Проведение научных исследований и разработка моделей сельских поселений XXI века

4.3 Анализ предпосылок формирования современного характера малоэтажной застройки сельских территорий

Одним из основных параметров, определяющих функциональную и архитектурную схемы проектирования сельских усадеб, является размер земельного участка, отводимого под строительство. Современный характер малоэтажной застройки сельских поселений, в т.ч. агрогородков, коттеджных и дачных поселков, экспериментальных поселений XXI века (за исключением родовых поместий и экопоселений) носит преимущественно уплотнительный характер. То есть жилой дом размещается, как правило, на участке от 3 до 25 соток, участки располагаются вплотную друг к другу, чтобы на меньшей площади разместить наибольшее количество жилых домов. Это утверждение можно проиллюстрировать следующими примерами:

* экспериментальное поселение XXI века «Уральская слобода» (рис. 4.3.1):

- работники бюджетной сферы могут получить в поселении участок в 3 сотки;

- «средний класс» - 10-15 соток;

- «элитные» участки - 25-50 соток;

- средняя плотность населения: 35,9 чел./га.



Рис. 4.3.1 - Экспериментальное поселение XXI века «Уральская слобода»

* Малоэтажный жилой район «Новая Ижора» (Ленинградская область) (рис. 4.3.2):

- размер придомового участка: 2,2 - 4 сотки;

- средняя плотность населения: 70,2 чел./га.

Рис. 4.3.2 - Малоэтажный жилой район «Новая Ижора» (Ленинградская область)

* Коттеджный поселок «Киссолово» (Ленинградская область):

- размер придомового участка: 6 - 18 соток;

- средняя плотность населения: 33 -54 чел./га.

Размеры земельных участков 6-25 соток, принимаемые в настоящее время в качестве стандарта для застройки коттеджных, дачных и иных сельских поселений не предусматривают перспективу увеличения численности семьи, расширения дома, не позволяют вести на придомовом участке сельскохозяйственную деятельность; зачастую из окна дома открывается вид не на живописный ландшафт, а на окна соседнего дома и его жителей.

Среди причин широкого распространения такого «уплотнительного» вида застройки поселений можно выделить следующие:

* стремление инвесторов и застройщиков получить максимально возможную прибыль от продажи жилых домов с прилегающими участками на отведенном для строительства поселения участке земли;

* необоснованно завышенные цены на землю вблизи крупных городов и районных центров, что в свою очередь вызвано двумя основными причинами:

? спекулятивной составляющей цены на землю;

? неразвитостью инфраструктуры (инженерной, социальной, производственной) в сельской местности и поселениях с небольшой численностью, что делает такие территории малопривлекательными, а зачастую и просто непригодными для проживания.

Предпосылки «уплотнительной» застройки сельских поселений, пригородных дачных и коттеджных поселков, а также всех современных городов, формировались на протяжении нескольких веков истории России, еще со времен крепостного права.

В качестве примера можно привести имение Гончаровых Полотняный завод в Калужской области (рис. 4.3.5.). Гончаровы вместе со своими крепостными рабочими, в XVIII-XIX веках были крупнейшим производителями парусного полотна не только в России, но и в Европе, а из отходов парусного производства производилась лучшая в России тех лет бумага.

Полотняный завод - был одним из первых рабочих посёлков. Это - одно из неблагополучных и бедных мест России и по сию пору. По-прежнему основной вид застройки - дома в два окошка (общей площадью в пределах 30 кв. м.), стоящие близко друг к другу, как это и было в XVIII-XIX веках: размеры домов в целях экономии дров для отопления были минимальными (они едва различимы на приводимом рисунке 4.3.5.), кроме того, чем больше был земельный участок земли под огородом, а не под домом - тем лучше, поскольку заработок на заводе не покрывал всех потребностей семьи. Эти домики на рисунке реконструкции видны плохо, но огороды при них заметны: это полоса прямоугольников, тянущаяся вдоль берега реки (на рисунке они расположены выше излучины реки; внутри излучены парк, постройки усадьбы - дворец, оранжереи, конюшни и т.п.). Как видно, весь рабочий посёлок занимает площадь, в несколько раз меньшую, чем барская усадьба и парк при ней.

Как результат такого характера взаимоотношений «элиты» российского общества и простонародья, имевшего место на протяжении нескольких веков, основной исторически сложившийся тип застройки подавляющего большинства деревень и сел в России, сохранившийся и доныне, - маленькие тесные дома в два-три окна, выходящих на улицу, площадью в пределах 30 кв. м.

Но там, где крепостного права не было, где барин не мешал простым людям жить по своему разумению, в отдалённых местностях, лишённых хороших дорог - там люди организовывали жизненный уклад иначе и строили жилища иного рода.

Первые две фотографии представляют в двух ракурсах крестьянскую избу, стоящую на острове Кижи (Северо-запад России, республика Карелия) в одноимённом архитектурно-этнографическом музее-заповеднике. Это дом Сергеевой из деревни Липовицы, датируемый концом XIX - началом ХХ века.

Ещё один дом, сохраняемый в Кижах, - дом Ошевнева (1876 г.) - показан в трёх ракурсах на рисунках 4.3.8-4.3.10. Как сообщается, дом был построен силами членов семьи Ошевневых. Его габаритные размеры: 22 м Ч 18 м Ч 8,1 м.

Дом Ошевнева - традиционный для Заонежья дом типа «кошель». Построен в 1876 г. в деревне Ошевнево для семьи зажиточного крестьянина Нестора Максимовича Ошевнева.

Выше ещё один дом - дом Сергина (1884 г.). Этот дом построен артелью местных плотников с участием хозяина Лазаря Яковлевича Сергина и его старшего сына Степана.

Дом-комплекс типа «кошель» с продольной сдвижкой хозяйственной части по отношению к жилью. В жилой части два двухэтажных сруба - четырехстенок и пятистенок соединены сенями. Вход в дом оформлен двухъярусным крыльцом-галереей, над ним - мезонин с балконом.

Дом был обследован в 1953 году Д.Г. Сафоновой, в 1956 г. - М.М. Мечевым, в 1969 г. - экспедицией Министерства Культуры Карельской АССР.

