Купольный дом сфера – когда строительство выгодно

Прежде, чем решиться строить купольный дом, необходимо понять «зачем» и знать о возможных проблемах и сложностях при и после его строительства.

Всем хорошо известно главное преимущество купольного дома – его энергоэффективность. Но эта характеристика работает только при выполнении определенных требований и условий.

Сегодня в этой статье на kamsaddeco.com рассмотрим самые важные аспекты проектирования и строительства купольных домов для сложных климатических зон.

 

Купольный дом

 

 

Купольный дом должен иметь :

– самую простую энергоэффективную форму без архитектурных излишеств;

– рациональное расположение буферных зон;

– расположение всех окон на южной стороне, что даст огромный приток энергии и света через современные оконные системы с i-стеклом;

– высокую степень герметизации непрерывной изолирующей оболочки купола с утепленным фундаментом;

– 100% отсутствие мостиков холода;

– использование внутренней аккумуляции тепла от солнечной энергии и Земли;

– обязательное использование приточно-вытяжной вентиляции через грунтовый теплообменник с рекуперацией тепла, очисткой и подготовкой входящего воздуха;

– отсутствие основной системы отопления.

 

Какой формы должен быть купольный дом

 

Форма любого сооружения, а тем более жилого, является фактором номер один при определении его энергоэффективности.

Именно от общей площади поверхности ограждений, а не толщины слоя теплоизоляции, или устройства крыш, наличия двойного остекления, типа дверей, отопительных приборов и системы отопления зависит в первую очередь количество теплопотерь.

Из 8 класса даже самой средней школы мы знаем, что только сфера способна объять заданный объем поверхностью имеющей наименьшую площадь.

А наиболее эффективной формой для перекрытия площади является полусфера. Или господин Купол!

Если полусферу/купол “обмять”, переформовать в параллелепипед, то обнаружится, что мы потеряли почти 30% пространства.

Если далее полученную коробку преобразовать в 3-х гранную пирамиду, то потери составят уже 66%.

Поскольку большинство домов представляют собой комбинацию прямоугольных и треугольных форм, то средние потери внутренних площадей и пространств составят (по сравнению с куполом) от 40 до 60%.

 

Как сделать энергоэффективным дом с углами

 

Чтобы проект квадратного скатного дома сделать энергоэффективным, помимо особых требований к конструкции самого дома, необходимо непосредственно по месту застройки учитывать:

– сезонную динамику инсоляционного климата;

– ветровой режим участка;

– сезонный градиент температуры и влажности воздуха;

– интенсивность и объем сезонных осадков;

– рельеф участка и прилегающей местности;

– грунты и глубину их промерзания;

– какие зеленые насаждения имеются, визуальное раскрытие … и т.д.

Без такой оценки исходной ситуации проект энергоэффективного квадратного дома будет фикцией … И знаете, кто это все требует? Господин Угол!

Все конструктивные решения по размещению инженерных систем в квадратном доме еще на стадии авторских эскизов прорисовываются с учетом требований инсоляции Углов и распределения тепловых потоков по Углам дома.

 

Что такое комфортные условия проживания

 

Для комфортного проживания в замкнутом жилом пространстве необходимо (согласно СНиПам) иметь заданные параметры воздушной среды: давление, температуру, влажность, скорость движения потоков воздуха и воздухообмен.

Для того, чтобы эти параметры были комфортными для человека, созданы инженерные системы для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в помещениях дома.

Дом, в помещениях которого заданы и поддерживаются параметры для комфортного проживания, становиться целостной системой.

Все погодные (сезонные) колебания температур, осадки, ветра пытаются эту систему вывести из равновесия.

Инженерные системы призваны поддерживать равновесие, т.е. поддерживать комфортные условия проживания.

 

Инженерные системы для комфортного проживания

 

Имеются два фактора.

Первый – комфортные условия должны создавать здоровый микроклимат. Ведь одно дело нагреть помещения до комфортных 22 гр. С с помощью тепловой пушки на керосине. А другое, с помощью водяных теплых полов или рекуператора, где воздух предварительно очищен не только от механических взвесей, но и ионизирован, и имеет необходимую влажность.

Второе – цена вопроса по созданию и обслуживанию здорового комфортного микроклимата в доме.

Сегодня в продаже есть масса инженерных систем по созданию и поддержанию микроклимата в доме. Основные из них работают на электричестве или газе.

Несложно представить, что принудительное создание и поддержание комфортных условий в доме с помощью таких систем обойдется весьма дорого.

Если конструкция дома не энергоэффективна, а климатические условия проживания оставляют желать лучшего?

И еще один фактор. А как много людей в РФ, проживающих в частных домах, использует (и какие) инженерные системы?

В лучшем случае, при газовом/угольном/дровяном отоплении – местное водяное отопление с регистрами/батареями под окнами, переносной электрообогреватель, настольный ионизатор, китайский фонтанчик на подставке, вытяжка на кухне, вентилятор в туалете…

Сложно даже условно назвать весь этот набор – инженерной системой. Тем более энергоэффективной.

Но прежде всего, энергоэффективной должна быть конструкция/форма дома.

