Изучение методов проектирования энергосберегающего жилого дома в умеренно-континентальной зоне

Размещено на http://www.allbest.ru/

ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЖИЛОГО ДОМА В УМЕРЕННО - КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ КЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ НА ПРИМЕРЕ ГОРОДА ПЕНЗА

Выполнила:

Баймуратова Э. М.

Проверила:

Королева О.В.

ВВЕДЕНИЕ

В век прогрессивных технологий, с постоянным ростом урбанизации, промышленности, экономики, важно особое внимание уделить окружающей среде, экологии, которой непрерывно наноситься огромный ущерб. Основной частью развития, и соответственно, еще одним фактором, влияющим на экологию, является архитектура и ее отрасли. Архитектура - это наука и искусство проектировать и строить сооружения и их комплексы, в соответствии с их назначением, эстетическими и экологическими требованиями, это то, что создает материальную организованную, пространственную среду для жизни и деятельности человека, в соответствии с потребностями общества, техническими возможностями и эстетическими воззрениями. В зависимости от современных и технических возможностей архитектура делится на архитектуру объемных сооружений (жилые дома, предприятия, театры, школы, магазины и др.), ландшафтную архитектуру (сады, парки, городские скверы, бульвары, рекреационные зоны, национальные, природные парки и т.д.); и градостроительство, которое на данный момент определяется как отдельная от архитектуры дисциплина, но несмотря на это, тесно с ней связанна. А ландшафтная архитектура, в свою очередь, близка к урбоэкологии. Архитектура является не только символом искусства, культуры, политики, она направляет жизненные процессы общества, организовывает населенные места и пространства и это, несомненно, затрагивает окружающую среду. Именно с этой целью сегодня активно развивается такая направленность в архитектуре, как архитектурная экология.

Архитектурная экология как экологический базис архитектурного проектирования включает в себя экологические аспекты проектирования, создание здоровой среды в зданиях и рядом с ними, ландшафтную архитектуру, улучшение среды, воспринимаемой органами чувств, охрану окружающей среды архитектурными средствами, социально-пространственный контроль среды и человека. Архитектурная экология учитывает экологические особенности взаимодействия архитектурных объектов, природы и социально-экологические потребности жителей. Она направлена на приближение людей к природе, избавление их от монотонности городского пространства, гиподинамии, на правильное распределение населения по площади (не более 100 чел. на 1 га, строительство микрорайонов на 30 тыс. человек с соотношением малоэтажного и многоэтажного строительства в пропорции 7:3), сохранение 50 % пространства городов для природных территорий и зеленых насаждений, изолирование населения от трасс движения транспорта и создание условий для общения между людьми. В ходе развития архитектура дополнилась социологией, экологией и ландшафтом, эргономикой, гигиеной, экономикой, этикой и как новая наука она постоянно развивается и дополняется новыми направлениями: визуальная экология; использование пермакультуры в архитектуре; применение естественных технологий, не требующих расхода энергии, в вентиляции и освещении.

Экологическая архитектура включает в себя огромный спектр отраслей, которые необходимы для того, чтобы спроектированное здание могло считаться «экологичным». Энергосбережение в экологической архитектуре является особо важным элементом в проектировании. Она оказывает существенное влияние на архитектурную и градостроительную среду, внешний облик зданий и сооружений. Одной из современных тенденций жилищного строительства является разработка и конструирование зданий, в которых комфорт планировочных решений сочетался бы с экологичностью и энергоэффективностью. Практически половина потребления энергии в развитых странах приходится на жилые дома. Поэтому одним из основных методов ресурсосбережения становится улучшение энергоэффективности зданий. Инновационным направлением в строительстве, пока мало распространенным в России, является создание энергосберегающих домов.

1. ИЗУЧЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ПО ТЕМЕ. ПРИМЕРЫ ЗАРУБЕЖНОГО И ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОПЫТА

Экологический подход непосредственно к строительству неотъемлемо связан с развитием современных технологий в данной отрасли, где постоянно изобретаются новые подходы в производстве материалов, конструктивных решениях, в развитии инженерных коммуникаций и в способах возведения зданий и сооружений. Но вместе с тем, растет и пагубное воздействие на окружающую среду, обусловленное не только стремительно растущим количеством построек, но теми некоторыми современными материалами, которые активно используются повсеместно, для создания экономичных, современных и комфортных зданий. Уже сегодня, согласно данным «Совета по экологическому строительству России» (RUGBC), мировая строительная индустрия потребляет около 40% всей энергии, 65% электричества и 14% питьевой воды, а также вырабатывает 35% всего углекислого газа и почти половину всех твердых бытовых отходов. Это значит, что возводимые объекты должны быть энеогоэффективными, экологически устойчивыми, а их эксплуатация эффективной и безопасной для естественных процессов сложившейся экосистемы.

