Чтобы доказать и показать это на практике, профессор пригласил нас посетить его загородный дачный дом под Симферополем, который он построил вместе с сыном.
Солнечный фактор
- Александр Тимофеевич, энергоэффективные дома в европейских странах строят уже давно, но для нашей страны подобное жилье все еще экзотика. Многие застройщики считают это неоправданной тратой средств. Так выгодно иметь энергоэффективный дом или нет?
- Все расскажу, покажу и докажу, - говорит, приглашая на экскурсию по своему дому, мой собеседник. - Но начнем с терминологии. У нас часто используют как синонимы слова «энергосбережение» и «энергоэффективность». На самом деле энергосбережение - это когда я в сумерки зашел в комнату и не включаю, например, электричество. Комфорт низкий, но энергосбережение. Энергоэффективность - это снижение платы за энергию, но при том же комфорте. Как этого достичь? Например, к отоплению дома добавить дармовую солнечную энергию. А для этого, во-первых, дом надо правильно строить - жилые помещения должны быть сориентированы на юг. В нашем доме как раз так, и я наблюдаю не один год, несмотря на то что он расположен в предгорье, при любом морозе, даже при отключенном отоплении, никогда не было минусовой температуры в жилых комнатах. Потому что солнышко их нагревает, и можно не переживать, что, например, при минусовой температуре будут повреждены трубы системы отопления. И архитектор с самого начала должен проектировать дом с учетом солнечного фактора. Более того, в своем я сделал два устройства воздушного солнечного нагрева: воздушный солнечный коллектор и солнечное пространство, которые обогревают жилые помещения. Установил на здание также солнечную панель электроэнергии на случай отключения электричества. А во дворе смонтирован солнечный коллектор оригинальной конструкции с неподвижным концентратором, дающий горячую воду.
А вот здесь я провожу эксперимент, - включая компьютер, говорит Александр Тимофеевич. - Видите графики на экране - это показатели 8 датчиков, которые измеряют температуру в коллекторе и в жилом помещении. Измеряется также скорость потока нагретого воздуха и солнечная радиация снаружи. Записываются все показатели, так как нам надо четко установить эффективность воздушного солнечного коллектора, который установлен снаружи. Этим экспериментом мы хотим определить, какое количество тепла получаем, за какой период времени и сравнить с математической компьютерной моделью этого процесса, которая уже разработана. Кстати, такие же коллекторы можно сделать и на многоэтажных зданиях, в том числе и уже построенных. Это даст дополнительное тепло и уменьшение расходов на отопление помещений. Следующим этапом будет испытание солнечного пространства.
- Но летом находиться в жилом помещении с окнами на юг будет не совсем комфортно. Непременно нужны будут если не кондиционер, то шторы или жалюзи. То есть придется тратить немалые средства?
- Поэтому солнцезащитное устройство должно быть только снаружи. Пойдемте, я покажу, - приглашает Александр Тимофеевич. - Видите, окна второго этажа, выходящие на юг, когда солнце высокое, закрывает выступающий почти на полтора метра козырек мансарды и не дает лучам проникать в помещения, расположенные ниже. А на этих окнах я установил наклонные, с учетом солнечной геометрии, устройства - ламели, которые тоже не дают лучам проникать в жилые помещения летом, но не препятствуют их проникновению зимой.
- После экскурсии по вашему дому даже дилетанту будет понятно, что строить энергоэффективные здания, несомненно, выгодно. Почему же их у нас так мало?
- Основные причины в следующем: экономические факторы - в большинстве случаев новые технологии и решения дороже тех, которые уже применяются, хотя быстро окупаются (5-7 лет); отсутствие технических знаний, а также нежелание им обучаться; архитектурные (эстетические) факторы - часто это предрассудки необученных заказчиков и подрядчиков. В то же время надо сказать, что в России уже существует немало примеров успешной реализации концепции энергоэффективного дома. И надо уже сегодня объяснять, например, каждому будущему хозяину частного дома, что спустя 5-7 лет все то, что будет в его жилище работать от солнца или улавливать его, окупится и он будет платить меньше за тепло, горячую воду и даже электричество всю оставшуюся жизнь.
- А студентам архитектурных вузов и факультетов о принципах «солнечной архитектуры» хотя бы коротко, «по верхам», рассказывают?
- Зачем по верхам? У меня разработан цикл лекций на эту тему: «Энергоэффективные здания», я читаю их в АСиА КФУ и в Севастопольском госуниверситете. Но не во всех вузах страны будущие специалисты архитекторы получают такие знания.
- Почему?
- Считается, что, например, в Москве солнца не так много, как у нас в Крыму, и его энергию невозможно использовать в полной мере. Хотя сейчас климат меняется и в Москве летом тоже жарко, им тоже нужна солнцезащита.
Период охлаждения помещения
- На примере вашего дома можно сказать, насколько выгодна такая энергоэффективность?
