Системы отопления и вентиляции купольных домов
Только геометрия сферы способна предоставить наименьшие эксплуатационные расходы на отопление, ибо сфера – идеальная форма для энергосбережения и любой проект купольного дома предусматривает пассивное отопление, использующее энергию солнца и эффект Берноули. Уже более четверти века в Антарктиде успешно применяются радарные установки, башнями которых являются геодезические купола. Не красоты ради, эффективности для, там зимой ветра до 200км/час, а топливо только привозное.
В качестве дополнительной/ вспомогательной в холодное зимнее время в куполе можно использовать систему теплых полов на первом этаже. Светопрозрачный купол, ориентированные окна и стена Тромба зимой в солнечную погоду дадут дополнительное тепло внутреннему пространству дома.
Доля солнечной радиации в удовлетворении энергопотребностей на отопление купольного дома колеблется от 100% (в районах с максимальным уровнем радиации) до 40% (в северных районах).
Все остекление купола продуманно с точки зрения пассивного отопления и кондиционирования жилища за счет конвекционных потоков и траектории солнца в различные времена года.
Прямой обогрев солнечными лучами помещений купола через ориентированные окна, использование стены Тромба, размещенной по центру купола и совмещенной с камином или печью, позволят полностью решить вопрос с отоплением без потребления энергии. Для эффективного использования солнечной энергии достаточно, чтобы любая сторона купола облучалась солнечными лучами с 9-00 до 15-00 даже в самый непогожий день. Система ориентированных на солнце и звезды окон позволит максимально долго обходится без искусственного освещения. В доме происходит ежедневная соляризация всех помещений.
Воздухообмен в купольном доме составляет 0,5 — 08 от общего объёма здания в час. Хорошая организация воздушных потоков в здании зимой является основой распространения полученного тепла по помещениям за счёт естественной конвекции. Её создают вертикальные воздушные потоки под куполом.
В прибрежных регионах и регионах со смешанно-влажным климатом требуется особый подход к системам вентиляции, пароизоляции и к выбору утеплителей. При перепадах от + 200 С до + 15С и относительной влажности 90% особо «блуждающая» точка росы не дает шансов для ватных утеплителей.
Зимой охлажденный воздух становится плотнее и движется вниз от стен к центру. Любой нагревательный прибор в стене Тромба, расположенной в восходящем потоке будет равномерно отапливать весь купол. Более того, подобно большому рефлектору, купол отражает и концентрирует излучаемое тепло, исключая потери через внешние стены.
Качество внутреннего воздуха значительно улучшается с помощью использования грунтовых теплообменников и рекуператоров типа «воздух-воздух». Эти системы выбрасывают спертый, влажный воздух и забирают чистый, сухой воздух снаружи, термически обрабатывая и очищая его.
Воздух входит через дно Купола сквозь конусообразное отверстие в его основании, поднимается по мере нагревания солнцем.
При этом насыщенный влагой теплый воздух из Купола смешивается с теплым воздухом, вентилируемым внутри стен и отбирается для нагрева грунтового теплоаккумулятора, а затем выводится наружу. А кондиционеры в куполах не нужны, за них работает естественная конвенция и эффект Берноули.
Купол имеет проветриваемое пространство с холодной стороны изоляции. Одновременное использование забора и выброса воздуха для вентиляции на чердаке и крыше способствует движению воздуха, стабилизирует «точку росы» и предотвращает появление конденсата на элементах крыши в любое время года.
Построить более теплый Купол не значит использовать больше изоляции. Сюда входит много аспектов – это и вентилируемый каркас купола, и правильная укладка изоляции, уплотнение деталей, оболочка купола, паронепроницаемый слой, изоляция фундамента, современные стеклопакеты с i-стеклом, рекуперация тепла, грунтовый теплообменник, стена Тромба и многое другое, что делает купола непревзойденно экономичными.
Баки Фуллер был первым, кто открыл и разработал единственный новый тип жилой конструкции за 2000 лет.
