Проект дома из теплоблока: Проекты загородных домов из теплоблоков с ценами на строительство

Содержание

Строительство одноэтажных домов из теплоблоков

Выбор проекта


Строительство дома из теплоблоков одноэтажных и двухэтажных коттеджей, и даже небольшой дачи или пристройки к жилому сооружению, требуют профессионального подхода. Сегодня есть те мастера, которые строят без проекта, но в виду обхода специальных рекомендаций, а также игнорирования норм и правил строительства, жилье нередко получается неликвидным, небезопасным и ненадежным. Кроме того, любой технический процесс, который реализуется без проектной документации и точных расчетов, несет в себе неточности, которые отражаются на общей стоимости. Поэтому рекомендация строить без проекта для обеспечения снижения стоимости, является неправильной и нерациональной!
Наша компания предлагает помощь в предоставлении соответствующего пакета документов для ознакомления заказчика, а также передачи его в будущем бригадирам и инженерам компании для реализации – сооружения жилья на участке заказчика. Возможно постоянное консультативное, техническое, юридическое сопровождение проекта!
При обеспечении соответствующих требований, а также получении разрешительной документации на застройку, задача заказчика значительно облегчается. Единственными для принятия остаются решения по технологиям, материалу, общему конструктиву, архитектуре. Нужно будет определить стоимость и площадь будущего дома!


Преимущества теплоблоков

Менеджеры офиса, а также проектировщики и другие специалисты помогут определить технологию домостроения для обеспечения ваших пожеланий. Но также проконсультируют по характеристикам стройматериалов.
На данный момент, одним из наиболее подходящих материалов для регионов средней полосы, является теплоблок. Это трехслойный материал, состоящий из основы, теплоизоляции и декоративного слоя:


  • Основа теплоблока – прочный керамзитобетон. Самостоятельно его структура представляет собой пористый легкий бетон с повышенной плотностью для обеспечения несущей способности в сочетании с качествами энергосбережения;
  • Внутри камня заложен теплоизолирующий слой из пенополистирола, который считается одним из наиболее эффективных утеплителей. Сегодня он систематически используется в частном домостроении и утеплении высотных зданий;
  • Наружная часть блоков – декоративный бетон, имитирующий вид кирпича, каменной отделки, других материалов!

В виду данной комбинации, стройматериал обладает следующими качествами:


  • Устойчивость к механическим повреждениям и влиянию внешней среды;
  • Высокая эстетическая ценность;
  • Увеличенная скорость кладки;
  • Минимизация затрат на черновые и чистовые отделочные работы снаружи и внутри;
  • Хорошая несущая способность для кладки основных стен, возможности устройства второго этажа или мансарды;
  • Высокие показатели энергоэффективности, что очень важно для экономичного содержания жилья, его эксплуатации!


Сборка дома из теплоэффективных блоков

Сложность заключается только в правильных расчетах для обеспечения надежности и нерушимости конструкции. Но данный вопрос берет на себя проектный отдел компании, который способствует безопасному строительству одноэтажных, двухэтажных и мансардных домов из блоков. Для получения качественного и теплого жилья остается только профессионально произвести сборку коттеджа на участке, чем займутся опытные строители под контролем технического надзора!
Строительство дома можно разбить на несколько этапов:


  • Проект;
  • Закупка и доставка материалов;
  • Земляные работы и фундамент здания;
  • Кладка стен;
  • Установка перекрытий и работа с кровельной системой;
  • Отделка внутри и снаружи;
  • Подводка инженерных сетей!


Важные нюансы

Для повышения качеств и технических характеристик, строители компании используют следующие технологические приемы в строительстве:


  • Точный расчет фундамента без скидки на облегчение несущих стен за счет веса материала;
  • Армирование каждой стены для их усиления и повышения прочности;
  • Укладка армопоясов перед установкой систем перекрытий и стропильной конструкции;
  • Использование качественных клеевых растворов для надежности кладки;
  • Заделка швов монтажной пеной для исключения мостиков холода, а также герметизация наружных швов для обеспечения гидроизоляции.

Изучив проекты домов из теплоблоков, важно принять решение и получить ответы на возможные вопросы. Мы предлагаем бесплатные консультации и расчет стоимости, а также дополнительный этап согласования, чтобы заказчик имел возможность регулировать расходы на сооружение коттеджа!

Предварительная беседа с архитекторами и строителями поможет уточнить преимущества одноэтажного дома перед двухэтажным, или почему при этом многие заказчики выбирают проекты домов с мансардой.
Также, вам будет предложен комплексный подход, способствующий экономии средств при застройке собственного участка с нуля. Обращайтесь в офис или по указанным телефонам!

Строительство домов из теплоблоков под ключ в Красноярске, цены

Теплоблоки — очень интересный строительный материал. Название само говорит за себя: сохраняющие тепло. С такой функцией они были изначально сконструированы. Теплоблок именно «сконструирован»: в три слоя, каждый из которых выполняет свою роль . Слои блока: керамзитобетон — пенополистирол — керамзитобетон, — соединены арматурными стержнями, как бутерброд шпажкой.

Наружный слой — керамзитобетон повышенной плотности, — декоративный. Он имитирует поверхность искусственного камня. Он серый, но его можно выкрасить в любой нужный вам цвет: это наружная сторона вашего дома, фасад. Следующий центральный слой в блоке — вспененный полистирол, утеплитель. Толщина его в разных блоках варьируется — от 12 см до 20 см. И третий слой в блоке, который составит внутреннюю часть ваших стен — пористый керамзитобетон, самый толстый слой из трёх, выполняет несущую функцию. Его плотность также варьируется, в зависимости от марки блока. Чем выше будет ваш дом — тем больше должна быть плотность несущего слоя. Для домов выше 2-х этажей выпускаются блоки с пустотами внутри несущего слоя: для дополнительного армирования. Блок насаживается на дополнительную арматуру, и пустота заливается бетоном.

Читать весь текст

«Собрать» дом из теплоблоков очень быстро: полноценный 2-х этажный дом можно выстроить за 2 месяца. Конечно, на уже готовый фундамент. Как правило, это монолитный бетонный фундамент.

Кладка стены происходит в один ряд. Блоки скрепляются между собой не на цементно-песочный раствор, — это категорически недопустимо по технологии! — они соединяются между собой на специальный клей-пасту. Клей разводится тут же, на стройплощадке: в сухую смесь добавляется вода и размешивается ручной дрелью со смесительной насадкой (как тесто миксером). Швы минимальны по толщине: 2-4 мм, что так же предотвращает потери тепла. По внешним стыкам после соединения блоков дополнительно проходят герметиком.

Вес блоков — от 12 до 18 кг. 12-ти килограммовый блок один заменяет 12 кирпичей. Размеры стандартного блока — 40×30×19 см, но выпускаются и другие: 40×40×19 см, 20×40×19 см.

Строительство домов из теплоблока по проекту в Великом Новгороде , построить по проекту дом из теплоблока , теплоблок проект дом , проекты домов из теплоблоков ,заказать проект дома из теплоблока - Континент плюс

 

 

   

 

БЕТОН М-300 по цене 3800 руб за м3

только у нас по Вторникам , а при покупке бетона от 9м3 особые условия 

Покупайте качественный бетон 

в ООО"Континент плюс"

 

*условия Акции уточняйте у менеджеров

 

 

  

 ТОЛЬКО У НАС!   Качественный фундамент по минимальной цене всего

2100 руб за м2 .

 при заказе фундамента  гидроизоляция в подарок .

 

Садовый домик S=12 м2

         99000 руб

 

 

 

 

 Акция !!! Дачный домик 6х4 "под ключ" всего за 200 000 руб .

 

СПЕШИТЕ ТОЛЬКО СЕЙЧАС  ПИЛОМАТЕРИАЛЫ ДОСКА И БРУС 1сорта по 8200 руб м3 , 2 сорт 6000  

можно оплатить сейчас , а забрать когда угодно .        НЕ УПУСТИТЕ ШАНС СЭКОНОМИТЬ НА СТРОИТЕЛЬСТВЕ И КУПИТЬ КАЧЕСТВЕННЫЕ ПИЛОМАТЕРИАЛЫ ИЗ ЗИМНЕГО ЛЕСА, .

 

*** подробности акции уточняйте у менеджеров компании

 

ДАЧА  3,2 х 4,0 всего за

         170 000 руб

 

 

Только сейчас при покупке Товарного бетона и раствора от 12 м3 аренда трубы удлинителя в Подарок !

 

ПРИ ЗАКАЗЕ ДОМА "ПОД КЛЮЧ" БЕСЕДКА В ПОДАРОК !!!

 

Акция месяца ! 

дом "под ключ" с полной отделкой и со всеми коммуникациями всего за 21000 руб м2 

 

 

 

 

 

  

    

 

 

  

Проекты домов из теплоблока/ПроектСтройНН/Н.Новгород

Комплектация "Комфорт"

Архитектурные решения. Конструктивные решения. 3D визуализация. Смета на строительство.

