Лекц. 11. Европейские нормативы теплозащиты зданий. Традиционные технологии

Лекц. 11. Европейские нормативы теплозащиты зданий. Традиционные технологии теплозащиты и естественной вентиляции архитектурных сооружений в Казахстане.

Европейские нормативы теплозащиты зданий. • В связи с переходом Казахстана на евронормы в проектировании и строительстве, рассмотрим достигнутые к 2010 году требуемые значения показателя сопротивления теплопередаче наружных ограждений для типовых зданий европейских стран на примере наиболее передовой в мире в области энергосбережения и повышения энергоэффективности зданий страны – Дании. • В Дании и в большинстве стран Европы (как и в России и большинстве стран СНГ) нормируется совокупная величина требуемого энергопотребления здания и одновременно коэффициент теплопередачи отдельных наружных ограждений (U-value – величина обратная сопротивлению теплопередаче по глади конструкции), который для наружных стен, независимо от назначения здания, должен быть не более U = 0, 2 Вт/(м 2 ·°C) , а для окон не более 1, 5 Вт/(м 2 ·°C). Кроме того, поскольку приводятся значения сопротивления теплопередаче по глади конструкции, нормируется коэффициент линейных потерь тепла (мостики холода), который для стыков между наружной стеной, окнами и другими проемами должен быть не более 0, 03 Вт/°C на погонный метр стыка.

Европейские нормативы теплозащиты зданий. • Чтобы оценить, какому приведенному сопротивлению теплопередаче это соответствует, рассмотрим пример конкретного 11 -этажного 4 -секционного жилого дома с площадью квартир А h = 9000 м 2 , площадью стен А w = 6545 м 2 , окон А F = 1340 м 2 , длиной стыков между окнами и стенами 4300 м. С учетом того что теплопотери в стыках между стенами и окнами составляют около 60% от всех потерь тепла в мостиках холода наружных стен, включающих опирание на железобетонные перекрытия, в том числе в зоне примыкания балконов и вертикальных ограждений и др. , приведенное сопротивление теплопередаче стен без оконных заполнений по нормам Дании составит R w r = 6545/(6545· 0, 2 + 4300· 0, 03 /0, 6) = 4, 3 м 2 ·°C/Вт. Это значение достигается при толщине минераловатного утеплителя из базальтового волокна не менее 220 мм. (Источник: интернет-материалы Ассоциации инженеров АВОК, http: //www. abok. ru/for_spec/articles. php? nid=5033. ).

• Введение обязательных требований к энергосбережению в строящихся и реконструируемых зданиях является наиболее экономически эффективным способом экономии энергии в жилищном секторе. Однако это не должно превратиться в разовую законодательную акцию. Для достижения и поддержания экономии энергии в жилищном секторе необходимо периодически пересматривать стандарты теплозащиты зданий , чтобы параметры теплозащиты наилучшим образом учитывали самые эффективные технологии. На рис. 1 показано, как параметры энергопотребления в зданиях все время пересматриваются в Дании с момента их принятия в 1979 г. Требования по теплозащите зданий становились все жестче в целях стимулирования постоянных инноваций для снижения потребления энергии зданиями. На этом рисунке также видно, насколько требования СНи. П постепенно приблизятся к критериям пассивного дома;

Принципы архитектурно-планировочных решений эконом-домов, использующих как традиционные, так и современные методы энергоэффективности (обобщение автора курса лекций). • В архитектурном наследии Казахстана существует масса (начиная с эпохи раннего железа – VIII-III в. в. до н. э. ) жилых и мемориально-культовых памятников в которых использовались архитектурно-строительные методы теплозащиты: это в основном применение местного материала – кирпича-сырца, состоящего из различных пропорций соломы, частично камыша и глины, обладающего значительными теплоизолирующими свойствами (стены доходили до 1, 5 -2 м. толщиной), а также толстых слоев войлока в мобильном жилье.

Традиционные энергосберегающие экодома «шошала» в Казахстане.

• В жаркие летние сезоны был распространен прием естественной вентиляции для охлаждения помещений (как в стационарном, так и в мобильном жилище). Например, в жаркий период в традиционной казахской юрте поднимался войлок с теневой стороны для притока охлажденного слоя воздуха, приточки и вытяжки его через зенитное отверстие- «шанырак» . Таким образом, осуществлялось естественное кондиционирование пространства помещения юрты (в плане между «кереге» – стеной-решеткой и зенитным отверстием). Такой же принцип использовался в круглых жилищах «тошала» , в которых приточка осуществлялась через дверь, а вытяжка через подкупольные оконные проемы либо через зенитное окно- «тундык» . Планировочные решения стационарных и мобильных жилищ, как указывалось выше, имели компактную многогранную и круглую в плане форму, завершаюшуюся куполом, что вело к минимизации площади ограждающих поверхностей.