Сегодня более полумиллиона геодезических куполов укрывают намного большие объемы, чем работа любого другого архитектора.
На сегодняшний день в мире разработаны и используются десятки технологий по строительству разнообразных купольных домов и сооружений. Для горных и морских регионов наиболее оптимальным вариантом будет строительство куполов из сборных элементов из армобетонов и отделкой экстерьера природным камнем и сланцами. В регионах богатых лесом купола выгодно собирать из деревянных элементов, изготовленных по каркасно-панельной технологии. Фундаменты ленточные (или малозаглубленные), нагрузка с домом на грунт составляет 10гр./см2 , что позволяет ставить такие дома на любом грунте.
Строительство купольного дома по каркасно-панельной технологии обходится намного дешевле, чем строительство дома по любой другой технологии. Высокое качество основных конструктивных элементов и их приемлемую стоимость обеспечит только фабричное высокотехнологичное производство.
За счёт чего происходит дополнительная экономия?
а) – 25% на использовании местных строительных материалов и минимальном использовании дерева;
б) – 40% на строительных и отделочных работах. Сборка каркаса не требует специальных навыков, кранов и поэтому, большую часть работ может выполнить любой домовладелец самостоятельно;
в) – 60% на эксплуатации. Купол не требует расходов на отопление.
Начиная с фундамента и до отделки деталей интерьера в строительстве очень много переменных. Чтобы не вводить в заблуждение, использую «золотое» правило — строительство квадратного метра жилья в купольных конструкциях обходиться как минимум на 40% дешевле, чем в аналогичных прямоугольных домах.
Время и качество строительства — одна из самых главных величин, определяющих строительный процесс. При создании фабричного производства комплектующих, доведении технологии сборки/монтажа и отделки до отлаженного и быстрого взаимодействия всех составляющих, жилые купольные дома и другие объекты, можно отстраивать за 1-2 месяца «под ключ», в зависимости от объема отделочных работ.
Мне посчастливилось изучить у «первоисточников» каркасно-панельные технологии по сборке классических, круглых и купольных домов. Полученные знания и 30 летний опыт организации малоэтажного строительства позволяют создать в РФ домостроительную фабрику по выпуску основных конструктивных элементов для сборки классических, круглых и купольных зданий и сооружений из бетонов, дерева и его производных, что даст возможность на высоком технологическом уровне собирать быстровозводимые, энергоэффективные, сейсмостойкие:
— доступные дома с обычной отделкой и интерьерами;
— элитные дома с улучшенной, эксклюзивной отделкой, интерьерами;
— объекты социальной инфраструктуры. (кафе, магазины, детские сады, офисы, бассейны, фитнес–центры, больницы, дома отдыха и т.п.).
Домостроительная фабрика производительностью 300 тыс.кв.м. жилья в год, при штате 138 человек, способна:
– обеспечить покупателя в регионе современным энергоэффективным, комфортабельным и недорогим жильём;
– в промышленном масштабе реализовать новейшие (апробированные в условиях Канады, Аляски) методики и технологические достижения в области производства и строительства жилых и общественных деревянных и бетонных домов каркасного — рамочного изготовления в заводских условиях.
В таких домах изначально будет обеспечен здоровый микроклимат и высокие технико-эксплуатационные качества, еще не известные широкому кругу российских граждан;
— заводским, поточно-серийным методом, на основе программного обеспечения дизайнерских и технических решений, обеспечить заказчикам индивидуальный характер здания и возможность самостоятельной сборки.
У фабрики очень простой критерий адекватности – она порождает добавочную стоимость на доступном возобновляемом сырье. Производство всеядно к местным материалам, древесине и ее производным, бетонам, камню, высокодифференцированное, технологически изворотливо.
Конструктивно-технологические задачи по дизайнам домов максимально упрощаются унификацией конструктивных деревянных и бетонных элементов каркаса, узлов, деталей, крепежных изделий, с применением ресурсосберегающей технологии позволяющей эффективно и рационально использовать энергию и минеральные ресурсы.