Подготовительные работы

Подготовка участка к строительству. Привязка дома к участку, разбивка осей

Фундамент свайно-ростверковый, сваи 300*1800 мм установлены через 1500 мм, ростверк 300*500 мм, бетон М250 (В20), арматура Ф12, Ф6, геотекстиль, гидроизоляция рулонная, песчанощебеночная подготовка, труба пластиковая ф110 (канализация), труба пнд ф32-40 (вода), гидроизоляция битумная обмазочная в 2 слоя, утепление 50 мм ЭППС Пеноплекс, внешняя отделка-сайдинг или декоративная фасадная штукатурка Церезит (цвет по согласованию)

Перекрытие, +0,00

Монолитное перекрытие 100 мм на отметке +0,00, высота 1-го этажа 2,60 м, геотекстиль, песчаная подготовка, утепление 50 мм ЭППС Пеноплекс, бетон М250 (В20), арматура Ф12, Ф6

Перекрытие, +2,80

Плиты железобетонные пустотные 220 мм на отметке +2,80, анкеровка, обвязка, зачеканка, высота 2-го этажа по боковой стене-1,5 м, по центру-2,60 м

Стены несущие толщина 300 мм-газосиликат Поритеп D500, горизонтальное армирование композитная арматура ф8, армированные газосиликатные перемычки Поритеп

Монолитный пояс

Пояс монолитный 300*200 мм под перекрытие и под мауэрлат, бетон М250 (В20), арматура Ф12, Ф6, дополнительное утепление 50 мм по периметру ЭППС Пеноплекс

Крыша 2-х скатная, стропильная система 50*200 мм, обрешетка 100*25 мм, контробрешетка 50*50 мм, металлочерепица Гранд Лайн Классик 0,45 мм, гидроизоляция мембрана, огнебиозащита, утепление толщина 200 мм Роквул (или аналог), пароизоляция мембрана, подшив кровельных свесов (карнизов) по периметру дома софитом, водосточная система (желоба+трубы)

Вентиляционная шахта 1260 мм (кухня 2 шт, су 2 шт), керамический полнотелый кирпич М150, гильзы металлические и пластиковые, флюгарок металлический, кирпич керамический облицовочный Керма

Межкомнатные перегородки толщина 100 мм-газосиликат Поритет D600

Внешнее утепление 50 мм фасадная плита Роквул (или аналог), внешняя отделка декоративная фасадная штукатурка Церезит

Окна, дверь входная

Окна ПВХ профиль Декенинг 60 мм (4 камеры), двойной стеклопакет 32 мм (2 камеры), отлив металлический, дверь входная металлическая утепленная с терморазрывом

Отмостка бетонная, ширина 1000 мм, толщина бетона 60 мм, армирование сеткой 50*50 мм, геотекстиль, песчаная подготовка, гидроизоляция рулонная

Лестница деревянная Г-образная, перила, балясины

Крыльцо-площадка монолитная железобетонная 1,5*2,0 м, навес металлический, покрытие металлочерепица

Стоимость общая

Транспортные расходы-г. Нижний Новгород +10 км

Коэффициент теплосопротивления стены (расчетный вариант) составляет 3,82 м2°С /Вт (R). Нормативный показатель для Нижегородской области - 3,27 м2°С /Вт (R). Чем выше данный показатель, тем больше Ваша экономия при дальнейшей эксплуатации дома

Данные комплектации по строительству дома не являются обязательными и могут быть Вами изменены, сокращены или дополнены

Требуется проектирование объекта. Смета предоставляется в рамках договора. Уборка территории, складирование мусора в радиусе 30 м, монтаж/демонтаж строительных лесов, приготовление смесей входит в стоимость строительства. Технический надзор осуществляется в ходе всего строительства. Оплата работ производится по окончании каждого этапа на основании акта выполненных работ с указанием объемов работ и материалов

Срок строительства может составить от 2-х до 4-х месяцев в зависимости комплектации дома с соблюдением требований по технологии строительства

Проектная документация (разделы АР и КР) предоставляется бесплатно при заказе строительства дома

Строительство домов из теплоблоков или теплостена в Московской области

Важно знать при строительстве домов из теплостена

Само название стройматериала – «теплоблок» – указывает на основное его качество. Вы можете быть уверены, в любую погоду в доме из теплостена будет сухо, тепло и комфортно. Строительство домов из теплоблоков обладает еще целым рядом преимуществ, рассмотрим их детально.

Во-первых, как уже было отмечено, теплоизоляционные свойства теплоблока выше любых других стройматериалов. Так, например, для сравнения, одинаковое тепловое сопротивление будет в помещениях, где толщина бетонной стены составляет 4,5 м, стены из кирпича – 2,3 м, а из теплоблока – 0,4 м, что превышает по своим показателям даже дерево.

Во-вторых, полиблок с успехом применяется при застройке территорий в условиях холодного климата не только благодаря его умению сохранять тепло внутри помещения. Морозостойкость материала составляет не менее 100 циклов внешнего фасада, и не менее 50 циклов внутреннего слоя. Наконец, низкое водопоглощение стройматериала, вкупе с другими техническими характеристиками, делает строительство домов из теплоблоков конкурентноспобным в местах с высокой влажностью.

Строительство домов из теплостена рассчитано на малоэтажную застройку до 3 этажей. При этом реализация одноэтажного проекта высотой до 6 метров не потребует дополнительного каркаса. Плотность полиблока такова, что выдерживает перекрытия из железобетона в двух-, трехэтажных зданиях (наружный слой до 1800 кг/м3, внутренний слой до 1690 кг/м3). Если же планируется постройка большей этажности, требуется дополнительный каркас.

Неоспоримым преимуществом строительства домов из теплостена перед другими стройматериалами является то, что внешний декоративный слой полиблока может меняться в зависимости от архитектуры проекта или пожелания заказчика. Фактура фасада может имитировать натуральный камень, кирпич или древнюю фреску. Цветовая палитра разнообразна, что открывает безграничные возможности для дизайна.

Строительство домов из теплоблоков под ключ в Екатеринбурге

Строительство дома из теплоблоков под ключ – это одно из основных направлений деятельности компании «ВИРА Групп». Что такое теплоблок? Это материал, появившийся в Европе в семидесятых годах прошлого столетия на фоне энергетического кризиса. Он был разработан инженерами-архитекторами с целью сокращения затрат на строительство энергосберегающих домов. В России строительство домов из теплоблоков стало приобретать популярность во второй половине девяностых годов, и уже на протяжении пятнадцати лет завоевывает авторитет и доверие у строителей. Строительство домов из теплоблоков в Екатеринбурге позволяет активно использовать универсальный материал, являющийся трехслойным блоком.Читать далее:

Дома из теплоблоков – преимущества строительства

Тепло- и шумо-изоляционные свойства. В составе блока уже присутствует утеплитель из полистирола плотностью (М25), что способствует сохранению тепла в доме и обеспечивает хорошую шумоизоляцию. Это особенно актуально для тех, кто осуществляет строительство дома из теплоблоков вблизи автомобильных дорог и железнодорожных путей. Толщина теплоизолирующего слоя составляет 120-150мм. По теплопроводности это идентично блоку из пенобетона толщиной в 450-600мм;

Легкость. При его сравнительно больших габаритах размеры блока составляют (Ш400мм/Г300мм/В200мм) или (Ш400мм/Г400мм/В200мм). Небольшая масса блоков способствует выгодной цене на строительство дома из теплоблоков, поскольку он значительно легче, в сравнении со зданиями из кирпича;

Высокая несущая способность. Строительство дома из теплоблоков подразумевает использование материала, чья несущая часть выполнена из керамзитобетона марки М100-М150, толщиной от 130 до 180 мм, способного удерживать железобетонные плиты перекрытий;

Наличие декоративной бетонной плиты с наружной части блока с различной фактурой, позволяет избежать дополнительных работ по отделке фасада здания после строительства дома из теплоблоков;

Легкость обработки. В процессе строительства дома из теплоблоков под ключ, при необходимости, Вы можете легко распилить или просверлить материал — это упрощает монтаж инженерных сетей и проведение внутренней отделки помещений;

Экологичность. Теплоблок состоит из экологически чистых материалов. Это керамзитобетон, в составе которого песок, вода, цемент и керамзит. Полистирол, заключенный внутри стены, отвечает всем санитарным нормами и требованиям, и является экологически безопасным, что подтверждено соответствующими сертификатами. Дома из теплоблока – это залог здоровья Вас и Ваших близких;

Стеклопластиковая арматура еще один немаловажный нюанс. Некоторые производители при производстве теплоблоков для строительства дома используют железную арматуру. В периоды сезонных перепадов температур, арматура, находящаяся внутри блока, являет собой некий проводник, по которому холод пробирается вглубь стены. Нагреваясь, внутри, на прутьях, образуется конденсат и арматура ржавеет, что, впоследствии, ведет к коррозии и ослаблению связующих свойств. Появляется риск выпадения облицовочной части блока, что негативно сказывается на целостности теплового контура и внешнем облике стены. Наша компания при строительстве дома из теплоблоков в Екатеринбурге и области использует стеклопластиковую арматуру, которая не только не ржавеет, но и не проводит холод, что сохраняет тепловой контур стены неизменным;

Кладочный слой. Выполняя строительство коробки дома из теплоблока важно помнить, что толщина межвенцового кладочного слоя специального клеящего раствора составляет всего 3-5мм, это исключает образование мостиков холода и достаточно для паропроницаемости стены, что означает, в Вашем доме всегда будет тепло и комфортно.

Посмотреть НАШЕ видео по данной технологии

Строительство домов из теплоблоков — характерные преимущества

Учитывая все выше описанные качества, специалисты компании ВИРА Групп уверены, что используя для строительства дома теплоблоки Вы оцените ряд достоинств, таких как:

  1. Экономия средств и времени на возведении легкого фундамента;
  2. Экономия средств и времени на строительство дома из теплоблоков, благодаря отсутствию необходимости выполнять утепление и наружную отделку дома;
  3. Экономия средств и времени на доставке строительных материалов;
  4. Экономия средств на содержание дома, за счет сокращения затрат на теплоэнергоресурсы.

Вы можете заказать строительство дома из теплоблоков в Екатеринбурге под ключ прямо сейчас, связавшись с сотрудниками компании «ВИРА Групп». Цена на строительство домов из теплоблоков будет зависеть от особенностей конкретного проекта.

Дома из теплоблока под ключ проекты и цены в СПб фото

При возведении загородных домов вместо традиционных материалов кирпича или железобетона, все чаще используются новые более энергоэффективные и быстровозводимые, например, теплоблоки. Одно из направлений работы нашей компании это строительство домов из теплоблоков под ключ, обладающих высоким уровнем надежности, доступной стоимостью и экологической безопасностью.

Что представляют собой теплоблоки

Использование при строительстве стен и несущих конструкций теплоблоков позволяет решить массу задач, с которыми стакиваются большинство будущих владельцев загородных коттеджей. Теплоэффективный блок состоит из трех основных слоев, каждый из которых предназначен для определенных целей:

  • Несущий основная часть блока, которая производится из керамзитобетона;
  • Внутренний производится из пенополистирола, наличие которого позволяет обеспечить высокий уровень тепло- и звукоизоляции;
  • Монолитный бетон толщина слоя до 150 мм, служащая в качестве внешнего слоя, которая может быть украшена декоративными элементами и окрашена в любой цвет.

Соединение слоев производится при помощи стержней из арматуры или базальтопластика, благодаря которым можно получить необходимый уровень прочности и снизить общую цену конструкции.

