Индивидуальное строительство малоэтажных «умных» домов в автономном экопоселке

Проблема жилья в России

Средняя обеспеченность жильем составляет в США – 70 кв. метров на человека, в Швеции и Канаде – 40, в России лишь 20, но в действительности половина жилья непригодна для проживания.

Недостатки традиционного строительства

• Конвейерное строительство с пониженными затратами многоэтажных домов крупными ДСК исчезло.
• Новая строительная индустрия с более высокими качественными показателями лишь формируется, причем по образу и подобию развитых стран с совершенно иными климатическими и другими условиями.

Возможности индивидуального малоэтажного строительства

• Энергосбережение
• Экология
• Умный дом
• Автономный экопоселок
• Утилизация отходов
• Зола уноса
• Бетон
• Грунт
• Груноблок
• Керамика
• Кирпич
• Черепица
• Натуральный утеплитель
• Солома
• Инженерные системы
• Солнечный коллектор
• Аккумулирование тепла
• Очистка стоков
• Биотуалет
• Солнечная архитектура
• Энергоэффективный дом
• Тепловой насос
• Теплица
• Крыльцо
• Гараж
• Тепловое зонирование
• Каркасная конструкция
• Инфраструктура
• Переработка бытовых отходов
• Финансовая схема
• Эксплуатация поселка
• Охрана окружающей среды

Лучшие организационные решения для ускоренного строительства экопоселка за сезон

Конвейерное производство материалов и сборка домов с оптимизацией труда

• Конвейерная система производства строительных материалов на месте, включая использование местных ресурсов и отходов производства.
• Сборка домов с учетом научной организации труда, возможного участия застройщиков и использования модульных конструкций.
• Единый план поселка с коттеджами по индивидуальным проектам, включающий необходимую инфраструктуру и создание ландшафта.
• Оптимальная последовательность строительства, учитывающая эффективное использование солнечного тепла и устранение влияния осадков.

Инновационные материалы для повышения эффективности и долговечности

• Новые или адаптированные под климатические условия материалы, обеспечивающие эффективность, долговечность и экономию затрат:
• «Солнечная» архитектура, каркасная деревянная конструкция, утеплители в виде блоков.
• Многослойные конструкции стен и крыш, буферные зоны, умные окна.
• Арочный фундамент и связь с грунтом.

Энергоэффективные дома и инфраструктура

• Проектирование энергоэффективных домов с использованием лучших практик и оригинальных решений.
• Адаптация инженерных систем для обеспечения автономии поселка:
• Сбор и очистка дождевой воды для технических нужд.
• Биологическая переработка сточных вод и их утилизация на участке.
• Сухой биотуалет Clivus miltrum для переработки отходов в компост.
• Солнечные коллекторы и аккумуляция тепла в многослойных конструкциях.
• Тепловые насосы как резервная система отопления.
• Приточная вентиляция с предварительным подогревом воздуха.
• Раздельный сбор и переработка отходов в масштабе поселка.

Стратегия реализации проекта: устойчивое развитие экопоселка

Цель — создать населенный пункт с устойчивым типом развития, ближе к дачному поселку, способный обеспечить комфортное жилье для семей со средними доходами.
Реализация проекта позволит решить социальные проблемы и развить бизнес, используя новейшие научно-технические разработки в области альтернативной энергетики, утилизации отходов и «умных домов».

Цель и реализация проекта

Цель — организация индивидуального строительства малоэтажных умных домов в автономных экопоселках с устойчивым типом развития.
Реализация:
— Разработка технической, проектной и конструкторской документации.
— Изготовление оборудования для производства материалов и строительства.
— Сертификация строительных материалов.
— Подготовка строительной площадки и профессиональных команд.
— Защита интеллектуальной собственности.
— Снижение затрат на строительство и использование местных ресурсов, что обеспечит доступность жилья для семей со средними доходами при наивысшем уровне комфорта.

В проекте предлагается создание комплексного организационно-технологического решения для индивидуальных застройщиков, которое позволит им построить свой дом в экопоселке с необходимой инфраструктурой, а также оформить собственность на земельный участок и dům за минимальные затраты и короткий срок — всего один сезон.