Для оценки степени влияния на окружающую среду прибегают к международным и национальным стандартам оценки и сертификации «зеленых» зданий. Одна из них английская система BREEAM (British Building Research Establishment Environmental Assessment Method) существует с 1990 года и считается родоначальником всех систем оценки. Одной из наиболее широко признанных, считается американская система оценки «зеленых» объектов строительства LEED (Leadership in Energy and Environment Design). Она существует с 1998 года и широко адаптируется с учетом местных требований в других странах. Следует отметить, что сертификации подлежит только введенное в эксплуатацию здание. «Согласно оценочной системе LEED, для того чтобы объект был признан «Зеленым», в течение 9-12 месяцев независимые оценщики тестируют работу всех его систем, учитывая смену сезонов. За выполнение критериев в рамках каждого раздела, зданию начисляются бонусные баллы. Суммарное количество баллов определяет уровень сертификата. Каждый из разделов ограничен максимально возможным количеством баллов.

Для получения зеленого сертификата достаточно набрать 40-49 баллов, серебряный сертификат «стоит» 50-59 баллов, золотой 60-79, если же здание набирает свыше 80 баллов, ему присваивается платиновый сертификат LEED.

Баллы начисляются за выполнение только добровольных или инновационных критериев, помимо которых существуют обязательные и программные требования, в рамках каждого из разделов. Выполнение обязательных требований является пропуском в дальнейший процесс сертификации. Например, построенное здание, которое полностью отвечает требованиям по критерию «Энергия и атмосфера» и идеально с точки зрения критерия «Материалы и ресурсы», не может быть сертифицировано по причине не установленных в санитарных помещениях экономичных сенсорных смесителей, а сокращение водопотребления - это обязательное требование раздела «Эффективное водопользование».

Проектирование «зеленого» здания естественно начинается с генерального планирования территории застройки, а именно, с формирования устойчивого развития территории. Существуют следующие критерии отбора территории: площадка для строительства не должна принадлежать к сельскохозяйственным угодьям, к землям для размещения парков. Участок должен регенерироваться застройщиком после расположения промышленных объектов.

Взглянем на город сверху, его проекцию формируют участки благоустройства, транспортная инфраструктура, а также кровли зданий. А это квадратные километры асфальта и рубероида. Иными словами, темные, аккумулирующие солнечное излучение, водонепроницаемые мощения, которые нарушают естественный процесс круговорота воды. Раскаляясь на солнце, они обогащают атмосферу испарениями с температурным приростом. Именно таким образом, в атмосфере вокруг крупных городов формируется так называемый «Эффект теплового острова», который, по мнению ученых, способствует процессу глобального потепления.

В зимний период до 80% поверхностей покрыты снегом, светлая поверхность которого имеет высокую характеристику отражающей способности, называемой коэффициентом Альбедо. Альбедо чистого снега в десятки раз выше, например, чем у асфальта, что будет очень актуально в нашей климатической зоне, так как нет большой необходимости применять светоотражающие материалы в проектировании улиц, дорог и жилых домов. Также имеет место быть использование инверсионной кровли - это покрытые слоем гравия, плоские крыши современных зданий. Отличие такой кровли от традиционной в том, что на плите покрытия сначала устраивается гидроизоляция, затем укладывается утеплитель, устойчивый к воздействию влаги, который пригружается слоем гравия. Гравий защищает утеплитель и гидроизоляцию от повреждений, отфильтровывает листья и другой мусор, пропуская в водосборные устройства только дождевую и талую воду, не позволяя им засоряться. Такая кровля получается долговечной, красивой, эксплуатируемой, да еще и экологичной, за счет высокой отражающей способности. Разновидностью инверсионной крыши, является озелененная кровля. Но в зеленых кровлях верхний слой - это сформированная растительная среда (субстрат) с неприхотливыми растениями (седумами). Зеленый слой укладывается на геотекстиль - слой специальной ткани, фильтрующий и пропускающий воду, но сдерживающий от прорастания корни растений. Помимо того, что озелененная кровля возвращает в атмосферу не менее 60 % влаги обогащенной кислородом, она является естественным утепляющим слоем для здания. Согласно проведенным исследованиям, 150 кв.м. зеленой кровли, способны обеспечить годовую потребность в кислороде для 100 человек.

