Solar-SB — дом из соломы на Дальнем Востоке

Экология потребления. Дом: Солнечный соломенный дом Solar-SB, постройка которого должна завершиться в текущем году, призван стать прообразом для возможного массового внедрения технологии панельного соломенного домостроения в Приморье.

В европейской части России дома с использованием прессованной соломы ещё не стали обыденностью, но и уникумами их уже тоже не назовёшь. На Дальнем Востоке картина иная. Пока единственный здесь солнечный соломенный дом Solar-SB, постройка которого должна завершиться в текущем году, призван стать прообразом для возможного массового внедрения технологии панельного соломенного домостроения в Приморье. Не рассказать об этом эксперименте «Зелёный Город» просто не мог.

Визитная карточка проекта Solar-SB:

Индивидуальный жилой дом из готовых панелей из прессованной соломы, с пассивным и активным солнечным отоплением. Проект 2012-2013 г.г., строительство с июня 2014 г.

Место: Приморский край, поселок Новый (Надеждинский район).
Архитекторы: Павел Казанцев , Анна Ляшко
Конструкции и технология: Domantas Surkys, Audris Krucius, Marius Tarvidas (компания Ecococon, Вильнюс, Литва).
 

Площадь застройки 117 кв.м., жилая площадь 133,7 кв.м., общая площадь 187,8 кв.м.

Активная солнечная система отопления и горячего водоснабжения включает 6 вакуумных трубчатых коллекторов SUNRAIN TZ58-1800-25R1. Фотоэлектрические панели предлагается использовать прежде всего для поддержания автономной работы солнечной системы отопления и ГВС. Параметры соломенных панелей: размер 3,0х0,8х0,4 м, плотность соломы – 120 кг/куб.м., уровень влажности соломы 15%, коэффициент теплопередачи по центральной части панели U = 0,23 W/(m2 K).

Стеклопакеты селективные двухкамерные Low-e Ro = 0,7-0,76 (м2 С)/вт.

  Главный герой – климат

Приморье, особенно его южное побережье, характерно резким климатическим контрастом сторон горизонта. Эта особенность характерна для муссонного климата, и на территории России он встречается только в Приморье. Здешний климат иногда называют «муссонным континентальным», в противовес «муссонному морскому» на Южных Курилах и Сахалине. Контраст сторон горизонта связан с действием векторных климатических факторов: ветра и солнечной радиации.

Северная и северо-западная стороны дома – интенсивное ветровое охлаждение зимой: при северном ветре 9,8 м/сек средние температуры в январе -14°С. Но очень солнечно: до 115 ясных дней с ноября по март, что в сочетании с низкими широтами способствуют интенсивному инсоляционному прогреву в направлении юга, юго-востока и юго-запада. Например, температура поверхности раскрытой на юг стены из бетона, выкрашенной в черный цвет, даже в морозный день на защищённом от северного муссона участке поднимается до +35°С (данные А. Цвида).

Летом перегревные сектора – запад (с июня) и юго-запад (с июля), а южный сектор перегревается только в августе. Восточный и юго-восточный фасады раскрыты на «сырой» сектор горизонта. На юго-восточный фасад за тёплый сезон выпадает порядка 200 мм осадков, причём часто на кровлю выпадает в 1,5-2 раза меньше осадков, чем на стену. Температура воздуха при юго-восточном ветре даже в июле только около 17°С, но при смене направления ветра на континентальное северное она быстро поднимается до 25°С и выше. Дождливых дней за тёплый сезон – 67. Очень высокая влажность воздуха летом и сравнительно низкая – зимой.

Эти особенности всегда учитывали в своей архитектуре коренные народы Приморья. Но у переселенцев из Восточной Европы – русских, украинцев и белорусов – таких традиций не было: они привезли образцы застройки, характерные для родных мест с пасмурной зимой и солнечным летом и с преобладающим западным ветром. Запрос на учёт климатических особенностей региона не появился у массового заказчика и полтора века спустя. Поэтому, проектируя экодом Solar-SB, авторы вынужденно ставили перед собой задачу вписать приёмы пассивной архитектуры в бытующие представления об архитектуре индивидуального жилого дома – пусть даже в ущерб энергоэффективной стороне проекта.

