Создать PDF Рекомендовать Распечатать

Оценка возможности экономии энергии в деревянном доме.

Экономика природопользования | (128) УЭкС, 10/2019 Прочитано: 205 раз
(1 Голосование)
  • Автор (авторы):
    Толстихина Екатерина Дмитриевна, Арабли Лариса Александровна, Зенкова Ульяна Владимировна , Андронова Арина Евгеньевна, Гуро Дарья Тимуровна
  • Дата публикации:
    23.10.19
  • ВУЗ ИЛИ ОРГАНИЗАЦИЯ:
    ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»

УДК 694.

Оценка возможности экономии энергии в деревянном доме.

Assessment of the possibility of saving energy in a wooden house.

 

Толстихина Екатерина Дмитриевна

Tolstikhina Ekaterina Dmitrievna 

магистратуры кафедры строительные материалы и технологий строительства ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ 660041, Красноярск, Свободный проспект 79);  tolstihina1006@yandex.ru

Арабли Лариса Александровна

Arable Larisa Aleksandrovna 

студент промышленного и гражданского строительства ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ 660041, Красноярск, Свободный проспект 79); e-mail:  arabli838@mail.ru

Зенкова Ульяна Владимировна 

Zenkova Juliana Vladimirovna 

студент промышленного и гражданского строительства ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ 660041, Красноярск, Свободный проспект 79);  e-mail:  ulya.zenulya99@gmail.com

Андронова Арина Евгеньевна

Andronova Arina Evgenyevna 

 студент кафедры инженерных систем зданий и сооружений ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ 660041, Красноярск, Свободный проспект 79);   e-mail:  vip.andronova2000@mail.ru

Гуро Дарья Тимуровна

Guro Daria Timurovna

студент экспертизы и управления недвижимостью ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ 660041, Красноярск, Свободный проспект 79); e-mail: gdt2180@gmail.com 

Миронова Александра Леонидовна

студент кафедры экспериментальной физики и инновационных технологий ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет»; e-mail:
 
sasha235787@gmail.com

Аннотация: На сегодняшний день на дома приходится достаточно высокий уровень энергопотребления, а также уровень выбросов парниковых газов в атмосферу, значительно превышающий выбросы от всех транспортных средств вместе взятых. Существуют возможности снижения энергопотребления зданиями с меньшими затратами и с большей прибылью. В статье рассматриваются особенности проектирования деревянных домов, анализируется современный опыт проектирования и строительства энергоэффективного жилья, приведены примеры энергосберегающих систем отопления и вентиляции.

Annotation: Today, houses account for a fairly high level of energy consumption, as well as the level of greenhouse gas emissions into the atmosphere, which is much higher than emissions from all vehicles combined. There are opportunities to reduce the energy consumption of buildings with lower costs and higher profits.The article deals with the design features of wooden houses, analyzes the modern experience of designing and building energy-efficient housing, examples of energy-saving heating and ventilation systems.

Ключевые слова: проектирование, энергоэффективность, строительство, деревянные дома, энергосбережение, древесина.

Keywords: design, energy efficiency, construction, wooden house, energy saving, wood.

 

В последнее время интерес к строительству домов, затраты на содержание которого стремятся к нулю очень вырос. Такие здания с пониженным потреблением энергии на отопление называются «энергоэффективные», их проектирование предусматривает рациональное потребление ресурсов для поддержания в нем комфортного микроклимата, где энергопотери сводятся к минимуму. Достигают этого путем грамотной прокладки коммуникаций, установки высокотехнологичного оборудования, использования теплосберегающих материалов и конструкций. Один из основных критериев выбора строительных материалов для стен – показатель их теплопроводности. Из-за теплообмена с окружающей средой, дом может стремительно терять тепло и в общем соотношении большую потерю тепла дают стены (примерно 35%), двери и окна (25%), крыша (25%), и пол(15%). Потому чем ниже коэффициент теплопроводности, тем больше тепла будет сохранено в доме. В этом отношении самые энергоэффективные материалы для стен: бревна, сэндвич-панели, керамический кирпич, ячеистый бетон. В данной статье рассмотрим древесину в качестве материала для энергоэффективного дома.

