Хочу рассказать и показать результаты проекта, который развивается примерно 10 лет. Развивается как хобби, поэтому бывает, что за неделю делается новое устройство, а потом за полгода – не делается ничего. Я очень не люблю словосочетание «Умный дом», поэтому дальше оно не встретится. Также тут не будет схем, примеров кода, опутанных проводами макетных плат и прочих скучных вещей. Будет много фото и рассуждений на общие темы.
Для дачи "выходного дня" в зимнее время становится актуальным - "замораживать" дом полностью, в промежутках между редкими приездами или же поддерживать температуру? И если подерживать, то какую? Если минимальную, то как долго будет прогреваться дом?
Вот грубые оценки:
Если "поддерживать" температуру, то надо:
Итого, получается, чтобы только поддерживать температуру надо тратить по 5 киловатт тепловой энергии в час.
Теперь если "протапливать" замороженный дом:
Т.е. чтобы протопить дом до нужной температуры надо потратить 93 кВт*ч. Плюс надо ещё добавить потери энергии на поддержание температуры, пока будет протапливаться дом. Если он будет протапливаться 6 часов (если предположить, что есть 15 кВт на отопление), то за это время потеряется ещё примерно 20 кВт*ч.
В настоящее время для молодежи достаточно сложно приобрести собственную квартиру для проживания. Это связано в первую очередь с невысоким доходом и большой стоимостью квартир. Потому, несмотря на ипотеку, лишь немногие соглашаются на такое приобретение "с нуля". Риски потери работы, снижения зарплаты или вынужденная нетрудоспособность (рождение ребенка, к примеру) не дают возможности вступать "в кабалу" на десятки лет. Во-вторых, при небольшой зарплате и высокой цене квартиры, переплата составляет 200-300% за весь срок ипотеки, что неподъемно и лишено здравого смысла. Потому последнее время частым выбором молодых людей и молодых семей является самостоятельное строительство частного дома в пригороде.
По грубым оценкам, около 20% молодежи задумываются о недорогом загородном доме для постоянного проживания. Однако, лишь менее 3% согласно проведенному выборочному опросу, реализуют это в той или иной мере. Основная причина – непонимание технологий, отсутствие опыта. Однако есть и другие факторы – отсутствие времени, желание развлекаться "пока молодой", ненадёжная машина.
Почему именно самостоятельное строительство, а не покупка? Последнее время на рынке строительных услуг серьезная конкуренция. Многие фирмы в погоне за прибылью и для привлечения покупателей, пытаются снизить стоимость работ. В связи с этим возникло много недобросовестных застройщиков, нарушающих строительные нормы, использующих некачественные материалы, не выполняющие дорогостоящие скрытые работы. При этом дом получается снаружи "конфетка" – так надо для успешной продажи. А внутри стен, фундамента и крыши, там, куда не подобраться и не проверить – дешевые, неликвидные, бракованные материалы, строительный мусор, отсутствие теплоизоляции. Да и сама конструкция часто без запаса прочности и надежности.
Наёмное строительство сложно подбором бригады, оплатой их работы, необходимостью постоянного контроля. Часто такие работы связаны с нарушением законодательства (привлекаются мигранты). Частные бригады не дают гарантий, либо не могут их обеспечить. Для многих молодых людей дополнительной сложностью является само по себе руководство другими людьми – в связи с этим часто получается, что деньги уже уплачены, а строители не работают или работают некачественно. Отдельный вопрос – компетентность заказчика (руководителя). Часто наёмные бригады находят путь, как обмануть неопытного заказчика – завысив стоимость работ или купив материалы по одной цене, а представив чеки на другую. При отсутствии опыта и знаний это сложно контролировать.
Однако есть эффективный вариант – постройка дома своими силами, по частям. Первое преимущество – что все строительные процессы под контролем, нет рисков, связанных с тем, что не так построят или не то. Также самостоятельно можно выбирать конструкционные материалы, отделочные, утеплитель и звукоизоляцию, соблюдая необходимый баланс качество-цена. Стройка дома по частям позволяет тратить деньги "в рассрочку", по мере поступления. Для проживания необходимо хотя бы 40 квадратных метров площади. Единственная сложная проблема – связывание двух фундаментов и монтаж деформационных швов. Однако, известны и испытаны технологии резервирования арматурных выпусков, расчёта нагрузки конструкции и потенциальных деформаций. Если изначально это всё учесть, то никаких проблем при дальнейшей "достройке" не возникнет.
Предполагается разработать три типовых проекта недорогого быстровозводимого дома для молодой семьи, основные работы по возведению которого можно выполнить самостоятельно с минимальным набором инструментов без существенной потери качества. Типовые проекты предполагаются
Однако для точной оценки стоимости материалов, трудоёмкости работ и затраченного времени, необходимо исследовать конкретные регионы. Для каждого из проектов будут оценены затраты на строительство, риски постройки (пожароопасность, вандалостойкость, взломостойкость, долговечность), расходы на эксплуатацию, ликвидность готового строения на рынке. Это позволит взвешенно подходить к выбору.
Отдельно будут исследованы тепловые потери и предложены эффективные варианты утепления и отопления. В частности, будут рассмотрены недорогие солнечные коллекторы, основанные на черной трубе с теплоносителем, накрытой светопрозрачным материалом. Эта технология актуальна для северных районов России.
Важным моментом будет рассмотрение типовых видов водоснабжения и канализации, в зависимости от запросов потенциальных потребителей. Начиная от недорогого био-туалета (или торфяного туалета) и заканчивая дорогой локальной очистной станцией (Топас, Юнилос и др.).
