Энергосберегающие заглубленные здания

Сбережение энергоресурсов в жилищно-строительной сфере может быть достигнуто и с помощью строительства заглубленных жилых зданий, которые принято называть энергосберегающими.

В истории использования подземного пространства в энергетических целях выделяют три этапа: первый − приспособление человеком естественных и искусственно созданных им пещер и других подземных выработок для защиты от неблагоприятного погодного воздействия, второй − строительство отдельных зданий и единичных «подземных городов», не требующих при эксплуатации значительных энергозатрат; третий − в усло­виях энергетического и экологического кризиса массовое строительство заглубленных зданий, позволяющих экономить энергоресурсы при их эксплуатации и в наименьшей степени загрязнять окружающую среду.

При имеющихся в нашем распоряжении конструкциях нет необходимости возвращаться к пещерам. Цель строительства заглубленных жилищ − поддержать или улучшить взаимоотношение их с окружающей средой; используя землю, как одеяло, укрыть здание со всех сторон: земля защитит его, как барьер, от ветра, холода, нежелательной инфильтрации осадков и будет препятствовать потерям тепла».

Энергосберегающие заглубленные здания по глубине заложения подразделяют на:

• полузаглубленные (отвальные),

• заглубленные (мелкого и глубокого заложения)

• врезанные в склоны,

а по характеру объемно-планировочного решения

• на возвышающиеся,

• врезанные в крутые откосы,

• здания с внутренними двориками

• здания сквозного типа.

Необходимый эффект снижения энергозатрат при эксплуатации заглубленных зданий может быть достигнут лишь при соблюдении ряда требований, касающихся выбора места для строительства, определения типа здания и глубины его заложения, размещения на участке и ориентации, на­личия соответствующего инженерного оборудования и т.д.

Эффективность снижения энергопотребления но многом будет определяться защитной толщей грунта (обсыпкой), а также компактностью планировочных решений (предпочтительнее кубическая и близкие к ней формы зданий), конструктивными решениями теплоизоляции и гидроизоляции.

Поскольку заглубленные жилые здания возводят только с условием их естественного освещения и инсолирования, их не строят более одного-двух этажей. Определенный эффект в снижении энергопотребления в этих зданиях может быть достигнут при использовании солнечной энергии (активные и пассивные гелиосистемы) и других нетрадиционных источников энергии.

Помимо эколого-градостроительных выгод освоение подземного пространства позволяет значительно сократить затраты энергоресурсов при эксплуатации объектов различного назначения. Например, в Швеции строительство подземных сооружений для хранения нефти и нефтепродуктов объемом более 100 тыс. м³ более экономично, чем наземных, так как при этом потребление энергии на отопление снижается в три раза и на охлаждение в 10 раз.

Концепция энергосберег ающего экодома

Экодомом называют автономный малоэтажный дом, в котором в максимально возможной степени используются природные процессы для обеспечения его жизнедеятельности, включая энергообеспечение и переработку всех видов отходов.

Если здание вносит определенные помехи в круговорот веществ и энергии, но в целом обеспечивает благоприятную для человека внутреннюю среду, необходимую связь с окружающим ландшафтом, максимально использует тепловую энергию, его называют экологuчным (Тетиор, 1991), Различают следующие их виды: Энергосберегающие, гелиоэнергоактивные, биоэнергоактивные, ветроэнергоактивные и дp.

Экодом − своеобразная экологическая антропогенная экосистема, биологически активный объект. Он включает в себя и окружающий участок ландшафта, в пределах которого осуществляется полная утилизация отходов и повышается биологическая активность почвы.

Главное отличие экодома от традиционного дома − это наличие в нем систем жизнеобеспечения, организованных по принципу экосистем, и независимость от городских сетей аналогичного назначения. При этом экодом не является полностью замкнутой искусственной экосистемой, подобно создаваемым ранее в США системам, стимулированным космическими программами и оказавшимися непригодными для длительного пребывания человека из-за ухyдшения микробиологического состава внутренней среды. Экодом - это открытая система, тесно связанная с окружающей природной средой и образующая с ней единую экологическую систему (рис. 7.6).

Экологически чистый энергоэффективный жилой дом разработан сотрудниками IШО «Инсолар» совместно с американской фирмой «Реасе Ecology» (АВОК. 1994. N2 1-2). Теплоснабжение, горячее водоснабжение и кондиционирование осуществляются в нем с помощью нетрадиционных источников энергии. По сравнению с традиционными аналогами существующее инженерное оборудование позволяет снизить затраты энергии на эксплуатацию на 60-70%~ В качестве источников низкопотенциального тепла для испарителей теплонасосных установок АНТУ-10 и ТУГВ-200 используются фунт поверхностных слоев и вентиляционные выбросы здания. Площадь застройки 260м² количество этажей - 3, высота комнат - 3 м.