В рамках критерия «Эффективное водопользование» стоит упомянуть о сокращении водопотребления на 20% как обязательном программном требовании для зеленого здания. Сокращение водопотребления на 30 и более процентов, принесет зданию баллы при оценке. Локальные мероприятия для снижения водопотребления активно и широко используются: это индивидуальные приборы учета и установка в туалетах здания сенсорных смывающих устройств и смесителей. К глобальным мероприятиям можно отнести использование собранной с кровель дождевой воды и серых стоков, которые пройдя предварительную очистку, могут применяться для смыва в системе бытовой канализации или для полива территории участка.

2. ЗАРУБЕЖНЫЙ И ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ОПЫТ

Проектирование экологических домов широко распространено в Европе, Америке, Австралии, там, где преобладает теплый климат, имеются различные ресурсы, на которых базируется энергоэффективное строительство. Первое экспериментальное энергосберегающее здание появилось после мирового энергетического кризиса 1974 года в Манчестере (США). Это было офисное здание, запроектированное по заказу Администрации общих служб для апробации и выявления лучших технических решений по энергосбережению. Энергопотребление здания сокращалось за счет эффективного использования солнечной радиации, двухслойных ограждающих конструкций и компьютерного управления инженерным оборудованием здания. Реализация этого проекта положила начало строительству энергосберегающих зданий по всему миру.

Работы по повышению энергоэффективности успешно ведутся в Европе. По данным различных источников, в западноевропейских странах уже построено от 2 до 10 тысяч таких домов. Лидерами этого движения являются Дания, Германия и Финляндия, где приняты целевые государственные программы по энергосбережению и строительству энергосберегающих зданий. В столице Финляндии, Хельсинки, существует энергоэффективный район - VIIKKI, построенный в 10 километрах от центра города. В микрорайоне VIIKKI использование солнечной энергии обеспечивает до 50% потребности в отоплении и горячей воде. Общая площадь солнечных коллекторов составляет 1248 м2. Технологии энергосбережения и использование альтернативной энергии обеспечивают до 40 % снижения энергопотребления по сравнению с традиционными домами. В Дании в настоящее время муниципалитет города Egedal в соответствии с госпрограммой строит целый поселок энергосберегающих домов Stenlose South. Вместо разговоров об экологии и энергосбережении гражданам просто предоставляют готовые дома, оснащенные всеми энергоэффективными новинками.

Активно ведется строительство именно индивидуальных жилых энергосберегающих домов. Например, энергоэффективный дом построенный неподалеку от Вены, является первым семейным домом в Австрии с нулевым воздействием на окружающую среду. Проект был запущен около двух лет назад в рамках общеевропейского эксперимента, называемого "Модель дома 2020". Цель проекта состоит в том, чтобы разработать и построить шесть различных домов в пяти европейских странах c индивидуальным подходом к экологическому проектированию.

Задачей австрийского проекта было создание такого дома, который сочетает в себе эстетику, с одной стороны, и отражает концепцию экологического проектирования, с другой. Участок строительства - узкий и длинный кусочек земли, имеющий сложный скалистый рельеф, зажатый между соседними домами. Дом оснащен специальным оборудованием, обеспечивающим нулевое энергопотребление, которое включает в себя тепловой насос, фотоэлектрические панели на крыше, тепловые солнечные батареи для горячей воды и системы рекуперации тепла. Кроме того, большое количество окон, разбросанных по фасадам и крыше дома, максимизируют пассивную солнечную энергию, обеспечивая естественную вентиляцию в летнее время и сводя к минимуму тепловые потери зимой. Все материалы, используемые для строительства, были оценены с точки зрения их экологических качеств. Внешняя облицовка и интерьер выполнен из еловых панелей, а чтобы сохранить деревянную поверхность яркой и избежать потемнения, ее обработали пигментным натуральным маслом. В результате цель проекта была достигнута: Sunlighthouse производит больше энергии, чем потребляет, что делает его хорошим примером для дальнейшего устойчивого проектирования и строительства.