Ещё будет рассмотрена транспортная доступность, оценены риски, временные и денежные затраты на эксплуатацию необходимых для загородного дома автомобилей (сейчас наличием автомобиля у молодого человека не удивишь).
Дополнительно будут исследованы и опубликованы юридические особенности участков (ИЖС, СТ, ДНТ) для постоянного проживания.
Опыт строительства экономичного здания:
Энергоэффективность.
Чем меньше тепловые потери, тем меньше требуется энергии для отопления и тем энергоэффективнее дом. Сравнивать будем потери тепловой мощности только через стены, потому что потери через крышу, окна, двери и пол во всех домах одинаковы.
Для расчетов нам понадобятся значения удельной теплопроводности различных материалов. К счастью, проблемы с этим нет - в сети находим следующие значения: удельная теплопроводность сухой сосны (15% влажности) 0,15 Вт/м*град, пустотелого кирпича 0,44 Вт/м*град, ППУ - 0,02 Вт/м*град.
Для простоты дальнейших расчетов предлагаю взять дом 10х10 м высотой потолка 2,5 м . Площадь пола и площадь стен в таком доме равна 100 кв.м.
Потери тепловой мощности через стены оценим с помощью формулы:
E=L*S/h*dt, где
L – удельная теплопроводность материала стены, Вт/м*град.
S – площадь стен, м
h - толщина стены, м
dt – градиент (разность) температуры между наружной и внутренней поверхностью стены, град.
(Для расчетов лучше принять самый большой градиент в вашем регионе, например, снаружи минус 40 град. внутри + 20 град. )
Первый вариант: стены из бруса сечением 200х200 мм . Потери тепловой мощности составят:
0,15(Вт/ м/град)*100м2/ 0,2м * 60 град = 4500 Вт
Второй вариант: стены из кирпича толщиной в 2 кирпича , т.е. толщина стены 0,5м. Потери тепловой мощности составят:
0,44(Вт/ м/град)*100м2/ 0,5м * 60 град = 5280 Вт
Третий вариант: деревянный каркас, несъемная опалубка из СМЛ, между листами ППУ толщиной 100мм. Потери тепловой мощности составят:
0,02(Вт/ м/град)*100м2/ 0,1м * 60 град = 1200 Вт.
Расчеты показывают, что деревянный и кирпичный дома по теплопотерям отличаются не значительно. А вот каркасный дом с утеплителем из ППУ отличается от них в разы. Что это означает? Для такого дома изначально требуется котел отопления меньшей мощности (значит более дешевый), потреблять он будет меньше энергии (топлива). Такой дом будет не только на отопление зимой потреблять меньше энергии, но и на охлаждение летом.
Расчет тепловых потерь дома
Система отопления призвана восполнять потери тепловой энергии, которые неизбежно происходят через стены, окна, двери, крышу, пол. Эти потери зависят от разницы температуры внутри и снаружи дома, от теплоизоляционных свойств материалов, их толщины, площади наружной поверхности дома.
Р =L *S/H*(T1 – T2), где
L- коэффициент удельной теплопроводности ( Вт/м град.)
S – площадь поверхности элемента дома(стен, крыши, пола), м2
H – толщина материала, м
T1 – температура снаружи дома, град. С
T2 - температура внутри дома, град. С
Р – потери тепловой мощности, Вт.
Рассчитаем потери тепловой мощности отдельно для всех элементов дома.
Рстен = 0,02 Вт/м град. * 400 м2 / 0,15м * 60 град.С = 3200 Вт
Ркрыши = 0,02 Вт/м град. * 300 м2 / 0,05м * 60 град.С = 7200 Вт
Рпола =0,02 Вт/м град. * 200 м2 / 0,1м * 30 град.С = 1200 Вт
Для окон воспользуемся приведенным коэффициентом теплопроводности, в котором учтена толщина конструкции.
Рокон = 0,6 Вт/м2 град. * 56 м2 * 60 град. С = 2016 Вт
Общие потери равны сумме потерь всех элементов.
Р = Рстен + Ркрыши + Рпола + Рокон
Р = 13 616 Вт.
Но расчеты – расчетами, а не плохо было бы измерить фактические потери тепла. Для этого нужен источник тепла в доме. Газ нам так и не провели, поэтому о газовом оборудовании пришлось забыть. Зато к электросетям, наконец, подключили. (Это стоило мне 150000 рублей и полтора года борьбы, но это лирическое отступление). Поэтому в качестве источника тепла я использовал недорогой электрический котел мощностью 12 кВт.
Методика измерений следующая (при условии, что у вас котел уже встроен в систему отопления и теплоноситель залит в систему): Включаем котел, устанавливаем температуру теплоносителя такую, чтобы автоматика котла на отключение-включение уверенно срабатывала. Я установил 30 град. Теперь ждем пока температура внутри дома перестанет расти. Это может занять 1…2 суток. У меня температура установилась на уровне +10 град. Т.е установилось равновесие: сколько тепла в дом поступает, столько и отдается.
Снимаем показания счетчика. Через определенный период снимаем их повторно. Разница в показаниях - расход электроэнергии (1023 кВт*час) за выбранный период. Эту разницу делим на количество часов( 168 час) в периоде, и получаем фактически потребляемую мощность (6,077 кВт). Не вся эта мощность переходит в тепловую. Нужно умножить на КПД котла ( по паспорту 0,95) и отнять мощность циркуляционного насоса (по паспорту 245 Вт). В итоге мы получили потери тепловой мощности (5,52 кВт).
