Индивидуальный жилой дом высоких технологий

Ю. А. Табунщиков, доктор техн. наук, президент НП «АВОК», otvet@abok.ru

М. М. Бродач, профессор МАрхИ, вице-президент НП «АВОК»

В настоящее время даже индивидуальные застройщики проектируют и строят дома, которые по технологиям используемого инженерного оборудования могут быть отнесены к зданиям высоких технологий. Можно указать следующие причины, которыми руководствуются индивидуальные застройщики, принимая решение об использовании высоких инженерных технологий:

• надежность снабжения теплоэнергией дома при экстремальных наружных климатических воздействиях;
• возможность обеспечения надежного, с заданной обеспеченностью управляемого теплового режима в доме, в том числе при длительном, до двух-трех месяцев, отсутствии в нем людей;
• возможность дистанционного управления теплоэнергоснабжением дома с расстояния в несколько сот километров;
• возможность быстрого натопа дома от температуры +5 °C до комфортной температуры +24 °C;
• минимизация энергопотребления в эксплуатационном режиме;
• высокий внутренний тепловой комфорт в эксплуатационном режиме.

Описываемый дом построен в Норвегии на острове Veierland в поселке Klevmosӕterhøga известным норвежским специалистом в области теплоснабжения и климатизации зданий, создателем одного из первых норвежских учебников в этой области, Halvor Røstad.

Поселок Klevmosӕterhøga состоит из тридцати индивидуальных домов, расстояние между которыми 50–70 м.

Поселок Klevmosӕterhøga

Исходная информация

В зимнее время температура наружного воздуха в районе Veierland колеблется между –10 и –25 °C, с понижением до –35 °C. Высота снежного покрова достигает 1,5 м.

Средние скорости ветра до 7 м/с, но в холодный период случаются сильные штормовые ветры.

Дом одноэтажный, эксплуатируемый в течение 5–10 недель в холодный период года. Длительность отопительного периода – с начала октября до середины мая.

Дом расположен на скальных грунтах и имеет обычные для таких случаев фундаментные плиты неглубокого заложения.

В соответствии с древними традициями, еще с периода викингов, крыша этого дома, как и других домов в поселке, представляет собой зеленую крышу^*, то есть она покрыта дерном, на котором вырастают трава и цветы. В результате крыша дома выглядит привлекательной, она экологична и дополнительно обеспечивает снижение теплопотерь.

Зелёная крыша индивидуального дома

Наружные ограждающие конструкции

Дом имеет деревянную каркасную конструкцию. Наружные стены дома конструктивно состоят из следующих слоев (изнутри наружу):

• деревянная обшивка толщиной 0,024 м;
• утеплитель – минераловатные плиты толщиной 0,25 м;
• ветрозащита – слой рубероида;
• воздушная прослойка толщиной 0,05 м;
• деревянная обшивка толщиной 0,024 м.

Покрытие дома чердачное, с двускатной кровлей.

Окна в доме – три стекла, оборудованные регулируемыми вентилируемыми клапанами, устроенными в верхней части переплета.

Отопление дома

Система отопления дома преимущественно решена устройством системы напольного отопления. Водяная система напольного отопления имеет пять контуров: два контура в полу зала, по одному контуру для прихожей, для помещения ванной и для помещения другой ванной, совмещенной с туалетом. Диаметры труб в системе напольного отопления – 20 мм. Шаг укладки труб – 0,25 м. Длина отопительного контура не должна превышать 100 м, поэтому в помещении зала, площадь которого 20 м², устроены два контура системы отопления.

Камин используется для быстрого прогрева помещения

Кроме того, имеются локальные отопительные устройства и резервное аварийное отопление.

Локальные отопительные устройства:

• электрический радиатор в ванной комнате для обогрева помещения ванной в летнее время из-за низких температур наружного воздуха;
• нетеплоемкая безынерционная печь (по типу русской «буржуйки») и камин, которые используются для быстрого прогрева помещений дома.

Резервное аварийное отопление обеспечивается двумя теплоемкими электрическими радиаторами.

Наружная часть воздуховода топливника камина

Тепловой насос используется для отопления

Нетеплоемкая безынерционная печь

Вентиляция дома

Вентиляция дома естественная. Приток наружного воздуха в системе естественной вентиляции осуществляется через регулируемые клапаны, встроенные в верхнюю часть конструкции окон.