• На основе данных архитектурно-планировочных приемов, предлагается использование традиционных и современных методов в проектировании и строительстве современного эконом-жилья в Казахстане. Основные архитектурно-планировочные принципы данного жилья: • — компактная многогранная, либо круглая в плане планировка; • — применение атриума-оранжереи в южной части здания как цетрального пространства дома, регулирующего тепло-воздухообмен и освещение внутренних помещений, в комплексе с недорогими системами рекуперации в вентиляции, местного производства. • — применение экологичных местных материалов с хорошими телоизоляционными свойствами и невысокой стоимостью (солома, камыш обмазанные глиной или кирпич-сырец с возведением каркаса из вторично используемого дерева или металла). • — применение баков – аккумуляторов, либо гравия для аккумуляции тепла в подполье и небольших биогазовых установок местного исполнения, для выработки тепло и электроэнергии (до 50% от потребляемой) и др. • На фото: круглый дом из соломы в Беларуси канд. техн. наук Евгения Широкова.

• Обычные возражения против соломы — ее едят мыши, она гниет и горит. Опыт строительства соломенных домов, однако, показал, что эти риски при соблюдении технологии могут быть сведены к минимуму. «Ржаную солому без зерен мыши не жалуют: она невкусная, жесткая, никаких питательных веществ. В ней мало органики, но много кремния и углерода. Солома может гнить, если она плохо высушена. Наконец, солома действительно горюча, пока стены не закрыты. В этот момент соломенный дом является объектом повышенной опасности. Но когда стена оштукатурена или облицована, она относится к предельному классу по огнестойкости — F 119, то есть способна в течение двух часов выдерживать воздействие огня без потери несущей способности. Эти данные получены в Германии и США, приняты в Голландии» , — говорит архитектор Влад. Блажевич , уже построивший несколько зданий с использованием соломенных блоков.

• Что построили из соломы • Первые дома из блоков прессованной соломы были сооружены США в XIX столетии. С тех пор сохранилось свыше 100 построек, которые простояли уже более века. В последние десятилетия соломенные дома становятся все популярнее в Европе. В Германии и Англии построены сотни таких зданий. В Китае с 1998 -го по 2004 год было возведено 606 соломенных домов и три школы. Коэффициенты теплопроводности ограждающих конструкций: показатель пола без подогрева — 0, 23 Вт/м 2 K, показатель соломенной стены — 0, 12 Вт/м 2 K, показатель крыши — 0, 19 Вт/м 2 K. • Энергоэффективность. Потребность энергии для отопления дома из соломенных блоков — менее 40 к. Вт • ч/м 2 в год. • Соломенные дома в два и более раз дешевле, чем дома из традиционных материалов. В доме из соломы ничего не слышно и всегда тепло

Традиционный японский дом из дерева и соломы

Традиционные энергосберегающие экодома. Дома из глино-соломенных блоков в Судане

Традиционные энергоэффективные экодома • Национальный парк Меса-Верде находится на юго-западе штата Колорадо, на горном плато, в. Парк охраняет около 600 скальных поселений коренных жителей Северной Америки VI—XIII веков и 3 400 других древних объектов — землянок и руин домов на плато, речных плотин на дне каньонов, площадок для лущения кукурузы и сосновых шишек. Наиболее крупные сооружения: Скальный дворец — 225 помещений, Длинный дом — 150, Дом у елей — 120. Парк Меса-Верде весьма популярен среди туристов, ежегодно здесь бывает до 700 тысяч посетителей. озвышающемся над окружающей местностью на 600 метров. Строители возводили стены, где было доступно, заполняя естественные ниши в скальном обрыве. Из местного желтого песчаника они делали блоки размером с буханку хлеба и скрепляли их размоченной в воде глиной. Стены многих комнат оштукатурены и украшены орнаментом.

Традиционные энергоэффективные экодома. Дворец Кацура в Киото. 17 век.

Традиционные энергоэффективные экодома. Дворец Кацура в Киото. 17 век.

Традиционные энергоэффективные экодома. Бадгиры-башни улавливающие ветер и кондиционирующие внутренние помещения в Иране и ОАЭ.

Традиционные энергоэффективные экодома. Бадгиры-башни улавливающие ветер и кондиционирующие внутренние помещения в Иране и ОАЭ.

