|
Автор материала:
Широков Евгений Иванович
|
  |
|
Русская концепция пассивного экодома
Содержание:
1. История вопроса
2. Концепция доктора Фейста
3. Строительная химия
4. Экодом нулевого энергопотребления
5. Почему так дешево?
6. А как насчет огнестойкости?
7. Какие коммуникации нужны экодому?
|
|
Идея строительства домов с низким и даже нулевым потреблением энергии не нова: в Европе счёт таким домам идёт уже на тысячи, первый дом появился в Швеции два десятилетия назад, затем "процесс пошёл" в Германии. Меня эта идея впервые посетила около 30 лет назад, когда я принимал участие в моделировании и разработке систем жизнеобеспечения космических станций Салют и Мир. Мысль, которая не давала тогда покоя: мы строим независимое от сетей жилище в Космосе, но на Земле это сделать гораздо проще и дешевле. Наши города и жилища преобразились бы, экология бы улучшилась, затратное коммунальное хозяйство можно было бы ограничить функцией уборки территории.
Второй раз я задумался о этой типологии жилища в конце 80-х, когда принимал участие в разработке систем энергообеспечения домов для чернобыльцев, будучи сотрудником Института тепло - и массообмена НАН РБ: дома строились в чистом поле, инфраструктуры - кроме электросетей - не было, приходилось отапливать посёлки относительно дешёвым "ночным" электричеством, создавать суточные высокотемпературные теплоаккумуляторы, это вызывало экологические проблемы, а проблем со здоровьем у переселенцев и так хватало.
Чуть позже появилась немецкая концепция "энергопассивного дома" и дома "нулевого энгергопотребления", разработанная доктором Фейстом из Фрайбурга - она очень проста:
суммарный коэффициент сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций должен быть (для условий Центральной Европы, градусо-сутки отопительного сезона -2,5 тысячи) не менее 10 (наш СниП рекомендует не менее 2,5 для наших условий: градусо-сутки отопительного сезона 4,2 тысячи, - понятно что при этом энергозатраты на отопление составят у нас в лучшем случае 120 кВтчас кв. м в год);
использование пассивной солнечной архитектуры (окна - на юг, но с соответствующей защитой от летнего перегрева);
рекуперация тепла при вентиляции с кпд около 0.7, т.е. примерно 70% тепла выходящего через систему вентиляции воздуха передаётся холодному входящему воздуху;
канал в грунте ниже линии промерзания для естественного подогрева входящего извне в дом воздуха грунтом зимой и охлаждения летом.
Построить дом по такой концепции не сложно, условная классификация домов при этом по энергозатратам следующая: если затраты на обогрев помещений в год составляют менее:
90 кВтчас на кв.м - дом энергоэффективный;
45 кВтчас на кв.м - энергопассивный;
15 кВтчас на кв.м - нулевого энергопотребления ("на отопление ничего не тратиться", но требуется энергия для подготовки горячей воды, помещение прогревается солнечной энергией, а также выделяемой при приготовлении пищи, работе бытовых приборов и самим человеком);
менее 0 - "Энержи плюс" дом (русского эквивалента термина, определяющего дом, производящий энергии больше, чем ему надо (с возможностью поставки избытка энергии, например, электрической, в центральную сеть на коммерческой основе) пока не существует, как, впрочем, и условий для развития
Экономические расчёты показывают - даже при половине европейской цены никакое перекрестное субсидирование коммунальному хозяйству уже не поможет, поэтому понятна суть российской коммунальной реформы - государство отбрасывает от себя ЖКХ, состояние которого в большинстве населённых пунктов как минимум оставляет желать лучшего. Как в этих условиях будет выживать население в городах - одному Богу известно...
Однако не всё так просто с домами низкого энергопотребления - пообщавшись с жителями таких домов в Германии, я понял, что существует большая экологическая проблема качества воздуха в таких домах (вентиляция, "поддушенная" рекуперацией и необходимостью экономить, не всегда обеспечивает хорошее качество воздуха, особенно если используются ненатуральные строительные материалы и особенно утеплители). Эта большая экологическая проблема касается не только энергоэффективных домов, и она заслуживает того, чтобы рассмотреть её подробно.