В 1972 году дом перевезён на остров Кижи и восстановлен в деревне Васильево. Руководитель работ - Т.И. Вахрамеева.

Причем в Малых Корелах таблички-указатели, стоящие при таких огромных (по нынешним меркам) домах крестьянских усадеб, поясняют, что построены они в большинстве своём «крестьянами-середняками», а не только богатыми жителями.

Жилая часть дома имеет протяжённость несколько менее половины его длины. Иными словами, площадь жилых помещений дома бедняка составляет около 45 кв. м, хотя некоторую долю этой площади (порядка 5 - 6 кв. м) занимает печь. Городская 4-комнатная квартира «хрущёвка» в панельном доме имеет общую площадь 60,4 кв. м при жилой площади около 44 кв. м. Т.е. её жилая площадь примерно равна жилой площади дома крестьянина-бедняка, но она существенно уступает дому бедняка по площади хозяйственных помещений. Кроме того, для «хрущёвок» характерна непродуманная, нефункциональная планировка (расположение комнат, хозяйственных и подсобных помещений). Тем более скудно выглядит 4-комнатная «хрущёвка» в сопоставлении с такими домами, как дом Сергеевой или дом Ошевнева (не говоря уж о сопоставлении с домом Сергина). А наиболее распространённая квартира-хрущёвка - двухкомнатная квартира с жилой площадью около 27 кв. м., - в тех регионах, где не было крепостного права и гнёта барина, может быть сопоставлена только с времянкой прошлых эпох.

Фотографии, показанные выше, запечатлели дома, построенные во второй половине XIX - начале ХХ века, которые сохранились доныне. Но эти архитектурные типы возникли не мгновенно, а складывались на протяжении веков, вбирая в себя жизненный и хозяйственный опыт многих поколений тружеников. В домах такого типа на основе общего семейного хозяйства жили семьи нескольких поколений.

В настоящее время дефицит земельных ресурсов и строительных материалов не может являться причиной распространения «уплотнительной» застройки поселений даже на самой густонаселенной европейской части России, поскольку, как известно, землями населенных пунктов сегодня занят всего лишь один процент всей территории страны (или 19 миллионов га), а из 13032 пустующих сельских поселений 10077 (т.е. более 75%) приходится на Центральный и Северо-Западный экономические районы.

Следовательно, при создании условий комфортной жизни на селе, всей необходимой социальной, инженерной и производственной инфраструктуры, сельские поселения даже вдали от крупных городов и промышленных центров станут благоприятным и привлекательным местом жительства для большинства жителей Ленинградской области и России в целом. В этом случае при определении размера участка, выделяемого под усадебную застройку следует руководствоваться не вопросами максимизации материальной выгоды от эксплуатации того или иного земельного участка, а вопросами целесообразности той или иной номенклатуры и функциональной нагрузки элементов усадьбы для нужд конкретной семьи, требованиями сохранения естественных биоценозов и природного ландшафта местности.



4.4 Предлагаемые модели жилых домов

При проектировании и строительстве поселений XXI века особое значение необходимо уделить выбору материалов, из которых будут возводиться жилые дома. Традиционно в России дома и общественные здания преимущественно возводились из дерева. Это обуславливается характером местности, на которой находится наша страна и запасом деловой древесины. Однако сегодня в России используется при строительстве жилья в 20 раз меньше дерева, чем в регионах со схожими климатическими условиями в европейских странах. Для того, чтобы понять причины сложившейся ситуации обратимся к рассмотрению истории деревянного строительства.

История строительства из дерева началась намного раньше, чем из камня - как минимум, на десять тысяч лет. Около 8 тысячелетия до нашей эры деревянное домостроение стало массовым в Средиземноморье. Тогда здесь еще росли густые леса и строительного материала было вдоволь. Позднее лесные пространства стали редеть и строительного материала стало не хватать. В это время начинается использование фахверковых (каркасных) деревянных домов с заполнителем - впервые их применили в Древнем Египте. Греки начинают строить из камня, римляне - из бетона. К концу Средневековья запасы леса стали сокращаться и на севере Европы. В Германии и Австрии переходят на экономичные фахверковые конструкции, популярные здесь до сих пор. В Польше вообще на какое-то время запретили строить из дерева. Много древесины уходило на топку и кораблестроение. В ограниченности территории и нехватки лесных ресурсов и заключается причина популярности в Европе строительных конструкций, альтернативных дереву.

Русь всегда считалась и остается до сих пор страной лесов. И традиции деревянного зодчества здесь уходят в глубокую древность. Мастера срубного строительства достигли небывалых высот. Один из наиболее ярких примеров чего является Кижский погост, известный на весь мир. По легенде, 22-главая Церковь Преображения Господня была построена одним топором, без других инструментов. Известно также, что на Руси строили без гвоздей вплоть до 19 века. Одних только врубок знали более 50 типов: в «чашу», «в лапу», «в ласточкино гнездо», «в ус» и т.д.

Уже в 18-19 веках, в подражание странам Европы, в России начинают строить больше каменных зданий, традиционные для Руси технологии деревянного домостроения постепенно вытесняются европейскими, в частности применением распиловочных инструментов. В 20 веке деревянное строительство уже ассоциируют с тонкостенными бараками, гниением и горением. Эти распространенные стереотипы до сих пор препятствует возрождению деревянного строительства, хотя, как показывает исторический опыт, дерево является наиболее экономичным и долговечным строительным материалом.

Жилые дома должны включать как минимум следующий состав помещений:

* общая комната (не менее 21 м.кв.);

* спальные комнаты, включающие места для занятий (их площадь должна быть не менее 18 м.кв.);

* кухня или кухня-столовая (не менее 9 м.кв.);

* ванная комната (не менее 4 м.кв.);

* уборная (туалет, не менее 1.4 м.кв.);

* кладовая или встроенные шкафы (общая площадь не менее 5 м.кв.);

* при отсутствии централизованного теплоснабжения - помещение для теплового агрегата (не менее 4 м.кв.).