• Back to nature: люди возвращаются в землянки • Дома-землянки, напоминающие кротовые холмики или норки хоббитов, прекрасно вписываются в ландшафт местечка Донауэшинген в немецкой федеральной земле Баден-Вюртемберг. Дома такого рода, покрытые толстым слоем почвы, девелоперская компания Archy Nova продвигает на рынке вот уже 20 лет. Жилища для тех, кто предпочитает «приземленный» образ жизни, имеют куполообразную крышу, обе стороны которой полностью засыпаны грунтом. На первом этаже толщина земельного слоя достигает 3 м, на вершине землянки — от 25 см до 30 см. Округлая форма крыши обусловлена стремлением сократить потери тепла в помещениях. • По словам Юргена Карстенса, главного архитектора Archy Nova, первичный слой изоляционного материала, толщиной около 33 см, представляет собой обычную макулатуру или древесные отходы. Сверху укладывается более плотная водонепроницаемая изоляционная прослойка, которая укрывается землей и дерниной. В таком домике прохладно летом, а зимой тепло, поэтому, чаще всего, их владельцы отказываются от установки отопительных систем. Расходы на поставку электроэнергии могут различаться в зависимости от климатической зоны, в которой расположен дом, и поведения его обитателей, но чаще всего не превышают € 100 — € 200 в год

Международный конкурс энергоэффективных домов • В этом конкурсе , организованном министерством энергетики США, приняли участие 19 команд студентов-архитекторов из Америки и самых дальних (Китай, Новая Зеландия) стран. Экспертная комиссия оценивала дома по десяти признакам, за каждый из которых был максимум 100 очков. Выиграла, естественно, та команда, которая набрала больше всех. Вот такие были категории — архитектура, рыночная привлекательность, конструкция, доступность для покупателя, комфортабельность, горячая вода, встроенное оборудование, энергетический баланс (электро-, теплоснабжение), домашние развлечения. Выставка длилась с 22 сентября до 2 -го октября 2011 г. и была общедоступна — вход в каждый дом был свободный. Ну а теперь познакомимся с самыми необычными представителями конкурса: • Некоторые постройки, например дом Chip 2011 от команды Cal. Tech (899 баллов), заставляли переосмыслить понятия о «доме» вообще, другие, такие как INhome (931 балл) от Purdue University, наоборот начиняли технологиями самый обычный американский домик. Команда из Новой Зеландии (919 баллов), кстати, тоже взяла пример с традиционных построек. • http: //thinkgreen. ru/tg/mezhdunarodnyj-konkurs-ener goeffektivnyx-domov/

• Команда из University of Calgary при постройке дома сотрудничала с местной общиной и черпала вдохновение в индейских вигвамах. Свое произведение они назвали ‘Technological Residence, Traditional Living’, сокращенно TRTL. Читается точно как «черепаха» — по фотографии можете проверить, если это имя домику подходит. С ним они набрали 836 баллов.

• Разработаный студентами City College of New York «солнечный» блок Roofpod (677 баллов) позволяет жителям дома сидеть на крыше — это эдакий «пентхаус со смыслом» , как его называют создатели. На террасе есть специальные слоты для будущих растений, а интерьер по спартански прост.

• Некоторые дома были прямо таки классическим примером из американской истории архитектуры в категории «зеленые технологии» . Университет Middlebury, штат Vermont, представил постройку (914 баллов), имеющую «все лучшие черты домов Новой Англии» — для нее использовались лишь неподалеку изготовленный шифер и древесина из местного леса. Теплоизоляция тут сделана из переработанной бумаги, а одна из внутренних стен подготовлена для выращивания зелени и овощей.

• Другие университеты представили более современные концепции. Команда из Бельгии утверждает, что их E-cube (710 баллов) можно собрать своими руками за пару дней с помощью инструкции!

• Выиграл конкурс домик Water. Shed от унивеситета Maryland (951 балл) — он использует для удобства жильцов несколько природных ресурсов: крыша в форме крыльев бабочки собирает солнечный свет и дождевую воду, поставляя электричество, а через встроенные в стены очистители грязная вода проходит в баки. Так в особо дождливую погоду можно обойтись без водопровода вообще. Также в доме есть система автоматизации, которая регулирует температуру, влажность воздуха и освещение в помещении так, чтобы обеспечить максимальный комфорт людям и минимальный ущерб экологии. Построено здание очень основательно, с использованием недорогих материалов, и конечно включает в себя маленькую «садовую» зону (как и многие другие дома).