Современные технологии строительства и реконструкции зданий - Геннадий Михайлович Бадьин

♦ Предотвращение «мостиков холода», т. е. мест утечки тепла через плохо изолированные стены, крыши, старые окна, является первостепенной задачей. Именно существование таких «мостиков холода» обуславливает необходимость отопления в наших домах.

♦ Компактность сооружения.

♦ Пассивное использование солнечной энергии благодаря ориентации здания на юг и отсутствию затененности.

♦ Высокоэффективные установки экономии электричества для использования в хозяйственных целях.

♦ Подогрев воды с помощью солнечных коллекторов или теплового насоса.

Одним из самых важных элементов в концепции пассивного дома (рис. 6.4) является подвод свежего воздуха в помещения. И эта концепция «отопления свежим воздухом» является единственно возможной в здании с высокой теплоизоляцией, каким и является пассивный дом. При этом тепловая нагрузка должна быть менее 10 Вт/м2, что позволяет использовать свежий воздух для отопления.

Рис. 6.4. Схема пассивного дома

Преимущества технологии пассивного дома:

♦ экономичность – не нужно тратиться на установку сетей центрального отопления и газа, а затраты электрической энергии на отопление пассивных домов в 7—12 раз меньше, чем в кирпичных домах традиционной постройки;

♦ энергобезопасность – в пассивных домах отсутствуют сети газа и теплоцентралей. Нужна только вода и электроэнергия в размере 10 кВт на дом или квартиру;

♦ энергонезависимость – пассивные дома обладают массивными несущими стенами, плитами пола первого этажа и междуэтажными перекрытиями, что способствует хорошей аккумуляции тепла и децентрализации энергоснабжения;

♦ экологичность – в зданиях, построенных по данной технологии, применяются современные строительные материалы и конструкции и новейшее инженерное оборудование. В пассивных домах циркулирует чистый и теплый свежий воздух, стены и полы постоянно остаются теплыми.

Распространение технологии пассивного дома достаточно активными темпами связано, в первую очередь, с сокращением расходов на отопление в 7—10 раз. Уже построены пассивные дома второго поколения, отличающиеся чрезвычайно низким потреблением энергии.

Активный дом (Дания)

Активный дом (англ. active house) – это комплекс решений, ставящий перед собой целью создание максимального комфорта и качества проживания путем эффективного использования природных энергоресурсов и современных технологий.

Базовым параметром активного дома является объединение решений, разработанных институтом Пассивного дома (Германия), и технологий «Умного дома» (Германия). Благодаря этому удается создать дом, который не только тратит мало энергии, но еще и грамотно распоряжается той незначительной, которую вынужден потреблять.

Активный дом – это дом, способный снабдить энергией и теплом не только себя, но и гостевой дом, баню и обслужить бассейн.

Первый в мире активный дом построен в Дании. Он потребляет мало энергии, как пассивный дом, но еще вырабатывает ее столько, что может отдавать ее в центральную сеть, и таким образом дом становится источником дохода, а не затрат. Разработчики утверждают, что дом окупит себя за 30 лет.

Активный дом в Дании (Home for Life) от AART позиционируется как первый в мире активный дом. Он производит энергии больше, чем ему необходимо. Он аккумулирует и накапливает энергию и сам регулирует количество света и тепла, поступающего через окна и фасад здания, и изменяет нагрузку в зависимости от потребности.

Рис. 6.5. Пример солнечного дома в Каталонии (Испания)

Институт передовой архитектуры Каталонии (IAAC) спроектировал солнечный дом (рис. 6.5) – незаменимый элемент устойчивого города. Дизайн конструкции не слишком поражает новизной, напоминая отчасти золотую рыбку Барселонеты…

Внутренняя отделка из сосновых пород дерева создает впечатление, что вы находитесь в трюме корабля, а не в доме, что и не удивительно, поскольку применяются технологии, аналогичные кораблестроению. Внешнее фотогальваническое покрытие должно не только обеспечить энергоавтономию дома, но и генерировать избыточные киловатты, которые пойдут на покрытие расходов электроэнергии в периоды низкой солнечной активности. Параметры дома: площадь составляет 70 м2, высота 5,4 м, длина 12 м, глубина 9 м.

Возведение купольных домов

Рис. 6.6. Пример энергоэффективного дома в виде купола

Рис. 6.7. Пример энергоэффективного экологического дома в средней климатической зоне США

Рис. 6.8. Пример шарообразного дома

Жилые дома купольного типа (рис. 6.6–6.8) – это здания с невероятными характеристиками и феноменальными свойствами, способные обеспечить максимум комфорта, в любых климатических зонах они выдерживали самую неистовую погоду на Земле.

Купольные дома – это инновации в строительстве. Они представляют собой удобные, надежные конструкции из экологически чистых материалов по доступной цене. Каркасные купольные дома изготавливаются в заводских условиях, а заказчику доставляются в виде конструктора. На заранее подготовленном основании такой дом собирается в течение нескольких дней.

Рис. 6.9. Пример купольного дома

Почему купольный дом вне конкуренции по энергоэффективности?

Сфера имеет наименьшее отношение площади наружных стен к внутреннему объему здания среди всех фигур одинаковой емкости. Чем меньше общая площадь стен и крыши, тем выше КПД энергозатрат на контроль климата в помещении. Купольные дома (рис. 6.9) наиболее привлекательные и экономичные, в совокупности с современными материалами и правильным проектированием расходы на отопление (и охлаждение) в них меньше на 70–90 %.

Поверхность шара примерно на четверть меньше, чем поверхность куба такого же объема, а значит, и материалов для строительства купола потребуется на четверть меньше. Помимо этого, у купола на 60–70 % меньше деталей в самом каркасе конструкции, что позволяет сэкономить дополнительно 5—10 % энергии на отсутствии «мостиков холода» из-за однородности материала защитных ограждений и еще сэкономить 40 % времени на сборке.

Рис. 6.10. Использование нанотехнологий позволит строить дома, которые смогут простоять 300–400 лет

Положительное соотношение площади к объему здания дает прекрасную характеристику куполам (рис. 6.10). Площадь поверхности, подверженной влиянию окружающей среды, имеет намного больше влияния на энергетическую эффективность дома, чем качество заделки стыков и толщина стен, а теплопотери фундамента зависят не от площади пола, а от длины периметра.

Теплопотери здания находятся в прямой пропорции к его аэродинамическому сопротивлению. Благодаря аэродинамическому эффекту конструкции ветер огибает купол с меньшим сопротивлением.

Купола отличаются превосходными световыми характеристиками, так как сферические формы имеют свойство рассеивать свет, в то время как прямоугольные поглощают его. Внутри купола всегда светлее, чем на улице, даже без внутреннего освещения. Акустические преимущества включают равномерное распределение звука, отсутствие резонирующего звука и на 30 % меньше проникновение внешних шумов.

Дом стараются разместить так, чтобы с учетом особенностей окружающего ландшафта обеспечить максимальную защиту от атмосферных воздействий (рис. 6.11 и 6.12), использовать естественный дренаж, оптимальное солнечное освещение, особенности рельефа.

Рис. 6.11. Учет окружающей среды

Рис. 6.12. Экодом в