Исследование проблем взаимодействия человека и естественной среды на примере экожилья

ВВЕДЕНИЕ

Отрасли проектирования, включающие такие понятия как экологичность жилого пространства, минимальность, быстровозводимость, а также учет взаимодействия человека с окружающей его средой — являются одними из актуальнейших на сегодняшний день, а объединенные между собойпредоставляют огромное поле возможностей для обширного научного исследования.

В наше время происходит переход от общих разговоров об экологии к разработке реальной архитектурной экологии, в рамках которой анализируются все формы воздействия окружения на человека и наоборот. Различные направления поисков в области проектирования фокусируются на разработке гибких форм среды, жилище начинают рассматривать как подвижную, динамичную систему, приспособленную к изменению своих существенных параметров.

Поскольку люди не любят зданий, которые выглядят дешево, в дело идут «обманки», начиная с кирпичной облицовки и кончая дверями на картонном каркасе и мебели из древесностружчатой плиты; обманчивая внешность, особенно во всем, что касается отделки, стала нормой. Нормой стали и стерильные интерьеры, качество которых зависит от тех же обманок — косметика поверхности, освещение, манипулирующее психологической обстановкой, оборудование, с помощью которого эти пространства только и становятся обитаемыми. Со всех сторон окружаемые жесткостью и резкостью форм, эстетическая чувствительность, а в месте с ней и этическое равновесие, оказываются притуплены. Люди, будучи окружены почти все время безжизненными и искусственными материалами — стремятся ограничить свои стремления лишь тем, что реально можно приобрести. Именно при эстетическом голодании эмоциональная часть человеческого существа ищет удовлетворения в переизбытке желаний. В одних местах человек ощущает себя не полноценным гражданином, а одной лишь статистической единицей; в других — здания громоздятся над головой с выражением угрозы. Почти никто не думает об архитектуре, но очень многие ее чувствуют как социальный аспект среды, с которым встречается современный человек; в некоторых это чувство мертво, потому что их художественный инстинкт ослаблен, искажен или вообще уничтожен — не без участия самой архитектуры; и такое ощущение, что главная тенденция века состояла в том, чтобы порождать формы, пространства, линии и цвета, которые словно отсасывают жизненную энергию и мертвы по своей природе.

Возникающая архитектура больна, она способна передавать свою болезненность людям, заставляя их скверно себя ощущать и даже болеть, так что биологические последствия архитектуры вполне могут быть измерены. [5; 121] Архитектура несет ответственность за уменьшение загрязнений и экологического урона, ответственность за уменьшение вторичных биологических последствий для обитателей домов, ответственность за то, чтобы отзываться на окружение и работать в гармонии с ним, ответственность перед индивидами, вступающими с ней в контакт, ответственность за область эстетического и всех человеческих чувств, ответственность распространяется и на тщательный отбор строительных материалов и технологии их применения с учетом воздействия на здоровье как жильцов, так и на средовое воздействие материалов. Такого рода ответственное отношение неизбежно включает в себя прислушивание к тому, к чему взывают место, время и общественная потребность.

Чтобы обрести лечащие свойства, место должно нести в себе гармонию, вбирать в себя изменение как органическое развитие, так что и новые здания не воспринимаются как вторгшиеся пришельцы, а неоспоримо принадлежат тому месту, где они возникли. Они должны соответствовать окружению и быть ответственными. Места и здания должны питать человеческое существо. Философия маленьких домов давно не дает покоя архитекторам в условиях постоянно дорожающей земли. Поэтому в современное время, в условиях экономии средств и стройматериалов, особенно актуальна тема, затрагивающая экономичные варианты строительства, которая приводит к вопросу минимизации жилого пространства с максимальным его функциональным насыщением, использованием ручного труда, когда строитель получает возможность быть художественно вовлеченным в собственную работу, ведь только тогда у законченного сооружения есть «душа» еще до того, как оно занято людьми. Тогда и дух места возникает не вопреки зданию, а благодаря зданию. Думать о пользователезначит непременно осмыслять здание как пространство, а его фасады — как границы пространства и чтобы обладать гармоничностью, новое должно быть органичным развитием того, что уже тут есть, а не пришельцем, не чужим.

Форма архитектуры должны быть глубоко местной, «здешней», чтобы соответствовать месту своего рождения. Особенность нашего времени в том, что мы разучились бережно относиться к культуре, поэтому исследование традиционных природных материалов в совокупности с современными отраслями проектирования может дать положительные результаты и привести к новым методам проектирования. Объединение различных отраслей проектирования позволяет рассмотреть каждую из составляющих в совокупности друг с другом, гибким образом переплетаясь и соединяясь они создают поле деятельности для появления новых решений в области проектирования предметнопространственной и архитектурнообъемной среды.

I. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Дом и его роль в жизни человека Как ни парадоксально, в наше время нет науки или области знаний, которая рассматривала бы дом целиком, во всех его многочисленных аспектах, исходила бы из целостного подхода к нему. существует множество специалистов по отдельным строительным конструкциям: вентиляции, отоплению, архитектуре, дизайну интерьеров и т. д. а что такое дом сам по себе и каким должен быть современный дом в целом, по существу не говорит никто. [4]

" Дом представляет собой результат соединенных усилий владельцев, архитекторов, инженеров, электриков и декораторов. Ни один человек не может подписать законченное полотно. Работа, по большей части, производится компанией весьма пестрого состава, причем многие едва знакомы друг с другом или хозяевами, а некоторые вообще не догадываются о существовании прочих участников." , — Сирил Норткот Паркинсон.

