RU157704U1 - Энергоэффективное жилое сооружение - Google Patents

Abstract

1. Энергоэффективное жилое сооружение, включающее перекрытое внешним куполом внутреннее пространство, отличающееся тем, что внутренне пространство содержит расположенное в центре жилое пространство, в котором размещен дом для проживания, имеющий, по меньшей мере, два этажа, и, по меньшей мере, два замкнутых пространства, которые опоясывают жилое пространство до внешнего купола, при этом замкнутые пространства, внешний купол и стены дома для проживания образованы не менее чем восьмисторонними строительными конструкциями, связанными между собой в единый каркас.2. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые строительные конструкции внешнего купола, каждая последующая к центру упомянутая строительная конструкция, образующая замкнутые пространства и строительные конструкции стен дома для проживания имеют фундамент с теплоизоляцией и гидроизоляцией, выполненные в грунте с внешней стороны фундамента ниже глубины промерзания не менее чем на 0,5м.3. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что верхний этаж дома для проживания выполнен в виде внутреннего стеклянного купола, конструктивно сопряженного с внешним куполом.4. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что в упомянутых строительных конструкциях внешнего купола, строительных конструкциях, образующих последующие замкнутые пространства и стены дома для проживания, выполнены светопрозрачные перегородки в виде окон, которые расположены горизонтально как часть пола, по меньшей мере, второго этажа дома для проживания и/или под углом от 0 до 35° относительно вертикальной оси строительной конструкции или стены дома для проживания, при этом окна внешнего купола с�

Description

Полезная модель относится к области строительства, а именно к сооружениям, предназначенным для постоянного проживания.

Известен патент RU 2256048 C2, в котором раскрыто пространственное сооружение и способ представления в нем различных климатических условий, в особенности в условиях холодного климата.

Так, пространственное сооружение согласно настоящему изобретению характеризуется тем, что несколько, по меньшей мере, частично закрытых отдельных пространств размещены по существу в, едином внутреннем пространстве или в непосредственной связи с ним.

Пространственное сооружение, предназначенное специально для проведения досуга и включающее в себя, по меньшей мере, одно единое внутреннее пространство, отделенное от окружающей внешней среды посредством соответствующих конструкций стены (2) и крыши, причем пространственное сооружение также включает в себя несколько, по меньшей мере, частично закрытых отдельных пространств, находящихся в указанном едином внутреннем пространстве или в непосредственной связи с ним, при этом указанные отдельные пространства обеспечивают возможность регулирования климата в каждом отдельном пространстве в соответствии с взаимно отличающимися климатическими условиями и снабжены аппаратурой для такого регулирования. При этом климат в каждом из указанных отдельных пространств можно отдельно регулировать в соответствии с взаимно различающимися условиями. Соответственно способ согласно настоящему изобретению характеризуется тем, что температуру отдельных, по существу, закрытых индивидуальных пространств регулируют, причем указанные пространства размещают надлежащим образом в общем внутреннем пространстве или в непосредственной связи с ним в индивидуальном соответствии с определенным климатом, особенно с сезоном года, таким образом, чтобы виды деятельности и функции, отвечающие соответственным климатическим условиям, выполнялись в пространстве, представляющем среднюю температуру соответствующего климата.

Решения, предложенные в данном изобретении предполагают, автономно-конструктивное ограничение каждого пространства в едином пространственном сооружении с регулированием климатических условий техническими средствами. Задача регулирования осуществляется как в сторону понижения, так и в сторону увеличения температуры соответствующими техническими средствами, что является достаточно энергоемким и технически сложным мероприятием. Сложность обеспечения необходимых климатических условий предполагает функциональное использование сооружения в сфере предоставления услуг по проведению досуга. Разделение пространства по принципу «теплые климатические условия-холодные климатические условия» осуществляются в различных сооружениях, сведенных под соответственно купол с теплыми условиями и купол с холодными климатическими условиями. Сопряжения куполов в единый архитектурный ансамбль является сложным с точки зрения практического воплощения. Сложность практического воплощения и большое количество технических средств регулирования микроклимата отдельных пространств, предполагают создание отдельных экземпляров подобных сооружений. Причем создание данного сооружения в различных климатических условиях требует различных дополнительных технических средств, для обеспечения функций предусмотренных в данной заявке. Тиражирование подобных сооружений крайне затруднительно. Способ создания необходимых климатических условий внутри многоконтурного сооружения, а именно тепла или холода предлагается осуществлять только техническими средствами. Создание теплого климата под одним куполом и холодного под другим куполом, но в одном пространственном сооружении подразумевает наличие нескольких промежуточных пространств выполняющих роль изоляции (отсечения) тепла или холода. Пространства, где отсекаются тепло или холод так же используются в индустрии досуга, но не предусмотрены для постоянного нахождения или проживания в них по причине принудительного технического обеспечения климатических условий.

