Главная Заявления Солнечный дом – экспериментальный, индивидуальный, традиционный

Солнечный дом – экспериментальный, индивидуальный, традиционный

Солнечный дом позволит использовать солнечную энергию для отопления дома, не потратив при этом огромной суммы денег на сложные системы.

Конечно! Но при условии продуманной архитектуры: благоприятного расположения дома относительно сторон света, придания ему соответствующей формы, грамотного размещения окон, удачной планировки помещений, а также использования «правильных» стройматериалов.

Сквозь большие застекленные поверхности окон солнечные лучи проникают внутрь здания. Зимой эту энергию можно использовать для дополнительного обогрева внутреннего пространства строения, а летом помещения нужно защищать от перегрева — закрывать окна шторами и маркизами

Хвойные деревья и кусты, посаженные вдоль северного фасада дома на близком расстоянии от него, защищают строение от холодно го ветра в зимнее время.

Таким образом, лишь незначительно увеличив стоимость строительства дома (всего на 8-10%) по сравнению с традиционными решениями), не изменив его внешний вид и не уменьшив комфорт проживания в нем, создают системы пассивного использования солнечной энергии для обогрева. Проведенные исследования доказывают, что применение данной системой в домах, утепленных в соответствии с ныне действующими требованиями, позволяет снизить расход традиционной энергии в период отопительного сезона на 2030%, а в домах с высокой термоизоляцией — даже на 50%. Достичь такой экономии можно, если традиционные системы отопления оснащены управляющей автоматикой.

Решив затенить растениями открытый солнцу фасад дома, нужно выбрать лиственные деревья и кусты, дающие летом тень, а зимой — пропускающие солнечные лучи.

Расположение на участке

Дом . Основным условием эффективного использования солнечной энергии является его соответствующее расположение относительно сторон света.
Хорошо, если самая длинная стена будет размещена на оси восток -запад и обращена на юг. Конечно, не на каждом участке это возможно. Отклонение от оси на 15° заметна не влияет на количество тепла, получаемого через застекленные участки фасада дома. В украинских географических широтах наибольшее отклонение от оси восток — запад, при котором солнечное излучение является благоприятным, составляет 20° в восточном направлении и 35° — в западном. Если ось восток — запад проходит точно перпендикулярно по отношению к улице, то для того чтобы выходящие на юг стены были полностью открыты солнцу, соседние дома должны находиться на значительном расстоянии от него. Длина тени, которую отбрасывает дом, имеющий высоту 5 м, в день, когда солнце находится ниже всего по отношению к горизонту, то есть 21 декабря, составляет 19 м! Растительность. Выбирая участок и планируя расположение на нем деревьев, кустов или каких-либо строений, нужно учесть, что зимой они не должны отбрасывать тень на прогреваемый южный фасад дома. Продуманное расположение растений на участке, особенно деревьев, позволит регулировать проникновение солнечных лучей в дом.

Растущие в соответствующем месте лиственные деревья летом задерживают до 90% солнечного света, зато зимой, когда с них опадут листья, только около 50% лучей. Благодаря правильному расположению на участке деревьев и кустов можно уменьшить силу воздействия ветра на дом, что будет способствовать снижению в нем теплопотерь. Зимой, при морозном ветре, хвойные деревья — такие как ель или туя, растущие с северной, северо-западной и северо-восточной сторон дома, значительно уменьшают потери тепла. Помогает в этом и расположение деревьев вблизи стены дома, благодаря чему рядом с ней возникает зона низкой подвижности воздуха.

Если растения не являются достаточной защитой от солнца, необходимо обеспечить дополнительное затенение застекленных участков.

Форма и размер дома

Чтобы дом был энергосберегающим, его форма должна быть простой, компактной, без особых изгибов и выступов. Желательно, чтобы южный фасад имел самую большую площадь, а северный — наименьшую. Этого можно достичь, если дом в плане представляет собой трапецию и накрыт односкатной крышей (с наклоном в северном направлении). В случае когда дом размещен на склоне холма, то с северной стороны он должен быть частично заглублен в землю.

Наименее выгодными — из-за высоких удельных потерь тепла — являются одноэтажные дома. Наиболее рационально возведение строения: жилой мансардой.

Естественное освещение и получение солнечной энергии

Возможность естественного освещения помещений и одновременного получения солнечной энергии для их обогрева зависит от соответствующего расположения дома относительно сторон света. Лучи солнца падают в помещение под разными углами — зимой под более низким, чем летом. Чтобы приток тепла был ощутимым, окна должны размещаться на фасадах, на которые зимой попадает больше солнца.

Окна, используемые для получения солнечной энергии, должны быть большими, размещенными поближе к потолку, но не доходить до пола. Остекленная зона над полом не обеспечивает большого притока тепла, а зимой способствует его потерям.

Остекление фасада

Получению солнечной энергии способствуют остекленные участки фасада. Но наибольшее количество солнечных лучей может проникать внутрь дома только через окна, правильно установленные относительно сторон света. Тепла, попадающего через окна определенного размера (составляющие 30-10% от площади фасада), может вполне хватить для обеспечения комфортной температуры в помещениях даже в морозные дни, если светит солнце. Важно расположить окна так, чтобы внутрь дома проникало максимальное количество солнечного света.