Площади и габариты помещений должны быть не менее приведенных в СНиП 31-02-2001.

Объемно-планировочные решения жилых домов должны обеспечивать:

* оптимальную компоновку помещений;

* гибкую планировочную структуру, возможность структуре дома развиваться по вертикали и горизонтали во времени при увеличении состава семьи;

* наиболее рациональную ориентацию домов и их помещений по отношению к странам света с учетом преобладающих направлений холодного ветра и потоков солнечной радиации.

Для повышения экономичности одноквартирного (индивидуального) жилого дома рассмотреть возможность его объединения с хозяйственно-бытовыми постройками, в соответствии с русскими традициям. Это может осуществляться как с крытым двором, так и открытым, по замкнутому периметру.

В проектах жилых домов должны быть предусмотрены отопление, вентиляция, водоснабжение, канализация, электроснабжение, радиовещание и Интернет.

Для внутренних систем домов предусмотреть применение эффективного высокотехнологичного инженерного оборудования с повышенным КПД (отечественного и (или) импортного) с возможностью подключения как к централизованным, так и локальным (индивидуальным) источникам.

Все системы должны иметь автоматическое или ручное регулирование (при централизованном снабжении - оснащены приборами учета).

Вопрос обеспеченности жильем необходимо решать на длительную перспективу. Исходя из этого, срок эксплуатации жилых домов должен быть не менее 100 лет.

Дом должен быть эстетичным, комфортным, доступным по цене. Все материалы, используемые в строительстве, должны быть экологически безопасными, т.е. не вызывать физического (теплового, шумового, светового, электромагнитного, радиационного) загрязнения, химического и биологического загрязнения, должны разлагаться естественным путем без образования вредных химических соединений, не должны выделять ядовитые и опасные вещества при горении (как это имеет место в случае с ДСП и пластиком) и т.д.

Предлагаемый подход к определению площади комфортного жилья для сельских поселений XXI века

Кроме того, следует обратить внимание и на стандарты размеров самого жилища, принимаемые при проектировании поселений. На законодательном уровне в нашей стране закреплен размер общей площади жилья для семьи из трех человек в 54 кв. метра (18 кв. метров на одного человека), что является минимально возможным значением и не учитывает ни требования комфорта совместного проживания, ни возможность и необходимость увеличения численности семьи как условия разрешения демографического кризиса в России, поскольку в таком жилище с комфортом не может жить большая семья и тем более семья нескольких поколений.

И хотя в настоящее время, имея достаточные финансовые ресурсы можно заказать, спроектировать и построить дом любой желаемой площади, далеко не все граждане нашей страны, тем более среди сельских жителей могут позволить себе строительство комфортного жилого дома. Законодательно установленные нормативы жилой площади являются минимальными, но именно исходя из них рассчитываются размеры государственной поддержки нового строительства и улучшения жилищных условий семей.

Однако согласно прогнозу основных целевых индикаторов Концепции устойчивого развития сельских территорий Российской Федерации на период до 2020 года обеспеченность сельского населения общей площадью жилища должна составить к 2012 году 26 кв. м. на одного человека, а к 2020 году - 32 кв. м.

Этот стандарт обеспеченности общей площадью жилища соответствует аналогичным европейским стандартам. Например, ООН и ЮНЕСКО для удовлетворения жилищных потребностей человека разработали международный стандарт качества жилья, который необходим для обеспечения жизнедеятельности людей. Этим стандартом определяется, что на каждого жителя должно приходиться не менее 30 кв. метров общей площади и что каждому домохозяйству необходимо иметь собственное отдельное жилье традиционного типа. Кроме того, международным стандартом предусматривается, что каждый член домохозяйства нуждается в одной индивидуальной комнате, и еще минимум две комнаты предназначаются для совместного пребывания. В большинстве развитых индустриальных стран, например, в США, Франции Швеции минимальный уровень обеспеченности жильем составляет 40-50 кв. метров общей площади на одного жителя.

Таким образом, определение площади дома для проектирования и реконструкции поселений необходимо производить исходя из расчета первоначальной численности молодых семей в 5 человек (двое взрослых и трое детей) с перспективой последующего роста семьи до 7-9 человек, что является необходимым условием для преодоления демографического кризиса в России. Площадь дома, рассчитанного таким образом, с учетом требований комфорта проживания составит от 150 до 270 кв. метров и более (в случае совмещения в доме функций жилой и хозяйственной зон).

Экодом

Экодом - это система с положительным экологическим ресурсом. Она состоит из дома нулевого энергопотребления и приусадебного участка. Участок предназначен для биологической переработки и утилизации всех жидких и твердых органических отходов и выращивания сельхозпродукции с помощью биоинтенсивных методов и методов пермакультуры. Эти методы позволяют наращивать экологический ресурс приусадебного участка быстрее, чем в естественных природных условиях. Экодом должен быть доступен по цене большей части населения.

В понятие экодом входит сам дом, надворные постройки, приусадебный участок с биоботанической площадкой, садом-огородом, системой накопления воды, местом отдыха.

Для воплощения идеи экодома на практике необходимо выполнить следующие требования:

1) экодом должен обеспечиваться теплом, горячей водой и электричеством только за счет солнечной энергии (или других природных источников) и являться домом нулевого энергопотребления (не использующим невозобновимые источники энергии). Получение тепловой энергии из солнечного излучения осуществляется в солнечных (воздушных или жидкостных) коллекторах, а электрической энергии - в солнечных батареях. Избытки тепловой энергии накапливаются и хранятся в сезонных и суточных аккумуляторах тепла. Длительному сохранению тепла в доме способствуют также архитектурные и конструкторские решения, эффективные утеплители. При недостатке «солнечного» тепла и электроэнергии в экодоме используются другие генераторы тепла на возобновимом топливе, а так же централизованная энергосистема.

2) Для строительства экодома должны использоваться местные строительные материалы, малозатратные по способу добычи, переработки, перевозки, позволяющие применять технологии строительства дома без тяжелой техники. После окончания эксплуатационного цикла экодома материалы естественным образом утилизируются на месте. Применение таких материалов делает экодом доступным малообеспеченным слоям населения.