КАК МЫ РАБОТАЕМ

Достоинства строительства из теплоблоков

Если говорить о преимуществах возведения коттеджей и домов из теплоэффективных блоков специалистами нашей компании, то их достаточно много:

  • Материал является экологически чистым и не токсичным;
  • Блоки не будут покрываться грибком или плесенью, что особенно важно для помещений с повышенной влажностью;
  • Низкие показатели теплопроводности позволяют сохранять внутри дома заданный температурный режим;
  • Срок эксплуатации дома, проектом которого предусмотрено использование теплоблоков, составляет несколько десятилетий;
  • За счет относительно кирпича или бетона малого веса нет необходимости обустройства дорогостоящего мощного фундамента, и при этом усадка здания минимальна;

Цена строительства невысока, а его энергоэффективность позволяет окупить дом в минимальные сроки. Блоки могут быть рядовыми, соединяемыми при помощи специального клея на цементной основе, и фигурными, позволяющими получить оригинальные конструкции.

Несмотря на сходство с традиционным кирпичом и керамическими блоками, строительство домов из теплоблоков должно производиться специалистами, так как только опытный строитель еще на этапе проектирования разработает оптимальную конструкцию, позволяющую сохранить максимум тепла в помещении.

Пассивный дизайн дома на солнечных батареях | Министерство энергетики

Вы здесь

Этот дом в Северной Каролине получает большую часть отопления помещений за счет пассивной солнечной системы, но солнечная тепловая система (верхняя часть крыши) обеспечивает как бытовую горячую воду, так и вторичную систему лучистого теплого пола.| Фото любезно предоставлено фотографом Джима Шмида.

При проектировании пассивных солнечных батарей используются преимущества местоположения здания, климата и материалов для минимизации энергопотребления. Хорошо спроектированный пассивный дом на солнечных батареях сначала снижает нагрузку на отопление и охлаждение за счет стратегий энергоэффективности, а затем полностью или частично удовлетворяет эти пониженные нагрузки за счет солнечной энергии.Из-за небольших тепловых нагрузок в современных домах очень важно избегать слишком большого размера стекла, выходящего на юг, и обеспечивать, чтобы стекло, выходящее на юг, было правильно затенено, чтобы предотвратить перегрев и увеличение охлаждающей нагрузки весной и осенью.

Прежде чем добавлять солнечные элементы в дизайн своего нового или существующего дома, помните, что энергоэффективность - это наиболее экономичная стратегия сокращения счетов за отопление и охлаждение.Выбирайте специалистов-строителей, имеющих опыт проектирования и строительства энергоэффективных домов, и работайте с ними, чтобы оптимизировать энергоэффективность вашего дома. Если вы реконструируете существующий дом, первым делом необходимо провести энергетический аудит дома, чтобы определить приоритеты наиболее рентабельных улучшений энергоэффективности.

Если вы планируете новый дом с пассивными солнечными батареями, с южной стороны вашего дома должен быть беспрепятственный «вид» на солнце.Обдумайте возможные варианты использования земли к югу от вашего участка в будущем: маленькие деревья станут высокими, а будущее многоэтажное здание может блокировать доступ вашего дома к солнцу. В некоторых районах зонирование или другие правила землепользования защищают доступ землевладельцев к солнечной энергии. Если доступ к солнечной энергии в вашем регионе не защищен, поищите участок, расположенный глубоко с севера на юг, и разместите дом на северном конце участка.

Как устроен дом с пассивной солнечной батареей

Проще говоря, пассивный дом на солнечных батареях собирает тепло, когда солнце светит через окна, выходящие на юг, и сохраняет его в материалах, которые накапливают тепло, так называемой тепловой массе. Доля тепловой нагрузки дома, которую может выдержать пассивная солнечная конструкция, называется пассивной солнечной фракцией и зависит от площади остекления и количества тепловой массы. Идеальное соотношение тепловой массы и остекления зависит от климата. Хорошо спроектированные пассивные солнечные дома также обеспечивают дневной свет круглый год и комфорт во время сезона охлаждения за счет использования ночной вентиляции.

Чтобы быть успешным, дизайн дома с пассивной солнечной батареей должен включать в себя некоторые базовые элементы, которые работают вместе:

  • Правильно ориентированные окна .Как правило, окна или другие устройства, собирающие солнечную энергию, должны быть обращены в пределах 30 градусов истинного юга и не должны быть затенены во время отопительного сезона другими зданиями или деревьями с 9:00 до 15:00. каждый день. Весной, осенью и в сезон охлаждения окна следует затенять, чтобы избежать перегрева. Обязательно держите оконное стекло в чистоте.
  • Тепловая масса . Тепловая масса в доме с пассивными солнечными батареями - обычно бетон, кирпич, камень и плитка - поглощает тепло от солнечного света во время отопительного сезона и поглощает тепло из теплого воздуха в доме во время сезона охлаждения.Другие материалы с термальной массой, такие как вода и продукты с фазовым переходом, более эффективно сохраняют тепло, но каменная кладка имеет то преимущество, что выполняет двойную функцию в качестве конструкционного и / или отделочного материала. В хорошо изолированных домах в умеренном климате тепловой массы, присущей домашней мебели и гипсокартону, может быть достаточно, что устраняет необходимость в дополнительных теплоаккумулирующих материалах. Убедитесь, что предметы не блокируют солнечный свет на термальных массах.
  • Распределительные механизмы .Солнечное тепло передается оттуда, где оно собирается и хранится, в разные части дома посредством теплопроводности, конвекции и излучения. В некоторых домах небольшие вентиляторы и воздуходувки помогают распределять тепло. Проводимость возникает, когда тепло перемещается между двумя объектами, находящимися в непосредственном контакте друг с другом, например, когда нагретый солнцем пол согревает ваши босые ноги. Конвекция - это передача тепла через жидкость, такую ​​как воздух или вода, и дома с пассивными солнечными батареями часто используют конвекцию для перемещения воздуха из более теплых областей - например, солнечного пространства - в остальную часть дома. Радиация - это то, что вы чувствуете, когда стоите рядом с дровяной печью или солнечным окном и чувствуете его тепло на своей коже. Более темные цвета поглощают больше тепла, чем более светлые, и являются лучшим выбором для тепловой массы в домах с пассивными солнечными батареями.
  • Стратегии управления . Свесы крыши правильного размера могут затенять вертикальные южные окна в летние месяцы. Другие подходы к управлению включают электронные сенсорные устройства, такие как дифференциальный термостат, который сигнализирует вентилятору о включении; работающие форточки и заслонки, разрешающие или ограничивающие тепловой поток; жалюзи с низким коэффициентом излучения; действующие изоляционные ставни; и навесы.

Хотя концептуально простой, успешный пассивный дом на солнечных батареях требует сбалансированности ряда деталей и переменных. Опытный дизайнер может использовать компьютерную модель для моделирования деталей пассивного дома на солнечных батареях в различных конфигурациях до тех пор, пока дизайн не будет соответствовать месту, а также бюджету владельца, эстетическим предпочтениям и требованиям к производительности.

Некоторые из элементов, которые разработчик рассмотрит, включают:

Разработчик будет применять эти элементы, используя методы проектирования пассивных солнечных батарей, которые включают прямое усиление, косвенное усиление и изолированное усиление.

В конструкции с прямым проникновением солнечный свет проникает в дом через окна, выходящие на юг, и ударяет по каменным полам и / или стенам, которые поглощают и сохраняют солнечное тепло.По мере того, как в течение ночи комната охлаждается, тепловая масса отдает тепло в дом.

Некоторые строители и домовладельцы используют емкости с водой, расположенные внутри жилых помещений, для поглощения и хранения солнечного тепла. Хотя вода сохраняет вдвое больше тепла, чем кладочные материалы на кубический фут объема, для аккумулирования тепла водой требуется тщательно спроектированная опорная конструкция. Преимущество водяного теплоаккумулятора заключается в том, что его можно установить в уже существующем доме, если конструкция может выдержать вес.

Косвенное усиление (стена тромба)

В доме с пассивной солнечной батареей с косвенным усилением теплоаккумулятор находится между окнами, выходящими на юг, и жилыми помещениями. Наиболее распространенный подход с косвенным усилением - стена для тромба.

Стена состоит из кирпичной стены толщиной от 8 до 16 дюймов на южной стороне дома. Одинарный или двойной слой стекла, установленный примерно на расстоянии одного дюйма или меньше перед темной стеной, поглощает солнечное тепло, которое сохраняется в массе стены. Тепло проходит через стену и излучается в жилое пространство. Тепло проходит через каменную стену со средней скоростью один дюйм в час, поэтому тепло, поглощенное снаружи бетонной стены толщиной 8 дюймов в полдень, будет проникать во внутреннее жилое пространство примерно на 8 p. м.

Изолированное усиление (солнечные пространства)

Самая распространенная конструкция дома с пассивными солнечными батареями с изолированным усилением - это солнцезащитное пространство, которое может быть закрыто от дома дверями, окнами и другими открытыми отверстиями. Солнечное пространство, также известное как солярий, солнечная комната или солярий, может быть включено в новый дизайн дома или добавлено к существующему дому.

Солнечные пространства не следует путать с теплицами, которые предназначены для выращивания растений. Солнечные пространства выполняют три основные функции - они обеспечивают дополнительное тепло, солнечное пространство для выращивания растений и приятную жилую зону. Конструктивные соображения для этих трех функций сильно различаются, и выполнение всех трех функций требует компромиссов.

Дизайн дома с пассивной солнечной батареей для летнего комфорта

Опытные дизайнеры домов с пассивными солнечными батареями планируют летний комфорт, а также отопление зимой.Пассивный солнечный дом требует тщательного проектирования и размещения, которые зависят от местных климатических условий.

В большинстве климатических условий потребуется навес или другие устройства, такие как навесы, ставни и решетки, чтобы блокировать приток солнечного тепла летом. Ландшафтный дизайн также может помочь сохранить ваш дом с пассивной солнечной батареей комфортным во время сезона охлаждения. Если вы подумываете о пассивном солнечном дизайне для нового дома или капитальном ремонте, проконсультируйтесь с архитектором, знакомым с пассивными солнечными технологиями.