Поэтому больше всего окон следует расположить с южной и западной сторон. С северной — их лучше не делать вообще.
Может показаться, что самым выгодным решением является полное остекление дома с южной стороны, при котором в помещение будет проникать наибольшее количество солнечных лучей. Но это не так. Летом в таком строении помещения могут перегреваться, при этом зимой потери тепла, вызванные его утечкой через большие остекленные участки, будут превышать количество тепла, которое дает солнечное излучение. Очень большое значение имеет угол, под которым солнечные лучи падают на определенную поверхность: чем он больше, тем больше лучей попадет на пол. Зимой, когда лучи под большим углом падают на вертикальные или на горизонтальные поверхности,

важно, чтобы они достигали не только пола, но и стены, поглощающей больше тепла.
Чтобы получать больше солнечной энергии, окна нужно устанавливать как можно выше, но они не должны быть высокими, то есть начинаться сразу же над полом, Может оказаться, что количество тепла, получаемое через нижнюю часть окна, будет меньшим, чем потери тепла в холодный период из-за слишком большой площади самого остекления. Установка окон на высоком уровне от поверхности пола оправдывает себя летом — благодаря этому меньше нагреваются полы.

Увеличенные потери тепла

К сожалению, стеклянные поверхности, служащие для поглощения солнечной энергии, в периоды, когда солнце не светит, способствуют увеличению потерь тепла в доме. Чтобы количество потерь тепла не превзошло количества получаемого тепла, нужно использовать защиту. которая предотвратит его утечку, по крайней мере, через самые большие окна, что увеличит счет по ЖКХ. Самым простым решением является использование наружных ставен или роллет, которые одновременно будут являться дополнительной защитой от грабителей.

Аккумулирование тепла

Обогрев помещений теплом солнечного излучения имеет смысл только в том случае, если в них предусмотрены элементы, аккумулирующие тепло (теплоаккумулирующих). Иначе тепло будет ощущаться только в периоды, когда светит солнце. Дом, в котором для отопления используется солнечная энергия, отличается от других тем, что он оснащен специальными «аккумуляторами тепла». Ими являются массивные внутренние перегородки, в которых накапливается солнечное тепло, получаемое через окна. Когда солнечные лучи перестают обогревать помещение, их роль берут на себя такие «аккумуляторы». Самой важной из них является та внутренняя стена, которая находится напротив окна. Поэтому она должна быть достаточно массивной и иметь толщину 20-45 см. Может оказаться так, что именно эта стена окажется несущей. Тогда не нужно будет тратить дополнительные средства, чтобы увеличить ее толщину.
Способность к поглощению солнечного тепла возрастает, если стены окрашены в темный цвет (на 75% -по сравнению с белой стеной). Остальные поверхности в помещении должны быть как можно светлее, чтобы отражать и рассеивать свет. Элементом, который идеально подходит для аккумулирования тепла, является корпус камина, находящегося напротив окна. Нужно только сделать его из массивных материалов — цельных кирпичей или бетонных блоков. Выполнить корпус для каминных вкладышей из гипсокартонных листов значительно проще и дешевле, но в таком случае теряется возможность аккумулирования тепла, которую обеспечивает стена толщиной в несколько десятков сантиметров. Если необходимо максимально эффективно использовать солнечное тепло для обогрева помещений, нужно уменьшить глубину того помещения, которое будет выполнять функцию «солнечного коллектора». Чтобы на массивную стену, аккумулирующую тепло, попадало максимальное количество солнечных лучей, она должна находиться как можно ближе к южному окну. Желательно, чтобы это расстояние не превышало высоту окна более чем в 2,5 раза. Если оно окажется большим, нужно обеспечить дополнительный доступ солнечного света в помещение с помощью мансардных окон. Стена, аккумулирующая тепло, не должна быть затенена зелеными растениями и заставлена мебелью, так как это уменьшит эффективность системы. Проведенные исследования показали, что такая простая система непосредственного получения тепла в наших условиях является эффективной.

Массивная внутренняя стена, находящаяся напротив остекленного южного фасада, очень хорошо аккумулирует тепло солнечного излучения.

Зимой солнце проникает внутрь помещений через неза1ененные окна. Темный каменный пол на протяжении дня аккумулирует тепло и отдает его вечером. Теплый воздух свободно расходится по прилегающим помещениям через проемы в стенах.

Интересным является решение, соединяющее в себе непосредственный и косвенный способы обогрева помещений солнечными лучами. Оно заключается в пристройке с южной стороны дома полностью остекленной комнаты, которая может выполнять разные функции: нежилого, проходного помещения или веранды, соединенной с дневной зоной.

