Расходы в системе отопления на подогрев воздуха для вентиляции

Последнее время изучал вопросы энерго-эффективности дома, связанные с вопросами отопления, вентиляции, кондиционирования. Прочитал две хорошие книги по этому вопросу.
[1] О.Я. Кокорина Энергосбережение в системах отопления, вентиляции, кондиционирования
[2] В.А. Майоров Передача теплоты через окна
Плюс изучил очень хороший блог www.domeconom.su.


Начну записывать какие моменты меня заставили задуматься.

Я снова задумался о необходимости применения механической приточно-вытяжной вентиляции, даже в доме из бруса ( с утеплением). Ранее я пришел к выводу, что данная система обязательно необходима в каркасном доме. Теперь же я прихожу к мысли, что данная система должна присутствовать в любом современном доме. И в первую очередь это связано с повышением энерго-эффективности дома, так как расходы энергии при отоплении на  нагрев воздуха при естественной вентиляции превышает потери тепла через ограждающие конструкции.  Но есть и другие за данный тип вентиляциции.


Расходы энергии на отопление идут на
- восстановление потерь через ограждающие конструкции
- нагрев воздуха, поступающего в помещение для вентиляции

Ограждающие конструкции: наружные стены, окна, перекрытия.

По СНиП 2.04.05-91 - 91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» санитарная норма смены воздуха в помещении составляет 3 м3/час на 1 квадратный метр помещения. Другими словами воздух в помещении должен полностью меняться в течении одного часа. Вновь поступивший с улицы воздух необходимо постоянно нагревать до комнатной температуры.

В книге [1] приводится пример расчета теплопотерь для угловой комнаты на третьем этаже трехэтажного дома при естественной вентиляции. Площадь комнаты 20 м2, площадь окна 2,7 м2. Утепление стен и перекрытий выполнено в соответствии со СНИП.  Расчет для зоны Москвы делается для температуры -28 градусов. В данном примере теплопотерь через нижнее перекрытия нет, а через верхнее они меньше чем через стены из-за большей температуры на чердаке, чем на улице (-10 градусов).

Потери через ограждающие конструкции составили 617 Вт*ч. Из них 247 Вт*ч - это потери через окно. Расход энергии на подогрев поступающего воздуха составили 1040 Вт*ч.

Теплопотери через окно может быть уменьшено за счет применения лучших окон, что может снизить теплопотери до 130 Вт*ч и суммарные теплопотели через ограждающие конструкции до 500 Вт*ч .

Общий вывод - расход энергии в данном примере для одной жилой комнаты на вентиляцию превышает потери тепла через ограждающие конструкции. Поэтому для повышения энергоэффективности дома необходимо не только утеплять дом и устанавливать хорошие окна, но и задуматься над тем как не терять тепло с уходящим нагретым воздухом.

Механическая приточно-вытяжная вентиляции с рекуперацией позволяет уменьшить потери на подогрев воздуха за счет использования тепла уходящего воздуха для подогрева входящего воздуха. Правда и стоимость данной системы больше, чем системы естественной вентиляции.

Где-то увидел цифру в 12 лет - как ориентировачный период возврата инвестиций в строительстве. Оценивая лучшую технологию стоит оценивать позволит ли эта технология вернуть вложенные инвестиции за 12 лет. Если нет, то и рассматривать ее не стоит.

В случае с приточной вентиляцией кроме энерго-эффективности я вижу еще и другие преимущества для себя. Последнее несколько лет обнаружил у себя аллергию, в результате которой начинаю чихать, когда летом открываем форточки дома. В приточной вентиляции можно организовать очистку приточного воздуха от био-частиц, да и просто от пыли.

Форум собственников Бакеево-1

Вчера наткнулся на форум собственников Баккево-1.  Он пока не очень активный, но есть интересная актуальная информация. Нам об этом уже тоже рассказывали знакомые из Бакеево-1.

1. В сентябре 2013 получено ТУ на подключение газа на 600 участков для ДНП Строй Дом (см по ссылке). Сейчас в Бакеево-1 формируется группа желающих выполнить подключение, называется цена от 250 т.р. до 400 т.р. Для подключения газа нужен дом, так что нас это пока впрямую не касается.