Следующий зарубежный пример энергоэффективного строительства -- это необычный дом построен в самом сердце бесплодной пустыни в Нью-Мексико. Это экспериментальный проект, в рамках которого были исследованы современные тенденции в частной архитектуре, в частности: зелёное строительство (использование вторичных материалов, снижение строительных отходов, скорость строительства), энергоэффективность, модульность (высокая адаптивность и возможность расширения), адаптация к местности (минимальное воздействие на окружающий ландшафт) и эстетика (динамичные скульптурные формы обеспечивают превосходную функциональность, совмещённую с современной эстетикой). При проектировании архитекторы использовали последовательность Фибоначчи.

Высокотехнологичный эко - дом с нулевым потреблением энергии в пригороде Сиэтла. В доме три этажа, простая форма и L-образный план. На третьем этаже устроена огромная видовая терраса, а на крыше установлены солнечные батареи. В наружной отделке использованы металлические листы вторичного применения.

Экологичный дом с модернистской архитектурой построен недавно в малоэтажном районе Киркланда в штате Вашингтон. Дом имеет два полноценных этажа и подвал, где расположен гараж на два автомобиля и гостевая. Ещё три спальни находятся на первом этаже, общая зона с балконом-террасой -- на втором. На плоской крыше расположен солярий. В наружной отделке использованы вторичные материалы -- дерево и металл. Дом имеет зелёный сертификат на 5 звёзд.

В Австралии, в пригороде Сиднея, проектная фирма создала два частных дома в рамках единой концепции современного жилья. Площадь проекта составила всего 180 квадратных метров, демонстрируя баланс между доступным пространством и должным комфортом. Сделав новые дома наполовину меньше уже привычных для современных семей резиденции, архитекторы сумели доказать, что удобства для человека и забота об окружающей среде могут идти бок о бок, а больше не значит лучше. Открытые пространства наполнены светом и связаны с террасой на заднем дворе. Жильцы могут сами управлять организацией внутренних зон, при необходимости подстраиваясь под новые нужды. Раздвижные панели из матового стекла и льняные шторы лишают необходимости устанавливать традиционные двери и позволяют открывать или закрывать пространство. Для заказчика было важно использование в проекте материалов, не нуждающихся в особом уходе, а также экологичность и энергоэффективность домов. В зданиях не установлены кондиционеры благодаря продуманной естественной вентиляции, а также предусмотрено жидкостное отопление в полу.

Современная резиденция Mosman house - это экологичное и энергонезависимое строение в Сиднее, Австралия. При общей площади 740 квадратных метров с улицы здание кажется небольшим. Его планировка учитывает рельеф местности, помещения размещаются на разных уровнях. Приватный блок, сауна и тренажерный зал расположены в южном крыле дома, открытом для потоков воздуха и света через благоустроенный внутренний двор. Кухня и столовая находятся на верхнем этаже с потрясающим видом. Ниже спроектировано большое двухуровневое пространство гостиной с выходом на террасу, где предусмотрены бассейн и кострище в зоне отдыха. Дом обеспечен системой для сбора дождевой воды, теплоизоляцией и энергосберегающим освещением. Расположение комнат вокруг внутреннего двора сводит к минимуму использование кондиционера и искусственного освещения. Зелёная крыша используется не только в качестве украшения, но и как дополнительная полезная площадь, а также прекрасная теплоизоляция. Конструкция фасадов обеспечивает затенение в летний период и накопление солнечной энергии зимой. Отопление осуществляется эффективной системой обогреваемых полов. Солнечные батареи делают дом безопасным и полностью энергонезависимы.