Ближайшим аналогом, выбранным в качестве прототипа является заявка RU 2008107729 A, в которой раскрыто техногенноустойчивое биосферное многофункциональное здание с расположенной на фундаменте периферийно замкнутой по меньшей мере двухэтажной перекрытой куполом постройкой с под купольным внутренним двором, зелеными насаждениями и оранжереями и системой жизнеобеспечения, сообщенной с атмосферой по меньшей мере через верхний канал в куполе, подключенный к расположенной на куполе ветроустановке, при этом преимущественно в центральной части двора установлена по меньшей мере одна сообщенная с указанным каналом купола и снабженная воздушными, гидравлическими и теплообменными каналами системы жизнеобеспечения внутренняя опора купола, жестко связанная с куполом в его верхней части и по меньшей мере на двух уровнях по высоте двора с периферийно замкнутой постройкой посредством радиально ориентированных к внутренней опоре купола силовых перемычек, верхние из которых кинематически связаны с верхней частью силового пространственного контура постройки и с верхней частью внутренней опоры купола, а самые нижние - с нижней частью, например выполненного в фундаменте, пространственного силового контура, образуя единый замкнутый воспринимающий различные виды напряжений (растяжения/сжатия, изгиба, сдвига, кручения) объемный силовой каркас всего здания.

Архитектурно-планировочные решения, предложенные в вышеприведенной заявке на изобретение многофункционального здания выполнены без учета связки в единый архитектурный ансамбль внешнего купола и самого здания. Соответственно кинематические связки купола и здания технически решаются через различные опоры, силовые перемычки и конструктивные решения, необходимые для обеспечения прочности здания и купола, что осложняет тиражирование при массовой застройке и увеличивает время и стоимость строительства. Способ создания условий жизнеобеспечения здания выполнен в основном техногенными источниками и использование естественных источников ограничено только светом. Создание микроклимата для жизнеобеспечения достигается только за счет применения различных каналов принудительной подачи воздуха и тепла.

Задачей настоящей полезной модели является создание домов (жилых сооружений) в суровых климатических условиях с максимальной комфортностью для проживания и минимальными затратами на жизнеобеспечение.

Технический результат - энергоэффективность и автономность, за счет минимального потребления закупаемых источников энергии, и возможность тиражирования домов с целью уменьшения стоимости и сроков возведения.

Поставленная задача достигается тем, что как и известное, предлагаемое энергоэффективное жилое сооружение, включает перекрытое внешним куполом внутреннее пространство.

Новым является то, что внутреннее пространство содержит расположенное в центре жилое пространство, в котором размещен дом для проживания, и по меньшей мере, два, внутренних замкнутых пространства, которые опоясывают жилое пространство до внешнего купола, при этом внешний купол, упомянутые внутренние замкнутые пространства, и дом для проживания образованы не менее чем, восьмисторонними строительными конструкциями, которые связаны между собой в единый каркас, для усиления общей жесткости.

Кроме того, строительные конструкции внешнего купола, каждая последующая к центру внутреннего пространства строительная конструкция, образующая внутренние замкнутые пространства и строительные конструкции дома для проживания (стены) имеют фундамент с теплоизоляцией и гидроизоляцией, выполненные в грунте с внешней стороны фундамента ниже глубины промерзания не менее чем на 0,5 м.

Кроме того, по периметру строительных конструкций внешнего купола, строительных конструкций, образующих последующие внутренние замкнутые пространства и строительных конструкций дома для проживания выполнены свето-прозрачные перегородки, например, в виде окон.

Кроме того, верхний этаж дома для проживания выполнен в виде внутреннего стеклянного купола, конструктивно сопряженного с внешним куполом.

