Экодом нулевого энергопотребления
Белорусское отделение Международной Академии Экологии совместно с американской неправительственной организацией Solar Energy Int.и немецкой «Heimshtadt Chernobyl»при поддержке фонда ISARлетом 1996 в п. Занарочь построило первый в СНГ энергоэффективный straw-bale House, соответствующий принципам устойчивого развития и планирует двигаться дальше – построить первый в Беларуси дом нулевого энергопотребления, причём, очень дёшево.
Почему именно сейчас и именно в Беларуси?
Во-первых , потому что строительная индустрия республики, как экономика и промышленность, переживает кризис. Очевидно, что в ближайшее время строительство жилья в Беларуси будет являться приоритетной областью. На это выделяется около 800 мрлд. рублей из госбюджета.
Опыт выхода из экономического кризиса стран, его переживших, показывает, что выход из кризиса начинается с оживления строительной отрасли, и в первую очередь, со строительства жилья, на которое завязано обычно около 30% национальной экономики любой страны. Для оживления первичного рынка жилья необходимо, чтобы квадратный метр стоил не более двух среднемесячных заработных плат (таков, например, критерий в российской национальной программе «Жильё» и не только в ней).
Для Беларуси это означает, что оживление в строительстве начнётся, если квадратный метр жилья будет стоить не более 124 $/кв. м или средняя зарплата вырастет до 200$, т. к. себестоимость квадратного метра нового жилья обходится, при существующих технологиях, в лучшем случае, в 250 $/кв. м, без коммуникаций. Поскольку второе (зарплата) – нереально, то надо снижать себестоимость до 120 $/кв. м с коммуникациями, что требует применения принципиально новых технологий. И такие экотехнологии, соответствующие принципам устойчивого развития (в отличие от созданного недавно проекта государственной «Стратегии устойчивого развития Беларуси») уже адаптируются на Беларуси Белорусским отделением Международной Академии Экологиив совместных проектах с Solar Energy International(НГО из Колорадо, США) и немецко-белорусской организацией «Дом вместо чернобыля».
Во-вторых, потому что Беларусь практически лишена собственных источников ископаемого топлива и проблема энергоресурсосбережения стоит здесь особенно остро. Жизнь уже сегодня заставляет строить энергосберегающие дома, а завтра они будут единственно возможными.
В-третьих, из-за последствий Чернобыля республика нуждается в принципиально новых концепциях и технологиях экологически чистого жилья. Многие уже поняли, что кирпичные и железобетонные бункера, построенные вокруг городов и в селах, которые невозможно протопить, не решают проблемы жилья, не говоря о его качестве.
В-четвёртых, руководство строительной отрасли уже осознает, что СНиПы70-х, ориентированные на затратную экономику, по-прежнему заставляют проектировщиков – проектировать, а строителей – строить неэнергоэффективные, материалоёмкие сооружения.
СНиПы надо менять, и открывать дорогу новым эффективным строительным технологиям. Очевидно, что надо нормировать не термосопротивление ограждающих конструкций, а энергиюна отопление квадратного метра, как это делает весь мир.
Тогда станет понятно, почему строительные нормы в Беларуси (например, вентиляции — 3 куб. м в час на кв. м жилой площади) вызывают шок у западных специалистов, а затраты на отопление выше не в 2-4 раза, как считается официально, а в 5-10 раз.
Что такое «народный экодом нулевого энергопотребления»?
Экодом на Западе – это жилище, соответствующее «устойчивому развитию» цивилизации, т. е. такому развитию, при котором практически не используются невозобновляемые источники энергии и вещества с одной стороны, и не наносится вреда природе и здоровью человека, с другой.
В США, Швеции, Германии, Японии и других странах, уже десятилетиями эксплуатируются комфортабельные дома с низким и даже «нулевым» потреблением энергии, без канализационных сетей.
В Стокгольме более 10 лет успешно эксплуатируется комфортабельный дом с бассейном и огромным зимним садом, не имеющий не только канализации, тепло- и электроснабжения, но и водопровода.
Правда, назвать такой экодом «народным» никак нельзя – он стоит слишком дорого. Фирма ISOMAXуже построила несколько тысяч домов в Польше, Финляндии, Германии с системами солнечного отопления и аккумулирования и добилась того, что дома нулевого энергопотребления стоят не дороже каменных.
«Народный экодом»,который мы разрабатываем, будет иметь себестоимость порядка 90 $/кв. м, причём, при его строительстве используются только местные доступные экологически чистые природные материалы и энергосберегающие технологии строительства.
Почему так дёшево?