По пути компромиссов

Направление и интенсивность ветра и солнечной радиации сравнительно легко поддаются компенсированию средствами архитектуры. В результате «пассивное» решение позволяет добиваться заметного улучшения комфорта, в том числе улучшения показателей температуры и влажности воздуха, снижая потребность в традиционных инженерно-строительных приёмах. Расчёты по «Экодому Solar-5″ (патент на изобретение в области энергоэффективной архитектурной формы 2342507) показывают, что реализация этого принципа вполне продуктивна в климатических условиях юга Приморья и может стать основой для формирования архитектурного облика зданий.

Наверно, к новаторским решениям соломенного дома можно отнести только сочленённую конфигурацию кровли, подстроенную под оптимальные углы для размещения солнечного коллектора водяного отопления (солнце в 20-е числа января) и фотоэлектрической системы (высота солнца в день равноденствия на широте Владивостока).

Остальные решения по пассивной архитектуре традиционны и известны. Центральное ядро дома – двухсветный атриум с витражом на юг и мансардными окнами в кровле. Атриум должен был включать массивные внутренние стены, обеспечивающие тепловую инерцию здания, но при строительстве их заменили на каркас. Жилые помещения раскрыты в атриум. В плане по глубине дом рассечён на 2/3 жилых помещений и 1/3 буферного пространства с севера, с учётом глубины проникновения солнечных лучей зимой.

Спальная зона на втором этаже учитывает эффект «теплового мешка» и позволяет экономить на отоплении первого этажа ночью. Дом вытянут по широте, что обеспечивает раскрытие его на солнце.

Северный наветренный фасад глухой, скат кровли опущен до отметок чистого пола второго этажа. Балконы в торцах дома – реверанс в сторону промежуточных пространств. Они должны снижать перегрев западного фасада летом (в сочетании с вертикальным зеленым экраном) и укрывать восточный фасад от косых дождей.

Мансарда на третьем уровне жилая, но будет отсечена от тёплого ядра дома утеплённым перекрытием. Летом окна в противоположных торцах мансарды способствуют дополнительному проветриванию атриума через люк в перекрытии, за счёт сквозняка под коньком кровли.

Обучение по ходу

Изначально дом проектировался как каркасно-соломенный. Но быстро выяснилось, что только панели из прессованной озимой соломы способны быть устойчивы к высокой влажности приморского лета. Технология соломенно-панельного строительства вписывалась в уже готовый эскизный проект. Отсюда – дом в два этажа с мансардой: редкое решение для соломенно-панельной технологии.

Простые одно-двух этажные дома из таких панелей в Литве собирают «под ключ» за 7-10 дней. У авторов уже есть эскизы упрощённого (модульного, в один этаж с мансардой) соломенного «солнечного дома» с расчётом на массовое строительство в Приморье: проект позволит выйти на литовские показатели по срокам строительства (конечно, без учёта логистики, о чём позднее). Но в рассматриваемом случае на сборку соломенного остова ушло 6 дней. В целом работы на «коробке» (внутренний каркас, стропильная система, кровельные работы, отделка фасадов) заняли с перерывами год. К июню 2015 г. дом без интерьеров и сетей был готов.

Конечно, растянутые сроки рождали массу проблем. Главной была защита конструктива от влаги. Дом укрывали плёнкой, он попадал под дожди, включая тайфун и мощный циклон с грозой и ураганным ветром, но плёнка выстояла. Если говорить о массовом внедрении сборки таких домов в Приморье, стоит ориентироваться на сухие февраль и март (они не такие морозные, как январь, а в декабре при оттепелях редко, но бывают достаточно сильные дожди: намокшие панели зимой просушить будет невозможно). Другой удобный интервал – осень по завершении сезона тайфунов: третья декада сентября, октябрь и ноябрь.

Итак, дом вошел в зиму 2015-16 года с незавершёнными внутренними работами. Он не жилой. Это дало нам возможность изучить вклад пассивных солнечных систем в тепловой комфорт помещений. Наблюдения ещё не завершены, но некоторые выводы уже готовы.

Тепло будет

Наиболее контрастные показатели были зафиксированы в начале января. При наружной температуре воздуха -20°С в ясную солнечную погоду в полдень в доме на уровне второго этажа было около 0°С. В пасмурные дни, в оттепель, разница между наружной и внутренней температурами была около 10°С (снаружи -8…-10°С). Дом сильно охладился и вышел на показатели -2…-4°С в снежный буран, длившийся два дня 17 и 18 января, но интенсивное февральское солнце постепенно прогревает объём. Максимальный прогрев дома солнцем в декабре и январе был до +7°С при наружной температуре –7°С.