В условиях умеренно - континентального климата, с относительно теплым летом и умеренно - холодной зимой использование многих распространенных видов альтернативной энергии не рационально. Идеальным с точки зрения энергосбережения считается объект, который сам обеспечивает себя, при помощи альтернативных источников энергии:
солнечные батареи, ветряные генераторы, геотермальные насосы и энергия биомассы. Однако использование большинства альтернативных источников энергии пока не получило массового распространения на территории России. Это или значительно дороже, или обусловлено географическими особенностями. экологический дом энергосберегающий комплекс

Ярким примером экологического и, вместе с тем, высокотехнического строительства в России, является научно - технологический инновационный комплекс «Сколково», где к 2020 году на территории 2,5 млн мІ будут работать и жить 50 тысяч человек. А именно, следует обратить внимание на такое жилое пространство, как Квартал N 9, 10 и 11 ИЦ «Сколково». В число базовых услуг, оплата которых включена в стоимость аренды, включены энергоэффективные системы по управлению климатом и светом. Система запоминает момент ухода на работу - прихода с работы. На время вашего отсутствия система температуру отопления снижает. Если вы возвращаетесь, допустим, в 18.00, система начнет подогревать дом с 17.30. Это дает существенную экономию ресурсов, снижает счет за отопление, и кроме того, это востребовано с точки зрения комфорта. Аналогичным образом система будет экономить электроэнергию, автоматически включая и выключая освещение в той или иной зоне жилища, например, в ночное время, когда человек проходит по коридору, свет включается не на 100%, а на 20%. К базовым «умным» сервисам также относятся аварийные датчики, которые ставятся на трубы. Датчик сам посылает сигнал о протечке в диспетчерскую службу. Жильцы могут даже не знать, что возникла проблема, их отсутствие датчик сам включит механизм перекрытия воды и оповестит диспетчеров об аварии, соответствующая служба сама все починит, а по возвращению с работы, все будет уже сделано.

Все остальное из области «смарт» - удаленный контроль доступа в жилище, управление с мобильных телефонов и планшетов, видеонаблюдение за детской площадкой, а также мультимедиа - это дополнительные настройки, которые по желанию можно подключать. Умный дом в Сколково востребован и является частью концепции smart city. Но не смотря на все преимущества, застройщики понимают, что жилье должно быть доступно арендаторам.

Жилой квартал №9 носит название «Тетрис» рассчитан на проживание 500 человек: в нем можно арендовать студию, однокомнатные или двухкомнатные апартаменты. Апартаменты сдаются готовыми для проживания: с полной отделкой, встроенной мебелью и сантехникой. В них установлена система «Умный дом», которая позволяет создавать удобные температурные режимы, различные сценарии освещения или пользоваться функцией «Я не дома» -- она снижает количество потребляемой энергии. Обустройство территории комплекса является продолжением общей концепции: в центре квартала -- кафе-куб с террасой на крыше, где жители могут проводить свободное время и общаться друг с другом. В архитектуре квартала преобладают скандинавские мотивы: белые алюминиевые фасады, скошенные поверхности, панорамное остекление. Эта же концепция продолжается и в интерьерах: благодаря лаконичным формам и четким линиям апартаменты даже небольших размеров кажутся просторными и светлыми.

Квартал № 10 «Миро» это комфортабельные трехуровневые таунхаусы в окружении живописных зеленых зон. Крыши домов представляют собой открытые террасы, на которых так приятно отдыхать теплыми летними вечерами. Отличный выбор для тех, кто предпочитает жить в гармонии с собой и окружающей природой.

Квартал № 11 «Квадро» Стильные 2-3-этажные коттеджи кубической формы чередуются с зелеными аллеями для прогулок, что придает кварталу уютный вид, несмотря на строгость архитектурных форм. Внешняя отделка коттеджей гармонично сочетается с окружающей средой и несет функциональную нагрузку: отражает солнечный свет и сохраняет тепло. Пространство внутри квартала оформлено по последнему слову ландшафтного дизайна, с использованием живых изгородей, газонов и альпийских горок.

Также повсеместно развивается строительство энергоэффективных индивидуальных домов. К примеру дом Green Balance, от компании ROCKWOOL, которая специализируется на энергосберегающих домах, спроектирован таким образом, чтобы электричество и отопление использовались минимально. Архитектурные решения также обеспечивают энергоэффективность дома - за счет компактной формы и того, что цокольный этаж заглублен, но используется как полноценный жилой этаж. Отношение площади ограждающих конструкций к полезной площади дома меньше, чем в традиционных домах, таким образом достигнуто уменьшение площади поверхности ограждающих конструкций, с которых уходит тепло. Архитектурные решения обеспечивают отсутствие энергозатрат на охлаждение в летний период и использование энергии солнца на отопление в зимний период. Таким образом, природные ресурсы служат для эксплуатации здания круглый год. Окна обеспечивают максимальное поступление дневного света в помещения в любое время года, что позволяет получить экономию на искусственном освещении.