Из многих источников, определением, наиболее близким к целостному понятию дома является выражение — «дом — родовое гнездо». Оно подсказывает главный вывод — дом есть место, в котором возможно устойчивое существование человека в течении многих поколений. Если жилище не обеспечивает возможности выполнения этой основной функции — это не дом. Отсюда следует определение дома как искусственного убежища, способного обеспечить одной или нескольким семьям устойчивое существование во многих поколениях. Причем сам дом физически может перестраиваться и меняться, но оставаясь тем же самым по своей функции. Из этого определения следует, что дом, это то место, где могут появляться дети, и развиваться так, что, став взрослыми, они, в свою очередь, захотят и будут способны иметь семью и детей, в количестве достаточном для продолжения рода. Иными словами качество последующих поколений (с точки зрения их воспроизведения) в настоящем доме не ухудшается. В противном случае, неизбежно произойдет уменьшение численности последующих поколений и вырождение, быстрое либо растянутое во времени, но с одним финалом. [4]

Городская квартира экзамен на звание дома не выдерживает. Как показал опыт последнего столетия, качество поколений, вырастающих в квартирах, с точки зрения репродуктивных способностей, заметно падает с каждым поколением. И это приводит к быстрому, в течение трех — четырех поколений вырождению и исчезновению семей, попавших в городскую «квартирную западню» .

Настоящий дом всегда связан с землей и дает возможность своим обитателям чувствовать себя хозяевами хотя бы небольшого, но своего участка земли, иметь возможность потрудиться на нем. Отсюда же следует и неутешительный вывод — большая часть современных горожан оказываются людьми бездомными. Квартира не дом, это жилплощадь. 12]

1.2 Архитектура и современность За последние полтора столетия индустриальная эпоха кардинально изменила характер массового жилья, что не могло соответствующим образом не сказаться на культуре, массовой психологии, социально-экономических отношениях и не в последнюю очередь — на состоянии окружающей среды.

По всему миру эпоха благих намерений в области градостроительства оставила после себя пугающих, безжизненных монстров, возвышающихся среди огромных пустот непространства. По сугубо практическим соображениям удобства монтажа или складирования мы прибегаем к прямой линии и ее побочному продукту — прямоугольной форме. Как бы ни была эффектна, скульптурнопоразительна архитектура такого типа, она есть продукт рационального и сухого интеллекта, но не сердца, ведь в ней мощь образа ищется за счет подавления более субтильных чувств. Такого рода здания не формируют мест, в которых хорошо находиться или которые можно вообще ощущать рукой, глазом, прикоснуться душой — вообще ощутить. Ничто не может выжить в этом жестком, прямоугольном, минеральном мире без особой искусственной поддержки — без автомобилей, скоростных лифтов, кондиционирования, телевидения, цветомузыки, коммерциализованных развлечений, — он был бы необитаем вообще; мир, формируемый из одних прямоугольников, представляет собой пустыню для души. Прямоугольные формы образуют тот класс форм, удобных для машин и соответствующих механистичности мышления. Наряду с прочим, абстрактность и искусственность приводят к той отчужденности. Помещения, ограниченные жесткими краями жестки и суровы. [5; 37]

Мы обитаем в мире, заполненном прямоугольниками сооружений. Таким образом, наше окружение — особенно, если мы живем в городевыстроено из стерильных призм и обманчиво убедительной, манипулятивной по характеру кривизны. Управляемый, утверждающий зависимость человека от других людей, преимущественно практический мир подчеркнуто прямоуголен, объекты в этом мире, состязаясь за внимание покупателя или выражающие вовне чье-то персональное начало, как правило приобретают обтекаемую форму. Ересь сверхпрактичности и чувственное погружение в реакции внутреннего конфликта обрывает целостность человеческого существования. Чтобы укрепить целостность, свободу и здоровье, необходимо найти способ, посредством которого сущность прямоугольного и сущность криволинейного могут быть осмысленно соединены. Гармоничность окружения дает опору и внешней, общественной, и внутренней или личностной гармонии. Гармония бывает достижима посредством верного применения правил, но сами правила безжизненны. Остро недостает жизненосных, возбуждающих воображение, разнообразных и вместе гармонизированных форм. Прямоугольныепространства не слишком хороши для поддержания жизни, но зато они удобныдля складирования вещей. В наши дни большинство помещений прямоугольны и ограничены жесткими, идеально выглаженными поверхностями, спроектированные как «склады» для людей. [5; 123]

Помещения такого рода можно сделать обитаемыми лишь с помощью мебели, домашних растений, декоративных предметов и всего прочего, что способно привлечь к себе внимание. Чтобы этого добиться, нужно как правило довольно много предметов. При минимуме обстановки, такие помещения всего лишь пустые и стерильные коробки. В таких пространствах, как в витринах магазинов, весь интерес заключен в разнообразии наполнения. Они и результат и средство самоподдержания материалистической культуры. Дело не в прямоугольности как таковой, но лишь в ее способности отсасывать жизнь у живого. Там, где материалы, фактуры, свет и цвет, живые линии и, главное, человеческая деятельность могут заново вдохнуть жизнь в такие формы и пространства, практически и нормативно-культурные свойства прямоугольного могут обращаться в достоинство. Атмосфера места в гораздо большей степени создается материалами и игрой света на них, чем архитектурой. [5; 95]

Все объекты должны находиться в экологическом равновесии с природной средой, для этого дом должен рассматриваться не в отдельности от окружающей его среды, а вместе с ней. [11; 76]

Мы войдем в историю как поколение разрушителей-разрушителей мест, экологического равновесия и человеческого в человеческом существе. Практика показывает, что в сфере проектирования гражданских зданий архитекторы в массе своей утратили способность целостного видения здания как сложной многогранной искусственной системы, и не способны организовать его системное проектирование.