В кухне имеется механическая вытяжная вентиляция; ванная и туалет совмещенные, оборудованные механической вытяжной вентиляцией с установкой вентилятора в конструкции наружной стены.

Особый интерес представляет устройство притока воздуха для обеспечения горения в камине. Обычно горение в топливнике камина обеспечивается за счет притока из помещения воздуха, возникающий дефицит которого компенсируется притоком наружного воздуха в помещения за счет системы естественной вентиляции. В результате наружный воздух, который вошел в помещение и далее поступит в топливник, частично подогревается по ходу движения, и на этот подогрев расходуется теплота. Чтобы избежать нежелательного расхода теплоты на вынужденный подогрев воздуха, поступающего в топливник камина, автором проекта была предложена оригинальная конструкция. К топливнику камина устроен воздуховод, через который наружный воздух непосредственно подается в топливник камина, и, таким образом, исключается нерациональный расход теплоты на вынужденный предварительный подогрев наружного воздуха.

Вытяжной гигрорегулируемый вентилятор в санузле

Регулируемые вентилируемые клапаны в конструкции окна

Система управления инженерным оборудованием

Интеллектуализация систем здания представляет собой интегрированные в единую систему управления следующие подсистемы управления инженерным оборудованием:

• отоплением и вентиляцией;
• водоснабжением и водоотведением;
• электроснабжением и освещением;
• теплонасосной установкой;
• охранно-пожарной сигнализацией;
• удаленным слежением и удаленным управлением.

Управление системой отопления осуществляется посредством четырех термостатов, регулируемых от программируемого контроллера. Всего используются четыре программы управления: ночной режим, дневной режим, регулирование по часам суток, управление отоплением при отсутствии в доме людей. Как было указано ранее, программы управления можно задавать дистанционно, например включать предварительный подогрев дома за несколько часов до приезда жителей.

Термостаты, регулируемые от программируемого контроллера. Центральный автоматический узел, куда поступает информация от термостатов. Распределительная гребенка теплового насоса: каждая пара трубопровода обслуживает теплый пол в гостиной (два контура), прихожей и каждой ванной комнате. Каждая пара имеет свой термостатический клапан, который обеспечивает заданную температуру

Защитная деревянная решетка наружной части теплового насоса

Водоснабжение и водоотведение

Водоснабжение централизованное, от артезианской скважины. Канализационные стоки отводятся в систему водоотведения поселка.

Распределительная гребенка для питьевой воды. Трубопровод проложен в полу к каждому смесителю. В соответствии с законами Норвегии водопроводные трубы прокладываются «труба в трубе», с целью предотвращения затопления. В случае протечки в трубе, вода будет возвращаться к гребенке и удаляться в канализацию

Система энергоснабжения

Электроснабжение обеспечивается местной электростанцией, которая обслуживает несколько поселков. Важно отметить следующее: электроснабжение основывается на индивидуальном договоре, в котором прописано строгое условие, что при отсутствии электроснабжения более 2–3 часов, что может привести к выходу из строя системы водоснабжения и других инженерных устройств, электроснабжающая станция будет компенсировать причиненный ущерб.

Теплоснабжение системы отопления обеспечивается устройством теплового насоса «воздух – вода».

Так как это частный дом, то не было сделано никаких научных исследований и замеров по использованию энергии в течение года. Но по сравнению с другими домами в одном поселке, в котором для отопления используется только электричество, счет за электрическую энергию в данном доме снижен вдвое.

Самая значительная экономия энергии происходит за счет использования теплового насоса в период, когда дом не эксплуатируется.

Так как в доме имеются санитарные узлы и водяная система отопления, для предотвращения замораживания систем в доме надо поддерживать температуру внутреннего воздуха не ниже +6 °C в течение всего холодного периода.

Отопление дома с использованием только электроэнергии стоит дорого, но использование теплового насоса значительно снижает расход электроэнергии. Коэффициент производительности при использовании теплового насоса в такой период значительно выше, и поэтому установка более эффективно использует энергию.

В Норвегии очень распространено использование открытых каминов и печей для сжигания древесины в качестве дополнительного отопления, так что сравнение может быть затруднено.

Литература

1. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М., Шилкин Н.В. Энергоэффективные здания. М. : АВОК-ПРЕСС, 2003.

^* Подробнее об этой технологии читайте на сайте «Здания высоких технологий» (zvt.abok.ru).