По данным ГК «Фонд содействия реформированию ЖКХ», на сегодняшний день в российских регионах ведется проектирование и строительство 29 энергоэффективных домов, построены и введены в эксплуатацию 19 домов (Белгород, Уфа, Казань, Ангарск и др.). В декабре 2010 года в Барнауле был введен в эксплуатацию первый за Уралом 19-квартирный энергоэффективный жилой дом. По Пензенской области проектирование энергосберегающих зданий находит применение только в редких случаях, при строительстве индивидуальных домов. На данный момент в городе Пенза имеется интересный своими конструктивными особенностями купольный дом, расположенный в зоне индивидуальной малоэтажной застройки.

Купольный дом - сравнительно новая технология на рынке домостроения. Это уникальная, своеобразная конструкция причудливой формы, наделенная энергосберегающими характеристиками. Купольный дом, основан на гнуто-клеевых конструкциях. Благодаря неординарной форме энергозатраты на отопление и кондиционирование снижаются до 50%. Небольшой вес строения позволяет использовать легкий фундамент, достаточно облегченного столбчатого или свайно-винтового. Несмотря на легкость, конструкция выдерживает большую снеговую нагрузку. Также, при строительстве дома такого типа из натуральных материалов, обеспечивается благоприятный микроклимат внутри дома.

На сегодняшний день, по Пензенской области застройщиками не ведется строительство энергоэффективных домов. Разработка проектов таких домов происходит только на конкурсном этапе, не воплощая проекты в реальность.

3. ВЫЯВЛЕНИЕ МЕТОДОВ ПРИЕКТИРОВАНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ДОМА

В Европе существует следующая классификация энергоэффективных домов:

· Дома низкого энергопотребления - используют как минимум на 50 % энергии меньше, чем стандартные здания, построенные в соответствии с действующими нормами энергопотребления.

· Дома ультранизкого энергопотребления - могут быть определены как здания, которые обеспечивают более высокие стандарты энергоэффективности и оказывают незначительное влияние на окружающую среду. Дома ультранизкого энергопотребления - расходуют на 70-90 % энергии меньше, чем обычные здания. Примеры домов ультранизкого энергопотребления с четко обозначенными требованиями - это немецкий Passive House, французский Effinergie, швейцарский Minergie и датский класс энергопотребления. Самой ранней и широко известной концепцией энергоэффективного дома является немецкий «пассивный» дом. Она была разработана в Германии в 90-х годах. Общепринято считать здание «пассивным», если оно соответствует требованиям, разработанным немецким институтом пассивных зданий.

· Дома, генерирующие энергию - это здания, которые производят электричество для собственных нужд. В некоторых случаях излишки энергии летом могут быть проданы энергетической компании и куплены обратно в зимнее время. Хорошая теплоизоляция, инновационный дизайн и использование возобновляемых источников энергии (солнечных батарей, например) делают существование таких домов возможным.

· Дома с нулевыми выбросами CO2 - термин, чаще всего используемый в Великобритании. Такой дом не выделяет CO2. Это означает, что дом сам обеспечивает себя энергией из возобновляемых источников, включая энергию, расходуемую на отопление/охлаждение помещений, горячее водоснабжение, вентиляцию, освещение, приготовление пищи и электрические приборы. В Великобритании все новые дома к 2016 году будут строиться в соответствии с этим стандартом.

Сегодня в России установлены следующие классы энергоэффективности зданий*

Энергосберегающие жилые дома делятся на два типа, по принципам энергосбережения:

· Активный дом - это не только накопление, но и выработка энергии путём эффективного использования природных энергоресурсов и современных технологий. Базовым параметром активного дома является объединение решений, разработанных институтом Пассивного дома (Германия), и технологий «Умного дома». Благодаря этому, удаётся создать дом, который не только тратит мало энергии, но ещё и грамотно распоряжается той незначительной, которую вынужден потреблять. Первый в мире Активный дом построен в Дании, и он, помимо того, что потребляет мало энергии, как Пассивный дом, так ещё и вырабатывает её столько, что может отдавать её в центральную сеть, за что в большинстве стран можно получать деньги. Таким образом, дом становится источников дохода, а не затрат. Разработчики этого дома утверждают, что дом окупит себя за 30 лет.

