Сельский жилой дом из местных материалов

Опубликовано zakhidov - ср, 07/04/2018 - 05:05

В республике Узбекистан активно реализуются программы по осуществлению массового строительства доступных сельских домов с улучшенными планировочными решениями и использованием энергосберегающих технологий.

 

Известные решения тепловой защиты ограждающих конструкций из – за дороговизны традиционно используемых теплоизоляционных материалов и высокой стоимости производства теплоизоляционных работ не всегда приемлемы в строительстве доступного сельского жилья. Нужны новые инновационные подходы, позволяющие обеспечить доступными и более упрощенными технологиями повысить энергетическую эффективность сельских зданий.

В проекте как наиболее предпочтительное решение рассматривается наружные стены из массивных теплоемких бетонных блоков (их принято называть шлакоблоками) как несущая часть ограждения, защищенные снаружи теплоизоляцией доступным экологически чистым природным теплоизоляционным материалом из пшеничной соломы.

Такое решение обеспечивает также высокую теплоустойчивость здания. Этот показатель важен тем, что он позволяет сохранять необходимый температурный режим в помещении при длительном отключении системы отопления и она необходима для использования прерывистых источников возобновляемой энергии, в частности при строительстве домов с солнечным отоплением. Так как в проектировании дома был заложен принцип пассивного солнечного отопления.

Высокая теплоемкость за счет аккумуляции значительного количества тепла в пред отопительный период сокращается фактическое количество отопительных дней по сравнению с обычными домами. По предварительным оценкам здесь экономия топлива может составить 5-6%.

Идея данного проекта заключается в том, что недостатки бетонных блоков применив эффективную наружную теплоизоляцию, превращаются в их преимущества. Высокий коэффициент теплопроводности и теплоемкость бетона способствует повышению теплоаккумулирующей способности здания. В результате дом значительно меньше расходует топлива не удорожая установленную базовую стоимость здания. Уменьшается разница между температурами внутренней поверхности стены и воздуха в помещении, не позволяющий созданию сырости и холода улучшая микроклимат в жилых помещениях.

Разработанная конструкция наружных стен энергоэффективна и в летний период. Благодаря наружной изоляции во время ночного проветривания помещений увеличивается эффективность аккумуляции «холода» теплоемкими бетонными блоками. Так в дневное время формируется благоприятный температурный режим существенно сокращающие затраты электроэнергии на кондиционирование помещений. Аналогичный способ поддержания прохлады в знойное лето были мастерски использованы в еще в истории в строительстве народного жилищ с массивными глинобитными стенами – пахса.

Цель натурного экспериментального исследования

На реальном примере одноэтажного дома определить относительное сокращение расхода тепловой энергии на отопление при применении в качестве наружных стен теплоизолированных местными материалами бетонных блоков (шлакоблоков) .

Объект исследования

Экспериментальный энергоэкономичный сельский жилой дом из местных материалов с солнечным отоплением в Назарбеке Ташкентской, области (Реализация гранта А-14-15 «Энергосберегающие технологии в типовых сельских домах без удорожания их сметной стоимости на базе местных строительных материалов». Период проведения эксперимента с 1 по 7 декабря 2017г.

Методика проведения эксперимента с учетом обеспечения условий сопоставимости получаемых экспериментальных и расчетных исследований

В установившемся потоке тепла (стационарные условия) опытным путем в контрольном помещении экспериментального дома определяется необходимая величина тепловой энергии отдаваемой отопительным прибором обеспечивающим в помещении стабильную температуру. Расход энергии в традиционном доме с обычными стенами определяется расчетным путем, для тех же параметров здания, заменив только наружные стены на традиционные, из жженного кирпича толщиной 380 мм.

Энергетическая эффективность применения тепло защищённых бетонных блоков в сельском доме определяется сравнением величин расхода энергии на отопление. Ход изменения температур наружного воздуха и ее среднее значение определялась в соответствии с данными метеостанции Ташкент (аэропорт).

Эти данные приемлемы для исследований поскольку экспериментальный объект находится всего в 10 км от кольцевой дороги с западной стороны города. Значение температуры наружного воздуха определялась также на местности по показаниям сухого термометра психрометра Ассмана. Температура в помещении определялась цифровыми термометрами и показаниями сухого термометра аспирационного психрометра Ассмана с точностью измерений 0,10С.