Но ее нельзя воспринимать как жилое пространство, поскольку, учитывая высокую степень остекления, летом здесь будет невыносимо жарко, а зимой — холодно. Стена, отделяющая веранду от остального дома, должна обладать такими же высокими теплоизоляционными свойствами, как и обычная наружная стена. Лучше всего сделать ее монолитной, хотя в ней могут быть оконные и дверные проемы или же она может быть полностью остеклена. Другой вариант — отказаться от разделяющей стены, но тогда это уже будет не пристройка, а только огромное окно в помещении. В нашем климате это означает увеличение расходов на отопление, следовательно, использовать подобное решение не рекомендуется. Кроме того, если между такой пристройкой и остальным домом нет монолитной стены, летом возникнет проблема перегрева помещений. Предотвратить это можно, установив роллеты или маркизы, затеняющие пристройку, повесив толстые шторы, закрывающие остекленные участки между пристройкой и внутренней частью дома, или установив кондиционеры.

Остекленная веранда выполняет функцию «солнечного коллектора», если для ее остекления использованы стекла с низкоэмиссионным напылением, которые пропускают солнечный свет внутрь помещения и не выпускают тепло наружу. Причиной увеличения внутренней температуры в пристройке в период ее освещения солнцем является оранжерейный (тепличный) эффект. Такая теплица станет элементом, который будет одновременно поглощать и аккумулировать тепло. Это выгодно зимой, так как нагретый здесь воздух проникает в прилегающие помещения через дверные проемы, окна или вентиляционные отверстия в разделяющей их стене. Открывая или прикрывая их, легко регулировать количество передаваемого тепла. Проток воздуха можно поддерживать с помощью вентилятора. Пристройка служит не только для поглощения тепла солнечного излучения. Она является буфером между внешней средой и внутренними помещениями дома, благодаря чему в них уменьшаются потери тепла. Не следует сильно заглублять в землю помещение пристройки. Остекление наружных стен можно выполнять из однокамерного стек-лопакета, а также использовать автоматические роллеты и жалюзи, позволяющие радикально снизить потери тепла через стекло ночью. Чтобы полученное тепло можно было использовать для обогрева помещений после заката солнца, рекомендуется засыпать пол пристройки слоем гравия или уложить на нем каменные плиты. Хорошими «аккумуляторами тепла» могут быть установленные в теплице герметичные емкости с водой, незамерзающим раствором или минеральным маслом. Стеклянная пристройка — это очень производительный «коллектор», высокая эффективность которого особенно ощутима в холодном климате.

Массивная стена, разделяющая вну(ренине помещения дома и остекленную веранду, петом защищает помещения от перегрева, а зимой выполняет роль «солнечного коллектора». Полученное тепло используется для обогрева помещений.

Такую веранду можно построить на мансарде, но нужно тщательно продумать способ ее затенения летом, тем более, что в теплый период в расположенных на мансарде помещениях и без этого бывает жарко.

Расположение помещений

Немаловажное значение для правильного функционирования энергосберегающего дома имеет организация его внутреннего пространства. При сооружении строений, пассивно использующих солнечную энергию (пассивной), следует обращать внимание не только на традиционную практичность, но и на то, чтобы расположение помещений было спроектировано с соблюдением следующих принципов:

зонирования — в доме нужно выделить зоны, в которых будет поддерживаться разная температура;
группирования — помещения, относящиеся к одной зоне, должны прилегать друг к другу (находиться рядом или одно над другим);
ориентации — расположение помещений относительно сторон света должно быть таким, чтобы солнечные лучи могли как можно больше проникать в них и поддерживать в них тепловой комфорт;
создания буферной зоны — с северной и наиболее ветреной стороны дома должна находиться буферная зона, состоящая из помещений, не требующих отопления, таких как: гараж, кладовки, подсобные помещения или помещения, в которых температура может быть ниже +16°С. В буферной зоне могут находиться кухня и прачечная — помещения, где идут процессы, связанные с повышенной температурой. С южной стороны дома буферную зону создает застекленная веранда.

Равномерному распределению тепла способствует наличие больших открытых пространств и элементов. Традиционное разделение на помещения приводит к установлению в них разных температур, в связи с чем возникает риск избыточного роста температуры в открытой солнцу южной части дома при одновременной необходимости дополнительного обогрева его северного крыла. Благоприятным с точки зрения теплового комфорта может быть использование вентиляторов, которые вызывают принудительный проток воздуха между этими частями дома. Но, если учесть шум, сопровождающий их работу, и расход электроэнергии, становится понятно, что данное решение не является удачным.

На южной стороне дома нужно располагать жилые помещения — гостиную, столовую, спальни.

Простые системы, но все-таки необыкновенные

Наверное, у многих читателей возникают сомнения: если бы это решение действительно было рентабельным и оправдывало себя, то пользовалось бы большой популярностью, а о системах пассивного солнечного отопления у нас не так много информации. Но в последнее время в Украине эта тема становится все более популярной, наряду с использованием солнечных коллекторов, тепловых насоси и других современных экологичных систем отопления, которые позволяют экономить природные ресурсы и уменьшить негативное влияние на окружающую среду.

Возможность применения солнечной энергии для отопления домов путем их правильного проектирования имеет большое будущее. Популяризацией пассивного отопления домов, энергосбережением и продвижением экологически чистых технологий начинают заниматься учреждения, действующие в интересах защиты окружающей среды. Наша страна постепенно подключается к распространенному в развитых странах направлению по использованию возобновляемых и альтернативных источников энергии — на юге страны уже действуют запущенные в этом году ветровые и солнечные станции, обеспечивающие электроэнергией ближайшие населенные пункты.