Дерево считают природным кондиционером, обеспечивающим комфортный и естественный для человека температурно-влажностный режим в помещениях. Но сделать деревянный дом действительно энергоэффективным непросто, так как древесина - сложный и своенравный материал, только при грамотном проектировании и монтаже возможен желаемый результат.

При проектировании деревянного дома необходимо учитывать его усадку, причиной которой является неравномерное высыхание сторон дома.  В отличие от «живой» древесины, использование клееного бруса сокращает возможность усадки, но в зависимости от качества исходного материала, а также от технологии сборки, дом из клееного бруса способен «просаживаться», а в массивных стенах могут появляться продуваемые щели.

Поэтому, деревянный коттедж из традиционного сруба никогда не будет таким же герметичным, как собранный каркасный дом. Чтобы сделать его пригодным к проживанию в зимние время, придется дожидаться окончания усадки, после чего обеспечивать дополнительное утепление. Поэтому проектировщики и технологи предлагают возможные энергосберегающие конструкции на основе клееного бруса, например, стены с утепляющей прослойкой из целлюлозной эковаты.

Существуют другие способы снижение материалоемкости деревянных конструкций. Так как расход пиломатериалов существенно влияет на стоимость строительства, на стадии проектирования деревянного дома важно опираться на рациональные решения. Например, экономия дорогого материала достигается за счет отказа от лишних углов с «перерубами», незначительного снижения высоты помещений или замены массивных внутренних перегородок на каркасные. Так же важно учитывать схему организации отопления, канализации, водоснабжения и электрики. Непродуманные инженерные сети всегда влекут за собой непредвиденные расходы на стадии проектирования и строительства.

Что касается крыши, то все требования остаются теми же - крыша должна выполнять свои требования; защита от дождя, снега, жары, мороза, солнечного излучения, вредных веществ, пыли и не пропускать ни капли тепла.[2]

За счет теплообмена здание теряет около 25% через окна и  строительство энергоэффективного дома требует использования «теплых» окон. Для достижения хорошего результата есть несколько способов; использовать «скандинавские» или «европейские» конструкции окон, а стекло в изделии выполняется из «I-» или «К-» стекла. Так же самый примитивный – использование клейкой энергосберегающей лавсановой пленки, но её эффективность будет ниже в сравнении с другими способами.[5] Деревянные окна заполненными аргоном двухкамерными стеклопакетами с теплой рамой. Их коэффициент теплопередачи K равен 0,8 Вт / (м2∙К). Что касается монтажа то, чтобы свести к минимуму мостики холода, стеклопакеты закрепляют в соответствии с принципами теплой сборки, монтаж производится в зоне теплоизоляции наружных стен. [1] Пространство вокруг окон заполняется пенополиуретановой монтажной пеной и покрывается паронепроницаемыми лентами изнутри и саморасширяющейся уплотнительной лентой на стыке стеклопакета и пенопласта. Показатель же энергосбережения, снижение теплопотерь, в зависимости от ориентации окон, может достигать 55-60 %.

Энергоэффективный дом должен обладать «мощным» тепловым контуром, это значит, что в оболочке здания (стены, кровля, фундамент) не должно быть  мест, через которые оно теряет тепло. Традиционно, при строительстве коттеджей в России не обращают внимания на теплоизоляцию фундамента и отмостки. Части здания, которые соприкасаются с грунтом, фактически являются проводниками, по которым тепло уходит в землю. 


 Самое простое и распространенное решение, используемое при строительстве энергоэффективных домов – утепленная фундаментная плита. В Германии официально допускается применение пенополистирольных утеплителей под плитой толщиной до 30 см. Если строится подвал (цокольный этаж), плита, лежащая в основании (также как и стены) утепляется.

