[1] Стратегия инновационного развития ОАО "РЖД" до 2030 года // URL: https://www.protown.ru/information/doc/4308.html (дата обращения: 17.03.2015).
[2] Разумов Д.А., Орешкин Д.М., Давыдов Н.Н. Сервер хранения и обработки параметров окружающей среды заданной местности с использованием объединенной в сеть совокупности датчиков // Свидетельство РФ о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014615084: рег. 16.05.2014г. – Заявлено 25.03.2014г., № 2014612556. – Опубл. 20.06.2014.
[3] Разумов Д.А., Орешкин Д.М., Давыдов Н.Н. Клиент централизованного просмотра данных о параметрах окружающей среды заданной местности с использованием объединенной в сеть совокупности датчиков // Свидетельство РФ о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014615091: рег. 19.05.2014г. – Заявлено 18.03.2014г., № 2014612231. – Опубл. 20.06.2014.
[4] Орешкин Д.М., Давыдов Н.Н., Разумов Д.А. и др. Операционная система датчиков метеорологических и электрофизических параметров окружающей среды // Свидетельство РФ о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2015613345: рег. 12.03.2015г. – Заявлено 12.01.2015г., № 2015610133. – Опубл. 20.04.2015.
[5] Ефимов В.А., Орешкин Д.М., Фирстов П.П., Акбашев Р.Р. // Сейсмические приборы. - 2013. - Т49. - №4. - С.14-24.
ЭКОДОМ
А.Ю. Кадрова (студент)1
Научный руководитель: Л.Н. Шарыгин (к.т.н., доцент)2
1Технико-экономический факультет, Кафедра ТТД, группа ТЭг-110, E-mail:ttd.tef@vlsu.ru
2Технико-экономический факультет, Кафедра ТТД, E-mail:ttd.tef@vlsu.ru
Abstracts - Some architectural and construction solutions on creation of an energy efficient individual house are proposed. The photo-electric and thermal panels and the wind generator are used in the design.
Keywords - energy efficiency, photo-electric panel, thermal panel, wind generator.
Одним из основных направлений развития индивидуального жилищного строительства является создание зданий, не потребляющих от внешних источников энергоресурсов. При этом необходимо найти такие архитектурно-строительные решения, которые обеспечивают требования по энергоэффективности, экологичности и минимизации затрат на строительство и эксплуатацию здания.
Индивидуальное жилое здание [1] предусматривает ступенчатое размещение помещений с расположением по центру здания общего лестничного блока. Такая компоновка лишает помещения индивидуальности, занимая либо значительную площадь, либо используя большие углы возвышения лестничных маршей. Переход из одного помещения в другое предполагает включение освещения лестничного блока, что нежелательно для спальных комнат. Имеются другие трудности эксплуатационного характера, например проблема шумоизоляции.
Конструкция [2] предполагает южный скат крыши из двух участков с разными уклонами, на которых размещены солнечные панели разных типов. На нижнем участке, имеющем меньший уклон, размещены фотоэлектрические солнечные панели и дополнительно часть участка занята светоотражающей поверхностью. На верхнем участке с большим уклоном установлены тепловые солнечные панели в зоне отраженного света от светоотражающей поверхности нижнего участка. Таким образом, тепловые солнечные панели воспринимают прямое излучение солнца и отраженное от светоотражающей поверхности. Однако окажется, что наклоны обоих участков далеки от оптимального для данной широты местности, поэтому эффективность преобразования солнечной энергии и в электрическую (фотоэлектрическими панелями) и в тепловую (тепловыми панелями) окажется низкой. В процессе эксплуатации светоотражающая поверхность на участке малого уклона требует регулярной чистки от оседающих загрязнений.
Здание [3] предусматривает применение тепловых солнечных панелей, размещенных на крыше, и теплового аккумулятора в заглубленной части. Стеновые панели предполагаются многослойными, разделенными герметичными воздушными промежутками в одном из которых размещен дополнительный отопительный контур. Очистка при эксплуатации теплового аккумулятора облицованного трубчатыми решетками и заполненного теплоемким материалом весьма затруднена, особенно от солей кальция. Не ясно, как обслуживать дополнительный отопительный контур, размещенный в герметичном воздушном промежутке стеновой панели.
Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому решению (прототипом) является Экодом [4].
Как следует из опубликованных материалов, этот экодом представляет собой ряд помещений, выполненных на основе стен с окнами, перекрытий стен и крыши. Система вентиляции (кондиционирования) представлена аккумулятором холода в виде ледника с воздуховодом. Система отопления включает соединенные трубопроводом солнечные тепловые панели на крыше здания, электроподогревную емкость и аккумулятор тепла в виде расположенной под домом емкости с наполнителем. Система водоснабжения предусматривает установку для производства воды. В систему электроснабжения входит ветрогенератор, соединенный с аккумулятором электрической энергии. Система канализации включает в себя санузел, который соединен с биореактором, размещенном под зданием, а имеет биофильтр. Хотя отдельных указаний в рассматриваемых материалах нет, будем полагать, что конек крыши ориентирован с востока на запад, соответственно солнечные тепловые панели установлены на южном скате крыши.