· Пассивный дом -- это дом с хорошей теплоизоляцией, в котором поддерживается комфортный микроклимат в основном за счет человеческого тепла, энергии солнца и бытовых электроприборов, таких как чайник, плита и тд. Технологии устройства «пассивного» дома (здания с ультранизким потреблением энергии, без традиционной системы отопления) эффективны и опробованы в суровом скандинавском климате. Такие дома практически не имеют тепловых потерь. Для строительства, как правило, выбираются экологически корректные материалы, часто традиционные -- дерево, камень, кирпич. В последнее время часто строят пассивные дома из продуктов рециклизации неорганического мусора -- бетона, стекла и металла. В Германии построены специальные заводы по переработке подобных отходов в строительные материалы для энергоэффективных зданий.

Как известно, климат западной Европы намного мягче российского и поэтому особый интерес представляет канадский опыт. Примером может служить канадская фирма «Concept Construction», построившая 20 энергоэффективных домов в провинции Саскачеван, климатические условия которой характеризуются зимней расчетной температурой -34,5 °С. К применяемым в Европе инженерно-техническим решениям канадские инженеры вносят свои изменения. Планировочные решения такие: в северной стене устраивается только одно окно для освещения кухни. Минимальное количество окон запроектировано также в западной и восточной стенах. Предусмотрен входной тамбур. Южная стена полностью остеклена. При этом, только треть остекленной поверхности используется для естественного освещения и инсоляции общей жилой комнаты. В остальной части стены за остеклением размещена железобетонная стеновая панель (стена Тромба) толщиной 25 см с окрашенной в черный цвет наружной поверхностью. Зазор между этой панелью и внутренним стеклом, равный 5 см, образует своего рода высокую и тонкую солнечную теплицу. Солнечная радиация, проходя через остекление, поглощается черной поверхностью бетонной стены и нагревает ее. В промежутке между стеклами, ширина которых 15 сантиметров, двойного остекления по всей длине фасада автоматически опускаются на ночь теплоизоляционные апюминированные нейлоновые шторы. Они приводятся в действие электродвигателем, управляемым термочувствительными элементами. Это позволяет значительно сократить теплопотери здания в холодное время суток. Летом эти шторы могут использоваться для защиты помещений от перегрева, т.к. их опускают в дневное время и поднимают вечером. Размещение шторы именно между слоями остекления предохраняет внутреннее стекло от переохлаждения и возможного оледенения. Важным моментом является герметизация наружных ограждающих конструкций полиэтиленовой пленкой. Она препятствует инфильтрации наружного воздуха, и в качестве пароизоляции предохраняет теплоизоляционный слой от конденсационного увлажнения изнутри. Циркуляция воздуха в жилых помещениях дома естественная. Для кухни и ванной комнаты применяют вентилятор в системе вентиляционных каналов. Применение напольных электрообогревателей вместо обычных печей также дает экономию. Итоговое увеличение стоимости типового дома площадью 98 м2 с малым потреблением энергии, происходящее за счет повышения стоимости южной стены, дополнительной теплоизоляции и использования воздушного теплообменника, по расчетам фирмы-производителя составляет всего 3 - 5 %.

