«Пассивные» дома и другие энергоэффективные концепции в строительстве
Известно, что почти половина энергии, потребляемой в Европе, расходуется на содержание зданий. В связи с этим для архитекторов возникает важная задача: проектировать здания и городские пространства таким образом, чтобы сохранять природные ресурсы и максимально использовать возобновляемые формы энергии. Решению этой задачи, как уже обсуждалось выше, должны быть подчинены выбор места расположения, геометрические формы, размеры и объемы сооружаемых зданий, их ориентация на местности. в проекте должны быть сведены к минимуму потребность в энергии для освещения, отопления, горячего водоснабжения, охлаждения и вентиляции зданий и открытых городских пространств. уровни энергопотребности различных зданий приведены на рис. 42.
|
рис. 42. энергопотребности зданий для отопления: 1 — существующий жилой фонд в Республике Беларусь; 2 — для нового строительства с 1994 г.; 3 — ФРГ, WSchVO 1995; 4 — дом с низким потреблением энергии; 5 — Швеция с 1990 г.; 6 — пассивный дом |
Концепция пассивной системы солнечного теплоснабжения зданий состоит в том, что тепловоспринимающими и аккумулирующими элементами служат ограждающие конструкции зданий, а перенос теплоты внутри помещений осуществляется с помощью естественной конвекции [Стребков, Д. С. [и др.], 1999]. Понятно, что сами здания должны иметь хорошую тепловую изоляцию стен, потолка, пола. Следует предпринять необходимые меры для снижения теплопотерь через оконные проемы. Для этого применяются герметичные с вакуумированным внутренним пространством двух — и трехслойные стеклопакеты. Хороший эффект дает нанесение на стекла специальных отражающих покрытий с низкой излучательной способностью в инфракрасном диапазоне длин волн или размещение между стеклами полимерных пленок [Стребков, Д. С. [и др.], 1991; Харченко, Н. В., 1991].
прямое улавливание солнечного излучения осуществляется через остекленные поверхности большой площади на южном фасаде здания.
С этой же целью устраиваются остекленные проемы на крыше индивидуальных домов. увеличению уровня освещения в глубине пространства способствуют различного рода отражающие системы, которые направляют дневной свет в потолок и устанавливаются в оконном проеме или в нижней его части: световые полки, призматические стекла, ставни и подоконники.
непрямое улавливание солнечного излучения (рис. 43) осуществляется в пассивных системах с помощью коллекторно-аккумулирующей
стены 1, которая служит южной стороной здания. она зачерняется и остекляется в 1-3 слоя 2. Назначение этой стены — аккумулировать солнечную теплоту в дневное время, сдвинуть и растянуть во времени максимальное его поступление в помещение в наиболее холодное время суток.
Для дома с площадью коллекторно-аккумулирующей стенки 30 м2 и отапливаемой площадью 72 м2 экономия условного топлива достигает 1,36 т. Расчеты показывают, что в зависимости от количества слоев остекления, материала стенки и ее воздухопроницаемости, географического расположения объекта коэффициент замещения нагрузки F (доля солнечной энергии в покрытии отопительной нагрузки) достигает величин 0,3-0,7 [Данилевский, Л. Н., 1998].
Оригинальная облицовка для аккумулирующей стены предложена в Швейцарии. Там на фасад наклеиваются прозрачные плитки Sto Therm Solar из поликарбоната. Темный клей хорошо поглощает солнечное излучение. В ночное время аккумулированная теплота передается внутрь помещения.
Пассивная система отопления дома дополняется гравийно-галечным аккумулятором, который размещается в цокольной части.
Днем теплый воздух, который нагревается у коллекторной стены, попадает в помещение и в аккумулятор и заряжает его. В ночное время и при холодной пасмурной погоде прокачиваемый через аккумулятор воздух нагревается и поступает в помещение. При этом аккумулятор разряжается. Расчеты показывают, что для обогрева дома площадью 60 м2 необходим аккумулятор объемом от 3 до 6 м3 в зависимости от наличия теплоизоляции, величины солнечной радиации.