Экостроительство. Оценка эффективности строительства и эксплуатации экодома

Эти критерии удовлетворяет фундамент, в виде плиты специальной конструкции. (рис. 1)

(Рис. 1)

 

Для вытеснения зоны промерзания за периметр фундамента необходимо уложить негигроскопичный утеплитель под отмостку:

• экструдированный пенополистирол
• пеностекло

Фундамент выполняется в виде железобетонной плиты толщиной 100-120 мм на ребрах жесткости, которые по периметру имеют ширину 300 мм, а внутренние 200 мм (расстояние между ними 1500 – 4000 мм) c бортами по периметру. Выполняется фундамент на песчано-щебеночной засыпке (можно использовать шлак при низком уровне подземных вод). Армирование осуществляется арматурой с шагом 250 мм, диаметр арматуры 10-12 мм.

На плите  укладывается слой утеплителя. В качестве утеплителя могут применяться современные  материалы, такие как пенополистирол, жесткие минераловатные плиты, керамзит с последующей укладкой стяжки. Во многих случаях целесообразно использовать утеплители на основе местных материалов - геокар (опилки + торфогель), арболит, опилкобетон, соломенные блоки, саман с большим содержанием соломы.

Для предотвращения увлажнения плиты и утеплителя за счет капиллярного проникновения влаги  применяется два слоя гидроизоляции.

Ввод всех коммуникаций (вода, кабели, вывод стоков и др.) через утепленную шахту, обеспечивающую ремонтные работы. Канализационные трубы, водопровод, низкотемпературная система отопления (теплый пол) встроены в фундаментную плиту.

Вокруг плиты - дренирующая  система из перфорированной трубы, уложенной на гравий и засыпанной сверху грунтом. Поверхностный сток и вода из дренажной системы отводится в накопительный пруд.

Преимущества такого фундамента:

• Теплоизолированная фундаментная плита с интегрированной в нее системой отопления выполняет роль теплового аккумулятора.
• Поверхность плиты сразу готова для укладки чистового пола.
• Отсутствие сырости и образования плесени в дальнейшем.
• Строительство такой фундаментной плиты занимает 10-15 дней, но экономит время и деньги при дальнейшем строительстве.
• Плита дешевле приблизительно на 30%, чем подвальный этаж (не считая отделочных работ) и позволяет проектировать любую планировку внутреннего объёма.

Ограждающие конструкции  и внутренние стены.

Для строительства  экодома можно применять любые  материалы и конструкции, которые  удовлетворяют критериям:

• долговечность более 70 лет;
• сопротивление теплопередаче R не меньше 6;
• экологичность;
• широкое применение местных материалов;
• экономичность.

(Рис. 2:  Вариант одноэтажный с летней (неутепленной) мансардой.)

(Рис. 3: Вариант двухэтажный с летней мансардой (самый экономичный по стоимости кв.м. ввиду того, что при легких и недорогих стенах используется те же крыша и фундамент).

 

Одним из наиболее эффективных  и технологичных является каркасный дом.

Каркас технологический  или конструкционный - основа строительства  экодома. Вначале собирается каркас и возводится крыша. Это позволяет вести всепогодное строительство, распараллеливать работы, сокращая сроки строительства. Деревянный каркас лучше выполнять из лиственницы (самый распространенный вид древесины в Сибири) с обработкой антисептиками. При наличии гвоздевых соединений использовать оцинкованные гвозди.

Облегчённый утепленный фундамент и каркас определяют технологии и материалы стеновых конструкций. Применяются легкие пено-газобетоны и полистеролбетон объёмным весом  от 400 до 900 кг/метр куб, лёгкие материалы из древесной щепы и торфа (арболит и геокар). Вес последних материалов колеблется в пределах от 300 до 1000 кг/метр куб. В качестве эффективного утеплителя из целлюлозы используется эковата (переработка макулатуры), а также утеплители из льна. Блоки из прессованной соломы нашли в последние годы широкое признание в мировой практике малоэтажного экологического домостроения в качестве утеплителя.

Выбор конкретного материала  и технологии возведения стен зависят  от местных условий. Если, например, близко леспромхозы, деревообрабатывающие комбинаты, лесозаготовительные артели, то целесообразно использовать отходы деревообработки для получения щепы, опилок и изготавливать заливной арболит на месте строительства. В районах залегания торфа выгодно производить геокар, в степных районах использовать солому и т.д.

Применение стенового  материала и технологии строительства  определяются при проектировании экодомов исходя из местных условий, промышленной инфраструктуры в зоне застройки, предпочтений заказчика.

Монолитные стены с несъемной  опалубкой.

Вариантов материалов монолитных стен множество. Например пенобетон (или полистеролбетон), заливной арболит (деревобетон), геокар (на основе торфа), монолитный пеноселикальцит естественного  твердения – это все материалы местного производства, эффективные минизаводы по изготовлению которых не так сложно найти в любом из субъектов РФ. При использовании перечисленных материалов с коэффициентом теплопроводности 0,08-0,1 Вт/(м °С) – толщина стен не более 0,6 м. В качестве несъемной опалубки возможен кирпич, гипсолит, фанера, ориентированно-стружечная плита (OSB) и другие материалы. Опалубка с внешней и внутренней стороны дома является основой для нанесения декоративной отделки. Отсутствие кладочных швов повышает равномерность теплосопротивления стен и, как следствие, точность расчета мощностей теплового инженерного оборудования.

Окна.

Окна – двухкамерные стеклопакеты с покрытием, задерживающим  внутри дома тепловое излучение. На окнах  задвижные утепленные ставни с R не менее 2,5.

Система вентиляции позволяет  выполнить часть окон не открывающимися. Эти окна вдвое дешевле, чем открывающиеся  окна. Открывающиеся окна устанавливаются  в количестве, которое обеспечивает наилучшее проветривание экодома  в теплый период.

 

(Рис. 4: Теплоэффективная ставня)

Кровля.

Стабильность  экодома во многом зависит от кровли и главные критерии, которым должна удовлетворять крыша: 

• эксплуатация без ремонта более 50 лет
• простота монтажа и эксплуатации
• экономичность.

Этим критериям  удовлетворяет простая двухскатная, холодная крыша. Объединяет собой спальный блок из 2-х – 3-х спален с окнами на три стороны света, санузел и хозяйственные летние помещения, расположенные в свободном треугольном пространстве. Простая конструкция с минимальным пересечением плоскостей кровли обеспечивает высокую надёжность и долговечность. Кровельный материал – оцинкованная сталь с полимерным покрытием (лист или черепица). По периметру крыши установлена водоприёмная система, соединённая с накопительным водоёмом (или хозяйственным водопроводом через грубые фильтры). Расположение дома на земельном участке, а, следовательно, и крыши по отношению к сторонам света проектируется с целью максимального использования систем солнечной энергетики.

Угол наклона  ската крыши к горизонту 35-45 градусов обеспечивает естественный сход снежного покрова.

Максимальную  целостность кровельного покрытия обеспечивает единая вентиляционно-дымовая  шахта с возможностью подключения  камина и (или) русской дровяной печи.

Краткая технологическая схема строительства:

1. отсыпка площадки под плиту, подвод внешних коммуникаций
2. установка всех необходимых коммуникаций
3. утепление и заливка плиты
4. установка каркаса и монтаж крыши
5. производство всех остальных строительно-монтажных отделочных работ

Энергетический  паспорт экодома.

Для обеспечения  качества экодома на всех стадиях  проектирования и строительства  необходимо осуществлять:

• теплотехнические расчеты узлов ограждающих конструкций зданий с целью определения тепловых потерь и распределения температур на внутренних поверхностях
• расчеты влажностного состояния ограждающих конструкций, рекуперации тепла вентиляционного воздуха
• расчеты систем рекуперации тепла вентиляционного воздуха
• инструментальные теплотехнические обследования зданий, включая тепловизионные обследования
• Определение теплового баланса зданий, составление энергетических паспортов.

Все вышеперечисленные технологии – это далеко не все, что можно использовать при строительстве экодома. Основными принципами различных технологий остаются экологичность, доступность в условиях местности и, в некоторых случаях, экономическая доступность строительных материалов и инженерных сетей, подводимых к строению.

 

6. ОБСУЖДЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВ МАССОВОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

 

Опять же, оглядываясь  на страны, в которых экостроительство развито значительно больше, нежели в России, массовая экозастройка не кажется таким уж мифичным и призрачным явлением. Многие государства целенаправленно продвигаются к созданию не просто экологически чистого строения, а целых Экогородов. Яркими примерами являются Германия (город Фрайбург один из немногих городов с зелёным мэром. Он известен эффективной солнечной экономикой. Район Ваубан представляет собой модель стабильного города. Дома строятся с расчётом на низкий уровень потребления энергии, и весь район спроектирован как безавтомобильный), Великобритания (города Сент-Дейвидс и Лестер), Индия (Индия создаёт «Международный Финансовый Tec-Сити Гуджарат» (GIFT), строящийся город мирового класса в индийском штате Гуджарат. Он расположится на площади 200 гектаров. Это будет первый в своём роде полностью стабильный город. Манимекала является высокотехнологичным экогородом, проектируемым в округе Карьякал союзной территории Пудучерри. Планируется, что он займёт площадь 500 гектар. Это будет первый город такого рода в Южной Индии.), США, Бразилия, Канада, Китай, Корея,  Кения, Эквадор и многие другие страны. В России тоже есть экопроекты, не ограничивающиеся исключительно точечной застройкой. Те же объекты Олимпийской стройки, тот же, пока не реализованный, проект «Новое Ступино». В общем, положительная тенденция прослеживается. И все же, возникает вопрос… А стоит ли Зеленое строительство тех затрат, которые несут инвесторы, вкладывая денежные средства в изучение и развитие новых (или хорошо забытых старых) технологий, сопутствующих экостройке? Что мы получим, рискнув привычным «неэкологическим» и «нересурсоэффективным» укладом жизни, променяв его на такой еще неведомый, для большинства обывателей, «экодом»? Что потеряем, а что приобретем? Очень не хочется быть скептиком в этом вопросе… Но все же, по моему мнению, жители более развитых стран не сильно колебались бы при ответе на эти вопросы. Да, мы сохраняем то, что нас окружает, для своих детей. Да, мы хотим, чтобы они видели не только мелькающие автомобили и душные каменные джунгли. Экономический вопрос тут не менее важен, как с точки зрения единичного потребителя, так и в более масштабном рассмотрении. Думаю, каждому пользователю энергоресурсов было бы по душе, заплатив единожды за модернизацию своего жилища (допустим, установка солнечных батарей или ветряков), в дальнейшем платить меньше за электричество, тепло, воду. А то и не платить вовсе. Странам Западной Европы, разумеется, экономически более выгодно иметь свои энергоресурсы, чем покупать их у той же России. Пусть вклад в развитие энергоэффективного строительства и весьма долгосрочен, но он окупится, несомненно, окупится! И, вне всякого сомнения, страны не имеющие свободного доступа к полезным ископаемым, будут создавать в своих границах такие условия, которые помогут в целом затрачивать на покупку энергоресурсов значительно меньше средств. Это не только выгодно экономически, это выгодно политически, ибо дает весьма определенную свободу.

 

7. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭКОСТРОИТЕЛЬСТВА В РОССИИ

 

О перспективах Зеленого строительства в России хотелось бы поговорить отдельно. В предыдущем разделе я упомянула об интересе Западных стран в развитии экотехнологий. Спрашивается, а в чем интерес России? Ресурсов нам пока (!) хватает, еще и продаем. Зачем нам все это? Подбирая материалы к данной работе, я наткнулась на статью академика Виктора Ивантера в                    журнале «Эксперт» («Мы равны самим себе» http://expert.ru/expert/2010/29/my_ravny_samim_sebe/), в которой дословно было озвучено так: «На первом месте у нас стоят энергосберегающие технологии. Интересно, кто это подсказал президенту? У нас что, дефицит энергии ожидается? Конечно, желательно выключать свет, выходя из комнаты, и нежелательно отапливать улицу вместо дома. Однако следует помнить, что эффективность инвестиций в энергосбережение у нас вдвое ниже, чем в Европе. Зачем же тогда их делать приоритетом?».

Позволим себе не согласиться с академиком. Вопрос энергоэффективности крайне важен  в силу того, что Россия — очень холодная страна с огромными теплопотерями. Вопрос о возобновляемых источниках энергии имеет для России особое значение в силу протяженности, в силу существования населенных пунктов и отдельных домов, стоящих вдалеке от коммуникаций.

Энергоэффективность названа президентом одним из приоритетов в экономической  политике, в 2009 году был принят закон  об энергоэффективности. В принципе путь развития этого проекта, если изучать  западные аналоги, достаточно ясен. Необходимо ужесточать нормы по энергоэффективности, создавать систему стимулирования альтернативной энергии. Надо вести пропаганду среди населения и финансировать пилотные проекты (очевидный «пилот» — Сколково). Однако все гладко выглядит только на бумаге. Например, как ужесточать нормы, если стройка в стране «лежит»? Очевидно, что при закручивании гаек объемы строительства еще сильнее снизятся. Очевидно, что крупные игроки рынка энергетики и строительства будут против новых правил. Значит, нужна многоуровневая программа реформации отечественной строительной индустрии.

Есть и частный  вопрос. Снова рассматривая опыт экостроительства в Европе, Азии и Америке, везде находишь институты, занимающиеся исследованиями и поддержкой новых проектов и технологий. В Китае и ОАЭ такие институты созданы при непосредственном участии государства. В России сегодня есть «зеленые» разработки, оставшиеся еще со времен Советского Союза, есть и интересные новые проекты. Некоторые из них — к примеру, утеплители из натурального сырья — могли бы иметь успех и на мировом рынке. Создание в России института, который собрал бы базу данных по таким технологиям, выдавал бы гранты, помогал бы с выходом на мировой рынок, было бы реальным шагом на пути развития зеленых технологий в стране.