Опыт проектирования и строительства малоэтажных жилых домов с соблюдением принципов энергосбережения
В малоэтажном жилищном строительстве требования к степени энергосбережения еще более повышаются в связи с тем, что экономичность эксплуатации индивидуаль-ных домов связана с децентрализацией и автономизацией источников тепловой энер-гии, что неизбежно приводит к ухудшению экологической составляющей эксплуатаци-онного процесса. Высокая цена электроэнергии, как источника отопления, а также до-роговизна солнечных, теплонасосных и других высокотехнологичных систем отопле-ния еще больше обостряют актуальность поиска эффективных энергосберегающих ар-хитектурно-строительных решений.
Исторически в России давно был выработан принцип энергосбережения, который был положен в основу архитектурно-строительной системы. Это – традиционная русская деревянная изба. Не вдаваясь в подробности типологии этого очень многообразного понятия, можно перечислить основные принципы энергосбережения, характерные для всех типов русских деревянных домов. Это наружные стены из теплоэффективного, паропроницаемого материала средней массивности, хорошо теплоизолированный цо-коль – завалинка, а также утепленные перекрытия и чердачная крыша. Большую роль в системе энергосбережения избы играет наличие массивного теплоаккумулятора, которым является русская печь. Расположенная в центральной части строения, она обеспечивает оптимальную тепловую конвекцию, эффективно обогревая все про-странство дома. Следует отметить, что на аналогичном принципе основаны техноло-гии энергосбережения финских деревянных рубленых домов, компактных бревенчатых домов индейцев – навахо, и многих других оседлых народов севера планеты. Для не-оседлого населения в условиях экстремального климата характерны юрты, яранги, чу-мы и прочие каркасные строения, включая дома по так называемой “канадской” тех-нологии.
Энергоэффективность жилья, в первую очередь, основана на следующих основопола-гающих принципах:
- Обеспечение максимально возможного снижения теплопотерь за счет выбора оптимального объемно-пространственного, конструктивного и технологического реше-ний.
- Обеспечение усиленного использования солнечной радиации, как без устройст-ва аккумулирования полученного тепла, так и с использованием специальных систем для аккумулирования и распределения солнечного тепла без применения дорогостоя-щих систем.
Очень важно отметить, что мощность, а соответственно и стоимость этих высокотех-нологичных устройств находится в непосредственной зависимости от соблюдения пер-вых двух принципов, т.е. – чем меньше будут теплопотери, и чем более полно будет использоваться возможности пассивного накопления солнечного тепла, тем менее мощным и более дешевым будет приобретаемое высокотехнологическое устройство.
Нашей мастерской МНПП “Тектон”, а затем ООО “Тектон плюс”, в период с 1991 по 2007 год разработан ряд проектов индивидуальных жилых домов, большинство из ко-торых построено и успешно эксплуатируется. Еще в самом начале деятельности мас-терской нас привлекла идея создания энергоэкономичного жилья. Изучив ряд отечест-венных и зарубежных источников информации о мировом опыте в данной области, мы попытались на практике осуществить проектирование и, по возможности, строитель-ство индивидуальных жилых домов, позволяющих снизить затраты на отопление, хотя бы на 10 -15% по сравнению с аналогичными домами, построенными по традицион-ным технологиям.
Первый опыт вылился в концептуальную разработку дома “Солнышко” в 1992 году. В этой разработке основная роль предлагалась энергосберегающей планировке и конст-рукции дома, а в качестве источника тепла предлагалась пассивная гелиосистема с гравийным аккумулятором тепла в подвале, стеной Тромба и бетонным теплоаккуму-лятором в полу оранжереи. Кроме того, предлагалось разместить гелиоколлекторы на южном скате крыши с водяным коллектором на чердаке. Все источники тепла и акку-муляторы объединялись в единую систему теплоснабжения. Однако, в тот период мы не имели ни соответствующих строительных материалов, ни элементной базы для сол-нечного отопления, ни расчетных методик. К нашему счастью, не нашлось и заказчи-ка.
Проект "Солнышко"
Однако, в процессе работы над этим проектом мы, что называется, прочувствовали проблему, и изучили несколько основополагающих принципов энергосбережения.
Следующим практическим шагом было проектирование, а затем и строительство жи-лого дома "Ирина"в 1993году, в районе Садгорода.
Этот дом, общей площадью 220 м2, был запроектирован, основываясь на тех же прин-ципах, что и "Солнышко". Все жилые помещения ориентировались строго на юг, час-тично раскрываясь в двухсветное пространство оранжереи, в полу которой предпола-галось устроить бетонную плиту - теплоаккумулятор. Водяной теплонакопитель гелио-коллектора размещался на чердаке. В качестве стенового материала был впервые применен пенобетон фирмы "Теплый дом", с облицовкой из кирпича. Дом был успеш-но построен и, несмотря на то, что он был сдан в эксплуатацию без элементов солнеч-ной системы отопления, уровень энергосбережения его оказался намного выше, чем у аналогичных по объемным параметрам коттеджей. Экономичность сравнивалась рас-ходом жидкого топлива.
Проект Ирина
Если аналогичный коттедж сжигал за отопительный период 6-8 тонн соляра, то "Ирина обходилась 2,5 - 3 тонны. Таким образом, мы получили подтверждение в правильности нашего пути.
В 1994 году мы разработали проект, по которому был построен и сдан в эксплуатацию коттедж "Ильич".
В этом проекте мы не пытались применить все еще недоступные высокотехнологичные солнечные системы, но отработали вопросы энергосбережения понятными нам и за-казчику методами.
