Инерционный дом.
Классический пример – дом из кирпича, утепленный снаружи для достижения нормативных требований по тепло- и энергоэффективности. Схематично изобразим его так:
В процессе обогрева воздух внутри дома нагревается и передает часть тепла стенам. В свою очередь стены: во-первых, обладают высокой теплоемкостью; во-вторых, окружены снаружи утеплителям, что препятствует передаче накопленного тепла наружу. Таким образом, стены инерционного дома являются аккумулятором тепла.
Безынерционный дом.
Яркий пример – термодом, стены которого выполняются из монолитного бетона, утепленного изнутри и снаружи вспененным полистиролом. Схематичное изображение:
Внутренний утеплитель стен безынерционного дома не поглощает и не передает тепло, поэтому при обогреве нагревается только воздух, а бетон – не нагревается.
Вышеописанные свойства двух типов домов предполагают необходимость принципиально различных подходов к их строительству. Вот некоторые моменты, способные повлиять на выбор типа будущего дома.
Инерционный дом (далее – ИД):
· в процессе его обогрева стены накапливают тепло, что позволяет производить обогрев помещений с перерывами, а также поддерживать постоянную температуру при значительном перепаде температур окружающего воздуха. Это объясняется тем, что в момент отсутствия обогрева/при перепаде температур стены ИД отдают ранее накопленное тепло и выступают в качестве «дополнительного» источника тепла (плюсом к основной системе отопления);
· достаточно естественной вентиляции;
· стены ИД паропроницаемы — способны впитывать и отводить излишнюю влагу, образующуюся в процессе жизнедеятельности человека (дыхание, приготовление пищи, уборка стирка и т.д.);
· при периодическом проветривании через открытые окна – поступивший холодный воздух в течение нескольких минут нагревается за счет системы отопления и дополнительного тепла, отдаваемого стенами. Увеличение мощности основного источника тепла не требуется.
Безынерционный дом (далее — БД):
· требует постоянного поступления тепла от источника отопления;
· для быстрого реагирования на перепад температур/проветривание требуется единовременное увеличение мощности отопления, а также установка вентиляции принудительного действия;
· воздух, поступающий в зимний период снаружи через систему вентиляции необходимо подогреть и увлажнить;
· для перераспределения воздуха по комнатам требуются воздуховоды;
· все вышеперечисленные процессы необходимо автоматизировать – установить современное инженерное оборудование.
Таким образом, для того, чтобы микроклимат в БД был того же качества, что и в ИД, требуется оборудование БД современными инженерными системами, что значительно увеличивает стоимость проекта. Поэтому выбирая из чего построить дом, рассматривайте дом как единую систему. Нет материалов плохих или хороших — даже самый «хороший» из них при некорректном использовании становится «плохим». Каждый материал обладает своим собственным набором свойств и требует надлежащего конструктивного решения.
(часть 2).
Большинство традиционных строительных технологий ориентировано на строительство инерционных домов. Конструктивный материал стен таких домов способен сначала накапливать (аккумулировать), а затем перераспределять и отдавать тепло и влагу. К материалам инерционного типа относятся:
· кирпич;
· керамические эффективные блоки;
· саман;
· газоблоки;
· шлакоблоки;
· пеноблоки;
· керамзитовые блоки;
· монолитный керамзитобетон.
Для наилучшего использования свойств вышеуказанных строительных материалов снаружи дом утепляют, получается своеобразный «термос». Схематичное изображение инерционного дома
Для того, чтобы человек чувствовал себя комфортно, в доме должно быть тепло. Теплопередача от системы «дом» к человеку, находящемуся внутри него, возможна посредством конвекции и теплового излучения.
Мы не будем глубоко погружаться в физическую природу данных процессов. Нам достаточно вспомнить, что при конвекции система отопления нагревает воздух и человек ощущает тепло за счет теплого воздуха вокруг него.
Тепловое (инфракрасное) излучение или как его еще называют лучеиспускание (лучистый теплообмен) — это один из видов электромагнитного излучения. Передача тепла идет посредством электромагнитных волн, и теплота может передаваться даже через вакуум – воздух для передачи теплового изучения не нужен. Это важный момент, потому что даже если в комнате воздух имеет низкую температуру, но имеется источник лучистого тепла, то человек будет чувствовать себя комфортно. Тепловое излучение не греет воздух, а греет предметы, в том числе согревает человека.
Чтобы представить себе как работают эти два типа теплопередачи, представьте себе: Вы вышли поздней весной или летом на улицу. Солнце уже достаточно высоко, но Вы стоите в тени – одно ощущение тепла. Теперь представьте, как Вы сделали всего один шаг, вышли из тени и попали под солнечные лучи – стало значительно теплее. Вот именно это «стало значительно теплее» и демонстрирует, как к конвекции прибавилось тепловое излучение солнца.
В системе «инерционный дом» его стены выполняют функции источника лучистого тепла (понятно, что мы говорим о ситуации, когда дом уже прогрет). Это главное отличие инерционного дома от безынерционного с точки зрения теплопередачи: человек получает тепло как посредством конвекции через нагретый системой отопления воздух, так и за счет теплового излучения стен дома. Именно по этой причине в инерционных домах создается особый микроклимат и человек чувствует себя комфортно.