1.2.1 Проблема взаимодействия человека и естественной среды В современную эпоху информационного взрыва и информационной революции человечество вынуждено за ограниченное время осуществить приспособление к новым условиям своего бытия. Это резко актуализирует необходимость философского обсуждения самой проблемы взаимодействия человека с информационной и окружающей средой. На первый план выходит проблема успешной адаптации человека в современной окружающей среде. Проблема адаптации человека неотделима от вопроса о самой его сущности, актуального для философов во все времена. Информационная среда, становясь все более важной и неотъемлемой частью окружающей среды, предъявляет к человеку возрастающие адаптивные требования. Человечество было вынуждено адаптироваться к природной и искусственно созданной информационной среде на всем протяжении своего развития, однако, жизнь современного человека определяется новыми реалиями, новыми экологическими и социальными обстоятельствами. Поэтому сейчас весьма актуальна задача анализа позитивных и негативных аспектов процесса адаптации, осмысления новых путей адаптации человека к среде обитания и новых форм построения информационной среды, максимально отвечающей запросам общества и личности.

Ныне необходимо искать контуры современной целостной концепции человека как адаптивно-адаптирующего существа на основе философского анализа единства и взаимозависимости социального и природного аспектов адаптации. В результате создания человеком новой окружающей среды возникает ситуация, при которой организм человека не имеет эволюционно подготовленной нормы реакции и, поэтому, реагирует на изменения среды появлением новых профессиональных заболеваний, хроническим напряжением адаптационных систем. Специфика современной среды ведет к коррекции существующих природных и социальных механизмов адаптации человека и выработке новых. Информационные технологии, став стержнем современной цивилизации, изменяют не просто качество и содержание жизни современного человека, они грозят трансформировать сам способ его бытия в мире.

1.2.2 Ответственность человека за экологический ущерб

Типичное индустриальное жилье «пожирает» слишком много природных ресурсов и по одному этому критерию должно быть признано не отвечающим вызовам современности, антиэкологичным и терминальными в значении уничтожающего.

Переселение в квартиру в многоэтажном доме означает отрыв от земли, разрыв связей с местным ландшафтом. Квартира скорее наследница юрты кочевника, а не дома земледельца. Можно сказать, что индустриальная эпоха сделала массы людей кочевниками или бездомными. Этот факт выглядит парадоксально, поскольку, казалось бы, индустриальное общество — общество потребления достигло невиданных успехов в обеспечении материальных потребностей людей. Однако если посмотреть результаты, выяснится, что их основную и фундаментальную потребность — потребность в достойном жилище — оно удовлетворяет плохо. Получается, что удовлетворение индустриальным обществом материальных потребностей людей носит поверхностный, символический характер.

В индустриальную эпоху горожанин, как правило, не строит и не заказывает себе жилье по своему вкусу, а покупает или получает уже готовое и типовое. Естественно такое жилье меньше отвечает его индивидуальным потребностям, или не отвечает вовсе. В то же время возможность индивидуального самовыражения через свое жилище, признана ООН как одно из необходимых свойств достойного жилища. Поэтому для горожанина естественно стремиться к тому, чтобы его основным жилищем была не квартира, а дом с участком, отдельный или блокированный, не обязательно за городом. И такое желание нельзя считать излишеством и с точки зрения общественных интересов.

Современный городской дом, по меткому выражению архитектора А. М. Сидорина, подобен больному в реанимационной палате — опутан системой трубок и проводов, разрыв хотя бы одной из которых является для него критическим. Ясно, что ни о каком запасе прочности по отношению к природным или техногенным бедствиям для такого жилья говорить не приходится. Через несколько часов после отключения любой из систем жизнеобеспечения (тепла, воды канализации, электроснабжения), многоэтажные дома становятся непригодными для проживания. Это относится не только к отдельным домам, но и к целым районам и городам.

Традиционные дома в силу их неэкологичности в массе явно не удовлетворяют требованиям не только современности, но и тем более недалекого будущего. Для ближайших десятилетий такие требования представляются уже ясными. Это. прежде всего минимальное потребление энергии и других ресурсов, минимизация отходов, максимальная автономность, детоксикация жилого пространства. Суммируя, можно сказать: жилище должно стать более здоровым, экологичным, удобным, безопасным, просторным, теплым (в северном климате) и, конечно, красивым.

1.2.3 Жилище и здоровье человека Становится все более ясным, что психика типичного горожанина не выдерживает увеличивающихся нагрузок, связанных с дополнительным давлением на нее новой третьей реальности — виртуальной. Сохранить в этих условиях психическое равновесие можно только скомпенсировав увеличивающиеся агрессивные информационные потоки общением с первой реальностью — с землей, растениями, животными и близкими людьми. Все это нетрудно сделать в экологическом доме, который в этом оказывается еще и средством психической защиты.

В отрицательный зачет для многоэтажной застройки идет почти полное отлучение от физического труда, изоляция от природы и от земли, которые чрезвычайно негативно сказываются на здоровье человека, и отнюдь не только на физическом.