2. Похоже, что начали оформлять прописку на участках. Поданы первые документы в андреевскую администрацию.

Строится основной мост в Бакеево-2 со стороны Пятницкого шоссе

Сегодня обнаружили, что во всю идет строительство основного моста в Бакеево-2 со стороны Пятницкого шоссе! Я думал что с этим мостом  могут и подзатянуть. Были какие-то спорные вопросы с подъздом со стороны Пятницкого шоссе. Но видно вопросы решились. Так что мосты растут, так глядишь скоро и дорога подойдет к нашему участку :)  Этот мост будет пошире чем, построенный осенью со стороны Бакеево-1. Ну и конечно фотосессия....

Вид на строящийся мост (и в сторону поселка) со стороны Пятницкого шоссе.

Все готово для заливки ограждений моста.

Вид со стороны поселка в сторону Пятницкого шоссе. 

На последней фотографии виден тоненький ручеек, который временно отвели от труб моста. Уже через месяц-два здесь будет приличный поток.

Готический фасад для нашего дома

Примеряю готический фасад для нашего дома. Пока данное решение очень нравится. Смотрится гораздо интересней, чем простая вальмовая крыша с центральными петухами, которые у нас были до этого. Плюс такая крыша очень соответствует трем зонам в нашей планировке дома.

Наклон скатов - 45 градусов по бокам и 17 градусов над центральной зоной. Так как ширина зоны с комнатами чуть больше (справа), то и высота конька над данной зоной выше, чем над хозяйственной. Плохо это или нет пока не знаю.

Продолжение ската в центральной зоне является крышей для зимнего сада с юга и для терассы с севера. В предыдущем варианте были выносы крыши (в виде петухов) над зимним садом и терассой, которые меня смущали своей высотой, ненужным пространством сверху и тем что плохо прикрывали на терассе. В данной варианте этого недостатка нет. Плюс отсутствие высокого выноса крыши над террасой с севера меньше затеняет сад за домом.

Немного смущает выступ зимнего сада с южного фасада. Может быть фасад смотрелся бы лучше, если бы выступа не было. Буду еще думать над этим.

Задумался нат тем, чтобы сделать для одной машины закрытый гараж, а для второй машины открытый навес. Закрытый гараж плавно переходит в мастерскую (со входом из открытого дворика), а затем в дровянник. Выход из бойлерной к дровяннику получается под крышей, соединяющей дровянник с домом. Под этой же крышей можно будет сушить белье.

Вот так выглядят крыши над хозяйственной зоной сверху. Внутри получается небольшой открытый дворик. В этот дворик можно проехать на машине из под навеса, что позволяет поставить еще одну машину. 

 Вдоль забора располагается длинная хозяйственная постройка (в 1 м от границы), в которой справа налево располагаются закрытый гараж, мастерская, а затем большой дровянник.  Между этой постройкой и домом располагается двор.  Двор сквозной, позволяет проехать на тележке в задний сад. Справа налево располагаются навес для машины, открытый дворик (без крыши), дворик под крышей. Выйдя из бойлерной оказываешься в дворике под крышей и тут же под этой крышей находится дровянник.  

Когда у нас появится газ не будет надобности в таком большом дровяннике. Тогда на месте дровянника под этой крышей можно будет сделать баню.

Померил площадь застройки. Вместе с хозяйственной зоной получается около 3.6 соток. Это ровно максимальная площадь, которая может быть застроена по текущим нормам в Московской области  (40% от размера участка).

Технологии для дальнейшего изучения

Ниже перечислены несколько технологий, которые интуитивно вызывают у меня симпатию. Постепенно изучаю их в деталях.

Мелкозаглубленный/незаглубленный фундамент
Из книги Сажина понял, что для легких деревянных домов - это хороший выбор. Надо будет сравнить по стоимости с фундаментом по технологии ТИСЭ и свайным полем.

Перекрытие по грунту
Внуть фундамента засыпается песок, который трамбуется. Поверх песка укладывается гидроизоляция, теплоизоляция (ЭППС),  заливаются тонкие перекрытия пола (8-10 см) с армированием. Секции перекрытия лежит на песке и даже не касаются фундамента (теплоизолированы).