Описание проекта:

Индивидуальное строительство жилья является сложным и дорогостоящим процессом, который может позволить себе лишь немногие застройщики с существенными финансовыми возможностями. На рынке предлагается решение, которое предполагает сбор дома из готовых элементов самим застройщиком. Однако в реальности этот процесс также сопряжен со значительными трудностями и финансовыми затратами.

Процесс строительства дома можно разделить на четыре основных этапа: выбор участка, регистрация земли, получение разрешения на строительство и заключение договора подряда или поиск инвестора. После этого начинается собственно строительство, которое может стать настоящим испытанием, особенно если учитывать технические нюансы.

• Спрос на новые коттеджи растет, в то время как продажа жилья на вторичном рынке стагнирует или даже падает.
• С начала 2000-х годов наблюдается тенденция к созданию централизованных поселков с единой архитектурной концепцией и собственной инфраструктурой.
• Четко выражена классификация коттеджных поселков: элитный сегмент и эконом-класс.
• В связи со зростанием стоимости жилья в Смоленской области появляется новый сегмент — дачные коттеджные поселки, предлагающие готовые к проживанию дома эконом-класса площадью около 100 кв. м по доступной цене (до 1 млн. руб.).

В России, несмотря на климатические условия и другие особенности, впервые будет предложена возможность быстро и надежно построить современный умный дом в автономном эко-поселке. Для реализации полностью автономных поселков существует множество бизнес-проектов по созданию малых источников электроэнергии и тепла из местных энергоресурсов. После демонстрации эффективности эко-поселка эти проекты получат огромный рынок.

Проект ориентируется на электрические сети, но оптимальным будет совместное создание мини-ТЭЦ с эко-поселком, что снизит себестоимость объекта за счет использования микроустановок, работающих даже на низкокачественном топливе.

№	Элементы проекта	Описание
1	Организационно-технологический комплекс (ОТК)	Комплексное решение для индивидуальных застройщиков, включающее все этапы строительства дома и создания инфраструктуры
2	Индивидуальное строительство в экопоселке	Возможность построить дом с инфраструктурой, оформить собственность на землю и дом за минимальные затраты и короткий срок
3	Альтернатива традиционному строительству	Предлагаемое решение позволяет избежать традиционных финансовых трудностей и ускоряет процесс строительства
4	Дополнительные услуги по отделке	После завершения строительно-монтажных работ компания предлагает помощь в организации отделочных работ, включая разработку дизайн-проектов, подбор субподрядчиков и оптовую поставку материалов

Минимальная стоимость — это важный аспект при планировании строительства дома. Мы предлагаем рассмотреть несколько решений, которые могут помочь снизить затраты на строительство и обеспечить максимальный комфорт проживания, не жертвуя долговечностью дома.

Минимальная стоимость	Минимальные затраты на содержание	Максимальный комфорт	Максимальная долговечность
Локальные автономные решения	Использование местных материалов и технологий для строительства, таких как грунтоблоки по пастовой технологии для внутренних стен.	Умный дом с автоматизированной системой управления освещением, температурой и другими функциями.	Выбор оптимальных материалов, соответствующих условиям эксплуатации, обеспечивает долгий срок службы дома.
Быстрое строительство за один сезон	Использование стационарного завода по производству бетона и строительной техники для ускорения процесса строительства.	Сбор дождевой воды и ее очистка для использования в качестве питьевой воды вместо водопровода.	Каркасная многослойная конструкция с использованием местных материалов, таких как древесина и золо-арболит из отходов, обеспечивает долговечность дома.
Строительство на стройплощадке	Использование предварительно изготовленных каркасных домов с быстрым монтажом без необходимости тяжелой техники.	Летняя терраса над гаражом или домом для расширения жилого пространства.	Био-антипиреновая обработка пиломатериалов и эффективная система изоляции обеспечивают комфортную температуру внутри дома.
П/Э крыша над каркасом	Использование предварительно изготовленных панелей для защиты от осадков и сбора дождевой воды.	Пиломатериал, сделанный из кругляка на месте, используется для каркаса и обрешетки.	Танки с двухэтапной переработкой серых стоков используются для полива участка, что способствует экономии воды.
Стеклопакеты с двойными окнами	Использование стеклопакетов с внутренними и внешними ставнями для эффективной изоляции дома.	Сотовый поликарбонат в воздушных коллекторах обеспечивает естественное освещение и вентиляцию.	Утепленный фундамент и цоколь защищают дом от воздействия погодных условий, обеспечивая комфортную температуру внутри.
Создание бытовых условий для сезонных строителей	Использование автомобильных покрышек для развязки подвала с грунтом и создания сухого пространства.	Раздельный сбор и переработка твердых бытовых отходов на месте для сокращения расходов.	Оптовое снабжение поселка чистой питьевой водой в бутылях обеспечивает постоянный доступ к воде без необходимости использования водопровода.