3) При эксплуатации экодома необходимо применять естественные биоинтенсивные технологии для переработки и утилизации органических отходов (твердых, жидких) и для повышения плодородия почвы, выращивания сельхозпродукции. Это можно обеспечить ведением органического земледелия и выращивания компостных культур для удобрения сада и огорода без применения удобрений извне. Экодом должен обеспечить накапливание экологического ресурса участка, на котором он построен.

Экодом должен быть эстетически привлекательным. Однако его архитектура в первую очередь обеспечивает оптимальную работу основных биоэнергетических систем. Поэтому при проектировании экодома учитываются следующие факторы:

1) минимизация отапливаемой (зимней) части дома с возможным ее зонированием на постоянно отапливаемую и периодически отапливаемую части (при меняющемся составе семьи);

2) оптимизация взаимного расположения отапливаемой части дома и элементов подворья для уменьшения потерь тепла зимой в отапливаемой части и при переходах из одной части в другую, и максимального удобства летом при ведении подсобного хозяйства.

В холодный период года солнце используется в пассивной системе отопления, снижая тем самым нагрузку на обогревающую систему. В тёплый период года энергия солнца используется для приготовления горячей воды, избавляя жильцов от необходимости специально ее подогревать (рис. 4.4.1).

Рис. 4.4.1 - Пример экодома с использованием солнечной энергии

3) обеспечение достаточного освещения основного (зимнего) помещения при условии большого количества буферных зон;

4) обеспечение возможности поэтапного строительства и оснащения дома инженерным оборудованием, в том числе строительства первого отапливаемого блока за один строительный сезон, чтобы застройщик, начав строительство весной, осенью мог вселиться в дом;

5) обеспечение возможности будущего расширения (блокирования) дома без его существенной реконструкции (растущий дом);

6) обеспечение установки инженерного оборудования экодома без дополнительной реконструкции и для удобной его эксплуатации;

7) обеспечение естественной вентиляцией в связи с повышенной герметичностью дома;

8) оптимальное расположение экодома на участке с учетом особенностей ландшафта и методов ведения работ на приусадебном участке.

На рис. 4.4.2. представлены основные элементы внешнего устройства экодома. К ним относятся: теплица с южной стороны, пристроенные с северной стороны технические помещения (гараж, мастерская), выполняющие дополнительную функцию тепловых буферных зон, остекленные веранды (с запада или востока). Экодом ориентирован на юг, с тем, чтобы максимально использовать пассивный солнечный обогрев. На крыше (или вне дома, в зависимости от конкретных условий) располагаются солнечные батареи, солнечные коллекторы (воздушные и водяные).



Рис. 4.4.2 - Архитектура экодома-коттеджа. Внешний вид и планировка. (Проект А. Никитина)

Так как со всех сторон экодом имеет буферные зоны, то для эффективного освещения помимо окон специально устраиваются простые световые каналы.

Экодом-подворье из разных строений обеспечивает те же условия для жизни и работы семьи, что и экодом-подворье под единой крышей. Выбор типа своего дома целиком определяется желанием хозяина.

Подворье организовано как набор отдельных строений, или единого дополнительного строения, в котором размещаются все подсобные помещения, необходимые для ведения приусадебного хозяйства (рис. 4.4.3).



Рис. 4.4.3 - Архитектура экодома-подворья из разных строений. Эскиз. Планировка. (Проект А. Никитина)

Рис. 4.4.4 - Стена из прессованных соломенных блоков

Для утепления экодома наилучшими являются естественные утеплители (солома, камыш, льняная костра). Кроме того, что они имеют наилучшие для человека экологические характеристики. Они очень долговечны, если конструкция стены и крыши защитит их от намокания. Для производства утеплителя из этих материалов не нужно энергоемкое производство. При использовании естественных утеплителей экодом получается с наилучшими экологическими характеристиками. При необходимости блоки из этих материалов легко и дешево заменяются (рис. 4.4.4). Остатки при замене легко утилизируются на участке.

Обогрев экодома

Традиционные системы обогрева на угле, жидком топливе трудоемки, неудобны и более всего загрязняют отходами природную среду. Чтобы этого избежать, надо использовать систему обогрева, которая не требует много топлива, а в доме при этом тепло и уютно. Это можно сделать за счет накопления летней энергии, ее сохранения и последующего использования зимой.

В качестве основного источника энергии для обогрева экодома необходимо использовать солнце и незначительное количество растительного топлива (солома, дерево, биогаз) для приготовления пищи и в критических ситуациях. В определенных местах, где есть возможность, целесообразно использовать энергию ветра и воды, геотермальные источники.

Типовая система воздушного солнечного обогрева представлена на рис. 4.4.5. Система состоит из воздушного солнечного коллектора, воздуховодов, вентилятора. Если температура в помещениях недостаточна, то горячий воздух из коллектора попадает в комнату. Более холодный воздух из комнаты подается в воздушный коллектор и подогревается в нем. Если в помещениях тепло, то горячий воздух поступает в тепловой аккумулятор. Воздух начинает циркулировать, когда работает вентилятор, который приводится в действие солнечной батареей. Такая система удобна тем, что вентилятор работает только тогда, когда солнечная батарея вырабатывает электричество и именно в это же время солнечный коллектор нагревает воздух. Весной осенью система работает на нагрев помещения и на накопление тепла в суточном аккумуляторе. Летом эта энергия накапливается в сезонном аккумуляторе.

Рис. 4.4.5 - Воздушная система солнечного обогрева с принудительной вентиляцией

Система вентиляции экодома

Существуют две основные схемы вентиляции: с непосредственным смешиванием (традиционное проветривание через форточку или вентиляционное отверстие) чистого и загрязненного воздуха (рис. 4.4.6) и вытеснительная схема (рис. 4.4.7), когда воздух фронтом перемещается от одной стены к другой. Традиционная схема смешивания не обеспечивает высокой степени очистки воздуха, так как свежий воздух идет узким каналом, при этом чистый и загрязненный воздух постоянно перемешиваются, и в выбрасываемом воздухе присутствует большая часть свежего воздуха.



Рис. 4.4.6 - Система естественной вентиляции с идеальным смешиванием

Для создания движения воздуха фронтом с малой скоростью от одной стены (чистый воздух) к другой (отработанный воздух), без перемешивания применяется вытеснительная схема. В такой системе достигается полное удаление отработанного воздуха при однократной замене. Вытеснительная схема вентиляции осуществляется при воздухопроницаемых стенах.

Воздухопроницаемость стен обеспечивается либо специальными пористыми материалами, либо распределенной системой мелких вентиляционных отверстий равномерно распределенных по поверхности стен.

Вытеснительную схему, применяемую для экодома в целом, необходимо дополнить традиционной схемой с контролируемым притоком и оттоком воздуха для кухни, ванной комнаты и туалета, причем вытяжку надо устраивать через туалет. В случае принудительной вентиляции необходимо применять сбалансированную систему (рис. 4.4.8).



Рис. 4.4.7 - Принудительная вентиляция и давление воздуха внутри дома

Водоснабжение экодома

Водоснабжение экодома для питья и хозяйственных нужд может осуществляться от централизованных систем водоснабжения (водопровода) и от индивидуальных источников (колодцы, скважины).

При отсутствии централизованного водоснабжения в подвале дома предусматривается ёмкость для привозной воды.

В экодоме предусмотрено использование водосберегающих приборов, сбор дождевой воды и повторное использование очищенной воды для технических нужд. В экодомах зависимость от внешнего источника водоснабжения уменьшается на две трети и в несколько раз уменьшается расход воды на канализацию.

В экодоме предусмотрена система сбора и накапливания дождевой и талой воды. Для этого, со всех поверхностей экодома и прилегающего участка с твердым покрытием по специальным водотокам вода собирается в накопительный резервуар или небольшой пруд.

Энергообеспечение экодома

В настоящее время в большинстве случаев в экодоме будет использоваться электроэнергия от сети и, по возможности, от дополнительных альтернативных источников электроэнергии (индивидуального бензинового или дизельного генератора, ветроэлектрического генератора, фотоэлектрической батареи).

Поэтому необходимо использовать комплексное вводно-распределительное устройство, позволяющее снизить потребление мощности из внешней электрической сети при одновременной работе нескольких электрических приборов. Устройство включает в себя блок управления, преобразователь и батарею аккумуляторов.

Такая система позволяет:

* потреблять из внешней электрической сети не более 1 кВт электрической энергии при одновременной работе всех электрических приборов в доме независимо от их мощности (электроплита, утюг, освещение, стиральная машина и т.д.);

* пользоваться некачественной внешней сетью (пониженное напряжение, броски тока, временное отключение тока и т.д.) и иметь при этом нормальную работу всех бытовых приборов;

* использовать электрическую энергию по сниженному тарифу в периоды ночного минимума;

* по мере надобности и возможности использовать альтернативные источники электроэнергии, такие как: индивидуальный бензиновый или дизельный генератор, ветроэлектрический генератор, фотоэлектрическую батарею.

Солнечные электрические установки использует солнечные элементы для выработки электричества при освещении их солнечным светом. В отличие от солнечных коллекторов они работают всегда, когда светит солнце. Солнечные батареи вырабатывают электричество даже в облачную погоду, хотя и в меньшем количестве.

Солнечная электроустановка состоит из солнечных батарей, аккумуляторной батареи и преобразователя постоянного тока в переменный, так как большинство бытовых приборов работают на переменном токе. Как следует из метеорологических данных в зоне основного проживания населения Сибири с помощью автономных солнечных электроустановок можно вырабатывать достаточно электроэнергии для основных бытовых нужд.

Биопеработка твердых органических отходов

Бытовые органические отходы являются ценным продуктом для производства удобрения для сада и огорода экодома. Чтобы не потерять это их качество, все отходы необходимо разделять по составу. Разделение отходов в доме - важная часть образа жизни в экодоме. Для этого в экодоме предусмотрены все условия с тем, чтобы это не занимало много времени. При разделении бытовых отходов отделяется органическая часть и перерабатывается биологическими методами в компост, который используется на приусадебном участке (в прилегающем лесном участке, в огороде, саду). Не перерабатываемая на участке часть (стекло, пластмасса, металл и др.) разделяются, накапливаются жильцами, и сдаются в чистом состоянии для переработки и вторичного использования на специализированное предприятие экопоселения.

Органические отходы перерабатываются в специальных биореакторах в техническом подвале или на участке методом компостирования с последующей утилизацией на ботанической площадке участка.

Однокамерный безводный биотуалет непрерывного действия (Кливус-Мультрум)

Биотуалет Кливус-Мультрум предназначен для непрерывной переработки всех органических отходов жизнедеятельности семьи (пищевые отходы и отходы из туалета). Он представляет собой контейнер наклонного типа с двумя приемными отверстиями - для органических пищевых отходов и туалета (рис. 4.4.9.). Контейнер биотуалета располагается в обогреваемом техническом подполье.

К недостаткам можно отнести то, что для его эффективной работы требуется поддерживать достаточно стабильные условия.

Рис. 4.4.8 - Биотуалет непрерывного действия (Кливус-Мультрум)

Двухкамерный безводный биотуалет

Двухкамерный биотуалет (рис. 4.4.10) также используется для переработки всех органических отходов. Эта система более проста в эксплуатации за счет увеличения срока переработки содержимого. В этой системе изготавливается два контейнера большого объема с периодом наполнения до трех лет. В то время как заполняется один контейнер, во втором все это время происходит процесс биологической переработки. Для эффективной работы контейнеры утепляются. В доме такой туалет размещается в техническом подполье с южной стороны и оборудуется системой пассивного обогрева для ускорения процесса компостирования. Если туалет располагается с северной стороны, то рядом с ним размещают воздуховоды от солнечных коллекторов.