Дизайн дома с пассивной солнечной батареей

Principles of Heating and Cooling

Понимание того, как тепло передается с улицы в ваш дом и от вашего дома к вашему телу, важно для понимания проблемы поддержания прохлады в вашем доме.Понимание процессов, которые помогают сохранять ваше тело прохладным, важно для понимания стратегий охлаждения вашего дома.

Принципы теплопередачи

Тепло передается к объектам и от них - например, к вам и вашему дому - посредством трех процессов: теплопроводности, излучения и конвекции.

Проводимость - это тепло, проходящее через твердый материал. В жаркие дни тепло попадает в ваш дом через крышу, стены и окна. Теплоотражающие крыши, изоляция и энергоэффективные окна помогут снизить теплопроводность.

Излучение - это тепло, перемещающееся в виде видимого и невидимого света. Солнечный свет - очевидный источник тепла для дома. Кроме того, низковолновое невидимое инфракрасное излучение может переносить тепло непосредственно от теплых предметов к более холодным. Благодаря инфракрасному излучению вы можете почувствовать тепло горячего элемента конфорки на плите даже через всю комнату. Старые окна позволят инфракрасному излучению, исходящему от теплых предметов снаружи, проникать в ваш дом; оттенки могут помочь заблокировать это излучение. Новые окна имеют низкоэмиссионные покрытия, которые блокируют инфракрасное излучение. Инфракрасное излучение также будет переносить тепло от стен и потолка прямо к вашему телу.

Конвекция - еще одно средство для достижения тепла от ваших стен и потолка. Горячий воздух естественным образом поднимается вверх, унося тепло от стен и заставляя его циркулировать по всему дому. Когда горячий воздух проходит мимо вашей кожи (и вы вдыхаете его), он согревает вас.

Охлаждение вашего тела

Ваше тело может охладиться посредством трех процессов: конвекции, излучения и потоотделения.Вентиляция усиливает все эти процессы. Вы также можете охладить свое тело с помощью теплопроводности - например, некоторые автокресла теперь оснащены охлаждающими элементами, - но это, как правило, непрактично для использования в доме.

Конвекция возникает, когда тепло уносится от вашего тела через движущийся воздух. Если окружающий воздух холоднее вашей кожи, воздух поглотит ваше тепло и поднимется. По мере того, как нагретый воздух поднимается вокруг вас, более прохладный воздух движется, чтобы занять его место и поглотить больше вашего тепла.Чем быстрее движется конвекционный воздух, тем прохладнее вы чувствуете.

Излучение возникает, когда тепло распространяется через пространство между вами и предметами в вашем доме. Если предметы теплее, чем вы, тепло пойдет к вам. Удаление тепла через вентиляцию снижает температуру потолка, стен и мебели. Чем прохладнее ваше окружение, тем больше тепла вы будете излучать на предметы, а не наоборот.

Потливость может быть неудобной, и многие люди предпочли бы сохранять спокойствие без нее.Однако в жаркую погоду и при физических нагрузках пот является мощным охлаждающим механизмом тела. Когда влага покидает поры кожи, она переносит с собой много тепла, охлаждая ваше тело. Если ветерок (вентиляция) пройдет по вашей коже, эта влага испарится быстрее, и вам станет еще прохладнее.

Важнейшие элементы дизайна пассивного дома

Высокая тепловая масса Fox Blocks создает дома с непрерывной изоляцией и влагостойкостью, которые являются жизненно важными факторами в дизайне пассивного дома.

Дизайн пассивного дома направлен на снижение зависимости дома от механической энергии, обеспечивая при этом здоровую окружающую среду в помещении (IEQ) и обеспечивая высокий уровень комфорта для семьи.

Успешный дизайн пассивного дома требует, чтобы система стен и другие компоненты оболочки здания работали вместе с ориентацией дома, размещением окон и комнат, затенением и вентиляцией. В конечном счете, дизайн пассивного дома направлен на достижение дома с нулевым потреблением энергии.

Стеновая система для пассивного дома

Лучшая стеновая система для пассивного дома включает непрерывную изоляцию (CI), паропроницаемый, атмосферостойкий барьер (WRB) и строительные материалы с высокой тепловой массой.

CI сохраняет тепло снаружи летом и внутри дома зимой. WRB останавливает поток воздуха и влаги через стены. Поток воздуха и влаги через стены создает нагрузку на системы отопления и охлаждения и может негативно повлиять на целостность и качество внутренней среды (IEQ) дома.Это также увеличивает потребление энергии и счета за коммунальные услуги.

Материалы с термальной массой стабилизируют температурные сдвиги в доме, снижая скорость теплопередачи, что экономит энергию и создает более комфортное пространство для жителей дома.

Важность сплошной изоляции для проектирования пассивных стен

Для проектирования пассивного дома, который обеспечивает плотную ограждающую конструкцию и энергоэффективный дом, требуется CI. Стандарт ASHRAE 90.1-2013 определяет CI как несжатый для всех элементов конструкции без тепловых мостов, за исключением крепежных элементов и служебных отверстий.Важным компонентом проектирования пассивных стен является обертывание ограждающей конструкции здания, включая внешние стены, слоем CI, который увеличивает эффективное R-значение дома.

Почему конструкция пассивной стены требует паропроницаемости WRB

Конструкция пассивного дома направлена ​​на то, чтобы остановить проникновение воздуха, влаги и ветрового дождя в стеновую систему с помощью паропроницаемого WRB. Паропроницаемый WRB также предотвращает накопление воды в стеновых системах.

Дома с деревянным каркасом, в частности, требуют WRB, потому что CI может заблокировать стену с деревянным каркасом от выхода влаги из стеновой системы. Влага внутри стеновой системы может привести к появлению плесени, которая может испортить дом и создать проблемы со здоровьем для всей семьи. Паропроницаемый WRB для конструкции пассивных стен с деревянным каркасом позволяет уводить влагу из стеновой системы, защищая как дом, так и его жителей.

Проницаемые массивные стеновые системы, такие как Fox Blocks, обеспечивают большую сопротивляемость влаге, чем древесина, что делает потребность в паропроницаемости воздуха и влагонепроницаемом барьере не столь важной.

Как материалы с высокой термальной массой способствуют проектированию пассивных стен

Использование материалов с высокой термальной массой, таких как Fox Blocks, в конструкции пассивных стен значительно способствует созданию энергоэффективного дома. Изделия с высокой термальной массой стабилизируют температурные сдвиги в доме, поглощая и сохраняя тепловую энергию. Например, летом или в теплом климате стены из термальной массы поглощают холодный воздух вечером и хранят его в массе стены. В теплые дни эти стены дольше остаются прохладными, что сохраняет прохладу в доме.

Такие изделия, как дерево и сталь, имеют низкую тепловую массу, поэтому не способствуют созданию пассивных стен. Изделия с высокой тепловой массой, такие как бетон, камень и кирпич, помогут в проектировании пассивных стен.

Ориентация дома и окна в пассивной солнечной конструкции

Пассивная солнечная конструкция работает с природой, а не борется с ней, что приводит к сокращению счетов за электроэнергию. В частности, ориентация дома на его участке и размещение окон максимизируют или сводят к минимуму солнечные лучи и используют солнечную энергию.

  • Увеличьте окна на южной стороне дома, так как он получает солнечный свет в течение дня. Окна также требуют свесов, чтобы обеспечить тень летом и солнце зимой. Эти окна также позволяют естественному свету освещать дом в течение дня, что снижает потребность в искусственном освещении.
  • Свернуть окна на холодной затененной северной стороне дома.
  • Ограничение окон на западной и восточной стороне дома.

Вентиляция в конструкции пассивного дома

Герметичность пассивной конструкции может задерживать загрязняющие вещества (например, радон, формальдегид и летучие органические соединения).Поэтому проект пассивного дома должен включать в себя методы вентиляции, такие как система вентиляции с рекуперацией энергии. Система вентиляции с рекуперацией энергии снижает потери энергии, перемещая энергию от выходящего кондиционированного воздуха к свежему входящему воздуху. Другие полезные методы вентиляции для проектирования пассивных домов включают точечную вентиляцию, такую ​​как вытяжные вентиляторы, наряду с естественной вентиляцией.

Fox Blocks - превосходная стеновая система для

Passive House Design Выберите

Fox Blocks изолированные бетонные формы (ICF) для проектирования пассивных домов, которые позволят создавать энергоэффективные, здоровые и комфортные дома.Блоки Fox Blocks обеспечивают ХИ, влагостойкость и высокую тепловую массу - все это важные характеристики пассивного дома.

  • Fox Blocks обеспечивают CI со значением R 23, что превышает требования энергетического кодекса ASHRAE / ANSI 90.1. Дома, построенные с использованием ICF, требуют на 32 процента меньше энергии для охлаждения и на 44 процента меньше энергии для обогрева, чем аналогичные дома с деревянным каркасом.
  • Используя изоляционную вставку Fox Blocks Energy Stick, R-Value настенной конструкции может быть увеличено до R34, R42 или R52 для пассивной конструкции.
  • Высокая тепловая масса Fox Blocks делает их отличным выбором для стен для пассивного дома.
  • Fox Blocks представляет собой сплошную монолитную бетонную стену с рейтингом проницаемости ниже 1,0, что контролирует проникновение влаги и останавливает рост плесени, гнили и грибка. Следовательно, блоки Fox Blocks для использования на высоком уровне не требуют WRB или пароизоляции.

Компания Greenhill Contracting использовала проект пассивного дома для создания нулевого квартала в Нью-Палтце, штат Нью-Йорк.Важнейшими элементами успеха этих домов площадью 2300 квадратных футов стали комбинация Fox Blocks ICF и изоляция из распыляемой пены на крыше и под плитой дома. Вместе эти компоненты дают результат теста дверцы воздуходувки более чем в два раза выше, чем стандарт для пассивного дома. Экологичный дизайн дополнительно защищает дома от торнадо, ураганов и землетрясений.

Зачем и как создавать пассивный дом

Пассивный дом стремится создать дома с нулевым потреблением энергии.Для достижения нулевого энергопотребления необходимо, чтобы все компоненты оболочки здания работали вместе, наряду с ориентацией дома и размещением окон, затенением и вентиляцией. Fox Blocks ICF представляет собой превосходный продукт для проектирования пассивных домов.

