"Архітектура та Екологія", Тетяна Ернст, Україна - Німеччина
Logo
Logo
Logo
Logo
Екологічна концепція будівлі: ПАСИВНИЙ ЕКОДІМ

Екологічно доцільне проектування передбачає створення загальної екологічної концепцій проектування, будівництва та експлуатації будівлі, що передусім, зрозуміло, має не шкодити здоров'ю людини, що в ній живе, бути зручною в експлуатації та дарувати комфорт і затишок. Однак також будівля має дбайливо ставитися до навколишнього середовища (тобто не наносити йому шкоди) та, за можливістю, берегти енергетичні ресурси Землі. Таким чином, екологія в будівництві буває "внутрішня" (тобто екологія внутрішнього простору будівлі, звернена на підтримання комфортної атмосфери у середині будівлі задля забезпечення здоров'я людини, яка в цій будівлі знаходиться) та "зовнішня" (спрямована на збереження оточуючого нас середовища, тобто чистоти всієї Землі, а також збереження основ життя наступних поколінь).

Внутрішній простір та його екологія

Вирішальними факторами екологічності внутрішнього простору будівлі є відсутність емісій будівельних та оздоблювальних матеріалів, наявність конструктивного акумулюючого масиву та якісного освітлення в приміщеннях, підтримання постійної відносної вологості повітря в приміщеннях на рівні 50%, забезпечення постійної заміни використаного повітря свіжим, а також забезпечення теплового комфорту людини, водночас зважаючи на те, що комфорт цей визначається передусім не температурою повітря, а температурою твердих тіл навколо людини. В свою чергу, температура повітря у приміщенні має змінюватися протягом року, і може коливатися від +18°C до +30°C!

Так, взимку, комфортною та здоровою температурою повітря в приміщенні буде +18°C. Звісно, тільки в тому випадку, коли тверді тіла навколо людини (стіни) будуть постійно випро­мінювати тепло (температуру +28°C). В перехідний період (період міжсезоння) температура повітря може підніматися уже до +20-22°C. В літню спеку, коли зовнішня температура повітря в тіні сягає вже +38°C, температура повітря в приміщенні теж має наближатися до неї, адже задля уникнення захворювань дихальних шляхів дельта температур між внутрішнім і зовнішніми просторами не повинна перевищувати 6-8 градусів!

Жарко?! - Ні! Адже при температурі повітря в приміщенні +30°C в екологічній будівлі холодні стіни (що випромінюють площинну температуру на рівні +22°C) "знімають" зайве тепло, що його випромінює людина, створюючи в неї відчуття здорової прохолоди та теплового комфорту (як на березі моря в прохолодній тіні гротику).

На противагу випромінюючим системам опалення і охолодження будівель — конвекційні системи намагаються за допомогою речовини із найнижчою теплоємністю (повітря) прогріти або охолодити людину та оточуючи її тверді тіла (меблі, стіни, перекриття — тобто предмети із значно вищою теплоємністю). Таким чином всі конвекційні системи (радіатори, конвектори, кондиціонери) призводять до перегріву і пересушування повітря взимку та значного переохолодження його влітку, що є першою передумовою частих захворювань дихальних шляхів.

Отже задля створення максимального здорового внутрішнього простору слід використовувати екологічні системи опалення та охолодження будівлі за допомогою випромінюючих тепло площин стін, адже тепловий комфорт досягається саме завдяки "темперуванню" твердих тіл навколо людини, а температура повітря не є вирішальною в процесі досягнення теплового комфорту.

Навпаки, повітря — це складова будівлі, що має повсякчасно змінюватися, адже людина дихає повітрям і кожну хвилину потребує якісного свіжого повітря. Отже опалення та охолодження будівлі за допомогою повітря є нелогічним і з точки зору збереження енергії, адже ця складова (на відміну від акумулюючого тепло або холод масиву стін) має весь час змінюватися — тож і теплова енергія з неї марно втрачається у навколишній простір через хвіртку.

Єдиним способом повернути енергію з повітря назад у будівлю є встановлення системи контрольованої припливно-витяжної вентиляції із рекуперацією. Така система забезпечує постійний приплив свіжого та видалення використаного повітря, і водночас тепло (або влітку — холод) із будівлі не виходить напряму в назовні, а повертається назад у будівлю, за допомогою рекуператора. Отже надходження у будівлю свіжого повітря забезпечено, енергію вихідного повітря збережено, а тепловий комфорт дарують людині випромінюючі тепло масиви стін.