Основные преимущества экодома в энергосбережении и сохранении окружающей среды в сравнении с обычными малоэтажными домами следующие:

1. отсутствие дорогостоящих централизованных коммуникаций теплоснабжения и канализации. Использование при необходимости автономных электрогенераторов и артезианских вод (при их наличии);

2. эффективное энергосбережение за счет высокой степени теплоизоляции ограждающих конструкций. Сбережение энергии при вентиляции и кондиционировании;

3. непременное использование солнечной энергии для обогрева дома и приготовления горячей воды. В лучших конструктивных образцах экодомов за счет этого источника получают до 80% энергии;

4. освещение экодома, как правило, электрическое с использованием экономичных источников света: галогенных и люминесцентных ламп, которые могут работать и от солнечных батарей;

5. утилизация с помощью биореакторов всех видов органических отходов, которые перерабатываются в компост и затем используются в теплице и на приусадебном участке в качестве естественного удобрения. Таким образом, культивируются биоинтенсивные системы земледелия без использования химикатов и удобрений извне, при этом биологическая активность почвы увеличивается;

6. уменьшение экологической нагрузки на окружающую среду с помощью экономии материальных ресурсов, использование щадящих природу ресурсосберегающих строительных и возобновляемых материалов;

7. использование в архитектуре экодома энергосберегающих и эстетических принципов, соответствующих историческим, национальным и культурным особенностям его обитателей и территории.

Этим перечнем далеко не исчерпываются, все экологические преимущества экодомов. Помимо решения проблем энергосбережения и ряда других экологическую привлекательность им могут придавать:

• применение только природных (преимущественно местных) строительных материалов с пониженной эмиссией летучих компонентов;

• консервация дождевой воды, очистка воды с помощью локальных очистных сооружений;

• биопозитивность дома (озеленение крыши, фасада и бал конов, декор дома и др.);

• автоматизация экологического контроля за взаимодействи­ем экодома и окружающей природной средой.

В Германии число энергопассивных, т.е. с нулевым теплопотреблением, домов превысило 1 тысячу, а количество домов с низким теплопотреблением измеряется многими тысячами. В Швеции построены сотни экодомов особой конструкции, с замкнутым циклом водо- и энергоснабжения и специальным биореактором по переработке органических отходов. Активно используются альтернативные источники энергии: солнечные батареи, ветрогенераторы, генераторы биогаза. В настоящее время проектируется строительство экопоселения в Тамбовской области. В состав экодомов будут входить зимние сады, теплицы, ори­ентированные на юг солнечные коллектора, тепловые аккумуляторы, генераторы биогаза и т.д.. Авторы полагают, что по теплозащитным и экологическим показателям подходящим материалом для возведения стен одноэтажных зданий будет глино-соломенная смесь. Интересно, что в Швеции и США до сих пор стоят дома, построенные из соломенных тюков еще в прошлом веке.

Идея создания экодомов с использованием природных циклов жизнеобеспечения весьма обнадеживает, ибо, на наш взгляд, это не только экономия энергоресурсов и внедрение нетрадиционных возобновимых источников энергии, не только реализация энергосберегающего образа жизни, но, главное, впечатляющий пример «во всех отношениях безопасного и достойного сосуществования людей и окружающей природы». Остается надеяться, что удачные образцы экодомов будут стимулировать развитие массового экологического энергосберегающего домостроения в нашей стране.

Коммунально-бытовой сектор. В коммунально-бытовом секторе экономия топливно-энергетических ресурсов в количестве 100 млн. т у. т. может быть получена только за счет мероприятий по снижению потерь при покрытии отопительно- вентиляционных нагрузок и транспорте теплоносителей. Для этого необходимо совершенствовать строительные конструкции зданий, применять материалы с хорошими теплоизоляционными характеристиками снижать воздухопроницаемость стыковых соединений, дверей и окон, снижать тепловые потери в тепловых сетях. Большие возможности экономии энергоресурсов могут быть реализованы путем совершенствования отопительных систем и приборов, а также внедрения автоматического регулирования температуры воздуха в помещениях и счетчиков потребления теплоты. Эффективным мероприятием, обеспечивающим снижение расхода энергии, является снижение температуры в общественных помещениях в нерабочее время. Согласно расчетам., это может дать экономию в размере 11 млн. т.у. т. В год. Значительные резервы экономии топлива должны быть реализованы за счет рационализации водопроводно-канализационного хозяйства. Сокращение расходов воды для санитарно-бытовых нужд на производстве и в быту может составить экономию расхода на эти цели в размере 20-30%.