Все элементы конструкции каркасов из цельного дерева и его производных тщательно отбираются, искусственно высушенные пиломатериалы подвергаются пропитке от возгорания и различными консервантами.
Компьютерная технология оптимальной разделки древесины и использование самого современного станочного парка позволяет максимально сократить отходы и уменьшить расход материала.
Даже беглый взгляд в будущее показывает высокую экономическую эффективность и перспективность предлагаемой фабрики. Себестоимость кв.м. в выпускаемых купольных домах из бетонных элементов с автономной канализацией, рекуперацией и солнечным отоплением при наличии только одного источника энергии – электричества обойдется около 260 ам.долл.
Надо понять всем, что пришло время строить жилье будущего, формировать потребительские ожидания в этой сфере, нарабатывать практику проектирования, строительства, сборки, отделки и обучения кадров, формировать новый рынок жилья и новую строительную индустрию. В таком варианте развития жилье станет центром внедрения инноваций и изменяющейся средой его обитания.
Вот где можно (и нужно) применить великую силу дерзаний молодости – студентов ВУЗов – наличие производства таких домов потребует его дальнейшего развития.
А это, прежде всего, практический поиск и моментальное внедрение в производство архитектурно-планировочных и инженерных решений будущих форм и конструкций зданий и сооружений. Это поиск и внедрение новых материалов для несущих конструкций, новые отделочные материалы экстерьера и интерьера, с новыми свойствами «замешанных» на «на-на» технологиях. Надо сделать краски, шпатлевки изменяющие свои характеристики от времени суток, сезона, нагрузок и т.д. Красиво когда дом к вечеру становиться светлее, когда в солнечный день шпатлевка перестает пропускать инфракрасное излучение… Перечислять требуемые возможности/необходимости можно бесконечно. Надо создавать творческую лабораторию, набирать заинтересованных студентов и дать их фантазиям научно направленную волю.
Будущее частного домостроения в России закладывается сегодня. Население мегаполисов и промышленных городов, районных центров и сельских районов будет рассредоточиваться в частных домах пониженной этажности в экологически чистых районах, прилегающих к деловым центрам.
Анализ развития энергоэффективных зданий показывает, что архитектура и строительство в РФ вступают в совершенно новый этап своей истории, что появление и развитие энергоэффективных зданий есть отражение глобальных проблем развития общества со всеми его положительными и отрицательными направлениями поисков. Купольные здания как симбиоз творчества архитектора и инженера займут свое достойное место на вершинах зодчества.
Фотографии, выложенные здесь в статьях сайта как иллюстрации к материалу, принадлежат правообладателям.
Автор проекта
Алексей Петрович Мацко
г. Новосибирск
Купольные дома – особенности фундамента, вентиляции, других деталей строительства и интерьера
За много лет сложился стереотип, что любое здание должно иметь углы. Однако в последнее время возрастает популярность таких строений как купольный дом. В нашей стране он пока не так распространен, но уже есть почитатели, оценившие существующие достоинства.
Интересно узнать о его особенностях, плюсах и минусах.
Что такое купольные дома?
Подобное строение представляет собой жилой объект с закругленной крышей. Многие сравнивают сферический дом с жилищами эскимосов. Первые похожие постройки появились еще в Византии, однако тогда для их возведения использовали натуральный камень. Современные здания в виде полусферы выглядят невероятно, а их проекты поражают воображение. Впервые сферу в качестве основы для возведения жилых домов стали использовать в 1951 году в Америке.
Планировка купольного дома
Круглое здание трудно распланировать так, чтобы все было рационально размещено и при этом всем было удобно. Проекты купольных домов сложны тем, что в них отсутствует большинство перегородок. Первое с чего стоит начать планирование – оформить вход в дом. В нашем климате лучше, чтобы он выходил в небольшое помещение – тамбур, который можно использовать как прихожую. Организация внутреннего пространства выглядит следующим образом:
- Купольный дом из бетона или другого материала имеет центральную часть пространства – помещение общего пользования, из которого можно попасть в другие комнаты.