Задля кращої регуляції мікроклімату в приміщеннях вся зовнішня оболонка будівлі, звісно, має бути якісно утепленою з назовні. Крім товщі зовнішнього утеплюючого шару важливим фактором підтримання здорової атмосфери в домі є відсутність теплових мостів. Адже за наявності будь-якого навіть найменшого пробивання теплової оболонки будівлі, точка роси в цьому місці негайно зсувається у середину будівлі, що призводить до випадіння конденсату у товщі несучої конструкції, її поступового намокання та, з часом, — до розвитку плісняви і грибків, що значно погіршує якість внутрішнього клімату.

Отже — якісне та щільне без пробивань утеплення і герметизація будівлі з назовні — це необхідна міра, що впливає не лише на енергоекономічні показники будівлі, а й на її внутрішню екологію. Тоді як в середині теплової оболонки будівля повинна мати достатню кількість акумулюючого тепло і холод масиву (стін і перекриттів). Адже саме завдяки наявності такого масиву є можливим "згладити" в приміщеннях пікові перепади в погоді зовнішнього середовища, а також накопичити в її середині енергію з назовні "пасивно". Таким чином, каркасні будівлі та будівлі із "наповнених повітрям" матеріалів (як то: дерево, піно- і газоблок, пориста цегла, тощо) не є дійсно комфортними і здоровими для постійного проживання. В них стіни є передусім утеплюючим матеріалом (тобто матеріалом з невисокою теплоємністю). Як наслідок — в них неможливо зберегти енергію, вони не можуть "всмоктати" її з зовнішнього простору, закумулювати, та віддавати в середину приміщень за потребою. Адже саме здатність частин будівлі до акумулювання тепла, тобто: здатність різних матеріалів сприймати, зберігати і віддавати енергію має дуже велике значення для створення затишку і врівноваженого мікроклімату в приміщенні. Матеріали, що мають здатність сприймати тепло і віддавати його з часовим відставанням "пасивно" сприяють створенню температурного балансу внутрішнього середовища. Якостями акумулюючої конструкції володіють передусім матеріали з високою теплоємністю (як то: повнотіла цегла, глина, бетон тощо). Саме з цих матеріалів рекомендується будувати дійсно енергозберігаючі та екологічні будівлі.

У разі, коли якісно з назовні утеплена і герметично ущільнена будівля має в своїй середині достатню кількість акумулюючого масиву, має сенс вже і застосування принципів "пасивної архітектури", яка звернена на максимальне отримання і збереження в середині будівлі енергії навколишньої середи ЛИШЕ за допомогою власно архітектурних принципів (тому і назва: "пасивна").

Пасивна будівля має бути повністю глуха з півночі (адже вікна, звернені на північ, лише втрачають тепло із будівлі, і ніколи не отримують його назад у вигляді променевого тепла). Задля уникнення перегріву, пасивний будинок має мінімум вікон на захід. 20-30% усіх світлопрозорих конструкцій розташовуються зі сходу. А південна сторона пасивної будівлі — це майже цілісне осклення (70-80% всіх вікон мають бути звернені на південь!). Таким чином ми залучаємо у будівлю велику кількість тепла від низького зимового сонця, яке акумулюється у стінах і перекриттях будівлі і поступово віддається у її внутрішній простір. Звісно, південне осклення потребує горизонтального сонцезахисту, задля уникнення перегріву високим літнім сонцем. В якості простого та недорогого сонцезахисту може виступати широкий дах, "приставні" тераси, та інші архітектурні виступи на фасаді будівлі, які б захищали внутрішні приміщення від перегріву високим літнім сонцем, але дозволяли б низькому зимовому сонцю "заглядати" в глибину приміщень.

З півночі (з боку глухої стіни) в пасивній екобудівлі розташовуються так звані "буферні" зони: це допоміжні приміщення (комори, технічні кімнати, пральні-прасувальні тощо), тобто зони, де людина буває рідко, і які можуть слугувати "прохолодним буфером" між теплою і якісно освітленою житловою зоною та холодом півночі.

Велика кількість сонячного світла і тепла, яка протягом всього опалювального сезону має прямий доступ у будівлю через максимально велике осклення південної сторони — це одна із найбільших і найважливіших переваг пасивної еко-будівлі. Адже сонячне світло окрім безкоштовного опалення та збереження енергії, сприяє також і створенню особливого психологічного комфорту людини. В пасивних будівлях у людини не буває зимових депресій. Тут завжди світить сонце (і в прямому, і в переносному сенсах!).

