Системы отопления и вентиляции купольных домов
Только геометрия сферы способна предоставить наименьшие эксплуатационные расходы на отопление, ибо сфера – идеальная форма для энергосбережения и любой проект купольного дома предусматривает пассивное отопление, использующее энергию солнца и эффект Берноули. Уже более четверти века в Антарктиде успешно применяются радарные установки, башнями которых являются геодезические купола. Не красоты ради, эффективности для, там зимой ветра до 200км/час, а топливо только привозное.
В качестве дополнительной/ вспомогательной в холодное зимнее время в куполе можно использовать систему теплых полов на первом этаже. Светопрозрачный купол, ориентированные окна и стена Тромба зимой в солнечную погоду дадут дополнительное тепло внутреннему пространству дома.
Доля солнечной радиации в удовлетворении энергопотребностей на отопление купольного дома колеблется от 100% (в районах с максимальным уровнем радиации) до 40% (в северных районах). Все остекление купола продуманно с точки зрения пассивного отопления и кондиционирования жилища за счет конвекционных потоков и траектории солнца в различные времена года.
Прямой обогрев солнечными лучами помещений купола через ориентированные окна, использование стены Тромба, размещенной по центру купола и совмещенной с камином или печью, позволят полностью решить вопрос с отоплением без потребления энергии. Для эффективного использования солнечной энергии достаточно, чтобы любая сторона купола облучалась солнечными лучами с 9-00 до 15-00 даже в самый непогожий день. Система ориентированных на солнце и звезды окон позволит максимально долго обходится без искусственного освещения. В доме происходит ежедневная соляризация всех помещений.
Воздухообмен в купольном доме составляет 0,5 - 08 от общего объёма здания в час. Хорошая организация воздушных потоков в здании зимой является основой распространения полученного тепла по помещениям за счёт естественной конвекции. Её создают вертикальные воздушные потоки под куполом.
В прибрежных регионах и регионах со смешанно-влажным климатом требуется особый подход к системам вентиляции, пароизоляции и к выбору утеплителей. При перепадах от + 200 С до + 15С и относительной влажности 90% особо «блуждающая» точка росы не дает шансов для ватных утеплителей.
Зимой охлажденный воздух становится плотнее и движется вниз от стен к центру. Любой нагревательный прибор в стене Тромба, расположенной в восходящем потоке будет равномерно отапливать весь купол. Более того, подобно большому рефлектору, купол отражает и концентрирует излучаемое тепло, исключая потери через внешние стены.
Воздух входит через дно Купола сквозь конусообразное отверстие в его основании, поднимается по мере нагревания солнцем. При этом насыщенный влагой теплый воздух из Купола смешивается с теплым воздухом, вентилируемым внутри стен и отбирается для нагрева грунтового теплоаккумулятора, а затем выводится наружу. А кондиционеры в куполах не нужны, за них работает естественная конвенция и эффект Берноули.
Купол имеет проветриваемое пространство с холодной стороны изоляции. Одновременное использование забора и выброса воздуха для вентиляции на чердаке и крыше способствует движению воздуха, стабилизирует «точку росы» и предотвращает появление конденсата на элементах крыши в любое время года.
Баки Фуллер был первым, кто открыл и разработал единственный новый тип жилой конструкции за 2000 лет. Сегодня более полумиллиона геодезических куполов укрывают намного большие объемы, чем работа любого другого архитектора.
На сегодняшний день в мире разработаны и используются десятки технологий по строительству разнообразных купольных домов и сооружений. Для горных и морских регионов наиболее оптимальным вариантом будет строительство куполов из сборных элементов из армобетонов и отделкой экстерьера природным камнем и сланцами. В регионах богатых лесом купола выгодно собирать из деревянных элементов, изготовленных по каркасно-панельной технологии. Фундаменты ленточные (или малозаглубленные), нагрузка с домом на грунт составляет 10гр./см2 , что позволяет ставить такие дома на любом грунте.
За счёт чего происходит дополнительная экономия?
а) – 25% на использовании местных строительных материалов и минимальном использовании дерева;
б) – 40% на строительных и отделочных работах. Сборка каркаса не требует специальных навыков, кранов и поэтому, большую часть работ может выполнить любой домовладелец самостоятельно;
в) – 60% на эксплуатации. Купол не требует расходов на отопление.
Сколько точно стоит строительство дома-купола?
Начиная с фундамента и до отделки деталей интерьера в строительстве очень много переменных. Чтобы не вводить в заблуждение, использую «золотое» правило - строительство квадратного метра жилья в купольных конструкциях обходиться как минимум на 40% дешевле, чем в аналогичных прямоугольных домах.
Время и качество строительства - одна из самых главных величин, определяющих строительный процесс. При создании фабричного производства комплектующих, доведении технологии сборки/монтажа и отделки до отлаженного и быстрого взаимодействия всех составляющих, жилые купольные дома и другие объекты, можно отстраивать за 1-2 месяца «под ключ», в зависимости от объема отделочных работ.
Мне посчастливилось изучить у «первоисточников» каркасно-панельные технологии по сборке классических, круглых и купольных домов. Полученные знания и 30 летний опыт организации малоэтажного строительства позволяют создать в РФ домостроительную фабрику по выпуску основных конструктивных элементов для сборки классических, круглых и купольных зданий и сооружений из бетонов, дерева и его производных, что даст возможность на высоком технологическом уровне собирать быстровозводимые, энергоэффективные, сейсмостойкие:
- доступные дома с обычной отделкой и интерьерами;
- элитные дома с улучшенной, эксклюзивной отделкой, интерьерами;
- объекты социальной инфраструктуры. (кафе, магазины, детские сады, офисы, бассейны, фитнес–центры, больницы, дома отдыха и т.п.).
Домостроительная фабрика производительностью 300 тыс.кв.м. жилья в год, при штате 138 человек, способна:
– обеспечить покупателя в регионе современным энергоэффективным, комфортабельным и недорогим жильём;
– в промышленном масштабе реализовать новейшие (апробированные в условиях Канады, Аляски) методики и технологические достижения в области производства и строительства жилых и общественных деревянных и бетонных домов каркасного - рамочного изготовления в заводских условиях. В таких домах изначально будет обеспечен здоровый микроклимат и высокие технико-эксплуатационные качества, еще не известные широкому кругу российских граждан;
- заводским, поточно-серийным методом, на основе программного обеспечения дизайнерских и технических решений, обеспечить заказчикам индивидуальный характер здания и возможность самостоятельной сборки.
У фабрики очень простой критерий адекватности – она порождает добавочную стоимость на доступном возобновляемом сырье. Производство всеядно к местным материалам, древесине и ее производным, бетонам, камню, высокодифференцированное, технологически изворотливо.
Конструктивно-технологические задачи по дизайнам домов максимально упрощаются унификацией конструктивных деревянных и бетонных элементов каркаса, узлов, деталей, крепежных изделий, с применением ресурсосберегающей технологии позволяющей эффективно и рационально использовать энергию и минеральные ресурсы.
Все элементы конструкции каркасов из цельного дерева и его производных тщательно отбираются, искусственно высушенные пиломатериалы подвергаются пропитке от возгорания и различными консервантами. Компьютерная технология оптимальной разделки древесины и использование самого современного станочного парка позволяет максимально сократить отходы и уменьшить расход материала.
Даже беглый взгляд в будущее показывает высокую экономическую эффективность и перспективность предлагаемой фабрики. Себестоимость кв.м. в выпускаемых купольных домах из бетонных элементов с автономной канализацией, рекуперацией и солнечным отоплением при наличии только одного источника энергии – электричества обойдется около 260 ам.долл.
Надо понять всем, что пришло время строить жилье будущего, формировать потребительские ожидания в этой сфере, нарабатывать практику проектирования, строительства, сборки, отделки и обучения кадров, формировать новый рынок жилья и новую строительную индустрию. В таком варианте развития жилье станет центром внедрения инноваций и изменяющейся средой его обитания.
Вот где можно (и нужно) применить великую силу дерзаний молодости – студентов ВУЗов – наличие производства таких домов потребует его дальнейшего развития. А это, прежде всего, практический поиск и моментальное внедрение в производство архитектурно-планировочных и инженерных решений будущих форм и конструкций зданий и сооружений. Это поиск и внедрение новых материалов для несущих конструкций, новые отделочные материалы экстерьера и интерьера, с новыми свойствами «замешанных» на «на-на» технологиях. Надо сделать краски, шпатлевки изменяющие свои характеристики от времени суток, сезона, нагрузок и т.д. Красиво когда дом к вечеру становиться светлее, когда в солнечный день шпатлевка перестает пропускать инфракрасное излучение… Перечислять требуемые возможности/необходимости можно бесконечно. Надо создавать творческую лабораторию, набирать заинтересованных студентов и дать их фантазиям научно направленную волю.
Будущее частного домостроения в России закладывается сегодня. Население мегаполисов и промышленных городов, районных центров и сельских районов будет рассредоточиваться в частных домах пониженной этажности в экологически чистых районах, прилегающих к деловым центрам.
Анализ развития энергоэффективных зданий показывает, что архитектура и строительство в РФ вступают в совершенно новый этап своей истории, что появление и развитие энергоэффективных зданий есть отражение глобальных проблем развития общества со всеми его положительными и отрицательными направлениями поисков. Купольные здания как симбиоз творчества архитектора и инженера займут свое достойное место на вершинах зодчества.
Фотографии, выложенные здесь в статьях сайта как иллюстрации к материалу, принадлежат правообладателям.
Автор проекта
Алексей Петрович Мацко
г. Новосибирск
Статья в духе передовицы в советской газете. А ведь тема вентиляции конкретно вообще не раскрыта -одни общие фразы.