Get Adobe Flash player

Russian (CIS)Deutsch

 

 

В 1999 г. в городе Фрайбург в Брайсгау, Германия появился первый пассивный дом, энергетически оптимальный дом на несколько семей, построенный «пассивным образом» с проектом по нейтральному водоотведению.

 

Дом был спроектирован и построен при научном сопровождении и при участии промышленности.

Всего лишь 7 % дополнительных расходов по сравнению с традиционной новостройкой доказывают, что сегодня при проживании возможна экономия 79% первичной энергии (включая потребность в электричестве), без потери комфортности.

Эти дополнительные расходы возмещаются в течении года путем экономии, не говоря уже об эффекте экономии энергии и разгрузке окружающей среды по СО2. Между тем, уже собран опыт нескольких отопительных периодов.

И хотя есть что усовершенствовать в будущих проектах, сам принцип и дом в целом функционируют отлично, и пассивный дом должен стать следующим строительным стандартом.

Примечание: в доме в г. Фрайбург абсолютно нормально живут и работают семьи, без единой потери в комфорте.

Для заинтересовавшихся посетителей существует возможность принять участие в экскурсии по данному комплексу пассивного дома за небольшую плату ( максимум 25 человек).

Основные решения пассивного дома и сантехники:

Направленность на юг, учет местоположения объекта

Оконная техника, затемнение

Изоляция

Затемнение солнечных модулей, расчеты моделирования

Внутреннее получение тепла

Солнечные коллекторы (термические и электрические)

Надстройки к крыше и стенам

Вентиляционные трубы и отработанные газы блоковой ТЭС

Теплоцентраль с вентиляцией, блоковая ТЭС, теплораспределение

Рекуперация тепла

Соотношение «цена-качество» мер по энергетической эффективности

Альтернативный проект реконструкции, вакуумные туалеты

Переработка сточных («серых») вод

Биогазовая установка, переработка туалетных смывов («черные» сточные воды), круговорот веществ

Дождевая вода, техническая вода

a) Понятие пассивного дома

Пассивный дом – это дом с максимальной экономией энергии.

Сооружение отличается тем, что не только оптимизируется функционирование отдельных частей дома, но и тем, что разрабатываются и реализуются интегрированные проекты по энергетике, отходам и реконструкции с учетом строительных, биологических и социальных требований.

Существует 2 понятия:

1) Пассивный дом – это пассивно отапливаемый дом, то есть отсутствует активная отопительная система, например, центральное отопление. В зимнее время для комфортной температуры хватает солнца, изоляции, внутреннего получения тепла и т.п.

2) Пассивный дом - дом с потребностью в энергии на отопление 15 кВт/ч на 1 кв. метр в год ( без горячей воды, электричества и т.д.)

В доме реализуются 2 проекта:

во-первых, это энергетический проект пассивного дома, дополнительно оснащенного блоковой ТЭС на газе и, во-вторых, альтернативный проект по сантехническому оборудованию.

Б) Постройка пассивного дома

Проектировщик пассивного дома должен принимать во внимание 5 важных «элементов» или взаимозависимостей.

Очень хорошая теплоизоляция

Уже в современных постройках архитекторы, застройщики, инженеры-строители и техники должны задаться вопросом теплоизоляции. Обычно достаточно бывает 12-16 см теплоизоляции, например, из минеральной ваты, пенного полистироля (марка Styropor), пробки, целлюлозных хлопьев (старая бумага).

Такая толщина изоляции в пассивном доме должна быть, по меньшей мере, удвоена. Как правило, применяют 35-49 см минеральной ваты или полиуретана.

Очень хорошие окна:

Возведение пассивного дома в настоящее время было бы невозможным без больших успехов оконно-строительной техники. Мы используем тройные стеклопакеты, две из шести стеклянных поверхностей покрыты теплоотражающим слоем.

Принцип довольно прост: видимый свет проникает сквозь окна в дом и там, как и прочий свет при попадании на предметы, преобразуется в тепло. Теплота – это не что иное, как инфракрасное излучение. Теплоотражающее покрытие «отражает» тепло/ инфракрасное излучение обратно в дом: возникают «тепловые потоки». Таким образом, даже зимой солнце может участвовать в обогреве помещений. Можно сказать и по-другому: «Мы живем в солнечном коллекторе».