Плитный энергоэффективный фундамент может также служить элементом системы отопления коттеджа. В данном случае еще до заливки бетона, на стадии крепления арматуры, устраивается система отопления – прокладываются трубы, по которым будет циркулировать теплоноситель. Такой принцип используется, в частности, при строительстве фундаментов, которые называют утепленная шведская плита (УШП). Большой объем бетона энергоэффективного фундамента накапливает и излучает соответствующий объем тепла. Данный вид технологии относится к так называемому тепловому активированию конструкций – принципу, достаточно часто применяемому в современном энергоэффективном строительстве. В отличие от простого напольного отопления в данном случае в процесс вовлекается большая масса конструкции, обладающая большей тепловой инерционностью, соответственно сокращается количество циклов работы отопительного оборудования. Поскольку для обогрева помещений здесь достаточны весьма низкие температуры конструкции – 23-26 °С, такая система отопления идеально сочетается с тепловыми насосами.[3]

При строительстве ленточных и ростверковых фундаментов также существуют решения, обеспечивающие непрерывность теплового контура здания. Например, поверх ленты устраивается "отсечка" - кладется специальный высокоплотный утеплитель (используется пеностекло Foamglas особой марки) - на котором уже возводятся стены. Таким образом ликвидируется потенциальный мостик холода. Для утепления конструкций фундамента пассивного дома снизу, в том числе отмостки, часто применяется пеностеклянная крошка (пеностеклянный щебень).

Важный момент в проектировании - система вентиляции и отопления. Существует заблуждение, что деревянные дома способны «сами дышать». Дерево, за счет своей пористой структуры, обладает способностью впитывать в себя все запахи, поэтому деревянному дому необходимо удаление воздуха без потери тепла. Этого возможно достичь с помощью рекуперационного теплообменника. Одним из достоинств применения рекуператоров  является энергосбережение, и как следствие уменьшение (иногда значительное) энергозатрат. Несмотря на необходимость первоначальных вложений использование рекуператоров окупается достаточно быстро. Яркий пример безупречного проектирования энергоэффективного дома с учетом всех нюансов – школа Св. Георгия в Ливерпуле (Великобритания). Тепло накапливается в стенах и перекрытиях, размеры которых подобраны оптимальным образом для того, чтобы обеспечить близкий к идеальному тепловой баланс без дополнительного отопления. При расчете теплового баланса учитывалось также тепло от светильников и даже «человеческое» тепло (на основании примерной численности учеников и преподавательского состава). Потому удаление избытка тепла важный параметр, который необходимо учитывать при проектировании. 

 Можно воспользоваться гравитационной вентиляцией, состоящей из оконных вентиляционных клапанов и вентиляционных блоков. Подача воздуха внутрь здания обеспечивается регулируемыми вручную вентиляционными клапанами, расположенными в оконной раме. Они распределены по всему зданию, то есть установлены во всех жилых помещениях. Это позволяет полностью контролировать количество выхода горячего и притока холодного воздуха. Но такая система не автоматическая в отличии от рекуперационного теплообменника.

При выборе отопительной системы для современного коттеджа следует учитывать, что при традиционном подходе газовый или электрический котел-это центр системы, а в современной концепции энергоэффективного дома его  роль не отапливать помещения, а подогревать их, компенсируя теплопотери. 

Виды систем отопления:

  • Тепловые насосы, которые позволяют получать тепло из незамерзающих слоев грунта, воздуха и воды путем их охлаждения. Принцип действия теплового насоса заключается в сборе тепла с большой площади грунтового массива, находящегося ниже глубины замерзания почвы, и использование его в целях отопления, вентиляции и нагрева воды.  
  • Конденсационный газовый котел, получение тепла которого  происходит из конденсата, который образуется при сгорании газа. 
  • Инфракрасные энергосберегающие панели, им достаточно минут для нагрева предметов в помещении до комфортной температуры. После этого они в течение долгого времени отдают тепло воздуху. 
  • Печь-камин с системой теплонакопительных колпаков.