Проектирование и строительство самого большого и самого высокого… - Handel Architects

«Моральный долг к большим переменам неизбежен»

, как сказал Эл Гор в книге Неудобная правда . Наша работа по созданию самого большого и самого высокого здания пассивного дома в мире - это наш ответ на этот призыв к переменам.Хотя технологии и системы для создания этих гипер-энергоэффективных зданий существуют с 1980-х годов, никто не построил проект такого масштаба и плотности. Как указывает название «Пассивный дом», он был первоначально разработан для домов на одну семью и эффективно использовался для малоэтажных и среднеэтажных домов в Европе. Но на 26 этажах и 352 единицах жилья, конечно, ничего подобного The House at Cornell Tech раньше не строили.

В одном только Нью-Йорке около 36 миллионов тонн эквивалента CO2 ежегодно выбрасываются в энергетические здания.Представьте себе влияние сокращения выбросов углерода на 60-80%, если бы все здания, новые и старые, соответствовали стандартам пассивного дома.

Это был вызов, за который стоит взяться. Пассивный дом кардинально меняет правила проектирования всех зданий в будущем. В настоящее время пассивный дом является наиболее строгим протоколом проектирования в области энергоэффективности. Он часто применяется для проектов, направленных на достижение целей с нулевым потреблением энергии. Конструкции пассивных домов потребляют чрезвычайно мало энергии для отопления и охлаждения - на 60-80 процентов меньше, чем в типичном здании аналогичного размера и использования.Примерно половина энергии, используемой в жилых и коммерческих зданиях, расходуется на регулирование температуры. В течение всего срока службы здания конструкция пассивного дома может значительно снизить углеродный след, в то же время обеспечивая более здоровую и комфортную среду в помещении. The House at Cornell Tech также готовится к получению сертификата LEED for Homes Midrise v2010 Platinum, самого высокого уровня, доступного в рамках программы LEED. Большинство баллов LEED получают из кредитной категории «Энергия и атмосфера», где конструкция здания рассчитана на 30% лучше, чем ASHRAE 90.1 стандарт 2007 года.

Чтобы спроектировать и построить это новаторское здание, наша команда исследовала и наблюдала за внедрением множества новых продуктов, процедур и инновационных деталей. Эскизы, показывающие перекрывающиеся пароизоляционные материалы, ленточные методы, непрерывность изоляции и термическое разделение металлов, стали новой нормой для строительной площадки. Выполнение проекта вовремя и в рамках бюджета потребовало серьезных усилий по координации с нашей стороны - информирования о потребностях и технологиях пассивного дома между агентствами, подрядчиками, 19 консультантами и 3 клиентами. В этом кратком обзоре мы делимся некоторыми из наших стратегий и опытом, чтобы показать более ясный путь тем, кто рассматривает пассивный дом для своих проектов.

Совершая прыжок

За каждым значительным зданием стоит клиент с видением. Когда Cornell выиграл горячо оспариваемый конкурс на строительство технологического кампуса на острове Рузвельта в Нью-Йорке, краеугольным камнем его предложения было создание максимально экологически устойчивых и энергоэффективных зданий.«Во всем проекте были огромные амбиции по обеспечению устойчивости, что полностью соответствовало миссии Cornell по внедрению новых технологий», - говорит Эндрю Винтерс, директор по капитальным проектам и планированию в Cornell.

Стоит отметить, что не было договорных требований о том, чтобы жилая башня в Cornell Tech была пассивным домом - наш клиент, The Hudson Companies and Related Development, добровольно выбрал его. В 2011 году Хадсон уже построил первый многоквартирный жилой дом средней этажности с рейтингом Platinum, получивший рейтинг LEED, и серьезно рассматривал возможность использования пассивного дома для более раннего проекта с рыночной ставкой.Их опыт в сочетании с опытом компании Related в области устойчивого проектирования позволил им понять обе программы зеленого строительства. «Пассивный дом - это настоящее дело», - говорит президент Hudson Дэвид Крамер. «Многие стандарты LEED не так эффективны - вы получаете баллы за то, что находитесь рядом со станцией метро, ​​но это не значит, что ваше здание стало лучше».

Таким образом, наша команда уже рассматривала возможность создания пассивного дома, когда в конце 2012 года Корнелл опубликовал запрос предложений на строительство инновационного многоэтажного жилого дома. Hudson and Related объединились с нашей фирмой Handel Architects и бруклинской строительной компанией Monadnock Construction.Ранее мы вместе работали над жилым многоэтажным домом под названием Riverwalk Point, недалеко от нового кампуса. Этот опыт и глубокое понимание дизайна жилых высоток в Нью-Йорке, в сочетании с нашим предложением создать арматуру с повышающимися уровнями экологичных элементов дизайна в зависимости от доступного финансирования, стали ключевыми при выборе нашего проекта.

Конечно, было важно, чтобы здание было экономически целесообразным для строительства. Для предыдущего проекта с рыночной ставкой Хадсон подсчитал, что пассивный дом был слишком рискованным.«Когда вы делаете что-то впервые, возникает уравнение риска и доходности, - объясняет Крамер. «Мы моргнули в последнюю секунду, потому что знали, что будем платить больше за строительство, и не думали, что сможем получить более высокую арендную плату. И мы не были уверены, что сможем компенсировать это за счет экономии эксплуатационных расходов ». Но для Дома в Корнеллском технологическом институте проект был структурирован как партнерство между университетом и разработчиками; Корнелл приобрел значительную долю в здании, чтобы снизить риски застройщика и сохранить доступную арендную плату для студентов.

Толкая конверт

Основная теория строительства пассивного дома проста. Они имеют сильно изолированную, герметичную оболочку здания в сочетании с энергоэффективным механическим оборудованием, что позволяет значительно снизить количество энергии, необходимой для отопления, охлаждения и вентиляции. Эти три аспекта здания - оболочка, система вентиляции и система отопления и охлаждения - было сложнее всего спроектировать и построить должным образом. Чтобы свести к минимуму стоимость и сложность проекта, мы сохранили все остальное как можно более традиционным: само здание представляет собой монолитную бетонную конструкцию со стандартными материалами и отделкой для интерьеров.Важно отметить, что для проектирования пассивного дома часто требуются только готовые технологии; именно точная сборка, детализация и правильный выбор систем являются ключом к успешному выполнению требований к производительности. Чтобы создать высокоэффективную обшивку здания, мы минимизировали количество остекления до 23 процентов и спроектировали стену с высокой степенью теплоизоляции с R-значениями от R-5 до R-40 для общего среднего R-19. Мы решили использовать сборную систему металлических панелей, в которой окна были вставлены и запечатаны в магазине. Панели имели несколько преимуществ: рентабельность, лучший контроль качества на заводе и более быстрое строительство на месте. По идее, панельная стена будет иметь меньше стыков по периметру здания, чем, скажем, единая навесная стена, что облегчит достижение воздухонепроницаемости. По крайней мере, так было в теории. Но дьявол был в деталях.

«Довести эту панельную систему до необходимого нам уровня производительности было невероятно сложно, - говорит Лоис Арена, директор службы пассивного дома в Steven Winter Associates.«Идея заключалась в том, чтобы создать непрерывную изоляцию, но на практике кромка металла встречалась с кромкой металла. Оглядываясь назад, мы бы спроектировали панели по-другому, с термическим разделением на конце, чтобы свести к минимуму то, что нужно было делать на месте ».

Действительно, в пассивном доме устранение тепловых мостов - ситуации, когда открытые элементы из металла или бетона проводят тепло или холод внутрь / изнутри здания - было так же важно, как и герметичность. В ходе разработки деталей, отвечающих строгим стандартам теплового моста, выяснилось, что важнейшим компонентом, который позволил зданию функционировать в соответствии с проектом, был небольшой кусок пластика, специально разработанный подрядчиком по строительству наружных стен, который термически разделял внешние стены. слой фасада изнутри.

Фасад был создан из мегапанелей компании Eastern Exterior Wall Systems: каждая панель была высотой в один этаж и шириной от 30 до 36 футов. Оконные рамы термически разбиты с тройным остеклением. В магазине установлены окна в мегапанель для обеспечения герметичности. Мега-панели были подняты на здание с помощью башенного крана и установлены на анкеры.

Доступно множество готовых продуктов для уменьшения тепловых мостиков и проникновения воздуха.

Оставаясь в рамках энергетического бюджета

Уникальный среди программ устойчивого строительства, пассивный дом имеет абсолютный порог того, сколько энергии здание может использовать на квадратный фут не только для охлаждения и обогрева, но и для всего здания. Это включает в себя питание для оборудования, освещения, лифтов и бытовой техники. Это ограничение делает программу невероятно эффективной для снижения энергопотребления, поскольку здание должно быть внутренне эффективным - например, невозможно установить множество вентиляторов для циркуляции воздуха или группу насосов для циркуляции воды и при этом обеспечить энергопотребление. бюджет.Некоторые потенциальные решения пришлось сразу отвергнуть, потому что они требовали слишком большой мощности. «Дизайн здания был подобен скульптуре, которую постоянно лепили на основе критериев и расчетов пассивного дома», - говорит Алан Хайтлер, директор по строительству Hudson. Плотность здания - один человек на 550 квадратных футов - усугубляла эту проблему. «У нас была постоянная борьба с общим бюджетом энергии», - говорит Арена. «Чем больше людей на квадратный фут, тем сложнее». (В настоящее время пассивный дом не учитывает различия в использовании здания или количестве жителей.)

Команде потребовалось несколько месяцев, чтобы решить, какая система вентиляции и отопления / охлаждения будет оптимальной для этого проекта. В пассивном доме вентилятор с рекуперацией энергии (ERV) извлекает горячую и холодную энергию из отработанного воздуха и использует ее для обработки свежего приточного воздуха. Но как обеспечить подачу воздуха в каждое пространство в таком большом здании и из него, не нарушая энергетический бюджет, было серьезной проблемой.
Один из вариантов, который часто можно найти в небольших зданиях PH, заключался в установке отдельных ERV в каждой квартире, позволяющей создать автономную систему вентиляции.Мы определили, что такой «унифицированный» подход будет стоить дополнительно 1,5 миллиона долларов из-за увеличения высоты здания и горизонтальных воздуховодов. Также быстро стало ясно, что техническое обслуживание 352 небольших ERV станет серьезным бременем для руководства здания.

