Экодом - благоприятное для здоровья человека жилье, построенное из нетоксичных, не вредных для здоровья человека, материалов. Это современный благоустроенный дом, требующий на его эксплуатацию усилия и затраты, сопоставимые с содержанием квартиры в многоквартирном доме. Системы жизнеобеспечения, материалы, из которых выполнен дом, обеспечивают в нем среду, соответствующую санитарнным нормам. Приусадебный участок предоставляет возможность вести здоровый образ жизни.

Из каких частей состоит экодом

Экодом состоит из трех основных частей. Прежде всего, это теплая коробка дома. Экономически и технически целесообразно обогревать его за счет солнца при условии шестикратного увеличении теплозащиты здания по сравнению с традиционным домом. В этом случае с февраля до лета и осенью до начала ноября его можно практически не топить и лишь при необходимости подогревать.

Второй составляющей частью экодома являются его системы жизнеобеспечения (отопление, вентиляция, переработка органических отходов и бытовых стоков):

- система отопления состоит из небольшого отопительного котла, дополнительной системы солнечного обогрева с водяным или воздушным распределением тепла (пилотный вариант солнечного коллектора хорошо зарекомендовал себя в сибирском климате).

- вентиляция выполнена в виде теплообменника; она возвращает до 70% энергии, содержащейся в выходящем из дома теплом воздухе.

- оборудование по переработке органических отходов и бытовых стоков превращают их методами компостирования, аэробного и анаэробного сбраживания в биологически полезный продукт.

Третьей составляющей экодома является приусадебный участок с биоботанической площадкой. Площадка, кроме своего прямого назначения для утилизации отходов, может быть эффективно использована для выращивания овощей по биоинтенсивной технологии. Огород представляет органичную часть хозяйства экодома в целом.

Энергоэффективность экодома

Энергоэффективность - основная характеристика экодома, поскольку главные эксплуатационные затраты в сибирском климате связаны с отоплением дома. Энергоэффективность экодома достигается использованием утеплителителей в конструкциях стен, основании дома, герметичными окнами с тройным или четверным остеклением. Энергозатраты снижаются за счет правильной ориентации экодома по отношении к господствующему направлению ветра, продуманным объемно-планировочным решениям, созданию буферных зон, а также благодаря пассивному и активному использованию солнечной энергии и аккумуляторов тепла .

Архитектурный проект экодома
Солнечная архитектура экодома

Использование при строительстве дома приемов солнечной архитектуры, обеспечение компактности и индивидуального архитектурного облика предполагает необходимость соблюдения следующих условий. Южная сторона дома (в северном полушарии) должна обеспечивать максимальное использование солнечного излучения. В этой части дома располагаются теплица, солнечные коллекторы, солнечные батареи фотоэлектрической установки, нагревательные элементы солнечного водонагревателя.

Компактность, теплосберегающие объемно-планировочные решения

В сибирском климате большую часть года традиционный дом приходится отапливать. С одной стороны, он должен обеспечивать комфортные условия семьи, когда каждый ее член имеет свою комнату. В то же время, он не может быть слишком большим, поскольку такой дом требует больших затрат на отопление и обслуживание.

Дом должен иметь разумные размеры и быть компактным. С точки зрения теплопотерь оптимальная его форма приближается к кубу. Но, если учитывать требования солнечной архитектуры, то желательно увеличить в 1,5 раза размеры дома в направлении восток-запад. При таком решении он поглощает максимальное количество солнечной энергии. Эффективным приемом экономии энергии являются неотапливаемые буферные зоны вокруг жилой части дома.

Теплоэффективные ограждающие конструкции и материалы

Основным способом обеспечения энергоэффективности экодома являются теплые ограждающие конструкции ( основание дома, фундамент, наружные стены, кровля, окна). Приемы солнечной архитектуры, солнечный обогрев могут дать экономический эффект только при 5-6 кратном увеличении теплозащиты ограждающих конструкций по сранению с теплозащитой существующих домов. Обеспечить такую энергоэффективность только за счет кирпича или газобетона невозможно, так как в этом случае стены нужно возводить примерно 1.5 м толщиной. Поэтому в конструкции стен из этих и других материалов необходимо использовать эффективные утеплители.