Мы уже все знаем, что основные каналы тепловых потерь у дома это: ограждающие конструкции, окна и системы вентилируемого воздуха.

 

Зачем и почему надо проектировать форму ограждения и внутреннее пространство жилого дома без углов

 

Сначала разберем влияние формы ограждения на температурные поля в статическом состоянии на примере скатно-квадратного дома.

В этом нам поможет учебник К. Н. Фокина «Строительная физика».

По углам помещений внутри дома интенсивность конвенционных потоков воздуха снижена, вследствие чего тепловосприятие стены уменьшается. В углу образуется обычный застой воздуха. Наружная площадь угла ограждения больше чем внутренняя площадь. Поэтому поверхность внешней стены имеет высокую теплоотдачу и малое тепловосприятие.

Из этого следует, что: наружная поверхность ограждения самого угла испытывает большее охлаждение, чем наружная поверхность глади стены. А температура внутренней поверхности наружного угла ниже, чем температура внутренней поверхности глади стены.

Из учебника так же можно узнать, что:

– чем больше разница температур внутреннего и наружного воздуха, тем больше разница температур внутренней поверхности в углу и на глади стены;

–  что разность температур внутренней поверхности в углу и на глади стены с увеличением угла ограждения будет уменьшаться.

А в круглых ограждениях (включая купольный дом):

– температура одинаковая;

– разность температур внутренней поверхности в углу и на глади стены уменьшается с увеличением термического сопротивления стены;

– при этом разность температур внутренней поверхности в углу и на глади стены не зависит от толщины стены, а только от термического сопротивления стены.

Можно сказать, что передача теплоты излучением в углах классических домов примерно в 2 раза меньше, чем на стенах в пролетах между углами.

Кроме этого, понижение температуры поверхности стены в наружном углу особенно неблагоприятно сказывается на микроклимате помещений, ибо является основной причиной сырость и промерзания наружных углов в помещениях дома.

 

Тепловые процессы в скатно-квадратной форме ограждения

 

Теперь рассмотрим тепловые процессы в скатно-квадратной форме ограждения при воздействии на неё ветра.

Как можно догадаться, углы (как и все выступы) ограждающей конструкции квадратного дома вызывают завихрения ветрового потока.

Вихревые явления увеличивают тепловую отдачу стен, и тепловой поток многократно возрастает.

При этом угол интенсивно охлаждается. Тепло по материалу ограждения интенсивно подаётся в наружный угол. Завихрения на скатной кровле также вызывают увеличение теплоотдачи поверхности покрытия и подачу тепла по материалу ската в места завихрения.

При этом углы, по своим функциям, становятся тепловыми насосами, сильно охлаждая дом через чердачное пространство.

По самым скромным расчетам тепловые потери при сильном ветре могут достигать 30%.

 

Когда работает преимущество купольного дома

 

Первый вывод : купольный дом в энергосбережении имеет огромное преимущество перед скатно-квадратными формами (см. выше).

Второй вывод : сплошная, без разрывов и тепловых мостиков конструкция скорлупы купольного дома из базальтофибробетона, покрытого слоем пенополиуретана (ППУ), не создает разности температур на поверхности внутренних стен. Она долговечна и надежна.

От воздействия атмосферных осадков ППУ защищает слой стеклофибробетона, который устойчив к длительному воздействию и резким перепадам температур. Имеет высокую химическую и биологическую стойкость, морозоустойчив.

Коэффициент термического сопротивления скорлупы R = 7,7 м2 × °С/Вт.

Кроме этого купольный дом по своей форме удовлетворяет всем эстетическим требованиям и имеет свою архитектурно-художественную выразительность.

При использовании других материалов, а также нарушая технологию, можем потерять все преимущества, которые обеспечивает купольный дом. В таких случаях люди жалуются на эхо в доме, протечки, влажность, плесень и многое другое.

Правильно построенный купольный дом создает синергию всех систем — неправильно построенный создает синергию всех неправильно собранных систем.

 

Заключение

 

Купольные жилые дома имеют большое разнообразие объемно-планировочных решений.

 

купольный дом сфера

 

 

Благодаря свободному размещению на участке и отсутствию затенения соседними зданиями они могут иметь любую форму в плане и ориентацию.

Использованию в них пассивного солнечного энергообеспечения способствует свободное построение внутреннего пространства. А также отсутствует жесткая фиксация помещений в зоне дневного пребывания.

Это облегчает процесс естественной конвекции нагретого воздуха, являющийся основой пассивного солнечного отопления.

Энергоэффективность к куполу прилагается — но не безусловно.

Надо знать технологии строительства купольных зданий, технологии вентиляции, канализации, отопления купольных домов. Они кардинально отличаются от классики.

 

Автор А.Сорокодум

Статьи на тему:

Как строится сферический дом с утеплением

Круглый дом своими руками

Нужен ли свой дом

Как строить, чтобы избежать сырости и плесени в доме

Ферроцемент в строительстве

Бетонные скульптуры – как они изготовляются

Стеклофибробетон для декора и фасада

Как подружить гипс с цементом

Приготовить необходимую цементную смесь – это очень просто