Е. Широков
Экодом нулевого энергопотребления
Белорусское отделение Международной Академии Экологии совместно с американской неправительственной организацией Solar Energy Int. и немецкой «Heimshtadt Chernobyl» при поддержке фонда ISAR летом 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 Экологии в 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 СНиПы 70-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 энергию на 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, теплои электроснабжения, но и водопровода.
Правда, назвать такой экодом «народным» никак нельзя — он стоит слишком дорого. Фирма ISOMAX уже 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 Экологии и Solar Energy International из 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 4102 и 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 ISOMAX использует, 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.
Государственное машиностроительное КБ «Радуга»
Автономная ветроэнергетическая установка мощностью 1 кВт «Радуга-001»
Мощность генератора номинальная — 1,0 кВт.
Рабочий диапазон скоростей ветра — 3,6...25 м/с.
Система генерирования электрической энергии обеспечивает выдачу однофазного переменного тока частотой 50 Гц, а также, выход с аккумуляторной батареи 12 В и 24 В постоянного тока.
В безветренную погоду система аккумулирования обеспечивает электроэнергией в течение 4-х суток, при экономном режиме потребления.
Предусмотрена возможность комплектации ВЭУ панелями солнечных батарей.
Автономная ветроэнергетическая установка мощностью 8 кВт «Радуга-008»
Рабочий диапазон скоростей ветра — 4,5...25 м/с.
Система генерирования электрической энергии обеспечивает выдачу 3-х фазного переменного тока, частотой 50 Гц, напряжением 380/220 В, секционированное подключение потребителей (три канала по 2-3 кВт, с возможностью их независимого включения).
Предусмотрена возможность комплектации ВЭУ панелями солнечных батарей, аккумуляторами, дизель-электрической установкой.
В штиль аппарат бесперебойного питания обеспечит электроэнергией мощностью до 500 Вт.
В установке имеется система автоматического управления, обеспечивающая автоматические запуск и управление ВЭУ в рабочем диапазоне скоростей ветра, автоматические или по командам перевод ВЭУ в режим холостого хода, при скорости ветра, превышающей границу рабочего диапазона, или, при возникновении аварийной ситуации.
При проектировании установки, учтены условия эксплуатации в районах Крайнего Севера. Агрегаты и узлы установки испытаны на соответствующие температуры эксплуатации в термобарокамерах.
Сетевая ветроэнергетическая установка мощностью 1000 кВт «Радуга-1»
При проектировании установки, учтены условия эксплуатации в районах Крайнего Севера.
Автономная ветроэнергетическая установка мощностью 16 кВт «Радуга-016»
Мощность генератора номинальная — 16,0 кВт.
Рабочий диапазон скоростей ветра — 4,5...25 м/с.
Система генерирования электрической энергии обеспечивает выдачу 3-х фазного переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 380/220 В, секционированное подключение потребителей (три канала по 2-3 кВт, с возможностью их независимого включения).
Предусмотрена возможность комплектации ВЭУ панелями солнечных батарей, аккумуляторами, дизель-электрической установкой.
В штиль аппарат бесперебойного питания обеспечит электроэнергией мощностью до 500 Вт.
ЦНИИ «Электроприбор»
Предназначена для автономного снабжения электроэнергией индивидуальных потребителей.
Номинальная мощность — 500 Вт.
Выходное напряжение — постоянное 12, 24 В, переменное (с инвертором) — 220 В.
Рабочий диапазон скоростей ветра — 2,5...25 м/с
Описание разработки
Установка обеспечивает использование осветительных приборов, электроинструментов, бытовых электроприборов, телеи радиоаппаратуры, зарядку аккумуляторов.