«Пассивный дом» устанавливает максимальный порог как для общего потребления энергии, так и для пределов тепла, охлаждения и инфильтрации воздуха. Общая экономия энергии может быть значительной: от 60 до 80 процентов меньше, чем при традиционном строительстве.

Наша команда остановилась на альтернативе: «централизованная» система. В этом случае в каждой квартире есть вертикальные приточные и вытяжные шахты, которые обеспечивают проход воздуха к одному из двух вентиляторов с рекуперацией энергии, установленных на крыше здания. Найти ERV, достаточно большую и подходящую для этого проекта, было непросто. Первоначальная концепция предусматривала четыре ERV, но они были дорогостоящими, занимали много места и ограничивали энергетический бюджет. Благодаря находчивости команды Related, мы смогли закупить две индивидуальные большие установки для удовлетворения потребностей проекта в вентиляции.

Для отопления и охлаждения мы выбрали низкоэнергетическую систему с регулируемым потоком хладагента (VRF). Конденсаторы, которые обрабатывают хладагент для обогрева и охлаждения, расположены на термически разорванном балконе сбоку от здания, и каждый конденсатор перемещает хладагент на два полуэтажа для большей эффективности (полы на севере могут нуждаться в обогреве, а на юге - в охлаждении ). Наши инженеры из Buro Happold вместе с Люком Фальком, руководителем отдела стратегии и продуктов компании Related, определили, что с такой высокопроизводительной стеной и относительно небольшим пространством для кондиционирования в каждой квартире отдельным испарителям требуется всего лишь четверть тонны. .Однако на рынке не было ничего с холодопроизводительностью менее одной тонны. Несмотря на задействованное количество (более 500 испарителей), имеющиеся поставщики не были готовы предоставить индивидуальный агрегат. Мы надеемся, что в ближайшем будущем рынок отреагирует на это меньшими установками.

Во многих проектах пассивных домов в США и Европе используются ERV «сквозь стены», которые занимают очень мало места и обеспечивают систему вентиляции для квартиры или дома. Однако для каждого блока требуется воздушный фильтр, который необходимо регулярно менять. В 26-этажном высотном здании с более чем 500 жильцами и ненормативной арендой затраты на обслуживание для замены такого количества отдельных фильтров были бы непомерно высокими.

Центральная система распределения воздуха в The House at Cornell Tech имеет лишь небольшое количество воздушных фильтров в ERV на крыше: их легко обслуживать, не беспокоя жильцов.

Система переменного потока хладагента (VRF) похожа на обычный кондиционер, но работает в обоих направлениях: она может извлекать тепло из наружного воздуха для обеспечения тепла в прохладные месяцы или извлекать тепло из внутреннего воздуха в теплые месяцы.Через внешний конденсатор в непрерывном контуре по периметру здания хладагент подается в испарители квартиры, которые обеспечивают теплый или прохладный воздух в каждой комнате. Помещения заполняются предварительно кондиционированным свежим воздухом из ERV, что сводит к минимуму мощность, необходимую для обогрева или охлаждения отдельных комнат.

Вперед

Получение городских разрешений на строительство было определенно сложнее, чем для обычного проекта. Были технические проблемы, из-за которых требования к пассивному дому и городскому строительному кодексу противоречили.В одном случае количество вентиляции, требуемое кодексом, пассивным домом, LEED и Energy Star, было различным, и их нужно было согласовать. «Есть аргумент, что чрезмерная вентиляция - это плохо, поскольку приводит к очень сухому воздуху, и вы не можете уложиться в свой энергетический бюджет, если постоянно нагреваете и охлаждаете столько воздуха», - говорит Арена. К счастью, хотя пассивный дом требовал более низкой продолжительной скорости потока из-за герметичности здания, у него была более высокая скорость воздухообмена в час, что соответствовало назначению кода, если не букве.

Но более серьезным препятствием было прохождение процесса общественной экспертизы проекта, являющегося условием для всех проектов в Cornell Tech, который расположен на городской земле. Комиссия по общественному дизайну города посчитала, что здание должно иметь цельностеклянный фасад, исходя из предубеждения, что он должен быть более прозрачным. «Самым сложным этапом процесса было получение комиссии по проектированию для чего-то, что отклонялось от стандартного сценария для многоквартирного дома на Манхэттене, - говорит Уинтерс.«Это не самые простые разговоры». Нам пришлось объяснить, почему стена должна быть в основном непрозрачной, чтобы соответствовать требованиям пассивного дома, и что фасад с глубокими выступами или углублениями будет менее эффективным. В конечном итоге PDC одобрил нашу позицию как в отношении эстетики, так и в отношении основной миссии устойчивого дизайна.

Расположение и ориентация площадки были особенно полезны для достижения целей пассивного дома. Компактная форма с минимальной экспозицией восток / запад в сочетании с наклонными углами в углах способствовала пассивному контролю теплопередачи.

Чтобы соответствовать требованиям пассивного дома, нам пришлось создать толстую изолированную стену, охватывающую всю высоту здания. Наша концепция фасада, которую мы назвали «Обертка», представляет собой непрерывную плоскость, которая огибает здание и изгибается в нескольких местах, чтобы уменьшить квадратность башни. Он прорезан только в двух местах: вертикально у балконов конденсаторов, чтобы привлечь внимание к парадному входу; а по горизонтали - вестибюль на первом этаже, который мы называем «Крыльцо.”

Ремонт вещей на лету

Приступая к работе над проектом, мы знали, что даже если дизайн будет идеально работать на бумаге, в процессе строительства может возникнуть множество неизвестных. Хотя мы пытались все продумать заранее, многие детали, которые были запланированы на этапе подготовки к строительству, в конечном итоге были изменены на месте. «Независимо от того, насколько усердно команда дизайнеров работает над разработкой деталей на раннем этапе, очень сложно учесть все условия для создания герметичного здания», - говорит Луис Шварц, старший руководитель проекта в бруклинской компании Monadnock Construction.«Вам действительно нужно привлечь к участию торговцев, людей, которые на самом деле делают эту работу, а также обучать и обучать их». Райан Лобелло, наш партнер, отвечающий за управление строительством, тесно сотрудничал с Видарисом, нашим консультантом по фасадам, SWA, и Monadnock, чтобы тщательно настроить каждую из бесчисленных деталей.

Команда менеджеров по строительству

Monadnock приложила все усилия, чтобы разобраться в пассивном доме. Вся команда прошла строгий курс обучения подрядчика по сертификации пассивного дома, который завершился созданием макета размером 10 на 20 футов с окном и дверью в рамках испытания двери с вентилятором.«Он соответствовал стандарту пассивного дома, но мы видели, что из каждой крошечной дыры течет дым», - говорит Александр Елизаров, вице-президент и руководитель проекта Monadnock Construction.
Одна из ключевых задач заключалась в том, чтобы сделать здание герметичным, работая со строительной бригадой, которая привыкла строить высотки определенным образом. В пассивном доме очень важно поддерживать целостность пароизоляции; вместо конопатки используется лента для заделки проемов под окна и других деталей. «Количество раз, когда я слышал:« Обычно мы так не поступаем », было экспоненциально», - говорит Арена.Компания Monadnock заранее наняла консультанта для обучения всех субподрядчиков правильному нанесению ленты.

Преимущества системы панелей заключаются в заводском контроле качества, скорости доставки и меньшем количестве внешних стыков, подлежащих герметизации. Но каждая панель должна была быть установлена ​​на плите перекрытия, а каждая точка соединения должна была быть герметизирована на воздушном барьере. На каждом этаже более 123 опор, а на все здание - более 3000. Наша первоначальная стратегия заключалась в создании самоуплотняющихся клапанов, прикрепляемых к панели на заводе, а затем применяемых в полевых условиях.Это оказалось менее эффективным, чем установка нижней половины барьера в полевых условиях с индивидуальными заплатами на каждом зажиме панели.

Фирма также установила правила для строительной площадки, предупреждая о том, что строительные материалы нельзя прислонять к стенам, и напоминая бригадам о необходимости немедленно предупреждать руководителя о любых случайных проколах герметичного барьера. «Мы сказали им, что они не отправятся в тюрьму пассивного дома, но как важно сообщить кому-нибудь, если они совершили ошибку, чтобы мы могли ее исправить», - говорит Шварц.

Строительная бригада во главе с Елизаровым также разработала решение для серьезного кризиса, который грозил сорвать график. После того, как первые десять этажей уже были подняты, заводская пароизоляция начала отслаиваться от панелей. Чтобы обеспечить выполнение проекта в соответствии с графиком, подрядчик разработал процедуру установки новой пароизоляции панелей на месте. Команда также обнаружила эффективность и решила проблемы с установкой при возведении панелей, в результате чего получилось сверхплотное здание, которое героически выдержало особенно сложное испытание пассивного дома на дверце с вентилятором, с результатами, которые были в четыре раза лучше, чем требовалось.

Финишная линия

Строительство здания завершено в июне 2017 года с опережением графика и в рамках бюджета. 20 июля вся команда праздновала на крыше. «Это было здорово - было тихо и комфортно, хотя у нас, вероятно, было больше людей, чем было рассчитано», - говорит Арена. За последние три года The House at Cornell Tech привлек большое внимание строителей, других образовательных учреждений и муниципалитетов как местных, так и зарубежных. Он стал важным катализатором изменений, как парадигма для создания впечатляющей энергоэффективности, так и для понимания эффективности пассивного дома при увеличении его размера и высоты.

Действительно, протокол пассивного дома внедряется в важные частные и государственные проекты в окрестностях Нью-Йорка. Ранее в этом году Handel Architects была частью команды, назначенной Департаментом жилищного строительства и охраны окружающей среды для реализации первого 100-процентного проекта доступного жилья, требующего сертификации пассивного дома для конкурса, спонсируемого городом. Мы ожидаем, что в настоящее время эта разработка в Восточном Гарлеме продемонстрирует, что значительная энергоэффективность и доступность могут быть совпадающими целями.Мы ожидаем, что этот проект еще больше продвинет идею о том, что пассивный дом может и должен быть обычным явлением в зданиях, независимо от их использования или размера.

Ждем вперед

Sendero Verde в Восточном Гарлеме - это трехэтажный комплекс площадью 760 000 кв. М с 650 недорогими апартаментами, спроектированными в соответствии с критериями пассивного дома. Сейчас он строится и станет самым большим в мире полностью доступным по цене пассивным домом.