Надо помнить, что в отсутствии внутренних перегородок и утеплённых перекрытий (на балки перекрытия пока просто набросаны листы фанеры) буферные помещения, кладовки спален и мансарда, а также основной и хозяйственный вход открыты в общий объём дома. В результате объём отапливаемых пассивным солнцем помещений сейчас превышен более чем на треть от проектного. Вдобавок, не утеплены вентканалы и дымоход в мансарде, откосы торцевых витражей. Нет термального массива, накапливающего солнечное тепло днём.

Сейчас очень сильно охлаждает дом мансарда. Днём при положительных температурах в основном объёме дома в мансарде температура отрицательная: на втором этаже стабильно на градус выше, чем на первом, но на два-три градуса выше, чем в мансарде. Так что в таких условиях разницу в 20°С с наружным воздухом, полученную только за счёт пассивной архитектуры, можно считать успехом.

Уже видно и хорошую тепловую инертность дома, обеспеченную только соломенными панелями: скачки температуры в 15, а то и 20 градусов, в мороз и снова в оттепель в течение одного-трёх дней, характерные для декабря при смене направления ветра с холодного континента на ещё теплое море, практически не сказывались на температуре внутри помещений.

Конечно, пассивный солнечный обогрев проектировался только как дополнительный фактор. В лучшем случае он даст лишь 50% необходимого тепла. Поэтому в проект предварительно заложены шесть вакуумных трубчатых коллекторов на кровле в сочетании с дополнительным бака-накопителем горячей воды с электроподогревом (в часы действия ночного тарифа). Но замеры по дому ещё не закончены. Поэтому конфигурация основной системы отопления будет определена позднее, одновременно и будет решён вопрос целесообразности установки рекуператора в системе вентиляции.

Стены помогают…

Если говорить о несущих конструкциях, то стропильную систему и перекрытия рассчитывали литовцы. В основе их конструкции – двутавровая деревянная балка, которая экономит порядка 50% древесины в сравнении с нашей стандартной доской 50х250. Всё остальное – стандартное, достаточно типичное. Внутренний каркас стен атриума изначально проектировался как жёсткое ядро дома. Внешний каркас из клееного бруса после монтажа балконов жёстко стянет дом с торцов, а сейчас совместно с внутренним каркасом принимает на себя нагрузку с кровли, разгружая торцевые соломенные стены.

Сечение стен пошагово из помещения: отделка панели глиной в два слоя (сперва 30 мм основа, потом чистовой 20 мм), соломенная панель 400 мм, мембрана DuPont Tyvek и паропроницаемые панели Steico. Затем продух 50 мм и облицовка натуральным деревом. Для утепления перекрытий и кровли использованы утеплители Steico Zell.

Напоследок – несколько слов о соломе. Очевидно, что она играет ключевую роль в формировании микроклимата помещений, как мы уже убедились на практике и летом, и зимой, её свойство впитывать избыток влаги из воздуха или отдавать обратно. Прошлым летом, при влажности воздуха 100% и температуре +30°С и выше (обычный для Приморья во второй половине лета вынос тропического воздуха южным муссоном), при ярком солнце и полностью закрытых окнах – потому что проветривать всё равно бессмысленно – в доме было прохладно, сухо и свежо. Полный эффект работающего кондиционера… При таком режиме эксплуатации – а это может быть как летом, так и зимой – важным фактором становится исключение любых выделений из стен и других элементов конструктива дома в его внутреннюю воздушную среду.

Именно поэтому компания «Экококон» доплачивает фермеру, у которого покупает солому, разницу от снижения урожайности в сравнении со средней по Литве, чтобы тот категорически не использовал гербициды, пестициды и другую химию, даже разрешённую. Всё это, разумеется, отражается на стоимости сырья.

Безусловно, возить панели из Прибалтики на Дальний Восток – очень дорого. Если думать о запуске массового строительства подобных домов в Приморье, необходимо налаживать производство таких панелей на месте, по технологии литовцев (в чём они готовы помочь). Они же могут организовать и обучение бригад: на строительстве нашего дома работало всего трое местных строителей, и вполне справлялись. опубликовано econet.ru