Таким образом построить энергоэффективный деревянный дом возможно, но при правильно и рациональном проектировании и грамотной разработкой систем домашней автоматики для сохранения основ концепции энергоэффективного  деревянного дома, а именно:

1. Учитывать особенности древесины, её возможную усадку, рационально использовать материал, избегая лишних затрат.

2. Компактная форма здания и высокий уровень теплозащиты. Использование энергоэффективных окон. Очень важно при этом исключить «мостики холода», т.е. необходима тщательная проработка конструкций оболочки здания. 

3. Пассивное использование теплоты солнечной радиации как один из основных элементов энергоснабжения здания, определяющее оптимизацию ориентации здания и использование солнцезащитных устройств.

4. Высокая герметичность наружных ограждающих конструкций, сохранение теплового контура без мест, способных выпускать тепло.[4]

5. Использование высокоэффективной (75 % и выше) утилизации теплоты вытяжного воздуха для подогрева приточного (рекуперации).

6. Горячее водоснабжение за счет нетрадиционных возобновляемых источников – солнечных коллекторов и низкопотенциальной теплоты посредством тепловых насосов.

7. Применением автоматизированных систем «Интеллектуального» дома, которые способны вести контроль и  учет потребления тепла, воды и электроэнергии.

 

Библиографический список

1.Строительство энергоэффективного дома hi-tech из клееного бруса [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL:  https://proektydomov3d.com/stroitelstvo/energoeffektivnyy-dom-hi-tech (Дата обращения 10.09.2019)

2.Энергосберегающие дома – 9 передовых технологий энергосберегающих домов [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL:  https://spb-artstroy.ru/raznoe/energosberegayushhie-doma-9-peredovyx-texnologij-energosberegayushhix-domov.html#i-42 (Дата обращения 10.09.2019)

3.Фундамент пассивного дома [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL:  https://www.effdom.ru/fundament (Дата обращения 10.09.2019)

4.«Пассивные» здания: возможности современного строительства [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL:  https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=4944 (Дата обращения 10.09.2019)

5.Системы естественного освещения [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL:  http://zvt.abok.ru/articles/102/Sistemi_estestvennogo_osvechsheniya (Дата обращения 10.09.2019)

  vakperechen

ОБНОВЛЕННЫЙ СПИСОК ВАК 2016 г.
ОТ 19.04.2016  >> ПРОСМОТРЕТЬ
tass
 
ПО ВОПРОСАМ ПУБЛИКАЦИИ СТАТЕЙ И СОТРУДНИЧЕСТВА ОБРАЩАЙТЕСЬ:
skype SKYPE: vak-uecs
e-mail
MAIL: info@uecs.ru
phone
+7 (928) 340 99 00
 