Постійний зоровий зв'язок із навколишнім світом через велике південне осклення пасивної екобудівлі також сприяє поліпшенню настрою і самопочуття людини. Адже вона не відчуває себе в будівлі більше "замкненою в чотирьох стінах", а навпаки — вільною та "відкритою".

Дійсно екологічний будинок — це не теплиця з повністю штучною атмосферою, однаковою протягом року. Пасивний екодім — це здоровий дім, в якому мікроклімат максимально допустимо наближається до природного клімату, даючи людині змогу відчути зміни в оточюючому її просторі, переміну погодних умов, водночас пропонуючи їй максимальний тепловий комфорт та здорову атмосферу з постійною вологістю і відсутністю емісій.

Підсумуємо, екологія внутрішнього простору будівлі досягається за допомогою:

  • використання "чистих" будівельних та оздоблювальних матеріалів, що не виділяють шкідливих емісій під час їх експлуатації;
  • застосування в конструкції будівлі достатньої кількості акумулюючого (взимку — холод, влітку — тепло) масиву стін та перекриттів;
  • розташування великої кількості південного осклення, яке дозволяє отримувати чудову інсоляцію, додаткове "безкоштовне" та дуже приємне і здорове тепло, та постійний зоровий контакт з навколишнім середовищем;
  • повної закритості будівлі з півночі (глуха стіна без вікон), розташуванню на півночі допоміжних зон, що були б "тепловим буфером" між холодом та теплим житловим простором;
  • влаштування якісної теплоізоляції та забезпечення герметичності будівлі, які б не випускали набутої в середину будівлі енергії у навколишній простір;
  • відсутності теплових мостів у тепловій оболонці будівлі (запобігання утворенню плісняви та грибків у середині будівлі);
  • використання у внутрішньому оздобленні приміщень природних дифузійно-відритих матеріалів (глина, паперові шпалери, дерево, натуральний лінолеум тощо), які б врівноважували відносну вологість повітря у приміщеннях, постійно підтримуючи її на рівні 50%;
  • відмови від конвекційних систем опалення та охолодження будівель, що призводять до перегріву і пересушування повітря взимку та значного переохолодження його влітку;
  • використання екологічних систем опалення та охолодження будівлі за допомогою випромінюючих тепло площин стін ("темперування стін");
  • застосування системи контрольованої припливно-витяжної вентиляції з рекуперацією.

Всі ці фактори сприяють створенню незабутнього комфорту в будівлі та здорового мікроклімату, що, власне, і означає — екобудівля.

Але, як уже зазначалося, будівля має бути доброю і здоровою не лише для своїх мешканців, але і для навколишнього середовища. Отже ми переходимо до "зовнішньої" екології, тобто такої, що спрямована на збереження чистоти навколишньої середи та основ життя наступних поколінь.

Екологія в будівництві, спрямована на збереження навколишнього середовища

Аналізуючи загальний екологічний баланс будівлі, слід звертати увагу не лише на створення екологічного мікроклімату в її середині, але й замислуюватися над тим, яку кількість енергії будівля потребує (як під час експлуатації, так і під час будівництва, або виробництва окремих конструкцій та їх подальшої утилізації), звідки ця енергія або конструкції беруться, яким чином будівля впливає на навколишнє середовище, які емісії будівельні та оздоблювальні матеріали або застосоване у будівлі інженерне обладнання створює під час експлуатації, виробництва та утилізації.

Однією з найважливіших світових проблем є економне використання енергоресурсів. Слід зазначити, що з тієї енергії, що її використовує людство, найбільша частка (до 45 %) йде саме на опалення та охолодження будівель. В Україні ця проблема набуває особливої важливості у зв’язку з недопустимою енергоємністю національної промислової продукції. Будівництво і житлово-комунальне господарство України є найбільш енергоємним сектором національної економіки. Відомо, що житлові будинки в містах і селах України потребують натурального палива близько 55000 т на 1 млн. м2 житлової площі за один опалювальний період. Цей показник у 2 рази вищий за аналогічні показники країн Західної Європи.

Отже, порушуючи питання екології та збереження енергії і енергоносіїв, слід передусім вести мову про енергоекономне будівництво, та використання для опалення будівель енергій, що мають здатність до самовідновлення. Як показує аналіз енергозберігаючих заходів у житлових і громадських будинках, основні зусилля слід направити на підвищення рівня теплоізоляції будинків і, в першу чергу, огороджуючих конструкцій. Але не менш важливими є і форма будівлі, її спрямування по сторонах світу, енергетичний баланс використаних матеріалів і інженерії, наявність рекуперативної системи вентиляції тощо.

