Интересен пример проектных разработок трех солнечных домов для арктических деревень Аляски, где потребность в отоплении сохраняется не только весной и осенью, но и летом, а количество часов солнечного сияния в эти сезоны весьма велико.
Содержание
- Предпосылки проектных разработок
- Объемно-планировочные и конструктивные решения
- Конструкция солнечных коллекторов
- Системы солнечного отопления
- Теплоизоляция
- Конструкция стен
- Итоги
Предпосылки проектных разработок
При проектировании солнечных домов основными предпосылками была ориентация на использование обычной техники, освоенной местными жителями, и материалов, легко обрабатываемых и доставляемых на отдаленные строительные площадки. Конструкция домов позволяет легко осуществлять расширение, вносить архитектурные изменения, которые весьма желательны в условиях однообразного ландшафта тундры.
Объемно-планировочные и конструктивные решения
В процессе проектирования солнечных домов архитектор Hai-Toh Lim использовала следующие приемы объемно-планировочных и конструктивных решений:
- для защиты от оттаивания вечномерзлых грунтов деревянные столбчатые фундаменты опираются на гравийную отсыпку, а под зданиями оставлено открытое проветриваемое подполье;
- входы имеют двойные тамбуры;
- северная стена здания — минимальной высоты с окнами незначительной площади;
- стены и перекрытия каркасной конструкции с обшивкой из фанеры, теплоизоляцией из стекловолокна и воздухо- и пароизоляцией;
- отопление осуществляется печью на дровах или мазуте и пассивной солнечной системой.
Конструкция солнечных коллекторов
Во всех проектах применено одно оригинальное решение солнечных коллекторов. Вместо обычно применяемой в пассивных системах массивной теплоемкой стены используется легкая каркасная панель с обшивкой из фанеры и эффективной теплоизоляцией из стекловолокна.
Для увеличения абсорбирующей поверхности к наружной обшивке прибиваются четверти металлических консервных банок из-под напитков, обычно выбрасываемых на свалку. Все они и наружная поверхность фанеры окрашиваются в темный цвет. На расстоянии 80–100 мм от обшивки размещаются два светопроэрачных стеклопластиковых листа с зазором между ними 20–25 мм.
Koнструкция солнечного коллектора домов для Аляски:
Системы солнечного отопления
В первом проекте (2-этажном солнечном доме) нагретый воздух попадает в гравийный теплоаккумулятор, расположенный на междуэтажном перекрытии. Отдав тепло, воздух опускается через зазор между теплоизолированной наружной стеной и панелью коллектора и снова перетекает к нагреваемой солнцем поверхности. Тепло из аккумулятора используется для нагрева воздуха в помещении и воды в бочках, установленных в гравийной засыпке.
Для большей эффективности Hai-Toh Lim предлагает установить вентилятор для направления теплого воздуха, скапливающегося под потолком второго этажа, по вертикальному вентиляционному каналу в уровень первого этажа.
Во втором проекте — солнечном доме с помещениями в трех уровнях — к коллектору вплотную примыкает вертикальный гравийный аккумулятор тепла с промежуточной вертикальной стенкой, удлиняющей путь прохождения воздухом толщи засыпки.
Третий проект солнечного дома наиболее интересен. Это одноэтажное здание с двускатной крышей (рис. 2). Его размеры в плане 7,3 х 9,1 м. В отличие от других домов, автор относит его систему солнечного отопления к категории активных, так как здесь обязательна принудительная циркуляция воздуха (вернее, полуактивных).
Поперечный разрез солнечного дома для Аляски (третий проект):
Источниками тепла в данном случае являются также обычная печь на твердом или жидком топливе и солнечный коллектор, совмещенный с наружной южной стеной.
Нагретый коллектором воздух поступает в помещение через люки (закрываемые на ночь и в холодную пасмурную погоду) под потолком и, смешавшись с теплым воздухом от печи, направляется вентилятором по вертикальному воздуховоду вниз, в подпольное пространство, заполненное гравием, аккумулирующим тепло. Отсюда оно поступает через пол и специальные зазоры вдоль стен в помещение.
Благодаря такому решению достигается одна из основных целей при строительстве дома на Севере — обогрев пола и создание лучшего микроклимата.
Удачна планировка солнечного дома. С северной стороны расположена низкая неотапливаемая кладовая, через которую осуществляется вход в дом. Окон на северной стороне нет. Все это снижает теплопотери, вызываемые северными ветрами. Остальные окна с тройным остеклением и теплоизоляционными шторами.
Теплоизоляция
Для всех солнечных домов применена эффективная теплоизоляция из стекловолокна. Благодаря малой массе и простоте упаковки транспортировка ее в удаленные районы не представляет трудностей. Толщина теплоизоляции не менее 20 см в наружных стенах. 25 см в нижнем перекрытии и 37 см — в верхнем.
Конструкция стен
Каркас стен солнечных домов образуется деревянными стойками сечением 5х10 см, располагаемыми в шахматном порядке для исключения холодовых мостиков. Основные параметры домов и характеристика элементов солнечного отопления даны в табл. 1.
| № проекта | Размеры дома в плане, м | Общая площадь пола, м² | Суммарная площадь оконных проемов, м² | Площадь коллектора, м² | Объем гравийного аккумулятора, м³ |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 6,1 x 7,3 | 89,2 | 10,2 | 22,3 | 9,2 |
| 2 | 7,3 x 7,3 | 73,0 | 7,0 | 20,1 | 10,2 |
| 3 | 9,1 x 7,3 | 53,5 | 5,1 | 14,9 | 8,5 |
Из табл. 1 следует, что площадь коллекторов во всех проектах равна 27,5–27,8% от площади пола. Объем аккумулятора составляет 0,10; 0,14; 0,16 м³/м² площади пола.
Итоги
Благодаря новаторским конструктивным решениям архитектору удалось создать проекты дешевых солнечных домов для арктических деревень Аляски. Дома просты в постройке. Для их строительства не требуются дорогостоящие инженерные конструкции и малодоступные материалы. Эксплуатация таких солнечных домов также недорога.
Комментарии