Характеристики экспериментального дома

Исследуемое жилое помещение дачного дома имеет площадь 20 м2, размерами 5 х 4 м высота помещения 2,7 м. Наружные стена многослойная внутренняя несущая конструкция выполнена из бетонных блоков (шлакоблоки) толщиной 330 мм, с наружной стороны стены предусмотрен слой утеплителя толщиной 150 мм, который с наружной стороны защищен кирпичной кладкой 120 мм. Общее сопротивление теплопередаче конструкции составляет 4,3 (0С м2) / Вт. В строительстве применена традиционная бревенчатая конструкция покрытия с теплоизоляцией из камышита толщиной 150мм (3 слоя камышита). Конструкцию покрытия завершается глиносоломенной обмазкой толщиной 100 мм. В конструкции дома предусмотрено и тепловая защита фундамента прослойкой из камышита толщиной 150 мм.

Анализ предварительных результатов

Температуры наружного воздуха в период проведения эксперимента по данным метеостанции Ташкент (аэропорт). Температура Дата 1дек. 2 дек. 3 дек. 4 дек. 5 дек. 6 дек. 7 дек. Макс. +5 +2 0 +2 -1 +3 +9 Мин. +3 -5 -8 -3 -4 -5 -4 Средн. +4 -1,5 -4 -0,5 -2,5 -1 +2,5 Среднее за период с 1 по 7 декабря 2017г. -0,40С Среднее значение температур определенный на местности несколько меньше, но в расчетах принято использовать официальные метеоданные. В период с 1 по 7 ноября 2017 г. среднее значение температур наружного воздуха составляла -0,4 0С.

В экспериментальном помещении среднее значение температуры воздуха составляла +14,0 0С. Помещение отапливалась электрическим нагревателем, который за период наблюдения потреблял 100,8 кВт час электрической энергии, среднее значение теплоотдачи электрических нагревателей составляет (100,8 : 7): 24 = 0,6 кВт час.

Основываясь на этих данных определен удельный расход тепла на отопление помещения имея ввиду что, затраченная электрическая энергия полностью превращается в теплоту и отапливает помещение. Для оценки удельных затрат определен расход энергии на 1 м2 отапливаемой площади который составляет 0,6 : 20 = 0,03 кВт час/м2 = 30 Вт час/м2. При этом в исследуемый период затраты тепла на 1 градус разницы температур составляет 30/(14 –(-0,4)) = 2,1 Вт /м2 град.

Имея эти данные можно определить удельный расход тепловой энергии за весь отопительный период (отопительная характеристика) составляет 2,1 х(20 – 2,4) х24 х131= 116202 Вт ч/м2 год =116,2 кВт час/м2 год.

Для оценки энергетической эффективности экспериментального дома сравниваем эти результаты с показателями теплопотерь 3-х комнатного сельского дома серии 184 с отапливаемой площадью 121 м2 (разработка института ООО Қишлоққурилишлойиха”) при расчетной температуре наружного воздуха для Ташкента – 14 0С расчетное значение потребляемой энергии на отопление составляет 15000 Вт. \

Затраты тепла этого дома на 1 град разницы температур составляют (15000 : 121)/34 =3,64 Вт/м2. Удельная отопительная характеристика дома составляет 3,64 х 17,6 х 24 х 131 = 194550Вт час/м2 год = 194,6 кВт час/м2 год.

По сравнению со стандартным домом с традиционным конструктивным решением контрольное помещение экспериментального дома позволяет на (1-116,2/194,6) х 100% = 40% сэкономить тепловую энергию расходуемую на отопление.

Применение в одноэтажных сельских домах, как предусматривает КМК, второго уровня теплозащиты в климатических условиях Ташкентской области существенно увеличивая стоимость здания позволяет сократить затраты энергии на 36% / 1 /. Это указывает на экономическую эффективность применения в сельских домах многослойных стен из тепло защищённых бетонных блоков (шлакоблоков) относительно стен из жженного кирпича.

Заключение

  1. Применение доступных местных материалов экономически выгодно, имеет большой потенциал в повышении энергетической эффективности в малоэтажных сельских домах.
  2. Применение местных материалов в качестве наружной теплоизоляции и относительно дешевых бетонных блоков (шлакоблоков) в качестве несущей конструкции, взамен традиционно применяемых жженных кирпичей, позволяет не увеличивая стоимость стен повысить его сопротивление теплопередаче до R = 4.3 м2 0С/Вт, сократив теплопотери через стены более чем в пять раз.
  3. Экспериментально доказано что, применение тепло защищённых стен из не дорогих местных материалов в малоэтажном строительстве сохраняя сметную стоимость, способствует сокращению на 40% затраты тепловой энергии расходуемые на отопление здания.

Литература 

  1. М.М.Захидов «Эффективность нормативных документов в проектировании энергосберегающих сельских жилых зданий», Архитектура строительство дизайн № 1-2 2017г.

Канд. арх., доц. М.М.Захидов, Д.Б.Захидова (ТАСИ)