Также стоит отметить, что если Вы решили проветрить помещение в таком доме, то происходит замена теплого воздуха на холодный. Но уже через пару минут Вам снова тепло. Почему? Причина та же: все тепло в открытое окно не ушло – улетучился только теплый воздух, а тепловое излучение стен осталось и продолжает согревать предметы.
По этой же причине в инерционных домах чаще всего используют естественную вентиляцию, что является вполне достаточным, т.к. инерционность дома компенсирует резкие перепады – «сглаживает» их. Система «инерционный материал стен + естественная вентиляция» является саморегулирруемой и не требует установки автоматических систем управления. При желании можно устанавливать и вентиляцию принудительного типа, но это не обязательно. Использование естественной вентиляции – это одна из статей экономии при строительстве инерционного дома.
(часть 3).
В настоящей статье речь пойдет о строительстве безынерционных домов. Стены такого дома не поглощают и не передают тепло, что является их главным отличием от инерционных материалов. К домам безынерционного типа относятся дома, построенные:
1) по традиционным технологиям:
· деревянные, в том числе из бруса и бревен;
· соломенные;
· из легкого самана;
· торфяные;
ниже схематически изображен деревянный дом:
Обратите внимание, на схеме помимо безынерционных стен присутствует печь – инерционный элемент. Печь имеет большую теплоемкость. Её характеристики схожи с характеристиками стен инерционного дома — она не только согревает воздух и создает его циркуляцию, но и добавляет в теплопередачу дома лучистое тепло (инфракрасное излучение), позволяет делать перерывы в отоплении. Конструкция таких домов также предусматривает наличие тамбура – во избежание сквозняков.
Получается, что в безынерционных домах с инерционным элементом (деревянный дом + печь) человек получает тепло посредством «конвекции + теплового излучения (лучистое тепло)», а также может отапливать дом с перерывами – например, только утром и вечером. На выходе мы имеет комфортную среду проживания. Согласитесь, это крайне важно.
2) по современным технологиям:
· каркасные дома;
· из пенополистеролбетона;
· SIP (СИП) панель;
· СОТА, 3D панель, МДМ;
· Изодом, Термодом;
· сэндвич панели (чаще используется в строительстве промышленных зданий);
· вакуумные панели и т.д.
Дома, построенные по современным безынерционным технологиям, снабжены современными системами вентиляции, воздушного и водяного отопления, но не предусматривают инерционных элементов.
Об уровне комфорта в доме…
Человек ощущает, что ему комфортно, если обеспечены соответствующие основные показатели:
· температуры воздуха – 18-22 Со;
· влажности;
· состава воздуха, в том числе концентрации углекислого газа.
В инерционном доме при проветривании все тепло в окно не «улетит» — останется тепловое излучение стен, и человек быстро согреется. Если открыть окно в современном безынерционном доме, то тепло уходит и человеку становится холодно. Поэтому при сдаче таких домов – обязателен тест на герметичность, дабы избежать потерь тепла.
Современные строительные материалы имеют низкую паропропускную способность или являются паронепроницаемы, поэтому в таких домах обязательно устанавливается система подготовки воздуха, которая его подогревает (регулирует температуру), подает свежий воздух, регулирует влажность внутри помещения. Для этого система оснащается датчиками, регулировка ведется автоматикой. Эти системы очень дорогие. Следует отметить, что при расчете их мощности не учитывается материал стен, в том числе уровень их инерционности и паропроницаемости. По этой причине закладывается большой запас мощности и в процессе их эксплуатации возникает вопрос об энергосбережении.
О стоимости строительства безынерционных и инерционных домов.
Сразу оговоримся, что сравнение возможно только в том случае, когда речь идет о домах, в которых создан сопоставимый уровень комфорта для человека. Для этого в современном доме требуется установка современной автоматической вентиляции. В противном случае человек не сможет долго находиться внутри дома, так как в процессе жизнедеятельности выделяет тепло и влагу, выдыхает углекислый газ. Плюс добавьте к этому выделения материала стен многих современных материалов – да есть сертификат соответствия, что они безвредны для человека, но вы их элементарно понюхайте – Вам приятно? А дом герметичный, значит нужно все это каким-то образом выводить наружу, следовательно, нужна вентиляция. Естественная вентиляция не подходит, так как о герметичности речи уже не идет, а о тепле можно забыть. Какой выход? – установка современной системы вентиляции. Круг замкнулся…
Итак, на этапе возведения стен стоимость строительства безынерционного дома более низкая, в том числе за счет того что стены легче и требуют менее массивного фундамента.
Далее, на этапе установки инженерных систем стоимость строительства дома из современных материалов подскакивает за счет необходимости установки современных дорогих инженерных систем. И стоимости инерционного и безынерционного домов практически уравниваются — отклонение в пользу современных технологий может составить 5-10%, но не больше.
Но на этом история не заканчивается — дом нужно обслуживать. А здесь цифры уже совсем не в пользу современных технологий.