Предпочтительно, что свето-прозрачные перегородки в строительных конструкциях выполнены горизонтально как часть пола второго этажа упомянутого дома и/или под углом равным 0÷35 градусов относительно вертикальной оси строительной конструкции (стены)дома для проживания, с целью максимального использования световой энергии при восходе и заходе Солнца.

При этом окна внешнего купола совпадают по радиальной оси с окнами на строительных конструкциях, образующих внутренние замкнутые пространства, и окнами дома для проживания.

Внутри дома для проживания расположен источник тепла, представляющий собой устройство, традиционно используемое в жилых помещениях для обогрева, например, камин, печь и т.п.

Дополнительно, по меньшей мере, в одном из замкнутых внутренних пространств, могут быть установлены крупные камни (валуны) и/или бассейн с водой, используемые в качестве аккумуляторов тепла в дневное время, и источниками тепла в ночное время.

Предлагаемое энергоэффективное жилое сооружение по своей сути представляет дом - матрешку, который содержит внешнюю и внутренние конструкции меньших размеров. Внешняя конструкция выполнена в виде купола, а пространство внутри купола разделено на, по меньшей мере, три внутренних (промежуточных) пространства, центральное из которых является жилым домом, при этом, по меньшей мере, два внутренних (промежуточных) замкнутых пространства опоясывают жилой дом по всей окружности, формируя общую концепцию сооружения, визуально напоминающую русскую матрешку. Количество внутренних замкнутых пространств не ограничено и предпочтительно должно, быть не менее двух. Количество внутренних замкнутых пространств не менее двух обеспечивает эффект термоса, так как в любом термосе должен быть промежуточный слой исключающий прямую связь источника тепла с более холодной окружающей средой.

При этом, архитектурно-планировочное решение дома для проживания, последующих внутренних замкнутых пространств и внешнего купола выполнены так, что в горизонтальным сечении оно имеет в плане форму круга или форму приближенного к кругу многоугольника, а в объеме приближающегося к полусфере.

Изобретение поясняется графическими материалами.

На фиг. 1 приведено вертикальное сечение предлагаемого энергоэффективного жилого сооружения.

На фиг. 2 приведено горизонтальное сечение предлагаемого энергоэффективного жилого сооружения.

Предлагаемое энергоэффективное жилое сооружение, представленное на фиг. 1 и фиг. 2 имеет внешнюю форму купола с внутренним пространством, включающим в себя помещение дома для проживания А и два внутренних замкнутых пространства Б и В, разделенных между собой строительными конструкциями.

Стены дома для проживания 1, образуют центральное внутреннее помещение дома для проживания А, строительные конструкции 2 и стены дома для проживания 1 образуют внутреннее замкнутое пространство Б, строительные конструкции 2 и внешний купол 3 образуют внутреннее замкнутое пространство В, которые отделяют от внешнего источника холода внутреннее помещение дома для проживания А, т.е. несут функцию термоизоляции от источника холода, находящегося за внешним куполом 3 и гидроизоляции от внешних осадков, проникающих через почву.

Энергоэффективное жилое сооружение имеет не менее чем восьмисторонний внешний купол 3 (фиг. 2), внутри которого находятся, более меньшие, по окружности и идентичные по количеству сторон строительные конструкции 2 и так же, более меньшие, относительно строительных конструкций 2 по окружности и идентичные по количеству сторон стены дома для проживания 1. От внешних осадков и низких внешних температур предлагаемое сооружение, защищает внешний купол 3. По диаметру меньшее от внешнего купола 3 внутреннее замкнутое пространство В защищает от потерь тепла, более меньшее к центру, внутреннее замкнутое пространство Б.

В помещении дома для проживания А находится источник тепла 4. Последующее по направлению наружу замкнутое пространство Б от самого внутреннего помещения для проживания А будет отапливаться за счет потерь тепла, при отоплении или нагреве помещения для проживания А. И так же последующее замкнутое пространство В по направлению наружу от предыдущего замкнутого пространства Б, будет отапливаться за счет потерь тепла при отоплении или нагреве более, ближнего, к внутреннему помещению дома для проживания А. При количестве замкнутых пространств более двух каждое, более наружное, замкнутое пространство будет отапливаться за счет потерь тепла более внутреннего замкнутого пространства.