В современном строительстве используются теплоизоляционные материалы, производимые промышленными методами ( пенопласты, утеплители на основе различных типов минеральной ваты). При выборе утеплителя необходимо иметь в виду и предельный срок его службы. Например, стекловата и некоторые пенопласты могут разрушаться в течение 2 - 3 десятилетий. Утеплители на основе базальтового волокна служат значительно дольше.

Существует множество естественных утеплителей. К наболее приемлемым относятся солома, отходы льна, камыш (традиционный для Сибири материал). Они имеют высокую эффективность и существенно более низкую стоимость. При этом устойчивы к поражению вредителями. При наличии такой проблемы утеплители обрабатываются естественными средствами для борьбы с вредителями (например, порошок из кедровой хвои). Правильно выполненные конструкции стен, защита от грызунов с помощью мелкоячеистой металлической сетки, защита от влаги обеспечивают срок эксплуатации такого дома до 100 лет (примеры таких домов имеются в Северной Америке).

"Растущий" дом

Многие люди не в состоянии построить себе большой дом. С другой стороны, когда семья небольшая и дети маленькие, такой дом не требуется. Проблемы возникают со временем, когда вырастают дети, старятся родители. Поэтому в базовом проекте экодома заложена возможность расширения дома до больших размеров (идея "ростущего" дома) без реконструкции жилого объема.

Концептуальный проект энергоэффективного, экологического дома

По существу, во всех природно-климатических условиях и странах экологические дома должны удовлетворять одним и тем же требованиям:

- создание комфортных условий для жизни в нем людей, минимальное потребление энергии при строительстве и эксплуатации дома

- использование солнечной энергии как дополнительного источника

- полная переработка органических отходов в компост до существующих санитарных норм и их утилизация на приусадебном участке

- возможность рециркуляции материалов, используемых при строительстве дома

- доступность строительства экодома для каждого

- оптимальная организация приусадебного участка с целью выращивания сельскохозяйственных продуктов для нужд семьи.

Проект экодома для сибирских условий должен отвечать следующим требованиям:

- максимальное снижение стоимости строительства дома, в том числе, за счет труда семьи

- сезонность и поэтапность строительства дома

- использование в строительстве местных материалов и конструкций

- исключение дальних транспортных перевозок и применения тяжелой строительной техники

- применение автономных инженерных систем для жизнеобеспечения экодома

- сочетание традиционной архитектурной и строительной практики с современными научными и техническими достижениями в области экологического домостроения, производства строительных материалов, инженерного оборудования.

Подбор инженерного оборудования для экодома осуществлялся с учетом традиционного образа жизни сибиряков. Все инженерные системы, хозяйственные постройки экодома спроектированы с учетом возможности строительства и монтажа оборудования в несколько этапов. Достройка и основной объем отделочных работ может выполнятся силами семьи в процессе проживания в доме.

Энергообеспечение, аккумуляция тепла и вентиляция

Экодом в автономном режиме отапливается водогрейным котлом и системой дополнительного солнечного обогрева, включающей воздушный солнечный коллектор. Солнечная энергия распределена неравномерно как в течение суток, так и в течение года. Для ее эффективного использования необходимы суточный и сезонный аккумуляторы тепла. Наиболее простой и доступный суточный аккумулятор тепла - водяной. Он обеспечивает тепловую инерцию дома, равномерный обогрев и запас горячей воды для бытовых нужд.

Для поддержания стабильной температуры в доме в течении суток необходимо несколько кубометров воды. Например, при сопротивлении теплопередачи ограждающих конструкций R, м2 оС/Вт, равном 6-ти, перепаде температур в помещении и за его пределами 60 оС, достаточно бака емкостью 3.2 м. куб. В доме площадью 100 м2 комфортная температура будет поддерживаться примерно 10 часов. Температура воды в аккумуляторе за это время упадет с 70 до 50 оС.