Как можно видеть из таблицы, все эти решения взаимодополняющие и могут быть реализованы вместе для создания эффективного и автономного дома. Минитехнологии позволяют производить материалы на месте из отходов и местного сырья, что сокращает затраты и время строительства. Каркасная конструкция с многослойной изоляцией обеспечивает комфортную температуру и долговечность дома. Система водоснабжения включает в себя сбор дождевой воды, ее очистку и нагрев, а также переработку серых стоков, что делает автономную систему более эффективной и экологичной по сравнению с традиционным водопроводом и канализацией.

Эти решения предлагают устойчивый и экономически эффективный подход к строительству домов, обеспечивая комфорт проживания и минимальное воздействие на окружающую среду.

Эффективная система переработки отходов с помощью биореактора карусельного типа позволяет в течение двух лет перерабатывать фекалии и твердые органические кухонные отходы в компост. Такая технология проста в изготовлении и обслуживании, требуя лишь теплого подвала, вытяжной трубы и доступа к реактору.

Многослойная конструкция ограждений обеспечивает оптимальные условия эксплуатации материалов и продлевает их срок службы. Ключевым моментом является использование дешевого и долговечного теплоизолирующего материала или отходов сельхозпроизводства в вакуумной упаковке, который сохраняет заданную форму.

На приусадебном участке можно установить стационарные солнечные коллекторы, которые будут играть роль строительных элементов. Даже с низкой эффективностью такая система сможет обеспечивать тепловую энергию круглый год для нагрева воды, теплоаккумулирующих стен и грунта под домом.

Необходимой является также система умной вентиляции, которая будет предварительно нагревать входящий воздух зимой и охлаждать его летом. Такая система не только поддерживает приемлемый уровень содержания углекислого газа в почти герметичном доме, но и обеспечивает функционирование биореактора и танка аэробной переработки серых стоков, а также удаляет радон, который может накапливаться в подвале.

Окна с эффективным сопротивлением теплопередаче порядка 2,5 раза лучше современных двухкамерных стеклопакетов, состоят из герметичных сборок из двух однокамерных пакетов с внутренними и внешними ставнями.

Для снижения затрат на материалы и ускорения строительства предлагается использовать бетон с добавками зольного вяжущего, золоарболит для фундаментов, умные окна, систему вентиляции, а также собирать, хранить и очищать сточные воды в подвале дома. Кроме того, важно внедрить сухой биотуалет и аккумулировать солнечную энергию. Каркасная конструкция дома упрощает процесс строительства, а финансовая схема взаимоотношений при индивидуальном организованном строительстве должна быть оптимизирована для снижения затрат.

Пластиковые окна: преимущества и инновационный подход к их использованию

На рынке строительных материалов пластиковые окна переживают настоящий бум, что объясняется, в основном, низким качеством окон, производившихся ранее в СССР. Современные двухкамерные стеклопакеты обеспечивают гораздо более высокий уровень эффективности, но их сопротивление теплопередаче все еще оставляет желать лучшего — 0,77. Это создает серьезную проблему для комфортного проживания, особенно при отсутствии отопления.

Традиционно окна используются для естественного освещения и проветривания помещений. Однако реальная ситуация такова, что зимой окна используются лишь на четверть от их возможной эффективности. Инновационный подход заключается в том, чтобы вернуть окнам их первоначальное назначение — обеспечивать освещение только тогда, когда это необходимо. Это позволит значительно улучшить эффективность использования энергии и снизить затраты на отопление.

