может располагаться в 1,5-2 метрах под землей либо уходить на глубину более 10 м [4]. Далее рассмотрим более детально, как устроена схема работы теплового насоса (рис. 1):

1. Специальная незамерзающая жидкость циркулирует в коллекторе и поглощает тепло из земли.

2. В испарителе жидкость отдает тепло, испаряя хладагент (вещество с низкой температурой кипения), и превращает его в газ.

3. Компрессор нагнетает давление газа, из-за чего температура хладагента увеличивается.

ISSN 2227-2917 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Том 7, № 4 2017

ISSN 2500-154X (online) Proceedings of Universities. Investments. Construction. Real estate Vol. 7, No. 4 2017

4. Горячий хладагент поступает в конденсатор, где нагревает воду в отопительном контуре дома.

5. Хладагент, отдавая тепло, снова превращается в жидкость, в

расширительном вентиле давление снижается.

6. Хладагент возвращается в испаритель, процесс начинается сначала.

Дзеление I Pressure Температура Т +86° Temperature

Рис. 1. Схема работы системы теплового насоса Fig. 1. Heat pump system operation scheme

Однако тепло нужно удержать в доме. Традиционные методы строительства не способны полностью исключить тепловые потери. В энергоэффективном доме еще на этапе проектирования обеспечивается максимальная тепловая герметизация здания. С данной задачей отлично справляется технология каркасного домостроения. При возведении каркасного дома создают замкнутый теп-локонтур, исключающий потери тепла из-за отсутствия мостов холода [5]. Для этого используют теплоизоляционную эковату - легкую пушистую рыхлую массу, состоящую на 80 % из измельченной бумаги, на 12 % из ан-типирена - борной кислоты, на 7 % из антисептика - буры [6].

Усовершенствована и система вентиляции. Обычные системы забирают холодный воздух с улицы и выбрасывают теплый наружу, а энергоэффективный дом использует принцип возвращения тепла. Благодаря такому подходу тепловая энергия исходящего воздуха нагревает входящий. В итоге энергоэффективный дом расходует на отопление в 5 раз меньше энергии, чем обычный, даже самый утепленный дом. Данная сис-

тема работает по принципу рекуперации энергии с помощью приточно-вытяжных установок, при которой происходит частичный нагрев приточного (холодного) воздуха вытяжным (теплым) [7]. Частичный, потому что тепла вытяжного воздуха не всегда достаточно, для того чтобы нагреть холодный приточный воздух до +20 °С [8]. Поэтому в сильные морозы приточный воздух догревается встроенным в рекуператор калорифером. В такой системе и приток, и вытяжка механические, так как воздух подается и отводится принудительно приточным и вытяжным вентиляторами, как видно на рис. 2.

Если в доме имеются системы кондиционирования, то в летний период приточный воздух будет частично охлаждаться. Это, в свою очередь, уменьшит нагрузку на данные системы. Принцип их работы следующий: охлажденный за счет системы кондиционирования вытяжной воздух, проходя через рекуператор, снижает температуру более теплого приточного воздуха [8]. 50 % используемой нами воды тратится на технические нужды, система водоснабжения энер-

Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Том 7, № 4 2017 ISSN 2227-2917 (print)

Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 7, No. 4 2017 ISSN 2500-154X (online)

гоэффективного дома предлагает для этих целей дождевую воду [9].

Для обеспечения водой также идеально подойдет собственная скважина, а благодаря увязке водо-

снабжения с конденсатором системы теплового насоса нагрев воды также будет осуществляться за счет использования температуры подземных слоев.

Рис. 2. Принципиальная схема рекуперации свежего воздуха Fig. 2. Schematic diagram of fresh air recuperation

Традиционно немалую часть расходов современных домов составляют затраты на электричество [10]. Можно ли пользоваться всеми привычными нам электроприборами и при этом экономить? Для этого можно использовать фотоэлектрические панели, ветровые электрогенераторы, которые позволяют обеспечить электричеством особенно важные системы здания.

Заключение

Все системы энергоэффективного дома образуют единую интеллектуальную сеть. Энергоэффективный дом самостоятельно управляет потреблением энергии, начиная от простейших бытовых приборов и за-

канчивая системами отопления, и делает это с максимальным комфортом для жильцов. Единая интеллектуальная система способна учитывать потребности хозяина, поддерживать микроклимат в доме. Благодаря использованию технологии энергоэффективного дома можно экономить на его содержании до 90 % ресурсов. В денежном выражении выгода может составлять от 100 000 рублей в год [11]. Свобода от дорогостоящих сетей не только позволяет существенно экономить семейный бюджет, но и дает возможность жить на природе, имея все условия, необходимые для комфортной жизни.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Watson R. The rise of the green building // The economist. 2016. № 17. P. 36-39.