Потому, что технологии, переданные нам из США , Швеции и Германии дешевы, доступны и используют самые дешёвые природные материалы – прессованную солому, либо глиносоломенную смесь.
«Ну, вот, опять саман, а мы-то думали…» – произнесёт про себя читатель и будет не прав.
Технология не предусматривает использование самана (80% -глина, 10% -солома и 10%-органика), а используется солома, смоченная глиняным раствором (90%- солома и 10% -глина).
Эта «мокрая» технология обобщает четырёхвековой немецкий опыт «фахтверкового» (каркасного) строительства в природно-климатических условиях, сходных с белорусскими. Саман почти в четыре раза тяжелее, не является теплоизолятором и, в условиях Беларуси, неприемлем – у нас слишком влажно.
Суть технологии проста: на фундаменте ставится деревянный каркас (20 куб. м дерева на 200 кв. м жилья в двух уровнях), который заполняется методом скользящей опалубки глиносоломенной смесью, причём, полностью (фронтоны и межстропильное пространство тоже).
Это занимает менее месяца, после чего накрывается крыша и дом сохнет (3-12 месяцев, в зависимости от погодных условий). После этого дом штукатурится и отделывается, в зависимости от вкуса и возможностей хозяина.
Кстати, стены толщиной 40-45 см обладают такой же теплоизолирующей способностью, как кирпичные толщиной 0,7 м, и рядом других преимуществ: они легко «дышат» (не путать с инфильтрацией), решают проблему радона, не эммитируют вредные вещества, связанные с тепловой обработкой и т. д.
Такие дома стоят в Германии 3-4 века и после своей «смерти» не создают проблем с утилизацией строительного мусора. Энергии для строительства таких домов тратится в тысячи раз меньше, по сравнению с кирпичными и эксплуатационные затраты на отопление – меньше.
Квалификация нужна только при строительстве каркаса и отделочных работах. Недостатками технологии являются большая трудоёмкость и большие сроки строительства, связанные с сушкой самонесущего наполнителя стен.
Этих недостатков лишена другая, более эффективная индустриальная «сухая» технология, очень популярная сейчас в США, и использующая те же принципы.
Она заключается в использовании прессованных соломенных блоков (сразу после пресс-подборщика с поля) как основного конструктивного стенового материала с последующим оштукатуриванием, то есть, блоки могут укладываться на раствор или использоваться в качестве самонесущего наполнителя каркасных стен (сухая технология «прошивных матов»).
Следует напомнить, что строительные стандарты США по многим параметрам жестче наших, и эта технология полностью сертифицирована в США.
Например, по огнестойкости она полностью соответствует требованиям, а по теплопроводности – в 3 раза лучше. Наружная и внутренняя отделка стен в таких домах не отличается от обычной в США.
Такой дом можно построить за неделю и отделывать сразу, что и было продемонстрировано в августе этого года Белорусским отделением Международной Академии Экологиии Solar Energy Internationalиз США в п. Занарочь.
Стена такого дома при толщине 60 см имеет сопротивление теплопередаче не менее 10. Стоят такие дома по 100 и более лет. Например, сейчас в США живут люди в домах из прессованной соломы, построенных в прошлом веке.
А, как насчёт огнестойкости?
Согласно международным стандартам DIN 4102и DIN 18951(21/51),глиносоломенные смеси являются негорючими материалами вплоть до 5% содержания глины, при условии, что минеральное связующее (глина) равномерно распределено по объёму.
Объяснить это легко: глины содержат большое количество калийных соединений, являющихся антипиренами. По международным нормам оштукатуренные стены, построенные по «straw-bаlе»технологии, можно отнести к классу F45, т. е. сопротивляемость огню не менее 45 минут.
Соломенные блоки, положенные на цементный раствор с последующим оштукатуриванием, имеют еще более высокий класс, вплоть до F120.
Какие коммуникации нужны экодому?
Вообще-то нужны только дороги и электричество (если не по карману дорогостоящие солнечные батареи с электроаккумулирующими системами). А канализация? Конечно, нужна, только не такая, как у нас.
Наша, во-первых, очень дорогая, во-вторых, не решает проблему утилизации хозбытовых стоков (например, проблему осадка сточных вод), а только переносит её из одного места в другое, и главное – она не является системой локально замкнутого цикла.
При индивидуальной застройке это, как бы, «теплотрасса наоборот», и вреда она наносит не меньше, чем наши пресловутые теплотрассы.