Будучи членом и экспертом рабочей группы Восток-Запад фракции красно-зелёных Европарламента, я достаточно хорошо знаю причины введения в силу с 1 июля 2008г Европарламентом нового законодательства в области обращения химических веществ (в том числе используемых в строительстве) - REACH . Суть его в следующем: всем участникам рынка даётся год на выяснение опасности для здоровья того, что они производят и продают. Если опасность есть - ещё 5 лет на закрытие/перепрофилирование производства или замену производимых веществ экологически безопасными. Введение этого законодательства инициировали результаты закрытого исследования состояния здоровья подрастающего поколения европейцев, вызывающего большие опасения специалистов. После многочисленных дебатов и дополнительных исследований эксперты сошлись на том, что основная проблема -качество воздуха искусственно созданной среды, в которой современный урбанизированный европеец проводит 23 часа в сутки (дом - машина - офис). В настоящее время в воздухе помещений индицируется около 4000 вредных для человека веществ, ПДК в Европе и США разработаны примерно на 2000, медики оперативно могут измерить 60 (для сравнения - у нас разработаны ПДК для 600 вредностей и только для рабочих зон, оперативно измерить медики могут не более 10). К чему это приводит - понятно: экологическое качество искусственно созданной среды практически никто не контролирует, и частенько возникают любопытные ситуации: все строительные материалы имеют гигиенические сертификаты, а жить (точнее, выжить) в новом доме, построенном из этих материалов, сложно (например, московский скандал с многоэтажками в Останкино - практически новые дома пришлось разбирать после аномально многочисленных случаев появления детей с врождёнными уродствами). Слишком много пластика, особенно ПВХ, синтетических смол, композитов и т.п. в современном жилище и офисе. Проблема требует решения и возможны два пути - "контролировать дьявола", что сейчас пытается сделать Европарламент, либо не иметь с ним ничего общего, т.е. использовать природные экологически чистые местные материалы в строительстве. Какой путь более приемлем - каждый решает сам, но наша концепция дома нулевого энергопотребления базируется на немецких расчётах, и втором пути - деревянный каркас, солома или тростник, как утеплитель и кровельный материал, альтернативная энергетика (почти всё, что нам нужно, производит белорусская фирма "Электрет"), создание пермакультурных систем утилизации отходов "экодом - участок - единое целое" с повышением плодородия приусадебных участков и т, д. Именно за разработку и внедрение в жизнь этой концепции при строительстве жилья для чернобыльцев в 2000 г . в Австрии нам вручили приз Международной премии Energy Globe в номинации "Жилище".
Хотя первый экодом из соломы появился в Беларуси в 1996г, а первый наш проект экодома нулевого энергопотребления прошёл госэкспертизу ещё в 1997г., построен первый экодом нулевого энергопотребления только сейчас в Беларучах под Минском - частным образом. Предыдущий проект так и не был реализован, несмотря на поддержку Минстройархитектуры - официального отказа не поступило, но в приватной беседе с заместителем тогдашнего градоначальника была озвучена мысль, что не гоже показывать населению, что можно жить в городе и не платить за сети, даже если ты ими не пользуешься.