Интеллектуальные окна: ключ к комфорту и экономии энергии

Предлагаемая система «умных» окон основана на принципе адаптации к меняющимся условиям окружающей среды. Южные окна, обеспечивающие естественное освещение в течение дня, идеально подходят для этого. Минимизация количества окон, выходящих на западную и восточную стороны дома, необходимая мера для предотвращения чрезмерного нагрева летом из-за прямого солнечного света. «Умные» окна могут закрываться жалюзи и внутренними ставнями, обеспечивая комфорт в жарком летнем периоде.

Преимущество «умных» окон заключается не только в их способности регулировать количество света и тепла, но и в том, что они не требуют дополнительной фурнитуры. Это приводит к снижению стоимости и упрощению установки и эксплуатации. С сопротивлением 2,0 такие окна обеспечивают эффективную теплоизоляцию, при этом оставаясь более доступными по цене по сравнению с традиционными окнами.

Эффективная система вентиляции: ключ к комфорту круглый год

Эффективная система вентиляции является важной составляющей «умного» дома. Даже простейшие теплообменники могут помочь сократить расходы на отопление, но в случае с «умным» домом без отопления этот вопрос не стоит. Цель состоит в том, чтобы минимизировать потери тепла через вентиляцию.

Предлагаемая система приточной вентиляции включает использование стационарного воздушного солнечного коллектора, установленного над танком сточных вод. Коллектор состоит из трех частей, ориентированных на восток, юг и запад. В дневное время, когда воздух теплее, независимые вентиляторы подают воздух со скоростью 4 м/с в трубу, проходящую через танк и выходящую в подвале. Это обеспечивает эффективную циркуляцию воздуха, свободного от пыли и насекомых.

Контакты с водой повышают температуру и влажность воздуха, что делает систему особенно эффективной зимой. Летняя вентиляция также учитывается с помощью дополнительной системы, позволяющей контролировать поток воздуха из теплицы или крыльца, обеспечивая комфорт в жаркую пору года.

Инновационный подход к управлению сточными водами: удобство и эффективность

Еще один важный аспект «умного» дома — эффективное управление сточными водами. Предлагаемый метод включает сбор осадков и очистку сточных вод прямо в подвале дома. Это не только обеспечивает удобство, но и способствует экономии воды и улучшению экологической ситуации.

Для загородных домов, из-за высокой стоимости коммуникаций, обычно предлагают септики, расположенные за пределами дома. Их объем равен стоку за несколько дней. Для их функционирования необходима большая площадь участка для дренажа очищенной воды. В Сибири, где глубина промерзания может достигать 1,4 метра, система дренажа для эффективной очистки обойдётся очень дорого.

Рекомендуется дренировать сточные воды в специальные водоемы с водными растениями или в реки. Если рядом есть водозабор, септики могут стать вынужденным выбором — они служат лишь для уменьшения загрязнения окружающей среды, а не для решения основной проблемы. При низкой температуре очистка сточных вод происходит слабо и медленно. Введение химических реагентов служит лишь обеззараживанию, а не очистке воды.

Существует другой подход к решению этой проблемы при наличии большого подвала с возможностью размещения резервуаров для воды. При относительно высокой температуре за длительный период вода может быть полностью очищена. Технологии очистки воды при нормальной температуре хорошо отработаны и даже предлагают использование очищенной воды повторно для технических нужд по патенту США 5106493.

Специалисты по очистке сточных вод из дома доказывают эффективность такого метода, демонстрируя, что они пьют саму очищенную воду после анаэробного/аэробного цикла. Повторное использование воды без системы контроля рекомендуется лишь в небольшом количестве, например, для смыва в унитазе биореактора.

Предлагаемый метод включает последовательную анаэробную и аэробную биологическую очистку воды с использованием активного ила в двухкамерном реакторе. Очищенная вода может быть использована для полива участка летом, а также для подогрева входящего воздуха для вентиляции. Перед поливом вода будет нагреваться солнечным коллектором на приусадебном участке, обеспечивая быстрый рост растений.

