Наприкінці ХХ століття проблеми забруднення довкілля та житла не минули увагою науковців, активістів зеленого руху та відповідних органів влади  розвинутих країн. На цей виклик  суспільство відреагувало  технологіями екологічного енергоощадного будівництва.

Досвід Європи

В першу чергу,  слід відзначити  відому та широко розрекламовану технологію «Нуль енергії», розроблену в Німеччині. Суть її полягає у в реалізації будинків з мінімальними тепловтратами. Недоліком цієї технології є використання  вентиляційної системи будинку для забезпечення доступу свіжого повітря та підтримання відносної вологості будинкового повітря в межах 40–60%. Обов’язковою стала рекуперація тепла, оскільки видаляти використане тепле повітря стало надто витратно. На практиці вимога мінімізації тепловтрат призвела до зменшення повітрообміну, що при наявності багатьох синтетичних будівельних матеріалів   (вінілові вікна та килими, формальдегідні смоли, пластик, монтажна піна тощо) погіршувало самопочуття мешканців. Окрім того, наявність розгалуженої вентиляційної системи сприяла рознесенню хвороботворних бактерій по всіх приміщеннях будинку. Отже, будинки «Нуль-енергії» були першим кроком на шляху до енергозаощадження.

Принципово інша технологія цими роками розроблялася у Великобританії, де стіни будинків покривали природними ізоляційними матеріалами. Подекуди сам ізолятор при наявності каркасної дерев’яної структури одночасно виконував роль стіни. Це дало змогу підтримувати оптимальний рівень вологості повітря без застосування вентиляційних систем. Матеріалом стін була суміш вапна та костриці коноплі. Ці технології дістали поширення  також  у США, Австралії та Європі.

Природні матеріали й технології

Принциповою відмінністю будинку з костриці конопель та вапна була можливість накопичення значної кількості тепла навіть у зимовий сонячний день. Слід зауважити, що для спорудження стін у Франції використовують суміш костриці льону та вапна. В Україні, де вирощують льон, ці відходи колись спалювалися. Нині ж це цінна будівельна сировина.

Натомість англійську та французьку технології  можна вважати наступним кроком, бо можна отримувати безкоштовну енергію довкілля, які накопичуються у стінах,  тобто це технології енергії+.

Але на сьогодні у Німеччині та США  нині вже перейшли до технологій  енергії++. Додаткові сонячні надходження отримують з дахів  будинків, накритих сонячними електричними панелями. Так, у Німеччині розробником сонячних дахів є «Беркай Баєр», а у США – «Ілон Маск».  Додатковим джерелом тепла такого даху є  повітря, яке охолоджує сонячні панелі.  Це уможливлює його використання для роботи теплової помпи «повітря – вода».  Нині сформована концепція енергоощадного будинку включає накопичення тепла в стінах від зимового сонця, використання сонячного даху та теплової помпи «повітря – вода», яка функціонує від теплого повітря, нагрітого від сонячних електричних панелей. Поряд з цим накопичилося багато технологічним питань, бо кожна фірма, яка має  власні технології, не поспішає ділитися виробничими секретами з іншими. Тому ми були змушені провести цілу низку досліджень, щоб визначити частки костриці льону та вапна у суміші. 

Наш власний досвід

На даному етапі суть нашої роботи полягатиме у дослідженні теплових характеристик будинку впродовж року. Як відомо, для опалення будинку критичними є грудень та січень, коли сонячна енергія, яка падає на Землю, сягає мінімальних значень. Наступним практичним питанням буде методика  вибору товщини ізолювального шару. Для  отримання температурних даних буде задіяна інформаційно – вимірювальна система з багатьма датчиками, розміщеними у стінах будинку. Окрім того, досліджуватиметься ефект накопичення тепла сонячними колекторами з подальшим нагріванням ізоляційного шару. На Рис. 1 зображено північно-західні стіни будинку, а на Рис. 2 –  південна стіна. Три тестові колектори будуть розміщені на утепленій південній стіні над балконом. При південній стіні встановлено спеціальний змішувач, де отримується готова ізоляційна суміш. Використання бетонозмішувача для розмішування суміші заборонено. На Рис. 3 південної стіни показані фрагменти сформованого ізоляційного шару.  Структури ізоляції з природних матеріалів називаються біопозитивними, бо на відміну від синтетичних матеріалів вони створюють позитивні для здоров’я людини  біополя. Очевидною перевагою таких біопозитивних структур є  довговічність та скам’яніння після кількох років. Ефект перетворення вапна у вапняковий камінь під дією вуглекислого газу називається карбонізацією.

Послідовність робіт  

Перед початком робіт було  висушено та утеплено фундамент будинку з метою зменшення можливих тепловтрат. Після обробки отриманих експериментальних даних буде створена методику визначення оптимальної товщини ізоляційного шару будинків на території Львівщини. На перспективу заплановано встановлення сонячного даху з повітряних сонячних колекторів та теплової помпи з метою відмови від використання дорогого забруднювача довкілля – природного газу. Тим паче, що до цього нас зобов’язує директива 20/20/20 Єврокомісії, згідно з якою в ЄС має бути припинено використання газових котлів та електростанцій з 2020 року. Однозначно, під заборону потрапляють вугільні електростанції, а у ФРН – навіть атомні електростанції.

Останнім часом теплові помпи пройшли цілу низку удосконалень. Це дало змогу відкинути ідею використання ґрунтових помп.  Нині їх повсюдно заміняють на простіші та досконаліші помпи «повітря – вода», які є простішими в експлуатації, а отже, і надійнішими та навіть дешевшими. Особливу увагу слід звернути на вентиляційні теплові помпи, які утилізують тепло спожитого будинкового повітря, яке викидається в атмосферу. При доброму утепленні будинку тепловтрати є справді невеликими, що дає можливість використання дешевших пристроїв, вартість яких залежить від потужності. При цьому живлення помпи електроенергією теж зменшується, що означає суттєве заощадження коштів у процесі їхньої експлуатації. Використання малопотужних теплових помп та якісної теплоізоляції поставить останню крапку у дискусіях про доцільність спалювання газу та використання застарілих та прогнилих тепломереж, які нищать економіку країни, довкілля та відбирають останні копійки у населення.

Юрій Дудикевич  0972462356

jurijdudykevych@ukr.net 

Василь Новосад