Поэтому первый экодом нулевого энергопотребления в Беларуси построен за городом. Он выполнен по собственному проекту с учётом принципов фен-шуй и древнерусской системы пропорционирования "Всемер", идущей от параметров человека, а не искусственного эталона размером 1 метр , имеет ветряк (400 Вт), фотоэлектрические панели (300 Вт), солнечный водогрейный коллектор (2х2 кв.м), систему аккумулирования электроэнергии на щелочном аккумуляторе и резервный полуторакиловатный генератор. По материалам и оборудованию мы уложились в 10000 долларов (примерно столько же стоит разрешение на подключение коттеджа к электросетям в Подмосковье). Экодом общей площадью 72 кв.м был начат в августе, закончен в декабре, обошёлся в половину стоимости однокомнатной квартиры, хотя уровень комфорта и потребительские качества такого экодома несравненно выше (например, русская баня внутри, натуральная глиняная штукатурка внутри и снаружи, камин и высокоэффективная печь с низкой лежанкой, встроенная мебель из массива дуба, ольхи и сосны и т.д. ) Экодом полностью отвязан от центральных сетей, потребляет менее 20 кВтчас в год на кв.м и во многом подобен орбитальной станции - за свет, воду и канализацию платить не надо, надо просто разумно пользоваться естественными материальными и энергетическими потоками, не ухудшая, а улучшая состояние окружающей среды в процессе своей жизнедеятельности. Поэтому при его строительстве максимально использовались вторичные строительные материалы: кирпич с разрушенной фермы в соседней деревне, бутылки со свалки для кольцевого энергоэффективного фундамента шириной 0,5 м , стены были выполнены из отходов сельхозпроизводства -тюкованной соломы, крыша будет утеплена тростником с ближайшего озера, глина на штукатурку взята при рытье погреба рядом с домом, даже старая чугунная ванна нашла себе эффективное применение: из 1/3 сделан классический чугунный камин, а 2/3 пошло на практически вечную и бесплатную каменку в бане (каменки, которые можно купить на строй рынках за 500-1000 у.е. выполняются из листового железа толщиной 2,5- 4 мм, - недолгий срок их службы хорошо известен заядлым парильщикам).
Потому что технологии, переданные нам из США, Швеции и Германии дешевы, доступны и используют самые дешевые природные материалы - прессованную солому, либо смесь глиносоломенную смесь. "Ну вот, опять саман, а мы - то думали..." - произнесет про себя читатель и будет не прав. Технология не предусматривает использование самана (80% -глина, 10% -солома и 10%-органика), а используется солома, смоченная глиняным раствором (90%- солома и 10% -глина). Эта "мокрая" технология обобщает четырехвековой немецкий опыт "фахтверкового" (каркасного) строительства в природно-климатических условиях, сходных с белорусскими. Саман почти в четыре раза тяжелее, не является теплоизолятором и в условиях Беларуси неприемлем - у нас слишком влажно.
Суть технологии проста: на фундаменте ставится деревянный каркас (20куб.м дерева на 200 кв.м жилья в двух уровнях), который заполняется методом скользящей опалубки глиносоломенной смесью, причем полностью (фронтоны и межстропильное пространство тоже). Это занимает менее месяца, после чего накрывается крыша и дом сохнет (3-12 месяцев в зависимости от погодных условий). После этого дом штукатурится и отделывается в зависимости от вкуса и возможностей хозяина. Кстати, стены толшиной 40-45 см обладают такой же теплоизолирующей способностью как кирпичные толщиной 0,7 м, и рядом других преимуществ: они легко "дышат" (не путать с инфильтрацией), решают проблему радона, не эммитируют вредные вещества, связанные с тепловой обработкой и т.д. Такие дома стоят в Германии 3-4 века и после своей "смерти" не создают проблем с утилизацией строительного мусора. Энергии для строительства таких домов тратится в тысячи раз меньше по сравнению с кирпичными, и эксплуатационные затраты на отопление - меньше. Квалификация нужна только при строительстве каркаса и отделочных работах. Недостатками технологии являются большая трудоемкость и большие сроки строительства, связанные с сушкой самонесущего наполнителя стен.
Этих недостатков лишена другая, более эффективная индустриальная "сухая" технология, очень популярная сейчас в США, и использующая те же принципы. Она заключается в использовании прессованных соломенных блоков (сразу после пресс-подборщика с поля) как основного конструктивного стенового материала с последующим оштукатуриванием, то есть блоки могут укладываться на раствор или использоваться в качестве самонесущего наполнителя каркасных стен (сухая технология "прошивных матов"). Следует напомнить, что строительные стандарты США по многим параметрам жестче наших. и эта технология полностью сертифицирована в США. Например, по огнестойкости она полностью соответствует требованиям, а по теплопроводности - в 3 раза лучше. Наружная и внутренняя отделка стен в таких домах не отличается от обычной в США. Такой дом можно построить за неделю и отделывать сразу, что и было продемонстрировано в августе этого года Белорусским отделением Международной Академии Экологии и Solar Energy International из США в п.Занарочь. Стена такого дома при толщине 60 см имеет сопротивление теплопередаче не менее 10. Стоят такие дома по 100 и более лет. Например,сейчас в США живут люди в домах из прессованной соломы, построенных в прошлом веке.
А как насчет огнестойкости?
Согласно международным стандартам DIN 4102 и DIN 18951(21/51) глиносоломенные смеси являются негорючими материалами вплоть до 5% содержания глины при условии, что минеральное связующее (глина) равномерно распределено по объему. Объяснить это легко: глины содержат большое количество калийных соединений, являющихся антипиренами. По международным нормам оштукатуренные стены, построенные по "straw-bаlе" технологии, можно отнести к классу F45, т.е. сопротивляемость огню не менее 45 минут. Соломенные блоки, положенные на цементный раствор с последующим оштукатуриванием, имеют еще более высокий класс, вплоть до F120.
Какие коммуникации нужны экодому?
Вообще-то нужны только дороги и электричество (если не по карману дорогостоящие солнечные батареи с электроаккумулирующими системами). А канализация? Конечно, нужна, только не такая, как у нас. Наша, во-первых, она очень дорогая, во-вторых, не решает проблему утилизации хозбытовых стоков (например, проблему осадка сточных вод), а только переносит ее из одного места в другое, и главное - она не является системой локально замкнутого цикла. При индивидуальной застройке это как бы "теплотрасса наоборот", и вреда она наносит не меньше, чем наши пресловутые теплотрассы. Вместе с тем, американское "министерство здравоохраниния" давно сертифицировало и разрешило использовать даже в городах очень дешевые локальные биологические системы утилизации хозбытовых стоков, работающие по принципу "замкнутого цикла", и не создающие проблем ни зимой (до -50С), ни летом (до +50С), позволяющие пользоваться всеми благами цивилизации при двух условиях: в туалет нельзя сливать концентрированные яды и бросать биологически неразлагаемые предметы: пластик, некоторые виды бумаги и т.д. Площадь биоочистных - около 200 кв. метров, и выглядит как обычный фруктовый сад и огород; расчетное время эксплуатации на семью из 8 человек - около 100 лет, причем урожайность на этих двух сотках необычайно высока. Можно использовать специальные компостные туалеты, разработанные в Швеции и США и использовать компост как дешевое органическое удобрение.
Отопление (и кондиционирование) экодома обычно содержит основную и вспомогательную системы, помимо пассивной солнечной, которая у нас практически не используется. Основная система обычно состоит из солнечного теплового коллектора и теплоаккумулятора, запасающего тепло по суточным и сезонным циклам. Конструкции могут быть различными: в Швеции и Норвегии предпочитают твердотельные аккумуляторы под домом; в США и Германии - жидкостные внутри дома (на 200 кв.м жилой площади - около 15 тонн воды). Обычно такие системы стоят недешево, однако их можно сделать очень дешевыми, используя местные материалы и комплектующие: например, тепловой коллектор на крышу экодома конструкции БО МАЭ стоит всего 50$/Квт установленной мощности и не боится заморозков. Обязательной является система рекуперации тепла при вентиляции. Вспомогательной отопительной системой является обычно камин или небольшая печь медленного горения. Фирма ISOMAX использует в качестве вспомогательной или "аварийной" систему электроподогрева пола с использованием ночного электричества мощностью 2 Вт/кв.м жилой плошади.