Вместе с тем, американское «министерство здравоохраниния» давно сертифицировало и разрешило использовать, даже в городах, очень дешёвые локальные биологические системы утилизации хозбытовых стоков, работающие по принципу «замкнутого цикла» и не создающие проблем ни зимой (до -50С), ни летом (до +50С), позволяющие пользоваться всеми благами цивилизации при двух условиях: в туалет нельзя сливать концентрированные яды и бросать биологически неразлагаемые предметы: пластик, некоторые виды бумаги и т. д.
Площадь биоочистных – около 200 кв. метров, и выглядит, как обычный фруктовый сад и огород; расчётное время эксплуатации на семью из 8 человек – около 100 лет, причём, урожайность на этих двух сотках необычайно высока.
Можно использовать специальные компостные туалеты, разработанные в Швеции и США и использовать компост, как дешёвое органическое удобрение.
Отопление(и кондиционирование) экодома, обычно, содержит основную и вспомогательную системы, помимо пассивной солнечной, которая у нас практически не используется.
Основная обычно состоит из солнечного теплового коллектора и теплоаккумулятора, запасающего тепло по суточным и сезонным циклам.
Конструкции могут быть различными: в Швеции и Норвегии предпочитают твердотельные аккумуляторы под домом; в США и Германии – жидкостные внутри дома (на 200 кв. м жилой площади – около 15 тонн воды).
Обычно, такие системы стоят недёшево, однако, их можно сделать очень дешёвыми, используя местные материалы и комплектующие: например, тепловой коллектор на крышу экодома конструкции БО МАЭ стоит всего 50 $/Квт установленной мощности и не боится заморозков. Обязательной является система рекуперации тепла, при вентиляции.
Вспомогательной отопительной системой является, обычно, камин или небольшая печь медленного горения. Фирма ISOMAXиспользует, в качестве вспомогательной или «аварийной», систему электроподогрева пола с использованием ночного электричества мощностью 2 Вт/кв. м жилой площади.
Где можно будет посмотреть и «пощупать» экодом?
Первые экодома из соломенных блоков и глиносоломы (всего 18 домов) можно увидеть в п. Занарочь. Глиносоломенные дома строились немецкой благотворительной организацией «Дом вместо Чернобыля»силами немецких и белорусских волонтеров для чернобыльцев.
Первый двухэтажный экодом нулевого энергопотребления из соломенных блоков планируется построить в Минске весной 1997 г. и использовать, как Центр передачи экотехнологий.
Вообще планируется построить несколько показательных экспериментальных МЖК-экодеревень на 40-100 экодомов, оснащённых альтернативными системами энергоснабжения, как западных, так и отечественных разработок.
Жители экодеревни, в течение нескольких лет будут ответственны за сбор данных о работе различных альтернативных систем энергоснабжения, после чего будет ясно, что приемлемо для Беларуси, а что нет, и дело тут не только в технике: «что русскому здорово, то немцу – смерть», и наоборот.
Тут важно то, что, практически без специальных инвестиций, будет получен бесценный для Беларуси опыт эксплуатации доступных людям экодомов нулевого энергопотребления в её природно-климатических условиях, а также решены социальные проблемы и сделан первый существенный шаг по пути устойчивого развития, без которого нет будущего ни у одной страны, ни у одного народа.
Энергопассивный экодом
Важнейшим практическим следствием идеи пермакультуры для строителя и архитектора является концепция «энергопассивного жилища».
Этот термин нуждается в объяснении. Проблема энергосбережения, при эксплуатации дома, хорошо известна. Однако, в понятие энергопассивного жилища она входит, как небольшая составная часть.
Названная концепция включает в себя не только эксплуатацию дома, но также, производство строительных материалов, само строительство, процесс разрушения здания, по истечении нормативного срока эксплуатации и утилизацию строительного мусора.
Энергопассивное жилище не только экономит потребляемую энергию и другие материальные ресурсы на всех этапах описанного жизненного цикла. Оно также должно минимально загрязнять окружающую среду различными отходами вредными веществами, энергетическими излучениями и полями.
Таким образом, энергопассивное жилище стремится к состоянию, близкому к термодинамическому равновесию с окружающей средой.
Энергопассивный экодом — это жилище, соответствующее такому пути развития цивилизации, при котором, с одной стороны, практически не используются невозобновляемые источники энергии и материалы, а с другой — не наносится вред природе и здоровью человека.
В США, Швеции, Германии, Японии и других странах, уже давно строятся комфортабельные дома с низким и даже нулевым потреблением энергии, а также без канализационных сетей.
В Стокгольме уже более 20 лет успешно эксплуатируется комфортабельный дом с бассейном и огромным зимним садом, не имеющий не только канализации, тепло и электроснабжения, но и водопровода.