Дом - это новаторский образец устойчивой архитектуры - самое большое и высокое здание пассивного дома в мире.

Для всей команды этот проект стал успешным бета-тестом, чтобы выполнить наш моральный долг - минимизировать углеродный след зданий. Это наш ответ на призыв к серьезным и значимым изменениям в борьбе с глобальным потеплением.

Passive Solar Design - устойчивость

Под пассивным солнечным дизайном понимается использование солнечной энергии для обогрева и охлаждения жилых помещений за счет воздействия солнца. Когда солнечный свет падает на здание, строительные материалы могут отражать, пропускать или поглощать солнечное излучение.Кроме того, тепло, производимое солнцем, вызывает движение воздуха, которое можно предсказать в спроектированных помещениях. Эти основные реакции на солнечное тепло приводят к элементам дизайна, выбору материалов и размещению, которые могут обеспечить эффекты нагрева и охлаждения в доме.

В отличие от активных систем солнечного отопления, пассивные системы просты и не требуют значительного использования механических и электрических устройств, таких как насосы, вентиляторы или электрические средства управления для перемещения солнечной энергии.

Основы проектирования пассивных солнечных батарей

Полная пассивная солнечная конструкция состоит из пяти элементов:
Изображение предоставлено EERE

  • Диафрагма / коллектор: Большая стеклянная поверхность, через которую солнечный свет проникает в здание.Проемы должны быть обращены в пределах 30 градусов от истинного юга и не должны быть затенены другими зданиями или деревьями с 9 утра. до 15:00 ежедневно в отопительный сезон.
  • Абсорбер: Твердая затемненная поверхность накопительного элемента. Поверхность, которая может быть кирпичной стеной, полом или емкостью для воды, находится на прямом пути солнечного света. Солнечный свет, падающий на поверхность, поглощается в виде тепла.
  • Тепловая масса: Материалы, которые удерживают или накапливают тепло, выделяемое солнечным светом.В то время как поглотитель представляет собой открытую поверхность, термическая масса - это материал под этой поверхностью и за ней.
  • Распределение: Способ, с помощью которого солнечное тепло циркулирует от точек сбора и хранения к различным областям дома. Строго пассивная конструкция будет использовать исключительно три естественных режима теплопередачи - теплопроводность, конвекцию и излучение. В некоторых случаях для распределения тепла по дому могут использоваться вентиляторы, воздуховоды и воздуходувки.
  • Элемент управления: Свесы крыши можно использовать для затенения области проема в летние месяцы.Другие элементы, которые контролируют недостаточный и / или перегрев, включают электронные датчики, такие как дифференциальный термостат, который сигнализирует вентилятору о включении; работающие форточки и заслонки, разрешающие или ограничивающие тепловой поток; жалюзи с низким коэффициентом излучения; и навесы.

Пассивное солнечное отопление

Цель систем пассивного солнечного отопления - улавливать солнечное тепло в элементах здания и выделять это тепло в периоды, когда солнце отсутствует, а также поддерживать комфортную температуру в помещении.Два основных элемента пассивного солнечного отопления - это стекло, обращенное на юг, и термальная масса для поглощения, хранения и распределения тепла. Есть несколько разных подходов к реализации этих элементов.

Прямое усиление

Фактическая жилая площадь представляет собой солнечный коллектор, поглотитель тепла и систему распределения. Стекло, выходящее на юг, пропускает солнечную энергию в дом, где она ударяет по каменным полам и стенам, которые поглощают и накапливают солнечное тепло, которое излучается обратно в комнату в ночное время.Эти термомассы обычно имеют темный цвет, чтобы поглощать как можно больше тепла. Тепловая масса также снижает интенсивность жары в течение дня, поглощая энергию. Емкости с водой внутри жилого помещения можно использовать для хранения тепла. Однако, в отличие от кирпичной кладки, вода требует тщательно спроектированной структурной опоры, и поэтому ее сложнее интегрировать в дизайн дома. Система прямого усиления использует 60-75% солнечной энергии, падающей на окна. Чтобы система прямого усиления работала хорошо, тепловая масса должна быть изолирована от внешней температуры, чтобы предотвратить рассеивание накопленного солнечного тепла.Потеря тепла особенно вероятна, когда тепловая масса находится в прямом контакте с землей или с наружным воздухом, который имеет более низкую температуру, чем желаемая температура массы.

Indirect Gain
Тепловая масса расположена между солнцем и жилым пространством. Тепловая масса поглощает падающий на нее солнечный свет и переносит его в жилое пространство посредством теплопроводности. Система косвенного усиления будет использовать 30-45% солнечной энергии, падающей на стекло, прилегающее к тепловой массе.

Стена тромбов в Центре для посетителей Сион в национальном парке Зайон в штате Юта. Стена тромба - это две нижние панели самого нижнего уровня стекла. Изображение любезно предоставлено NREL

Самая распространенная система непрямого усиления - стена тромба. Тепловая масса, кирпичная стена толщиной 6-18 дюймов, расположена сразу за однослойным или двухслойным стеклом, обращенным на юг, которое устанавливается на расстоянии примерно 1 дюйма или меньше перед поверхностью стены. Солнечное тепло поглощается темной внешней поверхностью стены и сохраняется в массе стены, откуда излучается в жилое пространство.Солнечное тепло проникает сквозь стену, достигая ее задней поверхности ближе к вечеру или ранним вечером. Когда температура в помещении падает ниже температуры поверхности стены, в комнату излучается тепло.

Рабочие вентиляционные отверстия в верхней и нижней части стены аккумулирования тепла позволяют теплу конвекционно проходить между стеной и стеклом в жилое пространство. Когда форточки закрываются на ночь, жилое пространство нагревается лучистым теплом от стены.

Пассивное солнечное охлаждение

Пассивные солнечные системы охлаждения работают за счет снижения нежелательного притока тепла в течение дня, обеспечения немеханической вентиляции, обмена теплого внутреннего воздуха на более прохладный внешний воздух, когда это возможно, и сохранения прохлады ночи до умеренных теплых дневных температур.Самые простые системы пассивного солнечного охлаждения включают выступы или шторы на окнах, выходящих на южную сторону, тени деревьев, тепловую массу и поперечную вентиляцию.

Оттенок

Конструкция свеса для затенения. Диаграмма любезно предоставлена ​​Центром солнечной энергии в Аризоне. Более крутая стрелка показывает угол падения солнечных лучей летом, а более мелкая стрелка указывает угол наклона зимой.

Чтобы уменьшить нежелательное поступление тепла летом, все окна должны быть затенены навесом или другими приспособлениями, такими как навесы, ставни и решетки.Если навес на окне, выходящем на южную сторону, выступает на половину высоты окна, солнечные лучи будут блокироваться летом, но все равно будут проникать в дом зимой. Солнце находится низко над горизонтом во время восхода и заката, поэтому выступы на окнах, выходящих на восток и запад, не так эффективны. Постарайтесь минимизировать количество окон, выходящих на восток и запад, если охлаждение является серьезной проблемой. Для затенения таких окон можно использовать растительность. Ландшафтный дизайн в целом можно использовать для уменьшения нежелательного поступления тепла летом.

Тепловая масса
Тепловая масса используется в конструкции с пассивным охлаждением для поглощения тепла и умеренного повышения внутренней температуры в жаркие дни. Ночью тепловую массу можно охладить с помощью вентиляции, чтобы на следующий день она была готова снова поглотить тепло. Можно использовать одну и ту же тепловую массу для охлаждения в жаркое время года и обогрева в холодное время года.

Вентиляция
Естественная вентиляция поддерживает температуру в помещении, близкую к температуре наружного воздуха, поэтому это эффективный метод охлаждения только тогда, когда температура в помещении равна или выше температуры наружного воздуха.Климат определяет лучшую стратегию естественной вентиляции.

В местах с дневным бризом и желанием вентиляции в течение дня открывайте окна на той стороне здания, которая обращена к ветру, и на противоположной стороне, чтобы создать поперечную вентиляцию. При проектировании разместите окна в стенах, выходящие на преобладающий ветер и противоположные стены. Стены крыльев также можно использовать для создания вентиляции через окна в стенах, перпендикулярных преобладающим ветрам. Сплошная вертикальная панель размещается перпендикулярно стене между двумя окнами.Он ускоряет естественную скорость ветра за счет разницы давлений, создаваемой стенкой крыла.

В таком климате, как Новая Англия, где ночные температуры обычно ниже, чем дневные, сосредоточьтесь на том, чтобы приносить прохладный ночной воздух, а затем закрывать дом для горячего наружного воздуха в течение дня. Механическая вентиляция - это один из способов поступления прохладного воздуха в ночное время, но конвективное охлаждение - другой вариант.

Конвективное охлаждение
Самая старая и простая форма конвективного охлаждения предназначена для подачи холодного ночного воздуха снаружи и выталкивания горячего внутреннего воздуха.Если преобладают ночные бризы, то высокое вентиляционное отверстие или открытое отверстие с подветренной стороны (сторона, противоположная ветру) позволят горячему воздуху улетать под потолок. Низкие вентиляционные отверстия на противоположной стороне (сторона, обращенная к ветру) позволят прохладному ночному воздуху проникать, чтобы заменить горячий воздух.

В местах, где нет сильных бризов, все еще можно использовать конвективное охлаждение путем создания тепловых труб. Тепловые дымоходы спроектированы с учетом того, что теплый воздух поднимается вверх; они создают теплую или горячую зону воздуха (часто за счет солнечной энергии) и имеют высокое выходное отверстие для выхлопных газов.Горячий воздух выходит из здания через высокое вентиляционное отверстие, а более холодный воздух втягивается через нижнее вентиляционное отверстие.

Есть много разных подходов к созданию эффекта теплового дымохода. Один из них - солярий, выходящий на юг, с вентиляцией наверху. Воздух забирается из жилого помещения через соединительные нижние вентиляционные отверстия и выводится через верхние вентиляционные отверстия солярия (верхние вентиляционные отверстия из солярия в жилое пространство и все работающие окна должны быть закрыты, а тепловая стена солярия должна быть затемнена).