Вибираючи будівельні матеріали, слід також звертати увагу на витрати енергії, потрібні для виробництва цих самих матеріалів (наприклад, якщо енергія на виробництво теплоізоляційних матеріалів, їх транспортування та обробку на будівельному майданчику перевищує енергію, яку ми зекономимо використовуючи ці матеріали в будівлі, то така будівля не буде екологічною, навіть якщо вона взагалі не потребує ніякого опалення!). Отже, вираховуючи енергетичну корисність матеріалів, слід зважати не тільки на їх коефіцієнт теплопроникності, але й на витрати енергії, необхідні для перетворення природної сировини у конкретний елемент будівлі, відповідно до часу його використання в будівлі і економії енергії за рахунок його використання в цей час, а також енергію на утилізацію цього будівельного елементу. Крім цього необхідно вибирати такі матеріали, які при виробництві, будівництві, використанні та утилізації не викидають (або мінімально викидають) в навколишнє середовище шкідливих для людини токсичних газів, розчинників, радіації (радонового випромінювання) тощо.

Звісно, загальна архітектурна концепція будівлі включає в себе і планування інженерного обладнання, а також вирішення питання енергопостачання в будівлю. Вибрана система опалення та охолодження будівлі має бути перевірена на її відповідність архітектурному плануванню, тепловим розрахункам. Джерела постачання будівлі енергією також слід вибирати, враховуючи наявність або відсутність емісій у навколишнє середовище від застосованого інженерного обладнання та його ККД.

Зрозуміло, що найбільш екологічним є інженерне обладнання, що працює на основі відновлювальних джерел енергії. В ідеалі, в екологічній будівлі слід застосовувати обладнання, яке б не спалювало сировину (отримуючи дуже високі температури, тоді як в будівлі нам потрібні лише якісь 30-50 градусів), а працювало б виробляючи лише дійсно необхідну в середині будівлі "дельту температур". До такого обладнання належать наприклад теплові насоси та сонячні колектори. Виробляючи теплову енергію, вони не спалюють електричну енергію або іншу сировину, а просто відберають необхідну нам для експлуатації будівель дельту температур із навколишнього середовища.

Так, працюючи на систему опалення, глибинний тепловий насос запускає під землю теплоносій із температурою 0 градусів, а отримує назад +10. Отже десять градусів (дельта) низькотемпературного тепла він лише перетворює у більш високу температуру за допомогою роботи двох компресорів. При цьому у навколишнє середовище не поступають а ні які викиди і тепла у середину будівлі поступає рівно і лише стільки, скільки вона його дійсно потребує.

Підсумуємо, зовнішньо-спрямована екологія в будівництві досягається за допомогою:

  • використання меншої кількості енергії для виробництва будівельних матеріалів та конструкцій, а також використання місцевих матеріалів задля зменшення затрат енергії на транспортування елементів;
  • використання будівельних матеріалів, виробництво, експлуатація і утилізація яких не зашкоджує навколишньому середовищу (відсутність шкідливих впливів та емісій);
  • використання для будівництва природних та екологічно-чистих матеріалів;
  • утилізації та вторинного використання відходів виробництва без шкідливих впливів на навколишнє середовище;
  • використання меншої кількості енергії для опалення, охолодження та провітрювання будівель;
  • використання інженерних систем з високим ККД та бажано на основі енергій, які мають здатність до самовідновлення;
  • використання інженерії, що працює за принципом не спалювання сировини, а отримання лише необхідної дельти температур із навколишнього середовища;
  • правильно складеного та розрахованого проекту тепловитрат та теплопритоків будівлі;
  • точної відповідності вибраної системи опалення (та кількості опалювальних і охолоджувальних площин) розрахунковим теплопотребам будівлі (не слід димензіювати систему опалення із "запасом" на "всякий випадок"!).

Саме вищеназвані принципи "зовнішньої" екології в будівництві допоможуть людству зберегти основи життя наших дітей, зроблять можливим залишити їм нашу Землю у чистому та приємному вигляді. Тоді як "внутрішня" екологія кожної конкретної будівлі дозволить нам виростити здорових нащадків, які зможуть повною мірою насолодитися своїм життям на чистій планеті, в умовах відсутності екологічних, кліматичних та енергетичних катаклізмів.

Экономичекая выгодность энергопассивного экологического дома

Словарь терминов



Реалізовані проекти енерговигідних екобудівель в Україні



Использование материалов сайта возможно только с разрешения администратора и только со ссылкой на этот сайт!