Медиками зафиксировано ухудшение здоровья людей проживающих на этажах выше четвертого-пятого, возрастание агрессивности и количества психических расстройств. Если сравнить условия жизни в отдельном доме с жизнью в многоквартирном, то легко увидеть, что жизнь в последнем имеет немалое сходства с казарменной. Быт обеднен и унифицирован, подчиняется множеству внешних ограничений и ритмов, свобода творчества и самовыражения существенно сужена. [1; 24−27]

В современных материалах для строительства и отделки используется около 70 000 химических комбинаций, которые высвобождают в воздух до 1 000 агентов. Известно, что есть эффект синергии, как это и происходит с загрязнениями, температурой, электрическими зарядами и ионизацией воздуха, но и без того существует бесчисленность химических сочетаний, воздействие которых на организмы неизвестно. Дополнительная сложность заключается в том, что великое множество симптомов, вроде головных болей, раздражительности, нервических состояний, проблем с памятью и усталостью, дерматиты, астма, вечный насморк, гриппозное состояния, раздражение бронхов, глаз, горла, воспринимаются чаще всего как несерьезное, или вообще от них отмахиваются, считая «нормальным» легким недомоганием. Раковые заболевания чаще всего обнаруживаются много лет спустя от воздействия канцерогенов, нередко после большего промежутка времени. В наши дни мало людей, которые проводили бы менее трех четвертей своей жизни в помещениях и транспортных средствах, а ведь современные здания существенно отличаются от тех, в каких жили всего поколением раньше, и по материалу и по микроклимату. С одной стороны, те проблемы здоровья, что сопряжены с сыростью, холодом, свирепыми сквозняками, нехваткой солнечного света или затененностью, почти исчезли. С другой — возникли новые, те, что вызываются токсинами, радиацией, электричеством. Новые материалы, новые конструкции, новые стандарты привнесли с собой и совершенно новые проблемы, к которым никто не был подготовлен. [10]

Расширение внимания к воздействию интерьера на здоровье происходит очень медленно. Внимание публики сосредоточено в первую очередь на проблеме сохранения лесов, патогенных свойствах кондиционирования воздуха и т. п., но в целом профессиональный мир архитектуры, не проявляет интереса к чему-либо сверх этого.

Реальное отличие новых домов отстарых заключено в том, что всевозможные угрозы для здоровья стали малозаметны. Многие конструкции спроектированы так, чтобы скорее защитить строительный материал как таковой, а не обитателей дома. [10]

Недостаточная освещенность может вызвать сезонные нарушения равновесия, вызывающие депрессию, сонливость и тягу к самоубийству. И в то же время слишком много света в помещении чрезмерно раскрывает его, лишает чувства защищенности, тогда как мы в конце концов для того и строим здания, чтобы достичь защищенности и от внешней среды и от общества других людей. Чем жестче и безжизненнее окружение, тем сильнее мы ощущаем усталость, тупую напряженность всего естества, тем меньше хочется жить. Чем оно мягче и насыщеннее жизнью, тем сильнее в нас ощущение свежести, бодрости и сил: мягкое дуновение свежего воздуха, а не тяга из вентиляционных каналов; приглушенный звук, а не гулкое эхо, живой и умеренный свет, отраженный от зеркала воды или проходящий через листву сквозь окна, обращенные в разные стороны, что придает ему богатство полутеней. Живая зелень в тени приносят с собой мягкость и сезонные ритмы. [5; 21]

Как отмечал Н. Ф. Реймерс, человек исторически более приспособлен к жизни в сельской местности, поэтому городская среда вызывает в нем стресс. Выключение человека из природных циклов (смена дня и ночи, сезонов, колебания температуры, давления, влажности, геомагнитного поля и т. д.) неизбежно приводит к расстройству здоровья. Чем сильнее жилище отделяет человека от природных циклов, тем менее оно способствует сохранению его здоровья. Городская жизнь в действительности оказывается для человека не столько способом существования, сколько способом угасания. Это не бросается в глаза только потому, что приводит к видимым результатам не в течение жизни человека, а на протяжении нескольких поколений.

" Мы не можем просто считать, что технология решает все. Мы должны рассматривать все системы и природу, используя целостный системный подход. Современное сообщество (включая способ нашей жизни в многоквартирных домах) напоминает жизнь механизмов. Это не те места, которые обогащают человека. Люди нуждаются в более тесном контакте с природой и природными системами, чтобы научиться жить с ней в гармонии. Мы можем строить современные дома в тесном контакте с природой, в согласии, а не в противостоянии с ней. Образцовый экодом заставит людей задуматься об альтернативных путях и природных источниках" , — Клаус Цайтлер (Мэр Вюрцбурга)

1.3 Экологичная архитектура Пассивный дом Экодом — это целый ряд технологий и принципов жизни, выходящих за рамки экологического дома. Экодомом, как правило, является индивидуальный дом, построенный с применением ресурсосберегающих, энергоэффективных и малоотходных технологий, не оказывающих негативного влияния на окружающую среду. Экодом автономен в отношении центральных систем обслуживание (отопление, электричество). Одной из важных составляющих при строительстве, является применение энергоффективных технологий. Постройка энергоффективных домов уже сейчас позволяет экономить ресурсы на отопление и электричество, что особенно актуально в свете перманентно растущих цен на энергоносители. [11; 17]

Энергоэффективный дом за счет целого ряда принятых при строительстве мер, особенностей конструкции, правильного утепления и расположения экодома по отношению к сторонам света позволяет значительно снизить потребление тепла и электричества, практически в 10 раз, по сравнению, с обычным домом. Такие постройки называются нулевыми домами, или пассивными домами. Нулевому пассивному дому требуется незначительное отопление при отрицательных температурах. Большую часть времени года нулевой экодом не нуждается в отоплении, поскольку отапливается теплом, выделяемым людьми и бытовыми приборами, автономыми источниками тепла. В обычном доме на крышу приходится 10−15% теплопотерь, на вентиляцию 30−35%, окна 20−25%, 15−20% стены и фундамент 20−25%, т. е. обычный дом помимо самих жильцов, отапливает еще и улицу. Нулевой пассивный дом практически лишен этого недостатка. При этом стоимость строительства нулевого экодома превышает стоимость обычного не более чем на 30%. Эта разница с лихвой окупается в течении следующих лет проживания в нулевом доме.