Вынос / Контроль солнечной энергии | Зеленый пассивный журнал Solar

Свес или какой-то вид защиты от солнца или затенения от солнца является важным элементом в пассивной солнечной конструкции, потому что он блокирует тепловую энергию солнца, когда это нежелательно. Поскольку солнце движется по небу разными путями в зимнее (низкое) и летнее (высокое) время, можно построить навес, чтобы использовать и управлять тепловой энергией от солнца. Свес может быть приспособлением снаружи дома, или это может быть тип затенения, свеса или какой-либо тип управления, который можно использовать и управлять изнутри или снаружи дома.

Этот снимок был сделан вскоре после весеннего равноденствия. Летом здание полностью затеняется. Зимой здание получает полное солнце.

Свес или защита от солнечного излучения, используется для удержания тепловой массы здания в тени. Это поможет сохранить прохладу в доме летом.

Для того, чтобы лучше проиллюстрировать этот принцип в действии: подумайте о том, как прохладная, затененная плитка или мрамор может ощущаться босиком в жаркий летний день. Пока материал, имеющий тепловую массу, защищен от источника тепла, солнца, он будет оставаться холодным из-за своей плотности.

Эта плотность вместе с теплоемкостью объекта (также называемой тепловой емкостью) называется его тепловой массой. Когда материал имеет высокую плотность, он сопротивляется резким колебаниям температуры. Он желает и стремится поддерживать стабильную температуру. Таким образом, если он затенен, он будет оставаться прохладным.

Узнайте больше о выступе и других характеристиках пассивного солнечного здания, расположенного слева от сети.

Различные элементы пассивной солнечной конструкции работают вместе, чтобы согреть здание зимой. и сохраняют прохладу летом.


На этой схеме показано, как можно сконструировать навес, чтобы впускать зимнее солнце, в то время как он предотвращает попадание летнего солнца на жилище.

Имеется дополнительная схема, показывающая возможность наклонной южной стены с остеклением (стеклом). Наклонное остекление позволяет увеличить потенциал аккумулирования солнечной тепловой энергии зимой, однако необходимо следить за тем, чтобы здание не перегревалось в летнее время.



Жалюзи как тип управления в солнечной пассивной солнечной комнате



Это показывает, что система жалюзи в солнечной комнате действует как средство управления, не позволяя летнему солнцу проникать в дом.Управлять им можно изнутри дома.

Ставни на дальней стороне были закрыты, а другие открыты. Это позволяет владельцу открывать шторы зимой, чтобы использовать в своих интересах тепловую энергию солнца, а летом все шторы могут быть закрыты, чтобы не пропускать солнце и сохранять прохладу в здании.

Возможности пассивного солнечного дизайна безграничны, они будут по-разному влиять на нагрев, охлаждение и то, как это влияет на жилые помещения, и довольно красивы в действии и возможностях.

Heatblock для тестирования COVID-19 - Arduino Project Hub

Эпидемиологи говорят нам, что повсеместное тестирование является ключом к обнаружению и сдерживанию вспышек пандемии, такой как COVID-19. Новое поколение дешевых и точных тестов построено на CRISPR (а также) с использованием изотермического усиления.

Тестирование достаточно сложно в развитом мире, где медицинские учреждения хорошо оснащены и укомплектованы персоналом. Развивающимся странам необходимо более гибкое решение - такое, которое может адаптироваться к ограниченным ресурсам удаленной среды, обеспечивая при этом спасительную тестовую информацию для более крупных операций по обработке данных.

Этот проект ориентирован на потребности в удаленной настройке:

  • Предоставление основного оборудования (точный тепловой блок) для быстрого и точного обнаружения присутствия вируса COVID-19 (или любого другого) с помощью диагностической системы CRISPR.
  • Иметь возможность работать "вне сети", сохраняя результаты для возможной интеграции с более широкой картиной, когда связь доступна
  • Отсутствие зависимости от охлаждения, наличия источника переменного тока, сотовой связи или санитарных условий
  • Надежность, неисправность -свободная работа - по возможности исключить некорректное использование платформы или неверное считывание результатов тестирования.
  • Приспособление к ряду устройств для тестирования вирусов, которые могут иметь разные требования к тестированию.
  • Адаптация для тестирования на «следующий» патоген - полезна при грядущих пандемиях

Диагностика CRISPR зависит от двух отдельных реакций, которые происходят при раздельных повышенных температурах. Сначала изотермическая реакция амплификации занимает около 20 минут для амплификации кДНК COVID-19, если она присутствует в образце. Затем реакция CRISPR расщепляет амплифицированную ДНК и сигнализирует о наличии COVID полосой на бумажной полоске (устройство бокового потока).Каждая реакция требует отдельной постоянной температуры, чтобы тест был точным.

Устройство состоит из двух алюминиевых тепловых блоков, по одному на каждую реакцию, с полиимидными нагревателями. Температура тепловых блоков определяется термисторами, а недорогой компьютер Arduino управляет нагревателями, чтобы гарантировать, что блоки остаются при необходимых температурах. Есть цветные светодиоды, которые показывают, когда тепловые блоки находятся в нужном диапазоне температур, и таймеры, которые можно использовать для измерения времени реакции амплификации и CRISPR.Все это работает от любого источника постоянного тока 12 В, который может выдавать не менее 2 А (настенный электророзеток, автомобильный аккумулятор, аккумулятор для фонаря, солнечная панель ...).

Устройство разработано с учетом защиты от случайных ошибок. После подключения он нагревает тепловые блоки, а светодиоды показывают, когда достигается нужная температура. Светодиоды мигают «синим», пока блоки не нагреются, затем светодиоды загораются «зеленым». Если блоки перегреются, светодиоды загорятся красным. Есть кнопки, которые активируют звуковые таймеры для каждой реакции.Для загруженного кода таймеры и температуры установлены, как описано для тестов SHERLOCK Covid-19 (https://www.broadinstitute.org/files/publications/special/COVID-19%20detection%20(updated).pdf)

Физическую конфигурацию устройства можно легко изменить в соответствии с различными диагностическими требованиями. Представленный образец имеет форму отверстий для размещения стандартных лабораторных пробирок. Блоки создавались обычными ручными инструментами (пила, дрель), конфигурация могла быть разной - базовая конструкция такая же.Точно так же для разных диагностических протоколов CRISPR могут потребоваться разные настройки температуры, и все их можно легко изменить, отредактировав прилагаемую программу Arduino и перезагрузив программу в Arduino. Arduino использует два прецизионных контура ПИД-регулирования, чтобы гарантировать достижение и поддержание выбранных температур.

Вот результаты, достигнутые с данными тепловыми блоками и загруженным кодом Arduino:

Сборка устройства

Сборка устройства начинается с создания фактических блоков, которые будут нагреваться.Для демонстрационного устройства я использовал ручные инструменты и алюминиевый пруток, чтобы создать блоки, подходящие для использования со стандартными центрифужными пробирками на 5 мл. Они подходят для широкого спектра тестов, но можно также создать тепловые блоки, подходящие для тестов на боковой поток (бумажные), и для них может потребоваться другая геометрия. В этих блоках просверлены небольшие отверстия для термисторов, измеряющих их температуру.

После изготовления тепловых блоков можно добавить нагревательные ленты. Это очень недорогие нагреватели с полиимидным сопротивлением, которые можно легко купить на Amazon или eBay.Они имеют клейкую основу и могут быть просто обернуты вокруг тепловых блоков:

С присоединенными нагревателями термисторы могут быть вставлены и закреплены, и тепловые блоки готовы к использованию:

Единственная другая нестандартная часть конструкции - это корпус . Мы создали индивидуальный корпус для 3D-печати (файл STL прилагается), но на самом деле можно использовать все, что угодно, если в нем есть место для компонентов и доступ для тепловых блоков и разъема 12 В.

Остальные части являются стандартными электронными компонентами.Чтобы снизить затраты, для управления нагревателями используются контроллеры MOSFET, предназначенные для управления цепочками светодиодных ламп. Нагреватели потребляют 1А, что вполне соответствует диапазону мощностей полевых МОП-транзисторов.

В остальном сборка ничего особенного нет. Детали соединяются вместе, как показано на схеме, и собираются в индивидуальный корпус.

Эксплуатация

При нормальном использовании используется только разъем питания 12 В - разъем USB Arduino используется только для перепрограммирования Arduino, если необходимо изменить температуру теплового блока или продолжительность таймера.Когда устройство подключено к напряжению 12 В, два светодиода начинают мигать синим, указывая на то, что тепловые блоки в настоящее время находятся ниже заданной температуры. Частота мигания светодиодов пропорциональна тому, насколько близка температура к заданному значению - более короткое время «выключения» по мере приближения к заданному значению. Когда температура опускается в пределах 4 градусов от уставки для блока, соответствующий светодиод горит зеленым. Он будет оставаться зеленым, пока блок остается в пределах 4 градусов от уставки. Если температура превышает заданное значение более чем на 4 градуса, соответствующий светодиод будет мигать красным.Как показано на графике выше, демонстрационный блок нагревается примерно за 5 минут и надежно остается там. Нагреватели управляются с помощью прецизионных контуров ПИД-регулирования, реализованных в Arduino, которые обеспечивают стабильную температуру.

Пользователь сначала поместит тестовую реакцию в блок RT-LAMP, а затем нажмет соответствующую кнопку таймера. Динамик начинает пищать раз в секунду, а когда таймер истечет, издает один длинный сигнал. Точно так же после завершения реакции RT-LAMP пользователь перемещает реакцию на блок CRISPR и нажимает эту кнопку, чтобы перезапустить таймер.Снова таймер издает звуковой сигнал раз в секунду, а когда закончится, издает длинный звуковой сигнал (с тональным сигналом, отличным от звука таймера RT-LAMP).

После завершения обеих реакций можно будет прочитать результаты. Это зависит от конкретного теста, но обычно представляет собой набор линий на устройстве с боковым потоком (бумажная полоска, как домашний тест на беременность). Опубликованные протоколы требуют около часа для проверки от начала до конца.

Представленное устройство является важным оборудованием, позволяющим проводить очень быстрое, точное и недорогое тестирование на Covid-19 и другие вирусы с использованием диагностических тестов на основе CRISPR.Устройство достаточно гибкое для использования с различными протоколами испытаний, достаточно точное, чтобы давать надежные результаты, и достаточно простое, чтобы его можно было быстро и дешево изготовить для использования в любой точке мира.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *