.jpg)
Если концепцию низкого энергопотребления заложить в проект жилого дома еще на начальной стадии разработки, его постройка обойдется дешевле, а само здание не будет выглядеть как «энергетическая машина». Мой собственный дом площадью 153 м2 служит примером такого подхода к проектированию. Снаружи он выглядит как обычная постройка — имеет широкую двускатную крышу и обшитые гонтом стены, которые образуют квадратное в плане здание (рис. 1). Обращают на себя внимание также высокие потолки и открытая перспектива внутренних помещений. Стены и крыша утеплены.
Стены. Особый интерес представляет конструкция наружных стен. Их каркас сделан из деревянных стоек 50x100 мм, поставленных с шагом 600 мм и скрепленных с внешней стороны горизонтальными перемычками сечением 50x50 мм, которые расположены с шагом по высоте в 600 мм. В отличие от других домов полости в стенах заполнены не стекловатой, а теплоизолирующей пеной. Через отверстия 025 мм, просверленные в обшивке каркаса, в пазухи мы ввели пенообразующую смесь.
К сожалению, я случайно обнаружил, что работа выполнена с браком, и некоторые полости оказались заполнены пеной не полностью. Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 0,15 мм не позволила пене приклеиться к сухой штукатурке обшивки, и когда мы ее удалили, то смогли запенить все замеченные пустоты.
Крыша. Каркас крыши собран из стропил сечением 50x200 мм. Они установлены с шагом 600 мм и между ними под подшивку тоже залит слой пены толщиной 180 мм.
.jpg)
При утеплении крыши пеной мы столкнулись с тем, что при схватывании она усаживается и прогибает внутрь подшитую к стропилам обшивку из сухой штукатурки. Кроме того, объем пены изменяется и при изменении температуры, в результате чего через некоторое время на потолке выступили головки шурупов, крепящих обшивку. Стало понятно, что пену можно применять, но только для объемов, открытых для осмотра.
Остекление и борьба с конденсатом. В окна мы установили тонированные стекла. Нам очень понравилась их герметичность, защищающая помещение от холодных ветров. Но еще лучше были бы окна, в которых объем между стеклами заполнен газом с низким коэффициентом теплопередачи.
Однако как у окон, так и у световых люков выявились проблемы с конденсатом. При больших перепадах температуры и влажности они запотевали. Помещения в нашем доме воздухонепроницаемые, и зимой в них относительная влажность составляет обычно 40...50%. Для человека это оптимальные значения, но световые люки при эксплуатации в такой среде зимой покрываются изнутри каплями воды. Поэтому для них пришлось сделать дополнительные внутренние панели из плексигласа, уменьшающие образование конденсата. Кроме того, воздух из дома может найти дорогу в микро-щелях между оконным переплетом и коробкой, потому что световой люк при установке герметизируют только по внешнему контуру блока. В этих местах требуется дополнительная герметизация.
Примыкающая к дому оранжерея застеклена стеклопакетами размером 1170x1520 мм. Они установлены в алюминиевые рамы с резиновым уплотнителем, устойчивым к ультрафиолетовому излучению и перепадам температуры.
Планировка. Комнаты в доме размещены с учетом обеспечения в них комфортной среды с минимальными энергозатратами. В цоколе расположены кабинет, дополнительная спальня, отсек коммунального оборудования и кладовая. В этих помещениях тепло зимой и прохладно летом, потому что снаружи стена цоколя и фундамент до отмостки изолированы полистирольной пеной.
Мы хотели использовать тепло земли и под полом не стали делать изоляцию. Это было ошибкой. Да, помещения в цоколе прохладны и комфортны летом, но пол слишком холодный, что во влажную погоду вызывает образование на нем конденсата. Под плитой надо было бы для теплоизоляции уложить слой пенополистирола толщиной не менее 25 мм.
В северо-восточном углу цоколя мы отгородили маленькое помещение и в этом месте изолировали фундамент до отметки 1,2 м. Также изолировали потолок, перегородку и выходящую наружу вентиляционную трубу 075 мм из ПХВ. Это помещение служит погребом для хранения овощей и картофеля при температуре +4,5°С.
Обогрев дома. Систему энергосбережения выбрали недорогой и простой (а, следовательно — надежной), а также гибкой в регулировке для того, чтобы в зависимости от условий использовать оптимальные режимы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.
В моем доме источниками тепла для обогрева помещений и получения горячей воды являются солнечные батареи и дровяная печь. Конструкция и стоимость установки обогрева были минимизированы за счет организации воздушных потоков внутри дома (рис. 2).
.jpg)
Отопительная печь вплотную примыкает к стене, отделяющей жилое помещение от оранжереи. В стене сделан воздушный канал с теплообменниками, забирающими тепло из помещения. В зависимости от положения установленного в нем шибера можно в любой момент для нагрева помещений выбрать нужный источник тепла.
Под полом оранжереи этот воздуховод разветвляется на два канала, подающие теплый воздух в кабинет и комнату для гостей, расположенные в цоколе. В этом воздуховоде установлен вентилятор, меняя обороты которого, можно регулировать поступление тепла в каждое помещение.
Путь воздушного потока зависит от источника тепла. Если используется печь, то вентилятор втягивает теплый воздух из верхней части жилой комнаты и гонит его в кабинет и гостевую комнату в цоколе. В результате этого в цоколе создается давление выше, чем на первом этаже, что заставляет воздух возвращаться на первый этаж через лестничный проем. Таким образом организована его циркуляция.
Если источником тепла служит оранжерея, то вентилятор затягивает воздух из оранжереи и также создает повышенное давление в кабинете и в комнате для гостей. Затем через вентиляционный канал воздух из кабинета и гостевой попадает в кладовую, а из нее в оранжерею через шесть решетчатых теплообменников размерами 300x600 мм, установленных в полу.
В холодные ночи остывший воздух из оранжереи опускается в кладовую, вытесняя теплый воздух из нее в оранжерею. Таким образом, за счет естественной конвекции воздуха оранжерея предохраняется от чрезмерного охлаждения, хотя у нее и нет собственной аккумулирующей тепло массы. Накопление тепла вне оранжереи, когда растения не затеняются, позволило максимально повысить их освещенность.
Источники тепла. Печь и солнце — идеальное сочетание источников тепла. Печь работает ночью при отсутствии солнца, а солнце — днем. Чтобы не использовать жидкостный (с антифризом) теплообменник, за наклонным стеклом оранжереи установили медный накопитель солнечного тепла.
.jpg)
Резервным источником тепла служит газовый нагреватель мощностью 3000 ккал/ час. Его вентилятор, обеспечивающий подачу нагретого воздуха, можно отнести на расстояние до 3 м от теплообменника и установить в цокольном помещении или у внутренней стены.
Воду для бытовых нужд нагревает солнечная батарея с термосифоном, которая работает параллельно с нагревателем воды из нержавеющей стали, размещенным в печке.
Чтобы система теплообмена работала, общая емкость с водой должна быть размещена выше солнечного коллектора. В доме для воды установлена 265литровая емкость из нержавеющей стали. У нас она представляет собой два стоящих один над другим и соединенных между собой бачка. Холодная вода под давлением поступает из нижнего бачка в верхний, а нагретая — стекает в нижний. Подпитка систем холодной водой производится насосом через трубу у днища нижнего бачка. Наличие двух емкостей уменьшает перемешивание воды с разной температурой. В верхнем бачке установлен резервный электрический нагреватель. Он почти всегда выключен.
Вентиляция. В замкнутых системах воздушного отопления существует серьезная проблема обеспечения качества воздуха в помещениях. Для гарантии высокого качества воздуха необходим вытяжной механический вентилятор. Он должен быть установлен даже в доме, построенном из экологически чистых материалов. В любом случае необходимо избавляться от запахов и повышенной влажности не только в санузлах, но также на кухне и в жилых помещениях.
В моем доме вытяжная вентиляция устроена на кухне, в ванных, в прачечной и в оранжерее. Тут интегрированная система тоже может улучшить эффективность вентиляции, и одновременно снизить стоимость ее устройства. Например, в моем доме две ванные комнаты расположены одна над другой и у них общая вертикальная стена с прачечной. Через эту стену к теплообменнику в цоколе проходит вентиляционный воздуховод из ПХВ трубы 0150 мм. Кроме того, этот воздуховод соединен и с кухней. Свежий воздух поступает через входной патрубок у потолка коридора в цоколе. Его поток не вызывает ощущения сквозняка.
Сбережение энергии. Экономию тепла в доме обеспечивает эффективный воздушный теплообменник, который управляется интегрированным датчиком влажности. Он автоматически включает агрегат при достижении определенной влажности, а 30минутное реле времени, установленное в каждой ванной, включает теплообменник для работы в режиме максимальной вентиляции. Систему вентиляции при благоприятных условиях с целью экономии тепла можно переключить и в режим рециркуляции воздуха.
В доме доступны и другие способы экономии энергии. Например, потребление воды сводится к минимуму благодаря использованию низконапорных душевых нагревателей и сливных бачков объемом всего в 4 л. Затраты электроэнергии на освещение можно снизить установкой экономных люминесцентных светильников.
Два года назад был случай, когда пришлось обогревать дом только пропановыми горелками. Было сомнение в том, что при наружной температуре 29°С нагреватель мощностью 3,6 кВт не обеспечит помещения теплом. По расчету нужен был более мощный источник энергии (до 4,8 кВт). Но мы обнаружили, что дом может отапливаться нагревателями и меньшей мощности благодаря аккумулирующей тепло массе строительных элементов в конструкции здания.
Понятно, что если отключить отопление, температура в любом здании будет непрерывно падать, причем скорость ее снижения по мере приближения к температуре окружающего воздуха будет уменьшаться. Чем массивней элементы теплоаккумулирующих конструкций, тем медленнее здание будет остывать.
Увеличить «постоянную времени» можно за счет использования внутри дома большой массы кладки или улучшением изоляции для снижения теплопотерь. Остывают такие дома очень медленно, то есть у них большая «постоянная времени».
.jpg)
В очень холодные ночи, когда обогреватель выдает тепла меньше, чем необходимо, дом охлаждается, но так медленно, что температура падает всего на 4...6°С. Однако, когда всходит солнце, дом снова начинает накапливать тепло. Правда, есть опасность, что если мощность нагревателя недостаточна и в доме значительно упадет температура, то может потребоваться очень много времени, пока температура в нем достигнет комфортного уровня.
Мы прожили в доме уже 5 лет и можно с уверенностью сказать, что он получился удачным — годовое потребление энергии за этот период было около 2000 кВт-час, израсходовано лишь около 5 м3дров и 800 л пропана.