Таблица 2 Различные методы экономии энергии

В понятие энергоэффективности входит также и энергоэкономность, поскольку сбережение выгоднее в 4−5 раз, чем дополнительная выработка эквивалентного количества энергии, т. е. проще и эффективнее экономить, чем увеличивать выработку. В целом энергоэффективные технологии подразумевают как сбережение, так и более эффективное ее использование. Переход на альтернативные источники энергии решат вопрос не только автономности экодома, но и в целом улучшат экологическую обстановку.

Известны несколько типов пассивных систем, в которых основной частью служат конструкции зданий: система прямого облучения, когда солнечная радиация проходит сквозь оконные стекла, имеющие высокое пропускание лучей с длиной волн 400 — 3000 нм, но задерживающее инфракрасные лучи с длиной волны около 10 мкм (парниковый эффект), после чего солнечные лучи нагревают пол, стену или чердачные конструкции высокой теплоемкости и аккумулирующие энергию (например, темный кафель); система «массивная стена» (Тромба—Мишеля), представляющая собой толстую стену с одной темной поглощающей поверхностью, которая закрыта стеклом, расположенным на небольшом расстоянии (100 — 120 мм) от стены. В верхней и нижней частях предусмотрены проемы для циркулирования воздуха, который при нагреве его от темной поверхности стены становится легче и перемещается ввиду термосифонной циркуляции; летом для исключения перегрева используют затеняющие устройства, а в ночное время для сокращения потерь теплоты стекло закрывают трансформируемой теплоизоляцией; модификация такой конструкции — система типа оранжереи, когда за массивной стеной размещают помещение, отапливаемое за счет конвекции от массивной стены. Все пассивные системы должны включать в себя автоматическое регулирование температуры. Гелиоэнергоактивные здания должны удовлетворять требованиям незатеняемости, рациональной формы и ориентации исходя из свойств поля солнечной радиации. Гелиоприемники располагают на обращенных в южную сторону склонах кровель, экранах лоджий, стенах; при строительстве на склонах используют уклоны для размещения гелиоприемников или отражателей. [9; 39−51]

Корпус экодома Тепловая инерция экодома Прежде всего, дом обменивается тепловой энергией с окружающей средой, и в зависимости от географических условий и сезона этот поток может быть суммарно направлен как внутрь дома, так и наружу. Для России как северной страны актуальна в первую очередь потеря домом тепловой энергии в холодный период года. Роль теплового аккумулятора, обеспечивающего тепловую инерцию экодома, выполняет термическая масса, составляющая внутреннюю часть наружной стены, внутренних перегородок и межэтажных перекрытий. Этот пассивный аккумулятор тепла должен состоять из тяжелого материала, чтобы поддерживать постоянную температуру в доме при периодическом протапливании. Кроме того, внутренние стены могут и понижать температуру до оптимальной, аналогично тому, как это происходит в традиционной русской печке.

В случае применения каркасной конструкции внешняя стена целиком состоит из легкого материала (утеплителя), тогда внутри дома необходимо устраивать специальную конструкцию, обеспечивающую необходимую тепловую инерцию — суточный аккумулятор, в котором могут быть расположены дымоходы, воздуховоды от солнечного коллектора или в него может быть встроен сам источник тепла. Эта система может быть выполнена из кирпича, бетона, грунтоблоков, а может быть выполнена в виде бака, заполненного водой. Масса этой системы определяется тем, какая тепловая инерция здания необходима. Например, ее можно определить, исходя из условий протапливания один раз в сутки при самых низких температурах (один раз в течение двух суток и т. д.).

Электроэнергия расходуется на освещение и привод различных бытовых приборов и устройств. В конечном итоге она вся рассеивается внутри дома в виде тепла. Продукты питания также добавляют в него энергию. Тепловыделения от бытовых и осветительных приборов, а также от людей и домашних животных (энергия продуктов питания) объединяются под понятием внутренних тепловыделений, и учитываются строительными нормами обычно как 10 втм2. Это немалая величина, она сопоставима по мощности с отопительной системой, которая в средней полосе составляет 60 — 100 втм2. Феномен внутренних тепловыделений объясняет, почему в принципе возможны дома без отопления, или так называемые пассивные. Действительно, если снизить теплопотери дома за счет хорошего утепления в 8 — 10 раз то внутренних тепловыделений окажется достаточно для его отопления. [13; 5]

Сглаживать колебания температуры внутри здания, можно не только делая его массивным, но и увеличивая его теплоизоляцию. Последнее также предпочтительнее, поскольку, помимо сокращения затрат на отопление, позволяет облегчить, а значит удешевить здание и фундамент и упростить его строительство за счет снижения транспортных расходов. Таким образом, хорошо теплоизолированные здания могут, при сохранении той же тепловой инерционности, быть более легкими. Если увеличивать теплозащиту здания, то в той же мере можно уменьшать массу его конструкций, без изменения показателя тепловой инерции.

Энергопотери дома За малым исключением, энергопотери дома носят тепловой характер, поскольку почти вся выделяющаяся в доме энергия, будь то механическая, электрическая, лучистая, переходит, прежде чем покинуть дом, в тепловую форму. Тепловая энергия теряется домом по трем основным каналам:

* через непрозрачные ограждающие конструкции (стены, пол. потолок)

* через светопрозрачные ограждения (окна, фонари)

* за счет вентиляции.

Потери по этим каналам в обычных (неэнергоэффективных) домах примерно одного порядка, т. е. на каждый приходится ориентировочно треть. Если перекрыть какой либо один из этих каналов, потери по другим возрастут и частично обесценят затраченные усилия. Поэтому уменьшать тепловые потери целесообразно параллельно по всем трем направлениям. [11;5]

Теплоизоляция Теплопроводность — передача тепла на молекулярном уровне через столкновение молекул. Воздух является хорошим теплоизолятором в «обездвиженном» состоянии и плохим в свободном. Это объясняет то что воздушные прослойки в конструкциях неэффективны для теплоизоляции. К натуральным органическим утеплителям относятся пакля, вата, шерсть, войлок, костра, мох, торф-сфагнум, хвоя, камыш, солома, древесная стружка, сухие листья, подсолнечная лузга, опилки, сено, пробка и т. д. Практически все они сейчас незаслуженно забыты и не используются. [13; 6−7]

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. Остатки при замене легко утилизируются на участке. Одна из главных особенностей использования естественных утеплителей — необходимо предусмотреть, чтобы в них не селились мыши (варианты защиты соломенного утеплителя от грызунов: заполнение сыпучим материалом зазора вокруг утеплителя из соломы, пересыпка известью, кедровой хвоей, облицовка мелкой металлической сеткой по низу и верху стены).

Фундамент При возведении фундамента нарушаются сложившиеся естественным образом на этом месте водотоки, которые составляют гидрологический режим местности. К этому режиму, в свою очередь, приспособлены все местные растительные экосистемы, фундамент представляет из себя плотину для движущихся подземных вод, вследствие чего после его постройки уровень грунтовых вод будет повышаться. От повышенной влажности с одной стороны будет страдать сам фундамент и подвал, с другой местность вокруг из-за нарушения ее устоявшегося гидрологического режима. [11; 13]

В настоящее время глинобитные полы почти вышли из обихода. Хотя еще сравнительно недавно глинобитные полы были явлением обыденным не только в хозяйственных постройках, но и в жилых домах, потому что глина материал не просто долговечный, а вечный, к тому же доступный и экологически чистый. Чтобы сделать глинобитный пол нужно сначала вырыть котлован глубиной 50−60 см, и уложить на дно слой песка толщиной 10 см. Песок уплотняют ручной трамбовкой. На песок укладывают слой щебня или речной гальки. Чем больше будет нагрузка на пол, тем крупнее должна быть засыпка. Пол можно упрочнить, если сверху щебня или гальки уложить крупные, до 15 см в диаметре, камни. Глину лучше использовать жирную, с минимальным содержанием песка и примесей. Для большей прочности в раствор добавляют мякину, соломенную сечку, льняную или конопляную кострицу. Раствор замешивают густой и выкладывают его на слой камней или щебня таким образом, чтобы слой глины был толщиной 10−15 см. Раствор выравнивают и трамбуют. Если в процессе уплотнения на поверхности пола появятся камни, значит, слой глины оказался недостаточным. В таком случае нужно добавить глинного раствора, выровнять его и трамбовать снова. Если камни появятся еще, раствора нужно будет добавить еще. В конец работы глинную поверхность посыпают крупным песком и утрамбовывают снова, чтобы песок смешался со слоем глины. Остатки песка удаляют.

Стены При строительстве экодома важно обеспечить необходимую теплозащиту и тепловую инерцию экодома. Однородные стены, на основе какого либо одного материала (дерево, кирпич, бетон и т. д.) за редким исключением неэффективны.

Конструкция стены выглядит следующим образом, если послойно рассматривать ее в направлении изнутри — наружу: сначала идет слой отделки (побелка, обои и т. д.), затем — слой штукатурки, пароизоляция, несущая часть стены (из кирпича, бетона, дерева, грунтоблоков и т. д. или каркас), слой утеплителя, вентилируемый зазор, облицовка. Для упрочнения конструкции стены между слоями устраиваются специальные связи. Стена может состоять из однородного теплоизолирующего материала, а может состоять из тяжелой несущей части и легкого утеплителя. В последнем случае утеплитель всегда располагается снаружи. Каркас может быть выполнен из дерева. Заполнителем каркаса могут служить: грунтоблоки, саман, глинобитная стена и другие материалы. Основная нагрузка приходится на каркас. Утеплитель и облицовка крепятся к каркасу с внешней стороны.

Каркасные стены предпочтительны для строительства экодома. Каркасные стены просты, их можно быстро возвести, сделать крытое помещение и производить работы при любой погоде. При применении каркасной конструкции теплоинерционный слой (наполнитель каркаса) в ограждающих конструкциях можно не делать. Необходимая тепловая инерция может быть обеспечена за счет применения внутренних аккумуляторов тепла, в том числе — массивных межкомнатных стен.

Материалы которые бы обладали хорошими теплоизоляционными свойствами и одновременно прочностью достаточной для выполнения несущих функций в малоэтажном здании пока не созданы. Для одноэтажных зданий такие варианты существуют, например, соломенные блоки. В любой стене невозможно полностью избежать мостиков холода, хотя бы по причине наличия окон и дверей. Они представляют собой перемычки из прочных, и потому относительно теплопроводных материалов, проходящих через слой теплоизолятора. Важно в достаточной степени минимизировать их теплопроводящее влияние. В настоящее время заявление о том, что в нашем климате необходимо строить утепленные стены толщиной 0.5 — 0.8 метра.

Вентилируемые фасады Стены с вентилируемыми фасадами отличаются тем, что между наружным отделочным слоем и утеплителем, у них имеется воздушный зазор толщиной не менее 2 — 2.5 см. Слой этот служит для испарения влаги из тощи стены и сообщается внизу и вверху с атмосферным воздухом. Наружная защитная оболочка обычно выполняется из плитного материала на легком каркасе. Удерживают ее в вертикальном положении кронштейны, соединяющие ее с основной несущей конструкцией и расположенные в шахматном порядке. Они при этом служат мостиками холода, поэтому должны выполняться из материалов с минимальной теплопроводностью. Очень серьезным преимуществом вентилируемых фасадов является их отличная ремонтопригодность. Такую стену легко снаружи разобрать, починить, переделать и вновь собрать.