- Это не только мой пример. Те же американцы подсчитали, что строительство энергоэффективного дома будет стоить на 7-10 % дороже, но лет за пять окупится и потом его содержание будет выгодно. К 2000 году в США было построено более миллиона энергоэффективных домов. Да, это не означает, например, что в очень морозную зиму такой дом не надо будет отапливать. Но за счет дополнительной дармовой энергии солнца средств на это уйдет меньше. Хотя первоначальные затраты на такое строительство выше, чем на возведение обычного дома, экономия на эксплуатационных расходах в течение жизненного цикла здания может быть очень существенной.
- А многоэтажные дома могут дополнительно обогреваться солнечной энергией, если будут спроектированы и построены с учетом требований энергоэффективности?
- Конечно. Надо только создавать и принимать нормы энергоэффективного строительства, архитектуры и проектирования. Во многих странах, например в Германии, Израиле, такие нормы уже давно применяются.
- Словом, велосипед изобретать не нужно. Было бы желание строить здания по такому принципу.
- Новые конструкции пассивного солнечного отопления и охлаждения разрабатываются и внедряются, и этому посвящена в том числе наша научная работа. И наша задача своевременно отражать научные результаты и опыт строительства в соответствующих нормах. Вопрос обеспечения комфортных условий жизнедеятельности человека лежит в основе создания и улучшения микроклимата помещения. Он актуален не только для холодного периода года, когда необходим обогрев помещений, но и для теплого периода. В то же время как для периода отопления, так и для периода охлаждения зданий достижение комфортных условий в помещении связано с затратой энергоресурсов. Одной из характеристик продолжительности использования энергоресурсов для достижения комфортных условий в период охлаждения является показатель градусо-суток периода охлаждения. Моя научная группа в АСиА КФУ разработала и закрепила в своде правил показатель градусо-суток периода охлаждения зданий. Ведь мы до сих пор имеем все нормы только для зимнего периода - градусо-сутки отопительного периода. А санитарные врачи говорят, что при температуре в помещении больше 25 градусов у человека резко падает трудоспособность. И при температуре на улице плюс 21 в помещении температура повышается за счет людей и работающих в нем приборов и оборудования. С учетом этих факторов мы предложили свою методику подсчета показателя градусо-суток периода охлаждения здания. К слову, летом мы часто имеем ситуацию, когда кондиционеры в помещениях устанавливаются, как говорится, «с потолка». У тебя такой-то объем помещения - подойдет этот кондиционер. А насколько эффективно он будет работать, как на стадии проектирования здания посчитать затраты на кондиционирование данного помещения в тот или иной период года, да еще с учетом оптимально спроектированных солнцезащитных устройств? На эти вопросы сегодня покупателю никто не ответит.
- Что делать? Подскажите хотя бы коротко.
- При проектировании солнцезащитных устройств следует учитывать основные требования к их влиянию на микроклимат помещений и энергоэффективность: снижение теплопоступлений в помещения в теплый период года (пассивное охлаждение); снижение теплопотерь и максимальные теплопоступления в помещения в холодный период года (пассивный солнечный обогрев); повышение зрительного комфорта, в том числе устранение слепящей яркости в производственных и общественных зданиях и сохранение визуального контакта с внешней средой в течение всего года. Например, по этим требованиям спроектированы и установлены солнцезащитные устройства на главном корпусе АСиА в соответствии с программой развития КФУ им. В. И. Вернадского. Для оценки их эффективности мы проводили опрос преподавателей, которые работают в помещениях, защищенных этими устройствами. Они в восторге, говорят, что летом там не жарко. И, главное, нет той слепящей яркости, когда на белом листе бумаги или на экране компьютера все сливается и не можешь работать, потому что солнце мешает. То есть, оборудовав даже такую простую солнцезащиту, можно достичь желаемого - летом в помещение будет проходить только 20 % солнечного тепла.
- Если подытожить, в Крыму, как говорится, сама природа велела в обязательном порядке внедрять «солнечную архитектуру» и энергоэффективное строительство?
- Беда в том, что у нас есть очень небольшой перечень обязательных к исполнению сводов и правил. В основном они носят рекомендательный характер. А в Советском Союзе такой категории, как «рекомендательные», не было. Написано - выполняйте. Но жить на природе означает, прежде всего, не наносить ей вреда и пользоваться всеми преимуществами такой жизни. Пищевые отходы у нас используются для удобрения почвы, энергоэффективность дома означает уменьшение энергопотребления, а значит, сокращение вредных выбросов при сжигании органического топлива. Я ни капли воды не покупаю, у меня автономное водоснабжение. Собираю дождевую воду, пользуюсь водой из колодца, пьем родниковую. Дождевая вода сбрасывается в бассейн на 12 кубов и баки-накопители. Вода из колодца тоже идет на хозяйственные нужды. 14-метровый колодец был вырыт, опять-таки, вместе с сыном. Питьевая вода набирается из источников, которых в Крыму много. Мои любимые занятия - обрезать деревья и ухаживать за лужайкой площадью две сотки. На этой лужайке происходят жаркие сражения по волейболу, футболу, баскетболу, бадминтону и по другим спортивным играм. Участвуют в них все члены большой семьи: я с супругой, дети, внуки, и, надеюсь, скоро будут участвовать правнуки. В связи с этим усадьбу можно назвать спортивно-экологической.