Существует несколько наиболее важных факторов влияющих на энергоэффективность дома. Одним из них является его расположение относительно сторон света. Большая часть окон должна быть направлена на юг, так как основная часть световой энергии проникает через стекла, нагревая помещение. Возможно пассивное использование солнечной энергии за счет применения стеклопакетов с меньшим коэффициентом теплопередачи. В теплое время года, окна затеняют деревья, предупреждая перегрев, а зимой помещение свободно инсолируется. Значительная часть тепла уходит через наружные стены и крышу, поэтому важно подобрать конструкции, свойства материалов и толщину, чтобы избежать перепада температур внутри дома и снаружи, так как это является причиной потери тепла и плохой шумоизоляции. Также, чем больше наружная поверхность здания при одинаковом объёме его помещений, тем выше потери тепла. Поэтому при строительстве, реконструкции или расширении дома, следует по возможности избегать всевозможных ниш, уступов, выступов на стенах. Серьезную роль играет то, какие материалы применяются в строительстве. Чем выше перепад между температурами в помещениях и вне дома, тем больше потери тепла. Степень теплоизоляции дома определяется коэффициентами сопротивления теплопередаче его ограждающих конструкций (пол, стены, окна, кровля). Чем он выше, тем качество утепления лучше. При утеплении дома особое внимание необходимо местам потерь тепла, или так называемым «мостам холода». В этих местах тепло уходит наружу более интенсивно, чем в других. Примером могут служить балконы, исполненные вместе с перекрытием в виде одной сплошной плиты, оконные откосы или стыки между наружными стенами и подвальным перекрытием. Чтобы уменьшить потери тепла и избежать возможных повреждений конструкций (например, образования на них плесени), необходимо учесть это ещё в стадии проектирования и строительства дома.
Уплотнению стыков в местах монтажа окон, дверей, кровли и креплению корпусов ролльставен следует уделить особое внимание. Помимо этого, существует еще несколько основополагающих принципов в проектировании эко домов. В условиях более жёстких норм потребления энергоресурсов, важную роль в их экономии играют системы отопления домов, отвечающие новым требованиям. Существенной экономии энергии можно достичь, например, за счёт применения автоматически регулируемых малоинерционных систем, быстро реагирующих на изменение температуры в помещениях. Так при прогревании помещений солнечными лучами, проходящими сквозь окна, соответствующие датчики могут подавать на дозирующие клапаны сигнал, на уменьшение подачи теплоносителя в приборы отопления данной комнаты. Соответственно котел будет работать меньшее количество времени и расход газа сократится. В этом случае добрую услугу при отоплении дома Вам могут оказать пластинчатые отопительные батареи и конвекторы, которые обладают малой инерционностью. Отопление посредством нагрева полов и кафельная печь из-за большой нагреваемой массы быстро реагировать не смогут. Однако наиболее эффективной и обеспечивающей наибольший комфорт, является система отопления инфракрасными пленочными обогревателями. Актуально будет применить в строительстве экологического дома такой альтернативный источник энергии, как рекуперация.

Рекуперация - это частичный возврат тепловой энергии, неотъемлемая часть создания энергоэффективного дома. Принцип работы заключается в частичном возврате тепловой энергии. Теплый отработанный воздух, выбрасываемый из помещений, проходя через пластинчатый теплообменник, отдает большую часть своего тепла холодному приточному воздуху. Наличие рекуператора позволяет исключить нагревательные приборы на приточных установках. Учитывая, что около 70% теплопотерь происходит через оболочку здания, а остальное теряется через вентиляцию. За счет снижения потерь тепла через ограждающие конструкции и утилизации сточных вод, с помощью снижения теплопотерь через оконные блоки и посредством устройства рекуперации можно повторно использовать, или вдвое сократить энергию.

Непременным условием возведения энергоээфективных домов является наличие высококвалифицированных проектировщиков и рабочих. Это связано с необходимостью тщательного соблюдения технологии строительства. Например, даже небольшая неплотность пароизоляции при устройстве утеплителя внутри здания, или незаизолированная бетонная перемычка, или швы с большим количеством раствора могут свести на нет все усилия по герметизации дома, а исправление брака может стоить очень дорого.

ВЫВОД

На основе изучения теоретического материала по теме «Изучение методов проектирования энергосберегающего жилого дома в умеренно - континентальной климатической зоне на примере города Пенза» приходим к выводу, что несмотря на то, что энергоэффективность является основополагающим элементом в современной архитектуре, широкое применение в строительстве на территории Российской Федерации она пока что не обрела. Причиной этому может быть отсутствие специалистов в области архитектурной экологии, которые могли бы произвести грамотные расчеты не рациональных энергозатрат направленных на поддержание функционирования старой жилой застройки, вместо строительства энергосберегающей современной архитектуры. Которая, в свою очередь, в плане экономии немного превышает затраты в процессе строительства, но полностью окупается в период эксплуатации. Причинами невостребованности энергосберегающих домов также являются климатические особенности, а именно узкий спектр вариантов в плане активного энергосбережения; нерациональность использования природных ресурсов; и неготовность общества в целом перейти к экологическому строительству в виду сложившихся в социуме стереотипов. Так что сейчас принципы энергосберегающего и экологического проектирования, только начинают внедряться в крупные города и, спустя время, дойдут и до Пензенской области.

Размещено на Allbest.ru