Направление на юг:

Фактор расположения здания на местности часто недооценивают. Пассивный дом фасадом должен быть обращен к югу, главная ось дома должна проходить не с севера на юг, а с востока на запад.

Во Фраунхоферском институте солнечных энергосистем смоделировали на компьютере данную ситуацию при наличии 4 больших деревьев перед домом, что смогло доказать «функционирование» пассивного дома несмотря на деревья.

Соседние здания должны находиться на таком расстоянии, чтобы солнце в самой нижней точке 21 декабря попадало на первый этаж, так как солнце всего нужнее именно в зимнее время.

В подобном проекте требуется планировка градостроения; как только на площадках под строительство возникнут пассивные дома, они уже должны быть предусмотрены в плане города.

Возведение пассивного дома на не предназначенном для этого земельном участке невозможно.

Техника пассивного дома – это не игровая площадка для идеалистов, при правильном расположении дома она будет очень разумной в хозяйственном плане!

Вентиляционная система:

После качественной изоляции стен, окон, полов и потолка в центр нашего внимания попадают потери тепла, а также естественная смена воздуха через негерметичные места. Обычно потери тепла воздуха составляют 10-20 % общих потерь. В пассивном доме очень важно минимизировать их при одновременно достаточном количестве воздуха для дыхания. Поэтому, как правило, требуется механическая вентиляция – вентиляторы и теплообменник. Теплообменник заботится о том, чтобы воздух сменялся каждые два часа во всех помещениях, при этом чтобы теплый выходящий воздух передавал свое тепло холодному поступающему воздуху. Благодаря применению вентиляции можно избежать 80 % тепловых потерь, тепло остается в доме. Приятным побочным эффектом является отсутствие проблем с плесенью в доме. В другой стороны, количество поступающего воздуха мало, поэтому не возникает ощущения сквозняка или охлаждения.

Конечно же, для вентиляции необходимо электричество: в нашем случае она потребляет за время своей работы зимой около 800 Вт. За каждый кВт/ч тока мы можем «вернуть» примерно 10 кВт/ч теплоты воздуха, этот показатель в 3 раза больше чем у традиционных тепловых насосов! Электроприводные тепловые насосы на 1 кВт/ч тока поставляют примерно 3-4 кВт/ч теплоты. Так как при производстве электричества из 3 кВт/ч первичной энергии (например, газа) получается только 1кВт/ч тока, то намного экологичнее было бы сжигать газ напрямую в котле дома, вместо того, чтобы проходить по обводному пути через тепловой насос.

«Внутренние» источники энергии:

Так называемые «внутренние» источники энергии конечно же не являются частью сооружения, но представляют собой определенную связь, которую нужно учитывать при строительстве пассивного дома. При приготовлении пищи, принятии душа, использовании электроприборов тепло поступает в дом, чем оно способствует удержанию тепла в доме. А каждый человек также выделяет около 100 Вт тепловой энергии.

c) Инсталлированный сантехнический проект.

Сантехнический проект состоит из 3 основных частей:

Вакуумные туалеты обеспечивают смыв за 1 нажатие кнопки не 5-9 литрами воды, а всего лишь 0,5-1 л. Фекалии и моча всасываются отдельной, вакуумной системой труб.

Биогазовая установка путем брожения перерабатывает поступившие фекалии ( так называемая «черная вода») при постоянной температуре 370 в биогаз.

Биогаз состоит на 40 % из метана и на 60% из диоксида угля. При сгорании диоксиду угля отводится пассивная роль, он отвечает за то, чтобы метан был не таким взрывоопасным, каким он может быть в своей природной форме – природный газ.

При помощи биогаза можно отапливать или готовить пищу. В настоящем проекте было выбрано приготовление пищи, так как биогаз хотя и поступает в течении всего года, но все же не в том количестве, какое необходимо для отопления.

При помощи фильтра «серых вод» самым простым способом происходит очистка использованной в домохозяйстве воды.

Так как стоки из душевой, кухни и из стиральной машины ( так называемые «серые воды» не содержат фекалии и мочу, то не возникает и непосредственной опасности заражения инфекцией.

Через тростниковую очистную установку, вентилируемый песчаный фильтр или, как в нашем случае, мембранный фильтр вода очищается до степени пригодности ее использования еще не в качестве питьевой воды, но для смывания в туалете и полива сада.