Рационально сконструированная стена в варианте вентилируемого фасада, должна состоять из следующих слоев:

* внешней прочной оболочки

* воздушного зазора, для удаления излишней влаги из утеплителя

* ветрозащитной (но влагопроницаемой) пленки

* слоя теплоизолятора

* пароизоляционного слоя

* внутреннего несущего каркаса или тонкой оболочки

* внутренней отделки Прочная внешняя оболочка должна выполнять роль внешней декоративной отделки, защиты от ветра, осадков, и предохранения от механических повреждений непрочных последующих слоев, а также служить опорой для размещения различных устройств, таких как солнечные коллектора, оконные ставни, балконы и т. д.

Облицовка стены кроме эстетической функции выполняет еще и функцию защиты утеплителя от атмосферных воздействий (дождя, ветра, снега). Типы облицовки могут быть любыми: штукатурка, облицовочный кирпич, камень, дерево в различных вариантах и т. д. Пароизоляция защищает стену от проникновения пара из дома во внутрь стены в холодное время года, чтобы избежать накопления влаги внутри стены. Для пароизоляции используют плотную бумагу, полиэтиленовую пленку, паронепроницаемую фанеру. Тщательно выполненная кладка из грунтоблоков или самана сама выполняет роль пароизоляции. В экодоме применяются природные, экологически чистые материалы: известь, керамика, песок, дерево. При желании можно оставлять неоштукатуренными кирпич, грунтоблоки, гипсовые блоки и др. аналогичные материалы.

Крыша Крыша может выступать как место для размещения на ней элементов солнечной энергетики (солнечные коллекторы для нагрева воздуха, воды, солнечные батареи для преобразования солнечной энергии в электрическую). С поверхности крыши можно собрать значительное количество воды для полива и других технических нужд.

Конструкция совмещенной крыши практически такая же, как конструкция стены. Если последовательно рассматривать, как она устроена, в направлении изнутри — наружу, то сначала идет отделка, потом обрешетка, балки, пароизоляция, утеплитель, гидроизоляция, обрешетка и внешнее покрытие. Очень важно предусмотреть вентилируемое пространство над утеплителем, которое обеспечит непрерывное просушивание утеплителя и всей конструкции крыши. Наклон крыши должен быть таким, чтобы избежать большого накопления снега. Крепление инженерного оборудования на крыше может осуществляться двумя способами: а) оборудование встраивается в конструкцию крыши, б) оборудование размещается на специальных посадочных местах, предусмотренных на крыше.

Окна Инженеры теплотехники издавна называли окна «тепловыми дырами» во внешней оболочке дома. Окна, особенно южной ориентации, являясь «тепловыми дырами», не только способствуют переохлаждению помещений зимой, но и перегреву летом, что представляет собой серьезную проблему в южных странах. И в северных странах при большой плошади остекления, характерной для теплиц и зимних садов летний перегрев также может потребовать непростых конструктивных решений для его устранения.

Любое тело, температура которого больше абсолютного нуля (- 273 °С) излучает электромагнитные волны. Электромагнитное излучение в зависимости от длины волны (или что тоже самое — частоты) проявляет себя по разному: (в порядке увеличения частоты) то как радиоволны, то как тепловое излучение, инфракрасное, видимый свет, ультрафиолет, рентгеновские лучи. Набор длин волн излучаемых материальным телом сильно зависит от его температуры. А именно, горячие тела излучают больше коротких волн (высокочастотных), холодные — длинных (низкочастотных). Посредством испускания и поглощения излучения тела обмениваются тепловой энергией. В отношении окон это проявляется следующим образом. Излучение солнца коротковолновое — максимум его лежит в видимом диапазоне. В этом диапазоне оконное стекло прозрачно — пропускает 80 — 90% энергии излучения. Солнечная энергия почти без помех проникает через окно (если оно чистое) в помещение и поглощается находящимися в нем предметами интерьера, стенами и т. д. Они тоже излучают, но в невидимом инфракрасном, более длинноволновом диапазоне. А излучение этого диапазона стекло пропускает плохо, больше отражает и поглощает, поэтому, тепловая энергия оказывается в ловушке, ей трудно вырваться наружу. Температура помещения за счет этого повышается, зимой это полезно, летом — наоборот. Это называется парниковым эффектом. Он действует и в парниках и в атмосфере, где роль стекла выполняют пары воды и некоторые газы.

С помощью специальных покрытий или пленок, наносимых на стекло, можно его сделать еще более непрозрачным (сохраняя прозрачность для видимого света) для излучения тел при комнатной температуре. Тогда накопление тепла за стеклом увеличится. Это и есть то, что называют спектрально селективными покрытиями оконных стекол. По этому же принципу создания ловушки для энергии коротковолнового излучения, работают и тепловые солнечные коллекторы.

В качестве временной теплоизоляции могут быть использованы различные термоставни. С учетом использования термоставен, может быть получен эквивалентный коэффициент сопротивления теплопередаче окон 3 — 4 (м2°К)/вт., что достаточно для строительства домов нулевого теплопотребления даже в холодном климате. Следует дополнительно учитывать и то, что теплосберегающие окна одновременно обладают и повышенными шумоизолирующими свойствами. Термозащитные оконные устройства, при их широком распространении, смогут решить еще одну актуальную проблему — создание энергоэффективных зимних садов и пристроенных теплиц.

Возвращение к деревянным рамам, только на более высокотехнологичном уровне, выгодно со всех сторон. Во первых, при производстве этих изделий фактически не образуется побочных токсичных для биосферы веществ. Да и отслужив свой срок, такие рамы не превратятся в токсичные отходы, в отличие от ПВХ. Во-вторых, развитие деревообработки означает уменьшение экспорта круглого леса, а значит, более разумное использование лесных ресурсов страны.