Фасадная система - штукатурка по минеральной вате
Буквально недавно узнал, что такое возможно и для деревянных домов. При этом данный фасад дышит.

Котлы длительного горения (пиролизные котлы)
Позволяют увеличить период горения  и уменьшить количество закладок дров.

Аккамуляторы для резервного электроснабжения
При недлительных отключениях электроэнергии гораздо более удобны, чем использование дизельного генератора. Проще может быть реализован переход на использование резервного источника электроэнергии. Сначала могут заряжаться от сети, а позже можно будет подключить и солнчные батареи или ветро-генератор.

Освещение в доме от сети низкого напряжения (12В)
Современные энергоэффективные лампы работают от 12В. Данное напряжение более безопасно для человека. При питании от аккамуляторов не требуется преобразования в 220 В.

Солнечные батареи/ветрогенераторы/теплогенераторы
Хочется получить энергонезависимый дом. Пока не знаю даже зачем и во что это может вылится по стоимости:)

Проект дома с учетом розы ветров и траектории солнца

Новый вариант проекта я сделал для максимальной защиты дома от солнца и ветра. В процессе его создания я основывался на результатах анализа розы ветров и траектории солнца относительно дома. При этом приследовались три основные цели:
- защитить дом от пребладающих зимних юго-западных ветров;
- максимально использовать энергию солнца зимой для обогрева дома;
- защитить дом от перегрева солцем летом;

Для достижения сформулированных целей  в предыдущий проект дома и его размещения на участке были внесены следующие основные планировочные изменения:
- разместил дом ровно по центру участка 
- развернул дом длинной стороной (гостинной) к дороге
- сгруппировал все три комнаты с восточной стороны дома
- сгруппировал все хозяйственные помещения с западной стороны
- выход на террасу (за домом) теперь из столовой , а не из гостинной
- выход в зимний сад теперь из гостинной (к дороге)
- входную группу разместил с юго-западного угла дома, с крыльцом со стороны дороги
- гараж с западной стороны теперь примыкает углом к углу дома
- хозяйственные постройки, в том числе навес для дров расположен с западной стороны дома

Данные планировочные изменения позволили получить следующие преимущества по защите дома от ветра и солнца:
 - гараж полностью закрывает дом от преобладающих юго-западных ветров зимой
- западная стена дома практически глухая и отделена хозяйственной зоной (для защиты от западных и юго-западных ветров и перегрева солнцем во второй половине дня летом)
- все спальни теперь имеют восточные окна, которые находятся с подветренной стороны для зимнего ветра
- окна гостинной и большой детской направлены на юг, что позволяет максимально использовать энергию солнца в зимнее время
- зимний сад с южной стороны защищает гостинную от юго-западных зимних ветров, выступаю в роли воздушного буфера
- окна кухни-столовой выходят на север (об этом ниже) и находятся с подветренной стороны для зимних ветров

В данном проекте все помещения дома разделены на три большие изолированные зоны.
- общая зона
- спальная зона
- хозяйственные помещения и входная группа
Такое разделение существенно улучшает звукоизоляцию комнат от общей и хозяйственной зоны, а также позволяет по разному отапливать данные зоны в ночное время. Наличие коридоров-тамбуров между зонами еще сильнее улучшает данные характеристики.

Направление окон кухни-столовой на север меня больше не смущает. Столовая образует единой помещение с гостинной, поэтому зимой днем туда будет попадать солнце из южных окон гостинной. Летом кухня-столовая будет освещаться утренним и вечерним солнцем, а днем не будет перегреваться солнцем.

До этого проекта у меня было табу для размещения террасы с северной стороны, так как я рассуждал интуитивно. После детального изучения траектории солнца летом данное табу может быть разбито. Более того, с учетом, что терраса используется в теплое время года, то ее расположение с северной стороны можно сказать идеально
- создает приватную зону за домом
- в дневные жаркие часы терраса будет всегда в тени
- утром терраса будет освещена солнцем с северо-востока  - востока (можно выйти с утра позавтракать или сделать зарядку)
- вечером терраса будет освещена солнцем  с запада - северо-запада

Ранее я прижимал дом к северной стороне, опять же интуитивно рассуждая, что за домом будет тень и что там уже ничего не посадишь. На самом деле это не так. При нашем невысоком одноэтажном доме длина тени за домом в полдень 22 июня будет составлять около 3 метров. 22 марта длина тени будет составлять около 6 метров. Утром и вечером пространство за домом  будет полностью освещено восточным и западным солнцем. Правда есть еще тень крыши над террасой, о чем нужно будет еще подумать.