Природные осадки являются чистым и бесплатным источником воды, особенно если речь идет о техническом использовании. Компания не планирует заниматься самостоятельным получением питьевой воды, а планирует организованную оптовую поставку в экопоселок соответствующими профильными компаниями для поддержания комфортной атмосферы в доме.

Количество осадков в виде дождя (442 мм в год), попадающих на крышу базового дома, достаточно для покрытия потребности семьи в технической воде — около 75 кубометров.

Что касается туалетов, то главной проблемой загородных домов являются именно они. Использование воды в качестве транспортирующей среды требует дорогих коммуникаций для связи с очистными сооружениями. Это ограничивает выбор площадок при традиционном строительстве. В качестве решения предлагается сухой биотуалет.

В Швеции, учитывая климатические условия, были разработаны сухие биотуалеты типа Clivus miltrum для переработки органических отходов в компост. Теперь на мировом рынке представлено более десяти фирм, предлагающих биореакторы различной конструкции, включая патентованную модель Clivus miltrum. В России был построен биотуалет такого типа в опытном доме в Новосибирске компанией «Экодом».

Учитывая большой объем биореактора, его установка и эксплуатация возможны только в большом подвале, и его необходимо рассматривать как часть строительных конструкций. Планирование архитектуры дома должно учитывать наличие биореактора, а его изготовление должно быть вписано в график строительных работ. Использование выкопанного грунта для производства материалов позволяет разместить биореактор без дополнительных затрат.

Биотуалет такого типа занимает не менее 5 кубических метров и оснащен трубами для аэрации и наклонной кроватью для спонтанного перемещения перерабатываемой биомассы вниз. Он предназначен для длительной биологической переработки органических отходов с кухни и унитаза. Однако этот вариант биореактора требует квалифицированного обслуживания на этапе строительства, что может замедлить ход работ. Обслуживание сложно, а количество воды, поступающей в реактор, не всегда оптимально, что влияет на скорость переработки отходов.

После анализа существующих конструкций был выбран биореактор карусельного типа. Этот вариант более прост в монтаже, не требует значительных строительных работ и подходит для графика строительства. Обслуживание такого реактора проще, а надежность выше, так как излишки влаги стекают наружу и собираются раз в год в отдельную емкость для использования в качестве эффективного азотного удобрения.

Для смыва фекалий в унитаз используется небольшое количество воды, и для этого применяется система, используемая в авиалайнерах. В первый год работы корзины биореактора просто собирают отходы с добавлением торфа или опилок, а на второй год они переставляются местами для естественного процесса переработки органики микроорганизмами и червями в оптимальных условиях. В результате получается однородный качественный компост, который затем закладывается еще на один год в компостную кучу на участке.

Такой биореактор позволяет установить два унитаза над реактором: один на первом этаже и один на втором, помимо сбора мусора с кухни. Биореактор будет снабжен трубой, ведущей на крышу рядом с трубой от камина для создания естественной тяги вентиляции. Для предотвращения появления запахов стульчак и входные каналы в биореактор будут герметичными. При открытом доступе автоматически включается всасывающий вентилятор. Сервисная служба поселка будет выполнять периодическую замену корзин (раз в год) и удаление компоста (каждые два года).

Проекты домов должны предусматривать выход из подвала на участок либо через проемы в фундаменте, ведущие в теплицу, либо через гараж и теплицу. Это позволит эффективно использовать солнечную энергию для отопления дома и снизить затраты на эту услугу.

Самым дорогостоящим моментом при проживании в собственном доме в России является отопление. При создании энергоэффективного дома срок эксплуатации обычных систем отопления, основанных на сжигании органического топлива (угля, мазута, газа), значительно сокращается — до 2-3 месяцев. Проектирование системы отопления с помещением для котла, закупка и установка оборудования, хранение топлива и безопасное обслуживание этой системы могут быть слишком дорогими. Кроме того, комфорт проживания в доме снижается из-за необходимости ежедневно заботиться о его отоплении. Поэтому разумно предпринять дополнительные усилия по повышению энергоэффективности дома и избавить себя от головной боли, связанной с использованием обычной системы отопления.