Самоочищающееся стекло Как известно, световой поток через загрязненные стекла сильно уменьшается, потери могут достигать 50%. Это снижает естественную освещенность в помещениях, производительность солнечных коллекторов, приводит к необходимости либо часто мыть стекла, либо перерасходовать электроэнергию. Ключевой элемент новой технологии, по заявлению официального представителя компании-производителя — это сверхтонкий (всего 40 нм) слой специального покрытия, которое наносится на стекло в процессе его производства. Покрытие содержит диоксид титана, благодаря его каталитическим свойствам, под действием ультрафиолетового излучения, происходит расщепление органических веществ, попадающих на стекло. Второй секрет нового стекла — в том, что оно смачивается водой. Это означает, что дождь, попадающий на него, не разбивается на отдельные капли и потоки. Вместо этого дождевая вода стекает сплошным потоком, смывая с него накопившуюся грязь. А в тех районах, где дожди нечасты, грязь легко смыть обычной водой из шланга. Такое стекло выгодно применять не только для окон и зимних садов, но и для солнечных коллекторов. Чистые стекла пропуская максимум света в помещения снижают затраты на искусственное освещение.

Свет и его влияние на человека Искрящееся колебание света свечи, при явной недостаточности по яркости, обладает тем не менее жизнью, которой напрочь лишен механически колеблющийся свет электрической лампы, в особенности флуоресцентной лампы «дневного света». Такой же полнотой жизни обладает и дневной свет в помещении, где есть несколько окон, что создает игру света, полутени и тени за счет разных участков неба в окнах. Однонаправленный свет из единственного источника лишен такой жизненной силы, будь то обычное окно или окно во всю стену.

Свет из двух окон, размещенных в разных стенах, придает освещению силу жизненности. Такое насыщение света жизнью необходимо в равной мере и для биологического и для психического здоровья, поскольку гипоталамус и душа питаются живым светом и угнетаются светом мертвым. Физиологический и эстетический эффекты оказываются нерасторжимы. Несколько меньших по размеру окон лучше, чем одно большое — не только с точки зрения экономии энергии, но и потому, что при тех же суммарных теплопотерях мы получаем лучшее распределение светового потока. Еще важнее, что улучшается и качество света, приобретающеого больше животворной силы вместе с эстетическим богатством светового климата. К тому же, вместо одного вида из окна мы получаем два или больше, а это улучшает общую ориентацию. Даже при тех занятиях, которые сугубо теоретически вообще не нуждаются в естественном свете, окна создают возможность контакта между искусственным миром интерьера и природными циклами самообновления снаружи.

Если повторять одну и ту же форму оконного проема без каких бы то ни было ее модуляций — игнорируется различие ее соотнесенности с процессами внутри здания и вне его. Каждый оконный проем тоже должен соответствовать индивидуальному набору потребностей. Было бы странно придавать каждому окну индивидуальную форму ради самого их многообразия, но еще более удивительно придавать им единообразие исключительно ради единообразия или навязывания фасаду некоего абстрактного раппорта.

Вдохнуть светом жизнь в помещение значит, в гораздо большей степени думать о качестве света, чем о его количестве. Дух человека нуждается в живом свете, душа его жаждет такого света. И даже телу нужен именно живой свет для физического здоровья. Свет неба, идущий с разных направлений, и солнечный свет в разное время дня обладают различными свойствами, и эти свойства передаются нам ежедневно, влияя на настроение. В количественном выражение световой поток западного света может совпадать с восточным, но их качество различается существенно. Сезонные качества света влияют на весеннее пробуждение нашего организма, тогда как зимой уменьшение объема «летнего» света пробуждает в нас углубленную внутреннюю работу. Солнечный свет, проходящий через листву, придает свету в интерьере мягкую окрашенность и легкую неравномерность.

Экологизация освещения Задача экологизации естественного освещения решается выбором типа, размеров и расположения световых проемов в стенах и покрытиях для обеспечения нормированных показателей; защитой рабочих зон от ярких прямых и отраженных лучей солнца; согласованием светопроемов с архитектурными требованиями к освещению, способствующими выявлению пространства, цветового решения и образа сооружения. При этом должны быть учтены качественные характеристики освещенности: насыщенность светом, ослепленность и дискомфортная блескость, контрастность, направление световых потоков, спектральный состав излучения и цветопередача, изменения освещенности.

Искусственное освещение не зависит от времени дня и сезона, оно обеспечивает нормальную жизнедеятельность человека при отсутствии или недостатке дневного света. Экологизация этого освещения развивается в направлении роста использования источников возобновимой энергии.

Инсоляция (суммарное солнечное облучение поверхностей и пространств) важна для достижения оздоровительного, психологического, эстетического и экономического эффекта, но она же вызывает тепловой и световой дискомфорт, что требует солнцезащиты от излишней инсоляции. Задачи оптимальной, экологически обоснованной инсоляции решаются путем обеспечения установленной нормами продолжительности непрерывной инсоляции; путем обоснованной ориентации зданий, чтобы исключить сильную инсоляцию в рабочее время; путем солнцезащиты разнообразными средствами, в том числе с помощью озеленения.

Входной тамбур Двери также как и окна являются слабым местом в тепловом контуре здания. Придать достаточную теплоизолирующую способность дверям сложно, поскольку они не должны быть слишком толстыми. Выход в том. чтобы использовать не одни двери, а как минимум двое дверей. Это то. что называется тамбуром. Входной тамбур должен обеспечивать минимальные теплопотери в зимнее время. В нем устанавливается внутренняя и внешняя утепленные двери. Тамбур можно сделать обогреваемым и не обогреваемым. Для повышения теплоизоляции целесообразно предусмотреть дополнительно задвижную теплоэффективную дверь, аналогичную теплоэффективной ставне.