Рис. 4.4.9 - Двухкамерные безводные биотуалеты большого объема

Комбинированный контейнерный биотуалет со смывом и фильтрацией стоков

Возможно использование совмещенной системы - смывной туалет с малым расходом воды, слив из которого осуществляется в компостирующий биореактор с фильтрующим слоем (фильтр-контейнер). Профильтрованные стоки направляются в общую систему переработки бытовых стоков (автономную канализацию). Система делается двухкамерной или с большим набором сменных контейнеров, количество которых определяется, исходя из состава семьи, чтобы было удобно заменять заполненные контейнеры на пустые.



Рис. 4.4.10 - Комбинированный контейнерный биотуалет со сливным унитазом и фильтрацией стоков

Массовое строительство экодомов может сделать жилищное строительство средством решения многих экологических проблем, стоящих перед человечеством. При эксплуатации дома человек своей жизнедеятельностью должен способствовать преобразованию солнечной энергии в живую биомассу эффективнее, чем это происходит при естественном развитии экосистемы, превышая величину естественного воспроизводства среды в естественном состоянии. Экодома нельзя построить (и людям там жить не желательно) севернее той широты, за которой невозможно обеспечить солнечное отопление дома из-за недостатка солнечной энергии даже при экономически разумном утеплении дома.

Деревянный рубленый дом

Целесообразность выбора дерева в качестве основного строительного материала в средней полосе России и в районах Севера состоит в том, что дерево имеет целый ряд преимуществ перед другими строительными материалами. Оно имеет уникальные экологические свойства, экономически выгодно на территории России, сроки возведения деревянных домов значительно меньше, чем кирпичных и монолитных.

Ниже приведены основные преимущества деревянных конструкций:

1. Дерево способно «дышать», пропускать через себя воздух, в деревянном доме всегда оптимальный воздушный и влагообменный режим. Это становится невозможным, если в деревянной конструкции используется полимерный утеплитель, поскольку его способность сохранять тепло основана на изоляции внутренней воздушной среды от наружной.

2. Дерево имеет низкий температурный коэффициент линейного расширения, небольшой вес, высокую прочность, устойчиво к воздействию солей, кислот, масел, обладает низкой теплопроводностью. Деревянная стена толщиной 45 см удерживает такое количество тепла, как кирпичная толщиной 2 м. Кроме того, деревянный дом протапливается быстрее кирпичного.

3. Ресурс деревянного дома, построенного с учетом всех особенностей работы с деревянными материалами, неукоснительном соблюдении требований технологии заготовки древесины и строительства составляет 150-200 лет. То, что некоторые дома из дерева имеют низкую долговечность, быстро становятся подвержены гниению и деструкции - является результатом нарушения технологии деревянного строительства, а не недостатком самого материала.

4. Деревянный дом не требует дополнительных затрат по его внутренней и внешней отделке.

5. Средний объемный вес сухой древесины составляет 500 кг/м3, в то время как объемный вес силикатного кирпича превышает эту цифру более чем в три раза и составляет 1700 кг/м3.

6. Благодаря легкости древесного материала достигается существенная экономия средств при закладке фундамента. Бревенчатый дом можно строить на сравнительно мягких грунтах.

7. Транспортировка готовых пакетов домов не представляет трудностей, благодаря малому весу древесных материалов. Благодаря «эластичности» элементов, небольшие бревенчатые дома можно транспортировать в собранном виде, не боясь их разрушения.

8. Потребность в тепловой энергии для бревенчатых домов меньше по сравнению с другими материалами (за исключением синтетических утеплителей, применение которых недопустимо ввиду санитарно-гигиенических требований и недолговечности). По коэффициенту теплопроводности древесина имеет преимущества перед другими материалами. Например, кирпичная стена в 32,5 см и штукатурка 1,5 см с наружной и внутренней стороны (общая толщина стены 35,5 см) имеет теплопроводность 0,735 Вт/м2. Теплопроводность стены из бревен диаметром 20 см составляет 0,7 Вт/м2.

9. За счет сравнительно тонких стен увеличивается полезная жилая площадь дома. Из бревен образуется готовая поверхность стены. Не требуется наклеивание обоев или других облицовочных материалов.

10. Деревянный дом выдерживает усадку фундамента. В результате исследований, проведенных в Японии, на территории где произошло землетрясение, установлено, что бревенчатый дом оказался наиболее крепкой конструкцией, устойчивой против землетрясения.

11. В деревянном доме очень приятно жить, так как влажность воздуха в нем наиболее оптимальна для человека - 45-57%. От влажности зависит также и интенсивность развития микроорганизмов, которые воздействуют на качество воздуха и, соответственно, на здоровье человека. Исследования ученых показали, что если для оценки уровня комфортности атмосферы помещении в качестве эталона выбрать деревянный дом и обозначить его 1, то комфортность в доме из бетона составит 0,05, а из керамического кирпича - 0,7. Уникальные свойства бревна позволяют в сухую погоду отдавать накопленную влагу, а в сырую, наоборот, впитывать в себя ее излишки в жилом помещении. Живица и другие смолистые вещества, которые выделяют бревна из сосны, благоприятно влияют на организм человека, улучшают тонус, сон, имеют бактерицидные и антиаллергенные свойства.

Ярким примером долговечности деревянных рубленых домов является остров Кижи на Онежском озере с его великолепными образцами русского деревянного зодчества. Весь остров - это своеобразный музей деревянного зодчества под открытым небом, который включает в себя памятники Кижского Погоста (Церковь Преображения Господня - 1714 г., Церковь Покрова Пресвятой Богородицы - 1764 г., Колокольня Кижского погоста - 1874 г. Преображенская церковь - 1714 г., 9-главая Покровская церковь - 1764 г.).

Почему эти памятники деревянного зодчества сохранились и спустя 300 лет после возведения? Причина такого долголетия заключается в соблюдении всех технологических особенностей работы с деревом, в частности его заготовки и обработки.

В современном деревянном домостроении бревно обрабатывается механизированным способом, с применением распиловочных инструментов. Однако для обеспечения длительного срока службы конструкции из дерева обрабатывать бревна нужно вручную, топором и другими ручными инструментами, исключая пиление, потому что поперечные удары лезвия топора закупоривают поры и капиллярные сосуды в стволе, что обеспечивает лучшую влагостойкость брёвен уже в конструкции сруба, нежели поперечный распил, порождающий продольные трещины и рвущий поры и сосуды, которые остаются открытыми капиллярами, тянущими влагу внутрь бревна.

Строительство деревянных домов по проектам, отвечающим потребностям человека, могло бы стать эффективным средством решения жилищной проблемы.

Для сохранения деревом всех своих полезных свойств и долговечности необходимо соблюдение технологии заготовки и строительства дома, известной еще издревле.

Эта технология состоит из следующих основных этапов:

1) Зимой, в январе - феврале, в лесах выбирают подходящие деревья, учитывая, как ствол дерева отзывается удару обухом топора: т.е. хорошее дерево должно «правильно звучать». Кору на выбранных деревьях срезают по кольцу в нижней части ствола, в результате чего дерево умирает. После этого выбранное дерево оставляют стоять на своём месте до следующей зимы: за это время дерево успевает лишиться внутренней влаги, высыхая летом и вымерзая зимой.

2) Следующей зимой отобранные деревья срубают, очищают от веток и вывозят к месту будущей стройки. Обрабатывать бревна нужно вручную, топором и другими ручными инструментами, исключая пиление, потому что поперечные удары лезвия топора закупоривают поры и капиллярные сосуды в стволе, что обеспечивает лучшую влагостойкость брёвен уже в конструкции сруба, нежели поперечный распил, порождающий продольные трещины и рвущий поры и сосуды, которые остаются открытыми капиллярами, тянущими влагу внутрь бревна.

3) Брёвна во вращении вокруг продольной оси необходимо ориентировать так, чтобы сторона ствола, обращённая во время роста дерева к северу, в конструкции сруба оказалась бы снаружи здания: годовые кольца с северной стороны тоньше, древесина с этой стороны плотнее, обладает более мелкой структурой и более устойчива к воздействию природных факторов: солнца и влаги.

4) Конструкции дома, кровли дома и крыльца должны быть оптимизированы так, чтобы вся дождевая и талая вода свободно стекала и нигде не застаивалась (то же касается и конденсата, стекающего зимой со стёкол окон). Кроме того, общая организация пространства внутри дома должна быть такова, чтобы нигде не возникало зон, в которых бы воздух застаивался. Это необходимо во всех деревянных конструкциях для того, чтобы в застойных зонах не возникала сырость, не заводилась плесень, грибки (плесень и грибки вредны для здоровья), и сруб не сгнивал бы изнутри.

Ресурс построенного таким образом рубленого дома мог достигать 200 лет и более, и хотя за время его службы приходилось несколько раз сменить брёвна в нижнем венце и обновлять кровлю, но такой дом удовлетворял потребности в жилье нескольких поколений семьи по высоким стандартам комфорта.

В наши дни понимания необходимости обеспечения высокого качества деревянных домов у многих строителей нет. Вследствие этого ресурс деревянных конструкций снижается, в том числе и тем, что в них используются синтетические полимерные водонепроницаемые клеи. Слои такого клея препятствуют фильтрации влаги сквозь дерево по его капиллярам, и деревянные конструкции начинают гнить изнутри, сохраняя вполне приятный вид снаружи.

Аналогичные процессы протекают и при использовании вставок из синтетических утеплителей. Наилучшими для утепления деревянного дома являются естественные утеплители (солома, камыш, льняная костра). Кроме того, что они имеют наилучшие для человека экологические характеристики, низкие энергозатраты на производство, легко заменяются и утилизируются, не нанося ущерба окружающей среде.

В современном строительстве все более широкое применение находят полимерные строительные материалы (их насчитывается свыше 100 наименований). В том числе они используются в качестве элементов деревянных конструкций. В частности, широкое распространение получила слоистая кладка стен с расположением утеплителя внутри. Построенные по такой технологии панельно-каркасные быстровозводимые дома имеют большую популярность в настоящее время и широко рекламируются в различных СМИ.

Однако строительство домов по такой технологии нельзя рекомендовать в качестве основы массового малоэтажного жилищного строительства в XXI веке. Для того, чтобы обосновать данное утверждение необходимо сформулировать критерии выбора материалов, рекомендуемых для жилищного строительства, а также упорядочить эти критерии иерархически. Указанные критерии можно сформулировать и проранжировать следующим образом:

1. Безопасность строительного материала для здоровья человека в преемственности поколений и биосферы Земли (безопасность с медицинской точки зрения: соблюдение санитарно-гигиенических требований к стройматериалам в процессе производства, эксплуатации и утилизации, а также экологическая безопасность).

2. Минимальные энергоемкость материалов в процессе производства и затраты на эксплуатацию и утилизацию. Т.е минимальный расход ресурсов, основанный на осознанном и бережном отношение к природе, стремление к ненанесению вреда окружающей среде.

3. Максимальный срок службы.

4. Способность к замене и ремонтопригодность материала.

5. Повторное использование в качестве строительного материала или энергоносителя при соблюдении п. 2.

6. Высокий показатель энергоэффективности при соблюдении условий изложенных в п. 1,2,3,4.

Таким образом, важнейшим показателем, применяемым для выбора строительного материала должна быть его безопасность для здоровья человека и биосферы Земли. При несоответствии материала этому требованию он не может быть применяем для строительства, тем более жилищного, вне зависимости от своих иных характеристики свойств, в том числе цены.

Вопросы экологической безопасности конструкций с использованием полимерных материалов

Многочисленные научные исследования показывают, что практически все полимерные строительные и отделочные материалы, созданные на основе низкомолекулярных соединений, в процессе использования могут выделять токсичные летучие компоненты, которые при длительном воздействии могут неблагоприятно влиять на живые организмы, в том числе и на здоровье человека.

Например, материалы на основе карбамидных смол, в частности древесностружечные плиты (ДСП) выделяют формальдегида в 2,5-3 раза и больше допустимого уровня. В свободном состоянии формальдегид представляет собой раздражающий газ, обладающий общей токсичностью. Он подавляет действие ряда жизненно важных ферментов в организме, приводит к заболеваниям дыхательной системы и центральной нервной системы.

Материалы на основе фенолформальдегидных смол, а именно древесноволокнистые (ДВП), древесностружечные (ДСП) и древеснослоистые (ДСП) выделяют в воздушную среду помещений фенол и формальдегид. Концентрация формальдегида в жилых помещениях, оборудованных мебелью и строительными конструкциями, содержащими ДСП, может превышать ПДК в 5-10 раз. Особенно высокое превышение допустимого уровня отмечается в сборно-щитовых домах.

Материалы на основе эпоксидных смол содержат летучие токсичные вещества: формальдегид, дибутилфтолат, эрихлоргидин и др. Например, полимербетон (ПБ) на основе эпоксидной смолы Эд-6 с введением в его состав пластификатора МГФ-9 снижает выделение ЭХГ и может быть рекомендован только для промышленных зданий.

Поливинилхлоридные материалы (ПВХ) общей токсичностью, в процессе эксплуатации могут создавать на своей поверхности статическое электрическое поле напряженностью до 2000-3000 В/см. При использовании поливинилхлоридных плиток в воздушной среде помещений обнаруживают фталаты и бромирующие вещества. Весьма отрицательное свойство плиток - низкие теплозащитные свойства, что приводит к простудным заболеваниям. Рекомендуются только во вспомогательных помещениях и коридорах.

Стиролосодержащие полимеры выделяют в процессе деструкции стирол. Поливинилацетатные покрытия (ПВА) при недостаточном проветривании выделяют в воздушную среду помещений формальдегид и метанол в количестве, превышающем ПДК в 2 раза и более.

Еще одна экологическая угроза, исходящая из полимерных строительных материалов - противопожарные вещества - антипирены, содержащиеся в негорючих пластиках. Установлена связь вредных веществ, выделяющихся из них, и с заболеванием населения аллергией, бронхиальной астмой и др.

Проведенные в последние годы научные исследования показали, что полимерные строительные материалы могут оказаться источником выделения и таких вредных веществ, как бензол, толуол, ксилол, амины, акрилаты и др.

Ученые Института строительной экологии в Швеции к числу наиболее опасных химических соединений, выделяющихся в атмосферу жилища из полимерных строительных материалов, относят изоцианты, кадмий и антипирены. Изоцианты - опасные токсичные соединения, проникающие в жилые помещения из полиуретановых материалов (уплотнителей, соединений и др.). Как отмечают шведские специалисты, полиуретановая пена очень удобна в работе, но может оказаться небезопасной для будущего жилища. Вредное воздействие изоциантов, приводящих к астме, аллергии и к другим заболеваниям, усиливается при нагревании полиуретановых материалов солнечными лучами или теплом от отопительных батарей.

Приведенные данные говорят об опасности для здоровья человека и состояния окружающей среды применения в строительстве полимерных синтетических материалов.

Пожаробезопасность конструкций с использованием полимерных материалов

В настоящее время широко распространена реклама различных теплоизоляционных строительных материалов, таких как пенополистирол, пенополиуретан, минеральная вата, и т.д. Производители этих материалов утверждают, что данная продукция является экологически чистой, долговечной, пожаробезопасной и безвредной для людей, живущих в домах, построенных на основе этих материалов.

Однако, поскольку пенопласты представляют собой дисперсные полимерные системы, они не только являются органическими соединениями, но и имеют весьма высокую поверхность контакта конструкции с кислородом воздуха. Из школьного курса химии известно, что возможность реакции определяется так называемой энергией Гиббса, а для любых реакций органических соединений с кислородом значение этой энергии будет отрицательным. Иными словами, если органическое соединение находится на воздухе, то оно будет неизбежно окисляться кислородом. Причем, так как пенопласты имеют максимально возможную поверхность, то и окисляться они будут с максимальной скоростью по сравнению с аналогичными, но монолитными - массивными - полимерами. Поэтому для любого пенопласта неизбежно следует предположить некое конечное и весьма ограниченное время эксплуатации, когда его эксплуатационные свойства будут еще в допустимых пределах. Естественно, что с ростом температуры скорость окисления будет только возрастать. Поэтому все пенопласты являются пожароопасными материалами. И, наконец, если пенопласты неизбежно окисляются даже при комнатных температурах, то продукты такого окисления негативно воздействуют на окружающую среду.

Вопросы окислительной деструкции полимеров рассматривались многими авторами. И.С. Филатов не только приводит обширный экспериментальный материал по испытаниям различных полимеров в различных климатических условиях, но и подробно рассматривает механизмы окисления и деструкции большинства из обычно используемых полимеров. Павлов Н.Н систематизировал данные исследований советских и зарубежных исследователей в области старения полимерных материалов, рассмотрел влияние условий хранения и эксплуатации на изменение свойств полимеров различных классов.

Использование стройматериалов из синтетических полимеров, таких как пластиковые панели, пенопласт, минеральная вата и т.п. недопустимо, поскольку эти материалы не позволяют дому «дышать», препятствуют созданию благоприятного микроклимата, а также выделяют ядовитые вещества при горении, не разлагаются естественным образом. В процессе своей деструкции с течением времени (этот процесс начинается с момента изготовления и продолжается в течение всего периода эксплуатации) эти материалы выделяют в воздух ядовитые вещества, вредные для здоровья человека. На малых интервалах времени это воздействие может и не быть заметным, но, тем не менее, оно оказывает системное воздействие на организм и в некоторых случая даже генетику живущих в таких домах.

В России большое распространение в качестве наполнителя для сэндвич панелей получила минеральная вата. Это связано с тем, что по нормам пожарной безопасности минеральная вата считается безопасным и негорючим материалом. На самом деле это не совсем так - негорючим материалом является минеральная вата как таковая. При производстве сэндвич панелей вату пропитывают специальными органическими добавками, которые в свою очередь горючи. Опасность возгорания существует также со стороны полиуретанового клея, который используется для скрепления наполнителя с покровными листами. Таким образом, если рассматривать панель с наполнителем из минеральной ваты как конструкцию, то между листами металла содержатся до 10% горючих составляющих.