АРХИВ НОМЕРОВ

(01) УЭкС, 1/2005
(02) УЭкС, 2/2005
(03) УЭкС, 3/2005
(04) УЭкС, 4/2005
(05) УЭкС, 1/2006
(06) УЭкС, 2/2006
(07) УЭкС, 3/2006
(08) УЭкС, 4/2006
(09) УЭкС, 1/2007
(10) УЭкС, 2/2007
(11) УЭкС, 3/2007
(12) УЭкС, 4/2007
(13) УЭкС, 1/2008
(14) УЭкС, 2/2008
(15) УЭкС, 3/2008
(16) УЭкС, 4/2008
(17) УЭкС, 1/2009
(18) УЭкС, 2/2009
(19) УЭкС, 3/2009
(20) УЭкС, 4/2009
(21) УЭкС, 1/2010
(22) УЭкС, 2/2010
(23) УЭкС, 3/2010
(24) УЭкС, 4/2010
(25) УЭкС, 1/2011
(26) УЭкС, 2/2011
(27) УЭкС, 3/2011
(28) УЭкС, 4/2011
(29) УЭкС, 5/2011
(30) УЭкС, 6/2011
(31) УЭкС, 7/2011
(32) УЭкС, 8/2011
(33) УЭкС, 9/2011
(34) УЭкС, 10/2011
(35) УЭкС, 11/2011
(36) УЭкС, 12/2011
(37) УЭкС, 1/2012
(38) УЭкС, 2/2012
(39) УЭкС, 3/2012
(40) УЭкС, 4/2012
(41) УЭкС, 5/2012
(42) УЭкС, 6/2012
(43) УЭкС, 7/2012
(44) УЭкС, 8/2012
(45) УЭкС, 9/2012
(46) УЭкС, 10/2012
(47) УЭкС, 11/2012
(48) УЭкС, 12/2012
(49) УЭкС, 1/2013
(50) УЭкС, 2/2013
(51) УЭкС, 3/2013
(52) УЭкС, 4/2013
(53) УЭкС, 5/2013
(54) УЭкС, 6/2013
(55) УЭкС, 7/2013
(56) УЭкС, 8/2013
(57) УЭкС, 9/2013
(58) УЭкС, 10/2013
(59) УЭкС, 11/2013
(60) УЭкС, 12/2013
(61) УЭкС, 1/2014
(62) УЭкС, 2/2014
(63) УЭкС, 3/2014
(64) УЭкС, 4/2014
(65) УЭкС, 5/2014
(66) УЭкС, 6/2014
(67) УЭкС, 7/2014
(68) УЭкС, 8/2014
(69) УЭкС, 9/2014
(70) УЭкС, 10/2014
(71) УЭкС, 11/2014
(72) УЭкС, 12/2014
(73) УЭкС, 1/2015
(74) УЭкС, 2/2015
(75) УЭкС, 3/2015
(76) УЭкС, 4/2015
(77) УЭкС, 5/2015
(78) УЭкС, 6/2015
(79) УЭкС, 7/2015
(80) УЭкС, 8/2015
(81) УЭкС, 9/2015
(82) УЭкС, 10/2015
(83) УЭкС, 11/2015
(84) УЭкС, 11(2)/2015
(85) УЭкС,3/2016
(86) УЭкС, 4/2016
(87) УЭкС, 5/2016
(88) УЭкС, 6/2016
(89) УЭкС, 7/2016
(90) УЭкС, 8/2016
(91) УЭкС, 9/2016
(92) УЭкС, 10/2016
(93) УЭкС, 11/2016
(94) УЭкС, 12/2016
(95) УЭкС, 1/2017
(96) УЭкС, 2/2017
(97) УЭкС, 3/2017
(98) УЭкС, 4/2017
(99) УЭкС, 5/2017
(100) УЭкС, 6/2017
(101) УЭкС, 7/2017
(102) УЭкС, 8/2017
(103) УЭкС, 9/2017
(104) УЭкС, 10/2017
(105) УЭкС, 11/2017
(106) УЭкС, 12/2017
(107) УЭкС, 1/2018
(108) УЭкС, 2/2018
(109) УЭкС, 3/2018
(110) УЭкС, 4/2018
(111) УЭкС, 5/2018
(112) УЭкС, 6/2018
(113) УЭкС, 7/2018
(114) УЭкС, 8/2018
(115) УЭкС, 9/2018
(116) УЭкС, 10/2018
(117) УЭкС, 11/2018
(118) УЭкС, 12/2018
(119) УЭкС, 1/2019
(120) УЭкС, 2/2019
(03) УЭкС, 3/2019
(04) УЭкС, 4/2019
(05) УЭкС, 5/2019
(06) УЭкС, 6/2019
(07) УЭкС, 7/2019

 Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций

№ регистрации СМИ ЭЛ №ФС77-35217 от 06.02.2009 г.       ISSN: 1999-4516