- На этой площади располагают винтовую лестницу ведущую наверх.
- Спальни в основном организовывают на втором этаже.
Виды купольных домов
Может показаться, что подобное строение отличается многообразием конструкций, однако на самом деле это не так. По технологии монтажа дом-сфера может быть представлен в следующих видах:
- геодезический;
- стратодезический;
- монолитный.
Геодезический купольный дом
Принцип постройки разработан на основе формы Земли. Геодезический купол – сооружение-сфера, которое образуется путем соединения балок в треугольники по принципу сот. Система стержней обладает высокой несущей способностью. В качестве материала используют:
- пенополиуретан;
- железобетон;
- стеклофибробетон;
- дерево;
- другие материалы.
Несущая способность конструкции зависит от количества геометрических фигур в куполе, при этом удельный вес его небольшой, потому что на возведение уходит немного материала.
Соединение составляющих проводится с помощью крепежных элементов – коннекторов. Помимо домов подобные купола используются при возведении стадионов, промышленных зданий, складов и выставочных центров.
Стратодезический купольный дом
В основе этого вида лежит каркас, представленный изогнутыми под определенным углом ребрами жесткости, остальные элементы похожи на лепестки или дольки апельсина. Такие дома наделены осевой симметрией благодаря дуговым стойкам, которые сходятся в одной точке. Стратодезический купол состоит из сегментов, имеющих форму трапеции. В нижних рядах ячейки большие, а приближаясь к верху, они уменьшаются. Подобные части позволяют использовать окна и двери стандартного типа.
Купольные дома по японской технологии
Данный вид конструкции подразумевает применение нестандартных решений во время сборки каркаса, с использование нетрадиционных материалов. С помощью подобной технологии можно строить купольные дома из пенопласта. Используются элементы, которые соединяются друг с другом подобно конструктору, а затем проводится отделка.
Такое строение будет отличаться высокими тепло- и звукоизоляционными качествами, а также низкой стоимостью. Главным преимуществом таких домов является:
- мобильность и надежность;
- легкость возведения;
- устойчивость к любым внешним факторам.
Особенности купольного дома
Строения, возведенные по купольной технологии, отличаются рядом свойств. Дом-купол представляет собой новый вид сооружений, который имеет такие особенности:
- Энергосбережение. Отопление требует на 30% меньше энергоресурсов, чем в стандартных зданиях.
- Прочность. Равномерное распределение нагрузки обеспечивается формой конструкции.
- Максимальная экономия. Купольный дом из газобетона экономит около 50% денег, чем стандартный.
- Оптимальное распределение пространства. Отсутствие несущих стен не имеет никаких ограничений в планировке.
Купольные дома – плюсы и минусы
Кроме эстетической привлекательности, сферическое строительство имеет другие плюсы.
Купольное домостроение наделено следующими преимуществами:
- Максимальное использование внутреннего пространства помещений.
- Высокая устойчивость к механическим нагрузкам.
- Отсутствие необходимости счищать снег с крыши.
- Количество разрешенных окон значительно больше.
- Фундамент тоньше, чем для стандартных строений.
- Экономия материалов во время стройки.
- Сборка конструкции осуществляется из готовых элементов.
- Высокий показатель шумоизоляции.
- Отличные световые характеристики.
Купольные дома имеют следующие недостатки:
- Мало компаний, которые занимаются таким строительством.
- Не подходит для размещения на маленьких участках.
- Расстановка мебели изначально может вызвать сложности.
- Самостоятельно создать проект сложно.
- Окна и двери дорогие, потому что часто делаются по специальному заказу.
Как построить купольный дом?
Приняв решение возвести подобное сооружение и при этом сэкономить деньги на услугах строительных бригад, важно понять особенности работ.
- определить место;
- провести замеры и нанести разметку;
- выбрать модели и конечную форму дома;
- подготовить проект;
- изготовить все элементы.