Д) Необходимость альтернативного сантехнического проекта

Сегодня каждый, даже полуобразованный, житель планеты знает о проблеме энергии, которую необходимо решать сообща, знает о скором исчезновении имеющихся горючих энергоресурсов, прежде всего, нефти.

И гораздо меньшее количество людей знает о том, что за видимой проблемой энергии стоят еще больше других проблем: Другие ресурсы заканчиваются!


Большая часть необходимой энергии для нашего расточительного образа жизни весьма легко может быть покрыта солнечной энергией.

А как обстоят дела с другими веществами, например, с фосфором или питьевой водой?




Рассмотрим ситуацию на примере фосфора!

В чистом виде фосфор обычно не встречается, в природе он образует фосфаты – фосфорные соединения.

Фосфаты необходимы всем растениям для роста.

Мы, люди, затем поедаем растения или животных, небольшая часть фосфора связывается нашей костной системой, но большую часть мы выделяем.

Затем фосфаты в разбавленном виде оседают на морское дно (что приводит к чрезмерному удабриванию морей и рек), или же они отфильтровываются в очистных сооружениях, точнее говоря, выпадают в осадок после химических процессов.

В обоих случаях фосфор больше не пригоден для хозяйственного использования человеком: в море он находится в слишком разведенном виде, а осадки очистных сооружений содержат отравляющие тяжелые металлы, например, свинец и др.

В результате в сельском хозяйстве используются искусственные удобрения.

При этом фосфор не является таким редкие веществом как золото или платина; используемый для производства удобрений фосфор добывается в горнопромышленных предприятиях. Мировые запасы фосфора в 80% случаев смешаны с кадмием.

Кадмий очень ядовит; таким образом человек может использовать оставшиеся 20 %.

Если мировое потребление фосфора в ближайшие 100 лет не изменится, то его запасов хватит на 60-120 лет ( в зависимости от того, какого специалиста спрашивать).

Это означает, что если человечество будет действовать как прежде, то через 200 лет продовольствия не останется, так как не будет фосфатов, необходимых растениям для роста.

Просвещенные люди, которые не отворачиваются от проблемы и не игнорируют ее, знают уже сегодня, что энергетическая проблема возникнет, но мы знаем и ее важнейшее решение: солнечная энергия и тепло земли – оба источника энергии гарантированно будут доступны к использованию более 200 лет.

Но с ситуации с другими ресурсами дело обстоит иначе!

После того, как мы израсходуем весь фосфор, с Земли он не исчезнет, но будет находиться в морях и мусорных свалках, больше не пригодный для использования человеком.

Наша сегодняшняя «западная» система каналов с очистными сооружениями стала важным шагом вперед по отношению к гигиене и здоровью людей.

Но сегодня данная система устарела примерно на сотню лет и требует значительных затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание. У человека еще есть около 100 лет, чтобы заменить данную систему системой круговорота.

Альтернативный сантехнический проект и связанные с ним сооружения являются верным началом реализации возможностей технического решения.

Сантехнические установки в представленном нами пассивном доме слишком дорогие, чтобы устанавливать их в других домах.

Но функционирующие установки показывают следующие возможности:

а) «черная вода» (туалеты) через биогазовую установку вновь попадает на поля и вносит свой вклад в процесс удобрения. Это возможно, так как она не смешивается с другими загрязняющими веществами.

б) «серая вода» (прочие сточные воды) очищается на местах через мембранный фильтр и может быть снова использована для туалета и полива сада.

Необходимость канализационной системы каналов отпадает.

РЕЗУЛЬТАТ: пассивный дом абсолютно свободен в плане сточных вод!

В будущем возможно выпускать установки по более дешевой цене, чтобы они стали нормой и явились необходимой альтернативой существующей канализационной канальной системой.

Недостатки сантехнического проекта очистных сооружений:

Используемая сегодня практически во всех городских поселениях сантехническая концепция – это смывной туалет в соединении с проточной канализацией и центральным очистным сооружением.

Современный очистные сооружения представляют собой классическую технологию «конца трубы» (end of pipe), они находятся в конце исторически сложившейся цепочки решений проблем.