Сезонный тепловой аккумулятор накапливает энергию летом для использования ее зимой (с ноября по февраль). Традиционные тепловые аккумуляторы накапливают энергию за счет теплоемкости материала, из которого они состоят (вода, грунт, щебень и др.) и скрытой теплоты фазового перехода. Такие аккумуляторы не позволяют запасать энергию на длительный срок и неэффективны для Сибири.

Перспективными для сезонного аккумулирования энергии являются ауккумуляторы, использующие обратимые химические реакции, протекающие с поглощением и выделением теплоты (Разработка Института катализа СО РАН). Для этих аккумуляторов используются недорогие и широко распространенные соли. Поглощение энергии в химических реакциях в десяток раз превосходит поглощение и выделение энергии при фазовых переходах. Такие аккумуляторы значительно меньше всех других типов аккумуляторов тепла. Это делает их существенным элементом, определяющим развитие солнечной энергетики для теплоснабжения жилищ.

Высокая степень энергоэффективности экодома обеспечивается его герметичностью. Для поступления свежего воздуха в экодоме оборудуется вытяжная вентиляция с теплообменником (рекуператором тепла). При герметичных окнах система вентиляции создает здоровый микроклимат и комфортность в доме.

Переработка и утилизация органических отходов и бытовых стоков

В экодоме предусмотрено разделение бытовых отходов на этапе их образования. Благодаря этому, неорганические отходы становятся сырьем для вторичного использования. Органические отходы методом компостирования перерабатываются в удобрения и используются на приусадебном участке.

Оборудование для компостирования органических отходов (компостеры, компостирующие биотуалеты) широко известно. Специфика использования биотуалетов в Сибири - в необходимости размещения их в отапливаемых помещениях. Это создает благоприятные условия микроорганизмам, перерабатывающим в компост органические отходы, но требует хорошей вентиляции помещений.

Бытовые сточные воды достаточно легко очищаются биологическими методами. В экодоме применяется комбинированная система, состоящая из инженерных сооружений очистки жидких стоков в специальных аэробных и анаэробных биореакторах и последующей обработки в грунте. Очистные сооружения местной канализации должны обеспечивать уменьшение загрязнителей в сточных водах до санитарных норм. В этом случае допускается их бесперебойная фильтрация в водопроницаемый грунт или дренажные кассеты.

Возможно применение обычных смывных туалетов, а для переработки твердых кухонных отходов используются обычные компостеры.

Теплица в экодоме, огород

Теплица является важным элементом экодома и, кроме прямого назначения, выполняет функции пассивного накопителя солнечной энергии и защитной буферной зоны экодома от зимнего холода и ветра. Солнечная энергия накапливается в стене дома, около которой она размещена, и в земляном аккумуляторе под теплицей. Биоботаническая площадка выполняет роль промежуточного звена между домом и приусадебным участком. Она состоит из почвенных фильтров для вторичного компостирования отходов из биореакторов.

Заготовка и сохранение продуктов

Погреб со входом из дома и люком для загрузки овощей со стороны приусадебного участка имеет типовую конструкцию и используется по традиционному назначению. Ледник выполняется аналогично погребу, но используется для поддержания низких температур в весенне-летний период. В помещении ледника в течении зимы намораживается примерно два кубометра льда из подсоленной воды. Ледники с хорошей теплоизоляцией практически до новых холодов поддерживают отрицательную температуру.

В экодоме предусмотрен зимний холодильник в стене кухни, который в Сибири может заменить обычный холодильник в течении 5 месяцев.

Все оборудование экодома предусматривает возможность его изготовления в типовых конструкциях на небольших заводах и в мастерских. Многие конструкции экодома могут быть выполнены силами семьи.