В Европе такие решения не только популярны, но и имеют поддержку на законодательном уровне. Подтверждением того, что использование таких решений имеет смысл, является строительство од-носемейных домов на Западе. Достаточно заглянуть в доступные в книжных магазинах европейские каталоги готовых проектов, чтобы убедиться — большинство представленных в них домов имеют архитектурные решения, направленные на использование солнечной энергии. При этом строения — красивые и функциональные. Нам ничего не мешает начать возводить такие же дома и присоединиться к всемирной тенденции использования солнечной энергии.

В больших открытых пространствах можно равномерно распределить нагретый воздух, тем более, когда в центре находится камин.

В ванной должна быть более высокая температура, поэтому лучше размещать ее в середине дома — в окружении других помещений.

Чем наши дома отличаются
от остальных?

П.А. Казанцев, В.В. Княжев, В.В. Лощенков, Н.С. Кирик

Исследование традиционной архитектурной модели пассивного солнечного отопления на примере экспериментального индивидуального жилого дома Solar-Sb

Аннотация: Проведенные зимой 2015/16 года исследования на реализованном пассивном солнечном доме при отсутствии в нем дополнительных источников тепла подтвердили высокую эффективность приемов пассивной солнечной архитектуры в рамках традиционной архитектурной модели «солнечного» дома в природно-климатических условиях юга Приморского края. Выявленные причины высокой инертности системы в утренние часы, а также положительный эффект дополнительно- го инсоляционного прогрева дома в вечерние часы позволят разработать мероприятия по совершенствованию пассивных солнечных систем жилых зданий в условиях региона.

Введение

Наблюдаемая зимой в Приморье температура воздуха значительно ниже, чем на тех же широтах в европейской части страны. Но значительные гелиоресурсы территории восполняют ее низкий температурный фон. Приморский край благодаря своей южной широте и особенностям муссонного климата отличается высоким потенциалом для развития тепловой солнечной энергетики. Радиационный баланс на севере края составляет 1885 МДж/м2, на юге – 2010,2 МДж/м2, про- должительность наблюдаемого на территории края солнечного сияния 1900–2500 ч в год . При этом большая часть солнечных дней приходится именно на холодный период года.

Индивидуальный жилой фонд в Приморском крае составляет 20,3% общей площади, или около 8,7 млн м2. В последние годы строительство индивидуальных жилых домов становится основным источником пополнения жилищного фонда . В силу удаленности участков массовой индивидуальной застройки с увеличением объемов индивидуального жилищного строительства растет и спрос на автономные системы теплоснабжения. Несмотря на высокий естественный потенциал, солнечная энергия как перспективный вид теплоснабжения частных домохозяйств в крае не рассматривается, что в целом повторяет общероссийскую тенденцию. Так, общая площадь сол- нечных систем водяного теплоснабжения в России (около 12,5 тыс. м2 в 2014 г.) в сравнении с мировым уровнем (471 млн м2 в том же году) по-прежнему ничтожна . А строительство индивидуальных жилых домов с пассивными солнечными системами теплоснабжения в Приморье за по- следние 10 лет так и не вышло за рамки единичных экспериментов .

По мнению авторов данной статьи, одним из основных факторов, сдерживающих внедрение солнечных, в том числе пассивных солнечных, технологий в индивидуальное жилищное строительство в Приморском крае, является отсутствие экспериментальных данных, подтверждающих эффективность подобного рода систем в условиях региона. Поэтому целью проведенных зимой 2015/16 года совместных исследований «Мастерской ресурсосберегающей архитектуры» кафедры архитектуры и градостроительства Инженерной школы ДВФУ и лаборатории 07 Энергетики подводных робототехнических комплексов Институте проблем морских технологий ДВО РАН был мониторинг показателей пассивной солнечной системы индивидуального жилого дома в условиях юга Приморья. Основным условием выбора объекта наблюдения было отсутствие в доме других (кроме прямого солнечного облучения) источников тепла.

Рис. 1. Общий вид дома с юго-востока зимой 2015/16 г. Авторы проекта, архитектура: Павел Казанцев (ДВФУ) и Анна Ляшко (проектная компания М-АРК), конструкции и технологии: Домантас Суркис, Мариус Тарвидас, Аудрис Круциус (Экококон, Литва).

Наблюдение характеристик пассивной солнечной системы

Объектом исследования был выбран индивидуальный жилой дом с пассивным солнечным отоплением Solar-SB. Коробка дома выполнена из готовых панелей из прессованной соломы. Проект разработан в 2012–2013 гг., строительство ведется с июня 2014 г. Участок строительства: Приморский край, Надеждинский район, пос. Новый, котловина с/т Серебрянка. Авторы проекта: архитекторы Павел Казанцев (ДВФУ, Владивосток), Анна Ляшко (проектная компания М-АРК, Владивосток); конструкции дома и технология соломенных панелей: Domantas Surkys, Audris Krucius, Marius Tarvidas (компания Ecococon, Вильнюс, Литва); заказчик: Владимир Казанцев (рисунки 1, 2).

Основные технико-экономические показатели проекта: площадь застройки 117 м2, жилая площадь 133,7 м2, общая площадь 187,8 м2. Тип пассивной солнечной системы – «Прямой обогрев» (Direct gain) . Стеклопакеты селективные двухкамерные Low-e Ro = 0,7–0,76 (м2 °С)/Вт (по проекту), площадь витражей южной ориентации – 25,0 м2, термальный массив на момент наблюдений – светло-серый бетонный пол 0,15 м по утеплителю, без черной матовой облицовки, площадь 24 м2. Наружные стены – соломенные панели: размер 3,0х0,8х0,4 м, плотность соломы – 120 кг/м3, уровень влажности соломы 15%, коэффициент теплопередачи по центральной части панели U = 0,23 Вт/(м2K).

Рис. 2. Проектный вид дома по завершении строительства

По проекту пассивная солнечная система работала совместно с активной солнечной системой отопления и горячего водоснабжения, на основе вакуумных трубчатых коллекторов SUNRAIN TZ58-1800-25R1 (на время проведения исследований не смонтирована). Фотоэлектрические панели предлагалось использовать для поддержания автономной работы солнечной системы отопления и горячего водоснабжения.

При проектировании за основу формирования пассивной солнечной системы экспериментального соломенного экодома Solar-Sb была принята традиционная для умеренных широт Северного полушария архитектурная модель.

Центральное ядро дома – двухсветный атриум с витражом на юг и мансардными окнами в кровле. Атриум должен был включать массивные внутренние стены, обеспечивающие тепловую инерцию здания, но при строительстве их заменили на каркас. Жилые помещения раскрыты в атриум. В плане по глубине дом рассечен в пропорции 2/3 жилых помещений с юга и 1/3 буферного пространства с севера, с учетом глубины проникновения солнечных лучей зимой. Спальная зона на втором этаже учитывает эффект «теплового мешка» и позволяет экономить на отоплении первого этажа ночью. Дом вытянут по широте, что обеспечивает раскрытие его на солнце. Северный наветренный фасад глухой, скат кровли опущен до отметок чистого пола второго этажа. Балконы в торцах дома формируют промежуточные полуоткрытые пространства, обеспечивающие дополнительную защиту от погодного дискомфорта. Они должны снижать перегрев западного фасада летом (в сочетании с вертикальным зеленым экраном) и укрывать восточный фасад от косых дождей.

Мансарда на третьем уровне жилая, но будет отсечена от теплого ядра дома утепленным перекрытием, обеспечивающим возможность ее сезонной эксплуатации. В первую половину лета окна в противоположных торцах мансарды способствуют дополнительному проветриванию атриума через люк в перекрытии за счет сквозняка под коньком кровли.

К новаторским решениям формы соломенного дома можно отнести только сочлененную конфигурацию кровли, подстроенную под оптимальные углы для размещения солнечного коллектора водяного отопления (Солнце в 20-е числа января) и фотоэлектрической системы (высота Солнца в день равноденствия на широте Владивостока).

Изначально дом проектировался как каркасно-соломенный, но вскоре выяснилось, что только панели из прессованной озимой соломы устойчивы к высокой влажности приморского лета. Технология соломенно-панельного строительства вписывалась в уже готовый эскизный проект. Отсюда – дом в два этажа с мансардой: редкое решение для соломенно-панельной технологии. В процессе строительства на сборку соломенного остова ушло 6 дней. В целом работы на «коробке» (внутренний каркас, стропильная система, кровельные работы, отделка фасадов) заняли с перерывами год. К июню 2015 г. дом без интерьеров и сетей был готов.

В зиму 2015/16 года дом вошел с незавершенными внутренними работами. Он не жилой, не отапливаемый. Это дало возможность изучить собственный тепловой режим помещений дома и оценить вклад пассивной солнечной системы в отопление в холодный период (рис. 3).

Проводились два типа измерений. Первый – операторская фиксация внутренней температуры воздуха стационарными спиртовыми термометрами в трех точках: первый, второй этаж, мансарда – и наружной температуры воздуха – у северного фасада, в 9, 13 и 19 часов, для выявления общей картины динамики внутренней (по уровням жилого дома) и внешней температур воздуха с 14 декабря 2015 г. по 19 февраля 2016 года (наиболее холодный период года на юге Приморья, 68 дней, рис. 4).

Рис. 3. Интерьеры дома в период наблюдений зимой 2015/16 года, работы не завершены

Второй – непрерывная регистрация на автоматических метеостанциях HOBO Weather Station с 8 февраля по 14 марта 2016 г. (полный период наблюдений по 31 марта 2016 г.) внешних метеорологических параметров, включая скорость и направление ветра, влажность, температуру, величину потока солнечной радиации на горизонтальную плоскость, на плоскость, наклоненную на 45° к югу, на южную вертикальную плоскость, совпадающую с вертикальными витражами дома, и непрерывную регистрацию суточной динамики температуры, влажности воздуха внутри помещений и потока солнечной радиации, поступающего через южный витраж (рис. 5).

При оценке результатов наблюдений на автоматической метеостанции HOBO Weather Station использовалось программное обеспечение HOBOware Pro Onset Computer Corporation. Со- поставление данных двух типов измерений по внутренней температуре воздуха на уровне 1-го и 2-го этажа, в срок с 8.02 по 19.02.2016 г., показало высокую степень совпадения результатов операторской фиксации и результатов наблюдений на автоматической метеостанции.

Основные результаты наблюдений

По итогам наблюдений можно отметить следующее: максимальные значения внутренних температур отмечены на втором этаже жилого дома, средние показания – на первом, наиболее низкие, ниже показаний термометра на 2-м этаже на 1–3°С, – на уровне мансарды. В период наблюдений мансарда была утеплена не полностью, не были утеплены вентиляционные каналы, дымоход и откосы окон, что вызывало дополнительное охлаждение помещения. Поэтому вместо ожидаемых наиболее высоких температур мансарда ночью быстро выстывала, охлаждая весь дом.

В целом за рассматриваемый в статье период наблюдений с 14 декабря по 14 марта температура воздуха жилых помещений дома (1-й и 2-й этаж) держалась вблизи отметки 0°С. С положительных температур в декабре (+9°С 20 декабря) температура воздуха плавно понижалась до середины января, достигнув минимальной отметки 19 января, после продолжавшегося в течение двух дней снежного бурана (–7°С в 13.00 и –4°С в 17.00). С увеличением продолжительности солнечного сияния температура воздуха жилых помещений начала расти, составив 19 февраля +7°С в 13 часов дня (рисунки 4, 5). Из 92 дней наблюдений дневные температуры воздуха ниже 0°С отмечались внутри жилой части дома, второй этаж, только 6 дней – 17–21 и 23 января. Температура около –5°С внутри дома ночью отмечалась 4 дня. При этом температура воздуха в дневные часы –10°С и ниже в котловине с/т Серебрянка наблюдалась 26 дней, ниже –15°С в ночные часы – 34 дня. Максимальные значения интегрального потока солнечной радиации, поступившей через вертикальный витраж атриума южной ориентации, составляли в околополуденные часы 150– 179 Вт/м2, что значительно ниже показаний, наблюдавшихся на вертикальной поверхности снаружи дома – 775–1039 Вт/м2.

Максимальная разность наружной и внутренней температуры воздуха в дни наиболее холодных погод с минимальной облачностью достигала 12–20 °C (например, 11.01, 23.01, 9–10.02, 16.02). В суточной динамике в ясные дни наиболее низкие температуры внутри дома отмечались в районе 9 утра, минимум температур, незначительно повышаясь, держался примерно до 11 утра, несмотря на поступление солнечного тепла через южные витражи, примерно с 9 утра. С 11 утра температура воздуха в доме начинала заметно расти, достигая наибольших значений к 17–18 ч, когда поступления солнечного тепла через южный витраж уже резко снижались. Наблюдаемый максимум внутренних температур отставал от максимума поступающей через южный витраж солнечной радиации примерно на 3 ч (рисунки 6, 7; таблицы 1, 2; выбраны дни с ясной погодой и минимальной температурой наружного воздуха в феврале).

Эти данные показали необходимость дооборудования пассивной системы солнечного отоп- ления рассматриваемого жилого дома разогревающей солнечной системой конвекционного типа, работающей преимущественно в утренние часы. И, по-видимому, подтверждают положительный эффект дополнительного солнечного прогрева дома в вечерние часы в феврале, через витражи за- падной ориентации (общая площадь витражей 12,5 м2, количество поступающей солнечной радиа- ции не оценивалось).

Оценивая эти показания, следует учесть, что в результате незавершенной внутренней отделки объем отапливаемых пассивной солнечной системой помещений зимой 2015–2016 года был превышен более чем на треть от проектного. Так, отсутствовали перегородки и перекрытия между жилой и буферной зоной, не было теплого перекрытия между вторым уровнем и мансардой, мансарда была утеплена не полностью, отсутствовали тамбуры основного и хозяйственного входа. Этим отчасти объясняется и высокая инертность системы в первые утренние часы солнечного прогрева, а также значительная суточная динамика температур внутри дома, наблюдавшаяся весь период исследований (в отдельные дни падение на 6–7 °С от дневного максимума к минимуму в 9 утра). Высокую суточную динамику наружных температур, скорее всего, можно отнести за счет эффекта ночного стока и накопления холодного воздуха в котловине с/т Серебрянка.

Минимальная разность температур в 2–3 °С была отмечена в дни оттепелей, при пасмурной погоде (например, 02.01, 28.01, 29.01). В февральскую оттепель 11–13 числа температура воздуха на улице была даже выше внутренней температуры воздуха, что объясняется прежде всего хоро- шими изолирующими характеристиками наружных стен из соломенных панелей. Также следует учесть отсутствие поступлений солнечного тепла в эти дни. Хорошие инертные характеристики дома проявились и в заметном постоянстве температуры внутреннего воздуха, независимо от рез- ких изменений температуры наружного воздуха, например от –6 °С к –21 °С за три январских дня (9–11.01; рис. 4).