Существующая концепция не может продолжать свое существование по следующим причинам.

Ограниченные ресурсы:

Пригодные для добычи фосфорные запасы при неизменном объеме потребления закончатся в пределах 100-150 лет. Оставшиеся залежи сопровождаются большим количеством кадмием, что не позволит использовать их как фосфорные удобрения.

Расходование воды:

Вместо бережного и экономного расходования чистой воды практически повсеместно бытует ее перерасход и загрязнение различными веществами. Это ведет к чрезмерному «удабриванию» воды, что уже сейчас приняло огромные размеры (например, ситуация на мелководье Северного моря)

Проблема очистки смешанной воды:

В традиционных канализационных сетях в смешанную систему при сильном дожде также попадают и ливневые стоки.

Очистка стоков является весьма энергозатратной:

На подготовку канализации, на вымывание органических веществ, на удерживание фосфора и азота в очистных сооружениях затрачивается большое количество энергии ( около 130 кВт на человека в год). К тому же, где-то в другом месте при производстве удобрений энергия расходуется на то, чтобы получить азот из воздуха.

Потеря питательных веществ:

В настоящее время калий и сера практически не задерживаются очистными сооружениями. Так как и фосфор, они смываются в моря и реки, и их использование становится невозможно.

Дорогостоящий шлам с примесями:

Из-за преимущественно анаэробной обработки сточных вод и редкого применения шлама в сельском хозяйстве большая часть органических веществ из круговорота выпадает. Вместо использования в качестве удобрения, которое позволило бы вернуть вещества в круговорот, возникает остаточный продукт – очистной шлам, чья утилизация становится все дороже.

e) Преимущества экологичной сантехнической концепции.

В промышленности все большую роль играет обработка отдельных потоков и возвращение ценных веществ.

Данный принцип должен использоваться и в коммунальной сфере, если есть интерес в решении выше названных проблем и развитии применяемых продолжительное время технологиях.

Основа концепции – это различие между «черной» (мочой и фекалиями) и «серой водой» (стоки кухни, душа и т.д.). Разделение этих видов стоков (отдельных потоков) очень важно, так как «черная» вода на 90 % состоит из веществ (это прежде всего азот, фосфор, калий, сера) и 2/3 затрат в современном традиционном очистном сооружении приходится на удаление азота и фосфора.

В проекте, разработанном для поселения Шлиберг, моча и фекалии вместе в вакуумном туалете направляются в биогазовую установку при воздействии воздуха и 1 л воды. Технология известна – она применяется на морских и воздушных судах, на поездах.

Вместе с другими отходами домашнего хозяйства моча и фекалии сбраживаются до состояния биогаза (метан, СО2). В установке образуется жидкое удобрение для использования в сельскохозяйственных целях.

Преимущества экологичной сантехнической концепции.
Вторичное использование питательных веществ в сельском хозяйстве (прежде всего фосфора, калия, серы). Бесфекальные стоки («серые воды») не содержат избыточного количества веществ (азота и фосфора), и поэтому их очистка довольно проста и экономична.

Экономия питьевой воды на 20-40% (примерно 12-15 м3 в год на человека).

Экономия энергии по сравнению с водоотведением.

При анаэробной обработке высвобождается полезная энергия (метан). Использование в блоковой ТЭС в Шлиберге ожидается со следующими результатами:

Полезная теплота, ок. 98 000кВт/ч ( = ≈136 кВч/ E*J)

Полезная электрическая энергия, ок. 50 000 кВт/ч в год (= ≈71 кВт/ч / E*J)

Меньший выброс СО2. Противодействие глобальному потеплению благодаря обогащению верхнего слоя почвы углеродом.

Слой гумуса на сельскохозяйственных площадях может быть значительно улучшен возвратом органических веществ (снижение выбросов СО2 в количестве 0, 2 тонны в год на человека).

Использование около 30-40% массы домашнего мусора (состав на сегодня).

Меньшие проходы труб (DN 50) в домашней сантехнике и водоотведении (экономия средств).

Длительная защита вод без существенных расходов. При повсеместном использовании экологической сантехнической концепции может появиться возможность купания в проточных водоемах (местное качество жизни), так как будет отсутствовать загрязнение патогенными или фекальными бактериями.

 

East West Cooperation

Twitter

facebook