Дом располагается на южном склоне распадка (ул. Радио во Владивостоке). Планиро-вочная структура дома такова, что с севера дом прикрыт гаражом и хозяйственными помещениями, а жилые помещения получают интенсивный поток солнечного тепла через большие окна на южном и западном фасадах. Стены выполнены из газобетон-ных блоков "Акстрим" с дополнительной наружной теплоизоляцией из пенополистиро-ла. В результате дом общей площадью 325м2 отапливается электрокотлом установоч-ной мощностью 10 квт., которая полностью используется в период прогрева конструк-ций. В остальное время задействованная мощность котла составляет 5,5 квт, с работой его в ночное время. Таким образом, затраты на отопление дома общей площадью 320 м2 в отопительный период не превышает 1200 рублей в месяц, в то время, когда счета за отопление трехкомнатной квартиры в доме 83 серии общей площадью 64 м2 пре-вышают 1600 рублей в месяц.
Проект "Ильич"
В следующем проекте "Ольга", который был осуществлен строительством в Сад-городе, на ул. 2я Центральная, вышеперечисленные приемы были дополнены устрой-ством большого двухсветного стеклянного эркера, раскрывающегося в двухсветное пространство жилой комнаты. Этот эркер сыграл значительную роль в повышении степени энергосбережения, и в дальнейшем мы очень часто стали применять этот прием - устройство значительных площадей остекления на южном фасаде с организа-цией двухсветных пространств. Эркер был выполнен из алюминиевых конструкций с наружным сталном каркасе, без каких-либо мостиков холода.
Этот дом, общей площадью 260м2, также весьма энергоэкономичен. В нем установлен котел мощностью 15 квт, режим работы котла аналогичен режиму в доме "Ильич"
Проект "Ольга"
Коттедж "Ольга" находится в эксплуатации с 2003 года, его энергоэкономичность так-же проверена временем.
После этого проекта был ряд других, основанных на тех же принципах энергосбере-жения. Это "Утюжок", "Сергей", (который, кстати, был оснащен теплонасосной уста-новкой отопления, которая в будущем будет дополнена гелиосистемой), "Надежда" и некоторые другие. В этих работах мы в той или иной степени пытались реализовать наши концепции энергосбережения за счет архитектурно-строительных приемов, т.е. правильной ориентации по сторонам света, правильных объемно-пространственных решений, а также максимально возможного использования пассивных гелиотехноло-гий.
Проект "Надежда"
Не имея возможности производить методический и последовательный мониторинг эксплуатационных качеств построенных по нашим проектам домов, мы, по возможности, опрашивая наших клиентов, отслеживали затраты на отопление наших домов и сравнивали их с затратами других, аналогичных по объему и площадям, но построенных по традиционной схеме коттеджей. В результате несложных сравнений оказалось, что для домов, построенных с соблюдением основных принципов энергоэффективности потребная мощность энергетических установок в два - четыре раза ниже, чем у традиционных коттеджей
Последней нашей разработкой в области энергосберегающих домов стал дом "Ма-рия", общей площадью 160 м2, уже весьма востребован заказчиками (строится 5 эк-земпляров) в силу простоты, строительной экономичности и компактности.
Проект "Мария"
В этом проекте мы использовали ряд принципиальных приемов энергосбережения, пе-речень которых приводится ниже:
- Проектируемый дом должен иметь компактный план и форму, и быть ориентиро-ванным по странам света таким образом, чтобы максимально возможное количество жилых помещений раскрывались на юг и юго-запад, а с северной стороны, по воз-можности, дом был защищен хозяйственными помещениями и пристройками, такими как гараж, гардеробная, домашняя мастерская и т.д. По возможности, пространства помещений должны объединяться как по горизонтали, так и по вертикали, (с южной стороны), чтобы обеспечивать конвективные потоки теплого воздуха.
- Окна, ориентированные на солнечные стороны, должны иметь максимальную площадь остекления. Зоны повышенной интермии в помещениях, по возможности, должны иметь теплоаккумулирующие элементы в перекрытиях, или стенах.
- Наружные стены должны быть выполнены из материалов средней массивности с коэффициентом теплопроводности равным 0,17 - 0,24Вт/(м2*градС) и паропроницае-мостью равной 0,1 - 0,2 мг/м(м * ч.Па). Необходимо избегать каких-либо мостиков хо-лода, места примыкания перекрытий к стенам необходимо дополнительно изолировать термовкладышами.
- Перекрытия необходимо устраивать из тяжелого бетона, чтобы они служили ес-тественными теплоаккумуляторами. Перекрытия должны иметь надежную теплоизоля-цию от наружной среды. Перекрытия над подпольем, или полы подвала, а также сте-ны фундаментов должны быть теплоизолированы.
- Крыша должна быть чердачной, потому что в мансарде сложно избежать тепло-потерь, да и тепловой ореол на чердаке позволяет более полно использовать потен-циал воздушных тепловых насосов и оптимален для размещения солнечных теплоак-кумуляторов.
- В составе этого проекта мы разработали энергетический паспорт здания, и убедились в том, что наша концепция энергосберегающих технологий в проектировании индиви-дуальных жилых домов правильна. Может быть, она не единственная в своем роде, но правильность ее заключается хотя бы в том, что получив довольно высокие показате-ли энергосбережения, (расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление составляет 105 кДж(м2 * 0С . сут) против нормативного расхода, равного 122 кДж(м2 * 0С . сут), т.е на 14% ниже рекомендованного табл. 8 CНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий.), мы располагаем некоторыми разработками, позволяющими понизить этот показатель примерно до уровня 85 - 90 кДж(м2 * 0С . сут).