Купольный дом своими руками возводится с использованием специального силового каркаса из дерева. Процесс строительства состоит из таких основных этапов:
- укладка фундамента;
- проведение коммуникаций;
- работы по сбору каркаса;
- обшивка купола снаружи;
- установка проемов;
- кровельные работы;
- утепление купольного дома;
- настил пола;
- установка лестницы;
- внутренняя отделка.
Фундамент под купольный дом
Для постройки прочного и надежного строения нужно точно поэтапно выполнять каждую операцию, заложенную в алгоритме. В качестве основания используется ленточный или свайный фундамент.
- Делают соответствующие разметки и определяют нулевую отметку.
- Роют траншею, делать это нужно по периметру будущего сооружения.
- После сбора опалубки начинают заливать бетон.
- Пока он не застыл нужно добавить арматурную обрешетку.
- Оставляют массу до полного застывания. Это занимает несколько дней.
- Прежде чем возводить стены, фундамент покрывают рубероидом, чтобы дом-конструктор в дальнейшем уберечь от влаги и гниения.
Вентиляция в купольном доме
Подобные дома имеют каркасную систему. Качественное и правильное строительство купольных домов требует использования штукатурки, которая выполняет следующие функции:
- паробарьер;
- накопитель тепла;
- внутренняя отделка.
Такая отделка создает естественную вентиляцию, что нельзя сделать с применением синтетических утеплителей. Каркасные дома не нуждаются в устройстве сложной системы. Для дополнительной вентиляции можно вмонтировать на вершине купола окна для микропроветривания.
Интерьер купольного дома
Планировка такого помещения несколько отличается от традиционных домов. Благодаря необычной форме стен, можно создавать оригинальные интерьеры. Обустройство купольного дома нужно проводить, придерживаясь следующих советов:
- Мебель и разные декоративные элементы лучше изготавливать под заказ.
- Камин, как главный элемент композиции, размещают в центре комнаты.
- На окна купольного дома лучше установить автоматическую систему для открывания и закрывания штор.
- Источников освещения должно быть много.
Купола и мансарды — Купола природных пространств
Крышка вентиляционного купола
Так выглядит низкопрофильный вентиляционный купол диаметром 40 футов. Купол.
Он максимально незаметен.
Вентиляционный купол предназначен для выпуска любого насыщенного влагой воздуха, который мог быть захвачен стеной/крышей купола.
Этот вентиляционный купол поставляется предварительно вырезанным и готовым к установке, если вы купите наш пакет предварительно вырезанного купола. Когда вы строите сами, мы включаем полные планы.
На схеме слева подробно показана вентиляция в стене. В стандартной крыше летнее тепло будет проникать через утеплитель в дом. Наша эксклюзивная вентилируемая полость в стене и крыше работает точно так же, как старинная двойная крыша. Нагретый воздух внутри полости корпуса поднимается вверх в нашем воздушном пространстве между утеплителем и фанерой. Это создает эффект дымохода, втягивая приземный воздух через нижние вентиляционные отверстия и избавляясь от горячего воздуха через верхние вентиляционные отверстия.
Мансардный купол
Справа вид изнутри на наш мансардный купол без мансардного этажа. Окна обеспечивают отличную естественную вентиляцию всего дома.
Окна управляются удлиненной рукояткой или нажатием кнопки, если у вас есть дополнительные электрические приводы.
Окна маркизы защищены от дождя свесом купольной крыши. С электрическим приводом вы также можете получить более точное управление датчиком дождя.
Хотя мы называем этот тип купола «видовым» куполом из-за его окон, его первоначальное назначение заключалось в вентиляции внутреннего жилого пространства купола. По мере того, как горячий воздух поднимается наверх, действие ветра над куполом и вокруг него высасывает горячий воздух с подветренной стороны. Просто используя старомодные принципы.
Все окна вверху дают некоторое усиление света, но это не должно быть основной причиной выбора купола.
Стандартная высота окна в нашем смотровом куполе 24 дюйма. Мы можем отрегулировать высоту над куполом, чтобы сделать окна выше. Это также поднимет пол мансардного этажа.
Фактический диаметр купола зависит от отверстия, создаваемого верхним пятиугольником для каждого размера купола.