Многие меры были приняты, при поддержке государства, для снижения затрат на отопление путем повышения эффективности котлов, использования солнечных коллекторов для экономии на подогреве воды, а также для сокращения энергозатрат на вентиляцию и кондиционирование с помощью теплообменников. Однако ситуация сегодня по-прежнему требует внимательного подхода и эффективного решения проблемы отопления.

Конструкция дома:

Каркасные конструкции становятся все более популярными, хотя в Европе такие фахверковые дома строились на протяжении многих лет. Преимущества этой технологии очевидны: высокая скорость строительства и возможность использования многослойных ограждений, которые намного эффективнее по всем параметрам, чем «однослойные» материалы, такие как кирпич, дерево или сибит.

Предлагается следующий подход к строительству: на фундаменте устанавливается деревянный каркас из брусьев размером 50×200 мм, закрепленный перемычками с огнестойкими вставками и покрытый полиэтиленовой пленкой для защиты от влаги. Затем на каркас надкладываются многослойные панели, которые выполняют несущую функцию и обеспечивают эффективное накопление тепла, а также пароизоляцию и абсорбционные свойства.

В данном проекте соотношение между внешними стенами и внутренними панелями составляет 10:1 для внешних стен и 8:1 для центральной несущей стены. После этого происходит установка деревянных балок и профилированных листов, которые обеспечивают дополнительную поддержку каркаса. Затем наполняется утеплителем, а снаружи обшивается OSB-листами (оргалитом или фанерой) и керамической облицовкой — 40% пустотным кирпичом по вертикали. В зазор между стенами заливается монтажная пена для улучшения монолитности и повышения теплоизоляции.

На крыше стропила обшиваются фанерой, а затем устанавливается обрешетка, гидроизоляция и ондулин или металлочерепица. Все общестроительные работы выполняются быстро, без использования тяжелой техники, и не требуют высокой квалификации строителей.

Такая конструкция обеспечивает оптимальные условия для эксплуатации материалов и гарантирует их долговечность. нагрузка на грунт со стороны внешних стен составляет всего 1-1,2 кг/см², в то время как обычно допустимая нагрузка в типовых проектах на средних грунтах составляет 2 кг/см². Для центральной стены нагрузка еще ниже — не более 1,7 кг/см². Кроме того, стена из многослойной панели может выдерживать внешние нагрузки без разрушения благодаря адгезийским силам между наночастицами минералов глины, в которые впитывается вода. Небольшая усадка дома не повлияет на темпы строительства и качество отделочных работ при использовании каркасной конструкции типа «матрешка» и многослойных панелей для внутренних стен.

Финансовый план проекта:

Таблица 2:	Статья расходов	Планируемый объем расходов (в тыс. рублей)
Прямые расходы	Заработная плата с начислениями	96,0
	Затраты на закупку материалов	480,0
	Прочие прямые расходы (транспорт и т.д.)	80,0
Итого: прямые расходы		656,0
Надзорные расходы	Планируемая прибыль	108,0
	Итого надзорных расходов	62,4
Итого:		826,4

Кровельные работы:

Тип кровли	Стоимость (в рублях)
Кровля с Ондулином	826 400 рублей
Металлочерепица	876 400 рублей
Мягкая черепица «Шинглс»	846 400 рублей

SWOT-анализ проекта:

Сильные стороны:
— Низкие затраты на запуск бизнеса;
— Востребованность продукции среди потребителей;
— Использование местных строительных материалов;
— Оптимизация расходования материалов.

Слабые стороны:
— Отсутствие стартового капитала и необходимость заемных средств;
— Недостаток профессионального опыта в ведении бизнеса;
— Высокая конкуренция на рынке.

Возможности:
— Возможность укрепить позиции на рынке благодаря улучшению качества продукции;
— Внедрение новых технологий для повышения эффективности бизнеса;
— Повышение покупательной способности потребителей.

Угрозы:
— Нестабильная экономическая ситуация может повлиять на бизнес;
— Потенциальные риски, связанные с некачественной продукцией и неудовлетворенными заказчиками;
— Изменения в нормативно-правовой базе могут создать препятствия.