Дополнительно будет необходимо предусмотреть защиту дома от летнего солнца
- на восточных окнах спален будет необходимо сделать ставни
- внутри зимнего сада сделать жалюзи в верхней его части
- над южным окном большой детской можно будет сделать пергалу, либо козырек


Про ставни вообще нужно будет подумать для всех окон дома, так как они могут выполнять целый ряд важных функций
- защищать окна от солнца летом
- защищать окна от ветра зимой
- защищать спальни от света фар машин, едуших по дороге ночью
- защищать окон от вандалов при отъездах

Ставни могут очень сильно способствовать теплоизоляции дома, как зимой, так и летом. Зимой большую часть времени за окнами темно. Если бы в это время окна были закрыты ставнями, то потери тепла через окна из-за ветра были бы существенно меньше. Ведь роза ветров определяет только преобладающие ветра, но ветра все равно бываю разные. И тут нам на помощь пришли бы ставни. Летом ставни на окнах с восточной стороны дома позволили бы сохранить прохладу даже в самые жаркие дни. Для того чтобы все это могло иметь место нужны автоматические ставни, которые бы могли закрываться прямо из дома.

Таким образом в данном проекте удалось очень удачно реализовать все механизмы для достижения всех трех целей по защите дома от ветра и солнца.

Роза ветров и защита дома от зимнего ветра

До сих пор я часто думал об освещенности дома солнцем, пришла пора проанализировать и учесть ветры на нашем участке.  Наш участок находится в самом высоком месте, что делает его очень ветренным.  И похоже, что учет преобладающих направлений ветров опять изменит нашу планировку. 

Пока я нашел следующее изображение розы ветров в районе Москвы. Примерно такая же картинка у меня сложилась при наблюдении за ветрами непосредственно на нашем участке на протяжении последнего года. Пока предположу, что в весеннее и осеннее время преобладают промежуточные западные ветра.

В первую очередь интересно направление зимнего ветра. Именно он уносит тепло из дома. Для эффектиной теплоизоляции дома и обеспечения комфорта нахождения на участке необходимо соответствовать следующим требованиям.

- делать меньше окон на надветренной стороне

- правильным образом планировать помещения, размещая над надветренной стороне кладовки, туалеты, котельни

- распологать двор и террасы с подветренной стороны дома

- защищать надветренную сторону с помощью других строений на участке

- защищать надветренную сторону с помощью больших деревьев

Выводы относительно наших планировок участка и дома

- гараж однозначно распологать в юго-западном углу участка для защиты дома от зимнего ветра

- стоит сделать глухой западную сторону, перенеся на нее хозяйственные помещения

- с южной стороны посадить хвойные (невысокие) деревья, защищающие от зимнего ветра и выступающие в роли забора

- вход в дом (и двор или боковой сад) должны быть с подветренной (восточной стороны)

- тераса должна быть с южной или восточной стороны для комфортного нахождения на ней летом

Из-за направления ветра с юга-запада часть требований для защиты от зимнего ветра конфликтует с требованиями по освещенности дома зимой. Когда это происходит требования для защиты от ветра считаются более приритетными.

До сего момент, когда я думал об освещенности дома солнца я исходил из обеспечения максимальной освещенности помещений на протяжении всего года. Но цель похоже должна быть не в этом. Наткнулся вот на такую формулировку цели, которая мне понравилась

- летом необходимо защитить дом от солнца

- зимой необходимо защитить дом от ветра и максимально использовать энергию солнца

До сих пор я пытался делать северную сторону глухой, в основном исходя из соображений ее неосвещенности солнцем. Исходя из нашей розы ветров получается, что глухой должна быть западная стена дома. У западной стороны есть также надостаток для расположения спален, так как они в этом случае перегреваются перед ночью.