Приведенные принципиальные решения показывают значительные трудозатраты на обслуживание инженерных систем.
Индивидуальное жилое здание устроено следующим образом (будем исходить из наиболее распространенного варианта на два жилых этажа). На фундаменте 1 установлены несущие стены 1-6. Объем здания, ограниченный несущими стенами, разделен перегородками 7-11 на помещения: 12 – прихожая, 13 – гостиная, 14 – кухня, 15 – лестничная клетка, 16 – пультовая инженерных систем, 17 – санузел (туалет, ванная, душ), 18 – гараж, 19 – входной тамбур. Помещения 16-19 образуют одноэтажный хозяйственный блок. Первый этаж перекрыт плитами 20, опирающимися на несущие стены. Окна и двери на чертежах изображены в соответствии с требованиями межгосударственного стандарта ГОСТ 21.501-93, поэтому номера позиций не проставлены. Хозяйственный блок имеет крышу 21.
Рис.1. Внешний вид индивидуального жилого дома
На втором этаже перегородки 22-24 образуют четыре спальные комнаты 25-28 и площадку 29 лестничной клетки, для освещения которой имеется окно 30. Второй этаж перекрыт плитами 31.
Рис.2. План первого этажа
Помещение между плитами второго этажа и двухскатной крышей 32 образует зимний сад 33. Лестничная клетка содержит два марша 34, 35 первого этажа и два марша 36, 37 второго этажа. По два лестничных марша на каждом этаже создают удобство пользования домом и способствуют быстрой эвакуации людей в аварийной ситуации. На первом этаже лестничные марши примыкают к стене 4, а на втором – к перегородке 24. Лестничные марши имеют ограждения.
Обратимся к устройству зимнего сада. Сверху, как было отмечено выше, помещение зимнего сада замыкает двухскатная крыша 32. Северный скат крыши обычного исполнения. Южный скат поделен на три участка. Средний участок 38 выполнен светопроницаемым и имеет окно 39 с поворотной створкой. На одном крайнем участке 40 размещены солнечные фотоэлектрические панели системы электроснабжения, а на другом 41 – солнечные тепловые панели системы теплоснабжения. Торцовые стены 42, 43 выполнены светопроницаемыми, например из стеклопакетов. Такое исполнение зимнего сада обеспечивает достаточную освещаемость растений, поскольку в летнее время солнце описывает на небосклоне в средних широтах дугу свыше 180°.
Рис. 3. План второго этажа
Обустройство инженерных систем зависит от планировки участка, которая определяет протяженность подземных коммуникаций. Рационально биореактор 44 разместить вблизи хозяйственного блока с северной стороны, где будет меньше света для растений участка. Опорную мачту с ветрогенератором 45 предпочтительно установить в зоне видимости, что оживит видимый из окон пейзаж, например по направлению юго-запад. Установка для производства воды 46 (скважина или колодец снабженные насосом) должна быть удалена от биореактора. Поскольку ее наземная часть имеет малую высоту она может быть расположена вблизи мачты ветрогенератора, что позволит обеспечить кабельный канал от этих устройств до пультовой 16.
К инженерным системам относятся электроподогревная емкость 47 и бак-накопитель холодной воды 48. С целью обеспечения самотека горячей и холодной воды к раздаточным элементам водопотребления (на кухне и санузле) указанные устройства установлены в зимнем саду, т.е. на большой высоте, по северной стороне зимнего сада. Такая планировка дополнительно упрощает процедуру полива растений. Обе емкости 47, 48 снабжены датчиками уровня. Электроподогревная емкость 47 оснащена многоходовым электроуправляемым переключателем воды, позволяющим реализовывать наполнение емкости и подключение к раздаточной магистрали, ведущей к
потребителям. Емкость 47 при таком расположении выполняет также функцию расширительного бачка системы отопления.
Рис.4. Фрагмент плана участка местности
К инженерным системам относится система вентиляции. Ее основу составляет вертикальный канал 49 в форме короба. Короб расположен на перекрестии перегородок, имеет вентиляционные отверстия и люки со створками. Функция канала 49 двойная, кроме функции элемента системы вентиляции он предназначен для размещения элементов коммуникаций (кабелей, труб) инженерных систем. Обслуживание указанных элементов осуществляется через люки короба. Верхний открытый торец вертикального канала 49 выходит в помещение 33 зимнего сада. Такое исполнение обеспечивает подпитку зимнего сада теплым восходящим из внутренних помещений воздухом. Важно также, что этот воздух имеет повышенное содержание двуокиси углерода, выдыхаемой жителями, которая будет усваиваться растениями зимнего сада, способствуя их развитию.