Купола с мансардным видом и Skyloft Этаж
Наш опциональный мансардный этаж подвешен к каркасу купола, что позволяет вам находиться на уровне глаз с окнами купола.
Захватывающий вид на горизонт. Идеальная купольная домашняя смотровая площадка — с телескопом или без него. Место для отступления, чтобы покончить со всем.
Чердак на самом деле очень просто построить. Мы устанавливаем вертикальную «стойку» в каждом углу верхнего пятиугольника. Стойки крыши крепятся к верху этих стоек, а балки пола к низу
Балки пола и стойки крыши соединены в центре со ступичным блоком Natural Spaces, образуя чрезвычайно прочное и жесткое соединение.
Доступ к мансарде может осуществляться по лестнице/лестнице или по «исчезающей» лестнице. Подойдут и маленькие винтовые лестницы.
Сиденья у окна (слева) обычно устанавливаются под одним или двумя окнами.
Окна не обязательно ставить со всех сторон – обычно с одной стороны выходит дымоход или, может быть, вы хотите перекрыть определенный вид.
Другие купольные компании должны поддерживать купол снизу. Наш, кажется, парит, будучи достаточно прочным, чтобы безопасно поддерживать столько людей, сколько физически может поместиться в куполе.
Да или Нет на вентиляцию в теплице с геодезическим куполом
В солнечный день теплица моментально перегревается и вредит растениям. Вентиляция, по-видимому, является очень важным фактором в любой теплице как средство регулирования температуры. Определение слова «вентиляция» — это «обеспечение свежим воздухом помещения, здания и т. д.». Так почему же мы вообще должны рассматривать «да» или «нет» в отношении вентиляции в теплице с геодезическим куполом?
Примечание. Мы пишем с точки зрения высокогорного холодного климата с прохладными летними ночами, как правило, ниже 10 °C (50F).
Вентиляция в теплице с геодезическим куполом
Наш первый геодезический купол имел два окна, оба с Автоматическим открывателем окон теплицы .
Однако вскоре мы заметили, что двух окон недостаточно.
Новый владелец этой оранжереи с геодезическим куполом добавил больше окон, чтобы купол не перегревался в жаркие солнечные дни. Это, несомненно, вариант и самый популярный. Но этот вариант не решает проблему прохладной ночи. Если наружная температура падает почти до точки замерзания, то температура в помещении следует этому же примеру. Подобные перепады температуры являются сильным стрессом для растений.
Тепловая масса плюс раствор теплообменника
Мы добавили резервуар для воды в теплицу с геодезическим куполом в качестве тепловой массы. Термическая масса в теплице помогает при колебаниях температуры, а хорошо изолированное здание может даже помочь некоторым предотвратить замерзание.
Нам нужно было улучшить эффективность тепловой массы и адаптировать ее к GeoDome. Решение, которое мы нашли, можно найти в автомобильном радиаторе для обогрева и охлаждения теплицы статья.
Это экономичное и простое решение, которое действительно хорошо себя зарекомендовало.
Нет вентиляции в теплице с геодезическим куполом
Поскольку автомобильный радиатор для обогрева и охлаждения теплицы хорошо работал в первой теплице GeoDome, мы хотели поэкспериментировать с улавливанием всей тепловой энергии в дневное время и высвобождением ее по требованию. ночью. Для нас это был просто еще один кейс, поскольку мы нигде больше не читали и не слышали об этом подходе.
Так или иначе, мы построили нашу вторую теплицу Геодезический купол без оконных проемов. Днем мы открываем дверь в основном для того, чтобы опылители могли войти и выйти.
Четыре года спустя GeoDome все еще функционирует без оконных проемов. Этот эксперимент оказался отличным решением для теплицы с холодным климатом.
В этом видео вы видите работу радиатора ранней весной. Если вы не видите видео, наберите здесь
С этой системой и отсутствием открываемых окон мы также смогли выращивать помидоры в октябре, когда земля уже была покрыта снегом.