2. Active house [Электронный ресурс]. URL: http://www.active-house.ru/ (27.04.2017).

3. Lewis P., Tsurumaki M. Manual of Section. Birlhauser: Princeton Architectural Press, 2016. 208 с.

ISSN 2227-2917 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Том 7, № 4 2017

ISSN 2500-154X (online) Proceedings of Universities. Investments. Construction. Real estate Vol. 7, No. 4 2017

4. Hillier B.T. True Workout Hammarby Sjostad // The economist. 2014. № 15. P. 55-59.

5. Молчанов В.М. Основы проектирования: учеб. пособие. Ростов н/Д.: Феникс, 2004. 160 с.

6. Маклакова Т.Г., Нанасова С.М., Шарапенко В.Г. Проектирование жилых и общественных зданий. М.: АСВ, 1998. 320 с.

7. Иванова К.П. Обзорная статья по реализации целевой программы «Энергосбережение и повышение энергоэффективности на территории Иркутской области на 20112015 годы» // Известия вузов. Инвестиции.

Строительство. Недвижимость. 2014. № 4. С. 77-82.

8. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1991. 480 с.

9. Baleng R.S. Hitta förstahandskon-trakt pä lediga lägenheter i och omkring Stockholm // The economist. 2016. № 20. P. 16-20.

10. Абуханов А.З., Белоконев Е.Н., Белоконева Т.М., Чистяков А.А. Основы архитектуры зданий и сооружений: учебник. 3-е изд., перераб. и доп. Ростов н/Д.: Феникс, 2008. 327 с.

11.Borncamp S. Techs and the city // The economist. 2014. № 12. P. 26-29.

REFERENCES

1. Watson R. The rise of the green building. The economist, 2016, no. 17, pp. 36-39.

2. Active house. Available at: http://www.active-house.ru/ (accessed 27.04.2017).

3. Lewis P., Tsurumaki M. Manual of Section. Birlhauser: Princeton Architectural Press, 2016. 208 p.

4. Hillier B.T. True Workout Hammarby Sjostad. The economist, 2014, no. 15, pp. 55-59.

5. Molchanov V.M. Osnovy proektiro-vaniya [Engineering foundation]. Rostov on Don, Feniks Publ., 2004. 160 p.

6. Maklakova T.G., Nanasova S.M., Sharapenko V.G. Proektirovanie zhilykh i ob-shchestvennykh zdanii [Design of public and residential constructions]. Moscow, ASV Publ., 1998. 320 p.

7. Ivanova K.P. A survey article of realisation of the purpose programme of increasing

energy efficiency and energy preservation on the territory of Irkutsk region for 2011-2015. Iz-vestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhi-most' [Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate], 2014, no. 4, pp. 7782. (In Russian)

8. Tikhomirov K.V., Sergeenko E.S. Te-plotekhnika, teplogazosnabzhenie i ventilyatsiya [Thermotechnics, heat and gas supply system and ventilation]. Moscow, Stroiizdat Publ., 1991. 480 p.

9. Baleng R.S. Hitta forsta-handskontrakt pa lediga lagenheter i och omkring Stockholm. The economist, 2016, no. 20, pp. 16-20.

10.Abukhanov A.Z., Belokonev E.N., Belokoneva T.M., Chistyakov A.A. Osnovy arkhitektury zdanii i sooruzhenii [Architectural framework of building and constructions]. Rostov on Don, Feniks Publ., 2008. 327 p.

11.Borncamp S. Techs and the city. The economist, 2014, no. 12, pp. 26-29.

Критерии авторства

Цолмон Баттур, Гусаченко Р.А., Шустов П.А имеют равные авторские права. Гусаченко Р.А. несет ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Статья поступила 29.09.2017 г.

Contribution

Tsolmon Battur, Gusachenko R.A., Shustov P.A. have equal author's rights. Gusachenko R.A. bears the responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.

The article was received 29 September 2017

Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Том 7, № 4 2017 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 7, No. 4 2017

ISSN 2227-2917 (print) ISSN 2500-154X (online)