Для более эффективного использования природных источников отопления, таких как энергия солнечных лучей, использованы свето-прозрачные перегородки 5 (фиг. 1, 2), выполненные в виде окон в строительных конструкциях 2, внешнем куполе 3 и стенах дома для проживания 1. Окна предусматриваются с устройством форточек-фрамуг для проветривания замкнутых пространств или снижения температуры в летнее время. Предпочтительно, что бы окна внешнего купола 3, строительных конструкций 2 и стен 1 дома для проживания находились на одной радиальной оси для более глубокого проникновения света в глубину сооружения. Размеры и расположения окон определяются индивидуально проектом.

Для использования источника тепла в виде тепла Земли во внешнем куполе 3, строительных конструкциями 2 и стенах дома для проживания 1 предусмотрен фундамент 6 с теплоизолирующим слоем 7 (фиг. 1,) и гидроизолирующим слоем 8 (фиг. 1,). Теплоизоляция совместно с гидроизоляцией позволяет использовать внутри энергоэффективного жилого сооружения тепло Земли. Земля ниже глубины промерзания имеет температуру в среднем 5÷8°C. Каждый теплоизолирующий слой и гидроизолирующий слой у каждого фундамента выполнен с внешней стороны. С внешней стороны фундамента внешнего купола 3, внешней стороны фундамента строительных конструкций 2 и внешней стороны фундамента стен дома для проживания 1 расположен теплоизолирующий слой и гидроизолирующий слой. Фундаменты, теплоизолирующие и гидроизолирующие слои проложены в грунте на глубину ниже не менее чем на 0,5 метра, от линии промерзания грунтов согласно «СНиП 2.02.01-83∗ п. 2.27». Соответственно ограничив проникновение холода от грунтов с внешней стороны энергоэффективного жилого сооружения в зимний период можно обеспечить создание начальной температуры для отопления внутри сооружения на уровне тепла Земли. Гидроизоляция необходима для обеспечения максимально эффективной работы теплоизолирующего слоя, который эффективно работает в сухом виде.

Центральное или самое внутреннее жилое пространство А это не менее чем восьмиугольный дом, изготовленный традиционным способом согласно СНиП и с количеством этажей, предпочтительно, не менее трех. Самый верхний этаж сделан в виде стеклянного купола 9 (фиг 1). Количество, размеры и размещение окон внешнего купола 3, внутренних строительных конструкций 2, стен дома для проживания 1 и стеклянного внутреннего купола 8 определяются индивидуально проектом. На фиг. 2 указаны горизонтальное и под углом, конструктивно определяемым радиусом кривизны внешнего и внутреннего куполов и наклоном строительных конструкций размещение окон, по периметру строительных конструкций 2 и стеклянного внутреннего купола 9, части внешнего купола 3, как пример наиболее функционального распределения жилого пространства, и максимального использования энергии Солнца. Угол наклона и размещение окон, и их количество индивидуально определяются проектом с целью максимального использования солнечных лучей и после позиционирования всего энергоэффективного жилого сооружения на местности и ориентировочно могут составлять 0÷35 градусов от вертикальной оси энергоэффективного жилого сооружения.

Для наиболее максимального использования солнечных лучей на стадии проекта и привязки к местности предлагаемое сооружение, предпочтительно, ориентируется по оси СЕВЕР-ЮГ 22 июня в 12 часов дня на северном полушарии и 22 декабря в 12 часов дня на Южном полушарии. После ориентировки по оси СЕВЕР-ЮГ пространство сооружения разбивается на сектора, и определяются входы и въезды. С учетом функционального использования жилого пространства и максимального использования световой и тепловой энергии Солнца сектора в качестве примера для северного полушария распределяются следующим образом:

- северный сектор - хозяйственно-бытовые постройки, баня (сауна), гараж;

- северо-восточный сектор водно-инженерные сооружения, (бассейн);

- северо-западный сектор санитарно-хозяйственного назначения;

- юго-восточный и юго-западный сектор могут быть использованы как теплицы;

- южный сектор в качестве центрального входа и круглогодичной оранжереи.