Фирма ISOМАХ уже построила несколько тысяч домов в Польше, Финляндии, Германии с системами солнечного отопления и аккумулирования тепла и добилась того, что дома нулевого энергопотребления стоят не дороже каменных.
При создании энергопассивного экодома встают три главные проблемы: строительные материалы, теплообеспечение и утилизация отходов жизнедеятельности.
Материалы
Очевидно, что жилье XXI века должно строиться из доступных и экологически чистых материалов.
При рассмотрении вопроса об их применении, должны учитываться три группы параметров энергоёмкость, экологичность и жизненный цикл.
Под энергоёмкостью подразумевается совокупность энергозатрат на производство, транспортировку, укладку, эксплуатацию в течение жизненного цикла того или иного материала.
При этом, нужно учитывать, являются ли материалы возобновляемыми и используются ли возобновляемые источники энергии для их производства, существуют ли альтернативные материалы с меньшей энергоёмкостью.
Под экологичностью материала подразумевается совокупность ответов на следующие вопросы: вреден ли сам материал или его выделения для здоровья, требует ли он покрытия и насколько оно вредно; вредны ли отходы производства, строительства и эксплуатации материала, насколько экологичны и экономичны технологии утилизации материала и его отходов, относится ли он к категории местных материалов. Жизненный цикл включает сроки службы материала, оценённые по критерию равного износа в сооружении, его ремонтопригодности и взаимозаменяемости, возможность повторного использования или безвредной дешёвой утилизации
Таким идеальным утеплителем и одновременно конструкционным материалом является прессованная солома, широко используемая в экологическом строительстве в разных странах мира.
Теплообеспечение
Считается, что отопление жилища за счёт солнечной энергии возможно только в жарких странах, близких к экватору. Однако, это мнение ошибочно.
По многолетним наблюдением метеорологов, на широте Минска, с апреля по сентябрь, на квадратный метр поверхности падает 297 600 МДж солнечной энергии.
При завышенной норме энергопотребления на квадратный метр отапливаемого помещения 70 кВт-ч/год/кв. м (для сравнения в Швеции норма 30-60 кВт-ч/год/кв. м) годовое потребление энергии составит всего 25 200 МДж.
Таким образом, солнечной энергии вполне достаточно для отопления круглый год и для горячего водоснабжения летом. При этом, система сезонного аккумулирования солнечного тепла может иметь КПД всего 10%. Экодом предлагаемой конструкции имеет скатную крышу выраженной южной ориентации. Крыша покрыта сплошным водовоздушным солнечным коллектором конструкции Белорусского отделения международной академии экологии.
Под домом находится твердотельный суточный и сезонный тепловой аккумулятор. Такие аккумуляторы распространены в Швеции и Норвегии. Другая возможная конструкция — жидкостный аккумулятор внутри дома (15 тонн воды на 200 кв. м жилой площади). В качестве вспомогательной отопительной системы можно использовать камин или небольшую печь медленного горения, Фирма ISOМАХ использует, в качестве вспомогательной или «аварийной» систему электроподогрева пола с использованием ночного электричества мощностью 2 Вт/кв. м жилой площади.
Дом оборудован принудительной системой вентиляции, обеспечивающей воздухообмен и обогрев жилых помещений (основные технические решения запатентованы). Обязательной является система рекуперации тепла при вентиляции.
Отходы жизнедеятельности
Таким образом, экодому нужны только дороги и электричество, если не по карману дорогие солнечные батареи и электроаккумуляторы. Система канализации — автономная.
Американское министерство здравоохранения давно сертифицировало и разрешило использовать даже в городах дешевые локальные биологические системы утилизации хозбытовых стоков, работающие по принципу замкнутого цикла, не создающие проблем ни зимой, ни летом.
Площадь биоочистных сооружений 200 кв. м и выглядят они, как обычный фруктовый сад и огород. Расчётное время эксплуатации на семью из 8 человек — 100 лет. Причём, урожайность на этих двух сотках необычайно высока.
Можно также использовать специальные компостные туалеты, разработанные в Швеции и США, и использовать компост, как дешёвое органическое удобрение.
Энергопассивный экодом использует такую локальную пермакультурную биосистему утилизации хозбытовых стоков.
Создавая систему «дом и участок — единое целое», мы переходим на принципиально новый уровень развития архитектурно-строительной мысли.
Мы не только экономим деньги, время, энергию, другие ресурсы и снижаем антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Мы рассматриваем дом, как искусственную экосистему, обеспечивающую автономное существование. Только такое жилище полностью соответствует принципам устойчивого развития цивилизации.
Е. Широков, Председатель Правления БО МАЭ,
член-корр. Международной Академии Экологии