В целом, учитывая, что по проекту пассивная солнечная система прямого обогрева не планировалась как основная система отопления рассматриваемого жилого дома, полученные данные подтверждают ее высокий потенциал по возможному вкладу в общую систему отопления здания по завершении отделочных работ. При этом в летний перегрев в доме также сохранялись комфортные условия. Например, при полностью закрытых окнах в период влажных душных погод в помещениях было прохладно и сухо (август 2015 г., эпизодические наблюдения). Еще на стадии проектирования на этот «охлаждающий» эффект соломенных конструкций в условиях влажного жаркого лета обращали внимание разработчики панелей из литовской фирмы «Экококон». Форточки в витражах были закрыты, так как при высокой влажности и наружных температурах около +30°С естественная аэрация помещений не работает.

Предварительные результаты

В 2005 году в проектной фирме Аргус-Арт был разработан экспериментальный проект индивидуального жилого экодома Solar-5 (автор проекта – архитектор Павел Казанцев) . Активную солнечную систему экодома проектировала лаборатория 07 ИПМТ ДВО РАН (Александр Волков и Олег Ковалев, рис. 8). Согласно расчетам лаборатории, пассивная солнечная система отопления жилого дома обеспечивала вклад в отопление здания в холодный период года до 57% (рис. 9). В основном этот результат достигался за счет нестандартного архитектурного решения здания, получившего патент на изобретение в области энергоэффективной архитектурной формы RU 2342507 и отмеченного призами международных и российских выставок и конкурсов.

В 2011 году технопарком ДВГТУ (ДВФУ) была реализована одноэтажная копия экодома – учебно-экспериментальный экомодуль Solar-5m, но подтвердить высокие расчетные характеристики пассивного солнечного отопления на практике не представилось возможным . При рассмотрении проекта потребители высказывали сомнение в эффективности использования приемов пассивной солнечной архитектуры в Приморье, зачастую было и неприятие связанного с солнечными технологиями нестандартного архитектурного образа дома.

Рис. 8. Экодом Solar-5. Проектный вид

В связи с этим исследования, проведенные на реализованном пассивном солнечном доме зимой 2015/16 года в отсутствие в этом доме дополнительных источников тепла важны тем, что подтвердили высокую эффективность приемов пассивной солнечной архитектуры даже в рамках традиционной архитектурной модели «солнечного» дома, в условиях юга Приморского края. Фактически только грамотное архитектурное решение может обеспечить до половины потребностей дома в тепле. При высокой эффективности пассивной солнечной системы и одновременном ис- пользовании сезонной активности солнечной системы можно ставить вопрос о замещении традиционных источников теплоснабжения индивидуального жилого дома в условиях региона.

Рис. 9. Оценка теплового баланса экодома Solar-5: по расчету авторов, вклад пассивной и активной солнечной системы в отопление должен составить 81%

Заключение

Замещение традиционных источников теплоснабжения индивидуального жилого дома осо- бенно важно не только с точки зрения сбережения природных ресурсов и формирования в пер- спективе устойчивой модели природопользования в Приморье. Такой практически автономный пассивный солнечный дом может стать базовой моделью индивидуального жилого дома в рамках программ «гектар семье», «земля многосемейным», при выделении участков под застройку в от- даленных районах Приморского края.

5 июня - в "День Земли" - проект был награжден Energy Globe National Award - международная награда за вклад в устойчивое развитие Земли. В этом году 1700 конкурсантов, из 177 стран (Павел Казанцев, Анна Ляшко, Владимир Казанцев, Domantas Surkys, Audris Krucius, Marius Tarvidas) вошли в категорию проектов - дипломантов конкурса.

КАЗАНЦЕВ ПАВЕЛ АНАТОЛЬЕВИЧ – кандидат архитектуры, профессор, кафедра архитекту- ры и градостроительства Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет). Суханова ул., 8, Владивосток, 690950. E-mail: cny-nagiynq(wto)lnaqrk.eh ;
КНЯЖЕВ ВАЛЕРИЙ ВИКТОРОВИЧ – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: yno_07(onb)znevar.sroenf.eh ;
ЛОЩЕНКОВ ВЛАДИМИР ВАСИЛЬЕВИЧ – ведущий конструк- тор; КИРИК НИКОЛАЙ СЕРГЕЕВИЧ – инженер – лаборатория энергетики подводных робото- технических комплексов (Институт проблем морских технологий ДВО РАН). Суханова 5А, Владивосток, 690091