По признаку теплоизоляции в зимнее время внутреннее пространство энергоэффективного жилого сооружения делится на замкнутые пространства (фиг. 1). Внутреннее помещение для проживания А, замкнутое пространство Б далее от центрального, замкнутое пространство В далее к периметру всего сооружения. Грунты в зимнее время промерзают на определенную глубину в каждом климатическом районе из-за низких температур воздуха и влажности грунта. При теплоизоляции и гидроизоляции грунта ниже глубины промерзания температура на защищенной от холодного воздуха поверхности будет выше, чем за основным внешним куполом 3. Температура поверхности Земли и соответственно воздуха в замкнутом пространстве В будет выше, чем за пределами основного внешнего купола 3. Прогревание замкнутого пространства В энергией Солнца обеспечит естественный дополнительный прирост тепловой энергии в каждом отдельном внутреннем пространстве. Для прогревания замкнутого пространства Б как уже более близкого к центральному внутреннему помещению дома для проживания А потребуется меньше тепловой энергии. Замкнутое пространство Б будет нагреваться от тепла грунтов, солнечного тепла и за счет тепло потерь, при отоплении центрального внутреннего помещения дома для проживания А и соответственно температура воздуха будет выше, чем в замкнутом пространстве В, расположенный более наружно и ближе к внешнему куполу 3. Для отопления центрального внутреннего помещения дома для проживания А, как наиболее удаленного от защитного внешнего купола 3 потребуется меньше тепла. Меньшее количество тепла, для отопления центрального внутреннего помещения для проживания А, связано с тем, что перепад температур между замкнутым пространством Б и внутренним помещением для проживания А будет уже в положительном диапазоне.

В качестве аккумуляторов тепла на ночное время могут использоваться крупные камни (валуны) 10 (фиг. 1) и бассейн с водой 11 (фиг. 1). Нагрев аккумуляторов тепла осуществляется за счет солнечных лучей и тепла грунтов. Остывание в ночное или прохладное время будет замедленным, так как температура грунта внутри энергоэффективного жилого сооружения, и температура грунта Земли постоянны и близки к 5°C. Максимальное использование природных источников тепла приблизит к автономному использованию энергоэффективного жилого сооружения с минимальным потреблением закупаемых источников энергии.

Claims (7)

1. Энергоэффективное жилое сооружение, включающее перекрытое внешним куполом внутреннее пространство, отличающееся тем, что внутренне пространство содержит расположенное в центре жилое пространство, в котором размещен дом для проживания, имеющий, по меньшей мере, два этажа, и, по меньшей мере, два замкнутых пространства, которые опоясывают жилое пространство до внешнего купола, при этом замкнутые пространства, внешний купол и стены дома для проживания образованы не менее чем восьмисторонними строительными конструкциями, связанными между собой в единый каркас.

2. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые строительные конструкции внешнего купола, каждая последующая к центру упомянутая строительная конструкция, образующая замкнутые пространства и строительные конструкции стен дома для проживания имеют фундамент с теплоизоляцией и гидроизоляцией, выполненные в грунте с внешней стороны фундамента ниже глубины промерзания не менее чем на 0,5м.

3. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что верхний этаж дома для проживания выполнен в виде внутреннего стеклянного купола, конструктивно сопряженного с внешним куполом.

4. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что в упомянутых строительных конструкциях внешнего купола, строительных конструкциях, образующих последующие замкнутые пространства и стены дома для проживания, выполнены светопрозрачные перегородки в виде окон, которые расположены горизонтально как часть пола, по меньшей мере, второго этажа дома для проживания и/или под углом от 0 до 35° относительно вертикальной оси строительной конструкции или стены дома для проживания, при этом окна внешнего купола совпадают по радиальной оси с окнами на строительных конструкциях замкнутых пространств и окнами в стене дома для проживания.

5. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что внутри дома для проживания расположен источник тепла, представляющий собой устройство, традиционно используемое в жилых помещениях для обогрева.

6. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно, по меньшей мере, в одном из внутренних замкнутых пространств, опоясывающих жилой дом, установлены

крупные камни (валуны) и/или бассейн с водой, являющиеся аккумуляторами тепла в дневное время и источниками тепла в ночное время.

7. Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что архитектурно-планировочное решение дома для проживания, последующих внутренних замкнутых пространств и внешнего купола выполнено так, что в горизонтальным сечении оно имеет в плане форму круга или форму приближенного к кругу многоугольника, а в объеме форму, приближающуюся к полусфере.

Images