Публикации и инновации

Статьи и материалы

Oсновные принципы проектирования энергоэффективных коттеджей с адаптивной ограждающей оболочкой

Многим известно, что в странах Евросоюза принята программа поэтапного почти полного прекращения до 2050 г. выбросов углекислого газа в атмосферу за счет перехода на возобновляемые источники энергии. Достижение такой амбициозной цели невозможно без строительства жилых и общественных зданий, в которых энергия, достаточная для функционирования всех их систем, была бы минимальной, то есть ее потребление ограничивалось бы на уровне 15 кВт/м кв в год. Эта же цель касается приватных домов коттеджного типа.

При проектировании современных коттеджей обычно следуют таким ключевым требованиям:
— они должны иметь запоминающийся облик с достаточно большими площадями остекления,
— потреблять как можно меньше энергии, которую целесообразнее вырабатывать прямо в пределах усадебной территории.
Совершенно очевидно противоречие между двумя приведенными требованиями. Действительно, при наличии больших площадей остекления, через которые происходит потеря значительной части тепловой энергии, сложно гарантировать небольшое потребление коттеджем энергии в целом.
Современные строительные материалы, технологии и технические устройства позволяют построить эффективные адаптивные (приспосабливающиеся к изменяющимся окружающим условиям) ограждающие оболочки коттеджей.
Итак, в ходе эксплуатации здания основные затраты различных видов энергии приходятся на отопление, кондиционирование, вентиляцию, освещение, бытовые приборы. Кардинальное сокращение потребления энергии может стать реальностью в случае внедрения следующих инноваций:

1. Применение высокоизолированных стеновых материалов способных аккумулировать тепловую энергию солнца с последующим ее использованием напрямую (в зимний период или в ночное время в межсезонье) или преобразования в холод для кондиционирования или электрическую энергию. Примером таких материалов могут служить стеновые панели, заполненные веществом на основе воска, которое способно переменно переходить из твердого состояния в жидкое (при поглощении солнечного тепла) и наоборот (при передаче тепла внутрь помещения). Тепловая инерционность при передаче тепла внутрь помещения может быть уменьшена в случае прокладки вентиляционных каналов с регулируемыми выходами непосредственно через тело панели. Конструкция стеновых строительных панелей на основе двухфазового состояния вещества приведена на рис. 1.

Варианты л1ого

2. Внедрение универсальных блоков «вентиляция-отопление-охлаждение», включающих рекуператоры с коэффициентом эффективности 85% и производительностью более 100 метров кубических в час, а также пылевые и органические фильтры. Плоская компактная конструкция блока, представленная на рис.2, незаметно интегрируется в ограждающие конструкции здания и позволяет утилизировать (нагреть или охладить приточный воздух) энергию удаляемого из помещения воздуха. Комбинируя такие блоки с мехатронным программируемым открыванием оконных створок получаем гибридную систему вентиляции коттеджа, позволяющую свести к минимуму затраты электрической энергии на ее эксплуатацию с соблюдением требуемых качества и объемов воздуха.

bild_4_schueco_pressemappe_bau2015_abb04

3. Использование сдвижных изолирующих элементов, способных дополнительно закрывать оконные и дверные проемы в зимний период или ночное время. Подвижные панели несложно реализовать на базе конструкций раздвижных стеклянных дверей. Внешний облик и место установки изолирующих элементов показано на рис.3.

2g (7)

4. Одним из основных факторов теплоизоляции здания является повышение теплоизолирующих свойств стеклопакетов. За последние пять лет ведущими производителями в этом направлении сделано немало — коэффициент теплопередачи стеклопакетов доведен до 0,5 Вт/м кв К. Кроме того, появилось архитектурное динамическое стекло, которое изменяет прозрачность в зависимости от потребностей. В комплексе с датчиками яркости и автоматизированной системой управления домом они становятся неотъемлемой частью адаптивной оболочки. Существует немало примеров использования стеклопакетов со стеклами изменяемой прозрачности (рис. 4).

dynamisches_glas_au-C3-9Fen

5. Важнейшей компонентой любого современного загородного дома являются солнечные батареи. Несмотря на некоторые недостатки (невысокая эффективность, дороговизна) они обладают неоспоримыми преимуществами: выдают фактически универсальный вид энергии – электрическую, за счет которой легко интегрируются в автоматизированную систему управления домом; не имеют движущихся элементов (ветрогенераторы имеют роторы, солнечные коллекторы – движущийся теплоноситель), которые снижают надежность любого технического устройства; могут устанавливаться даже в оконные или дверные стеклопакеты (пленочные вид солнечных батарей), тем самым выполняя роль солнцезащиты и придавая зданию некоторую архитектурную выразительность (рис.5).

2g (4)

6. Все элементы энергоэффективной адаптивной оболочки дома объединяет автоматизированная система управления, состоящая из интегрального пульта управления, комплекса датчиков и исполнительных устройств. Обобщенная схема приведена на рис.6.

2g (5)

7. В Европе активно идут работы по переходу бытовых электрических сетей на стандарт «постоянное напряжение 24 В», который стимулирует выпуск соответствующей бытовой техники и позволит увязать производство энергии с помощью солнечных батарей и всех бытовых электропотребителей.

Значительная часть рассмотренных компонентов адаптивной энергоэффективной ограждающей оболочки успешно реализована в здании, которое построено в бухте Шлей на берегу Балтийского моря компанией Schuco (рис.7).

2g (3)

В летний период солнечные батареи вырабатывают избыточное количество электрической энергии, которая продается энергокомпании. В зимний время недостающая энергия поступает из общей электросети, причем годовой баланс позитивный в пользу жителей дома. Гибридная система вентиляции в полном объеме обеспечивает помещения дома воздухом с заданными качеством и температурой.

Таким образом, несмотря на то, что рассмотренный подход к строительству приватных энергоэффективных домов весьма затратен и требует перехода на низковольтные электропотребители, он позволяет:
— вырабатывать энергию, в целом достаточную для создания комфортного микроклимата в помещениях здания,
— обеспечивать энергетическую автономию объекта, избежать в будущем потерь при транспортировке энергии до потребителя, повысить жизнестойкость региона в целом.

Написать комментарий

© Modus Group 2003 - 2017. Все права защищены Войти