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Бутузов В.А. Анализ российского рынка солнечного теплоснабжения // Энергосвет. 2015. No 1(38). С. 53–57. URL: http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=516 (дата обращения: 20.02.2016).
2. В квартиры приморцев заглянули эксперты // Золотой рог: деловой еженедельник. 10.08.2015.URL: http://www.zrpress.ru/markets/primorje_06.08.2015... (дата обращения: 02.02.2016).
3. Деркачева Л.Н., Русанов В.И. Климат Приморского края и его влияние на жизнедеятельность человека / Тихоокеанский ин-т географии ДВО АН СССР; Томский гос. ун-т им. В.И. Куйбышева. Владивосток: ДВО АН СССР, 1990. 133 с.; ил.
4. Казанцев П.А. Пассивные солнечные дома: проекты и постройки 2012–2014 гг. // II Всероссийская научная конференция «Энерго- и ресурсоэффективность малоэтажных зданий», Новосибирск, 25 марта 2015: тр. Новосибирск: Ин-т теплофизики СО РАН, 2015. С. 17–28.
5. Казанцев П.А. Экомодуль Solar-5M/S для учебных и научно-исследовательских целей // Вестник Инженерной школы ДВФУ. 2012. No 2 (11). С. 21–25. URL: https://www.dvfu.ru/upload/medialibrary/ab9/2012-...
6. Ковалев О.П., Волков А.В., Лощенков В.В., Казанцев П.А. Солнечный дом для прибрежных территорий Приморского края // Технические проблемы освоения Мирового океана: материалы конф., 2–5 октября 2007, г. Владивосток: Дальнаука, 2007. С. 489–493.
7. Молотков В.Е., Лощенков В.В. Комбинированная система энергообеспечения в водоподготовке и теплоснабжении промышленных объектов марикультуры // Материалы Пятой всерос. науч.-тех. конф. «Техниче- ские проблемы освоения Мирового океана». Владивосток: Дальнаука, 2013. С. 358–362.
8. Траутенберг В. Возобновляемая энергетика–борьба за выживание // Энергоэффективность и энергосбережение. 2012. No 6. С. 12–16. URL: http://gisee.ru/articles/another/29424/ (дата обращения: 25.02.2016).
9. Haggard K., Bainbridge D., Aljifant R. Passive Solar Architecture Pocket Reference. ISES, Germany, 2009, 90p.

Сроки начала строительства - май 2012г, окончание 19 октября 2012г. Фундамент залили только 14 июня 2012. До середины июля бетон наберал прочность, затем ставили каркас первого этажа, каркас второго этажа и крышу. Когда делали кровлю выяснилось что не хватает 4 листов металочерепицы, позвонили в снабжение, привезли через 4 дня. Работа возобновилась. Материал завезен был не полностью, не хватало утеплителя и окон. Несколько раз звонили в снабжение, потом привезли все недостающие материалы, сказали что не было свободных грузовиков. Результат: строительство закончили, дом сдан, акт приемки подписали. В целом работа хорошая, если не учитывать эти дурные заминки с материалами.
? договора 12-05-26/07

На прошлой неделе мы подписали акт приемки своего дома.
Каркас, обшивка сайдинг, кровля? ондулин, внутренняя отделка? вагонка. Окна пластиковые, дверь входная железная, внутренние
Срок строительства около 4 месяцев с проектом. Замечания технадзора несущественные, исправили все в течение недели.
Делаем коммуникации.
В понедельник начали копать яму для септика, глубину взяли 3,5 м (сам септик на 9 кубов). На дно ямы будем укладывать плиту и затем поместим туда септик. Сегодня-завтра должны завершить.
Следующим этапом планируем копать яму под газгольдер.

Моя головная боль? фундамент дома. Хотели строиться собственными силами. Но при бурении, узнали, что метров на 20 глина и только потом песок. Предполагаем дом? 4 уровня, цокольный этаж, два этажа и мансарда. Побоялись, что с нашими?знаниями? в строительной области дом поедет. Начали рассматривать строительные компании.
Остановились на данной компании по нескольким причинам:
1.соотношение цена-качество
2.технадзор
3. технология строительства
Дом будет из оцилиндрованного бревна, как я уже писал 4 этажа (причем цокольный этаж рассчитан высотой не менее трех метров). Размер дома 15 Х20, тяжелый.
Решили делать ленточно-свайный железобетонный фундамент, чтобы уж окончательно перестраховаться. А то я видел ужас, того как дом поплыл, как будто мыло плавится. Копать будем на глубину промерзания.
Договор от 12-10-02/04, ждем заезд бригады.

Строим каркасник. В базовом проекте поменяли почти все) в итоге получилась вообще другая планировка совместными усилиями нашими с архитектором. Договор заключили в июле.
Коротко о технических вещах, с которыми по факту столкнулись
1. плохой грунт на участке. Пришлось закладывать фундамент глубже + дополнительные расходы
2. качество материалов хорошее, но задержки есть поэтому нужно звонить прорабу и торопить.
3. Попался плохой бригадир, очень твердолобый, ничего не хотел слушать, знал все сам. Если я что-то говорил (почитал до этого, что люди советуют которые строились уже, не хотелось повторять чужих ошибок) он давал понять чтобы я не лез. Не понравилось, обратился в офис, чтобы заменили. Тут уже писали советы менять бригаду с самого начала, если не устраивает, подписываюсь. однозначно.
4. в принципе строить можно, единственое по срокам конечно выйдет дольше чем 60 дней, потому что один только фундамент месяц твердеет. плюс привозки материалов и так далее

Солнечный дом – экспериментальный, индивидуальный, традиционный

Расположение на участке

Форма и размер дома

Естественное освещение и получение солнечной энергии

Остекление фасада

Увеличенные потери тепла

Аккумулирование тепла

Расположение помещений

Простые системы, но все-таки необыкновенные

Ваш дом будет теплым

Вносим изменения в проект бесплатно

Вы экономите на строительстве до 200 000 руб.

Размещение инжеренных сетей уже продуманно

Оптимальная расстановка мебели

Мы строим дома

Оптимальный раскрой 6-ти метрового бревна