Современные дома для холодного климата

Дом для холодного климата

Перевод статьи Чарльза Скотта,
редактора журнала «Architectus»
(публикуется с незначительными сокращениями)

Проектирование жилища для холодных регионов включает:

• проектирование пространственной оболочки жилища;
• планировку внутреннего пространства с учетом особенностей окружающей среды;
• строительные технологии, повышающие сопротивляемость жилища внешним воздействиям;
• использование новых информационных технологий.

В перспективе проектирование северного жилища будет зависеть от внедрения новых технологий и от адаптации существующих методов строительства.

История современного североамериканского жилища прослеживается в эволюции проектов жилых домов. Истоки развития можно найти в проектах и теориях, созданных отдельными архитекторами. Из них Фрэнк Ллойд Райт являет собой наиболее замечательный пример катализатора изменений в пространственной организации жилища начала XX века. В теории Райт стремился уменьшить склонность XIX века к изолированности внутренних пространств и заменить ее полуоткрытым планом. Это стремление можно увидеть даже в самых последних разработках Райта, относящихся к «Юзонианскому Дому».

Рис. 1. Дом Уайли. План.

Использование полуоткрытого плана встречается в США повсеместно. При этом появление полуоткрытого плана в разных регионах страны способствовало укреплению американцев в их стремлении к однородности и «похожести». Это установилось в тенденции к установлению ограничений на уникальность американских городов и поселений при пересечении границ регионов. «Похожесть» была обусловлена, кроме всего прочего, непрерывностью процесса переселения американского народа из одних районов в другие. Можно сказать, что знакомая обстановка или «похожесть», обнаруживаемая переселенцами в разных частях страны, давала американцам возможность чувствовать себя, «как у себя дома» в большей части мест и снизить психологическую нагрузку, возникающую при постоянных переездах.

Преобладающей характеристикой полуоткрытой планировки функционального этажа является объединение жилой среды, обеденной зоны и места для приготовления пищи в одном пространстве.

Жилище делится на основные функциональные зоны:

• зону общего пользования для приема гостей;
• промежуточную зону;
• зону частного пользования в виде спальных комнат.

Концепция зонирования жилища является главной в проектировании жилых домов и применяется в настоящее время для зонированного управления параметрами среды.

Экологическое зонирование и организация экологически «единого» внутреннего пространства выражается в ориентации жилища, построении его пространственной оболочки и остекления, в управлении внутренним климатом и потреблением энергии. Ральф Ноулз указывает, что ориентация жилища наряду с формой его пространственной оболочки влияет на подверженность строения воздействиям сурового климата. Ноулз обнаружил, что «отношение площади к объему ( S/V ) или коэффициент подверженности коррелирует с уровнем воздействий конкретной строительной площадки, поэтому степень подверженности здания воздействиям может соответствовать условиям застройки». Чем меньше отношение площади к объему, тем менее подвержено здание влияниям климата.

Рис. 2. Сравнительные соотношения S/V.

Ноулзом было также показано, что «когда изолированность помещений в объеме формы дифференцирована в направлении от внешнего пространства к внутреннему, величина перепада температуры при переходе из одного помещения в другое может поддерживаться на постоянном уровне». Другими словами, когда пространственная компоновка здания в целом образована пространствами с более или менее одинаковыми размерами, вариация температуры между помещениями уменьшается при приближении к центру объема здания (рис. 3). Таким образом, создается температурный градиент между помещениями, расположенными у наружных стен, и внутренними пространствами, не соприкасающимися с ограждающими конструкциями. Очевидно, что в противоположность изолированному плану этажа, полуоткрытая планировка с дифференциацией функциональных пространств характеризуется минимальной амплитудой температурных перепадов.

Рис. 3. Разделение пространства на помещения:
а — пространственная компоновка при переменной температуре;
б — пространственная компоновка при постоянной температуре.

Концепция Ноулза об организации небольших помещений вдоль ограждающих стен была использована в проектах домов для строительства в Миннесоте. Суровые погодные условия Миннесоты и господствующие в зимний период северные ветры (температура без ветра ниже -30°С) определяют наибольшую чувствительность северных фасадов зданий к воздействию низких температур. Поэтому размещение здесь небольших комнат, состоящих из подсобных помещений и кладовых, играет роль «толстой» стены, защищающей здание от суровых климатических условий.

Рис. 4. Толстые стены северных жилищ:
1 — скамья у окна; 2 — туалеты; 3 — жилые комнаты; 4 — кладовая.

Все в большем числе новых проектов жилых домов используются воздушные завесы и двойные входы. Двойной вход снижает тепловые потери на инфильтрацию и теплопроводность. Образованный небольшим входным пространством с дверными проемами по обеим сторонам входной узел функционирует как переходная зона между холодным наружным пространством и теплым интерьером.

Рис. 5. Двойной входной узел:
1 — вход; 2 — внутреннее пространство; 3 — скамья; 4 — внешнее пространство; 5 — туалет.

Значительная часть жилых домов в США строится из деревянных конструкций. Современные наружные стены имеют большую толщину для создания небольшого коэффициента теплопередачи. Несущие элементы покрытия чаще всего представлены деревянными балками, которые при хорошей их теплоизоляции могут существенно снижать теплопотери через кровлю.

Повышенный расход теплоизоляционных материалов в конструкциях стен, потолков и полов определил появление «суперизолированного дома». В дополнение к усиленной теплоизоляции на теплой (в зимних условиях) поверхности утеплителя создается воздушная прослойка для предотвращения конденсации влаги и инфильтрации воздуха. Установлено, что проникновение через оболочку здания влаги, содержащейся в атмосфере помещений, в стенах, потолках и полах, может образовывать конденсат, что приводит к ухудшению теплоизоляционных свойств утеплителей и повышает влагосодержание конструкций зданий. Так как водяной пар попадает в оболочку здания главным образом диффузионным или конвективным путем, использование воздушной прослойки может предотвратить проникновение влаги в пустоты конструкций.

Рис. 6. Типовой узел стены:
1 — кладка из бетонных блоков; 2- опорная пластина; 3 — внешняя обшивка; 4 — воздушная прослойка; 5 — внутренняя поверхность стены; 6 — обшивка пола; 7 — деревянные прогоны; 8 — воздушная прослойка.

Однако без достаточного воздухообмена между наружной и внутренней средами воздух помещений может стать вредным для обитателей дома. Главной причиной вредных воздействий в этом случае являются газы, выделяемые синтетическими материалами: синтетические составляющие деревянных конструкций, ковров и т.п. В прошлом отсутствие «герметичных домов» и токсичных строительных материалов создавали ситуацию, когда любые вредные вещества могли свободно покинуть внутреннее пространство жилища.

Проект северного дома для Миннесоты должен, кроме того, соответствовать теплым и влажным погодным условиям лета. Экологически «умный» проект, предназначенный для снижения влияния холода в зимних условиях, летом работает на охлаждение дома за счет использования «эффекта вентури» (эффекта вытяжной трубы).

Воздух циркулирует в таком доме благодаря разности температур атмосферы в нижней и верхней частях здания. Этому процессу способствует вентилятор, размещаемый в конструкциях покрытия или в проеме, расположенном в верхней части стены.

Выводы

Освоение более совершенных проектов северных домов для Миннесоты уже в настоящее время связано с привлечением экологических принципов, которые определяют планировку жилой среды, выбор конструктивных решений, использование новых материалов и применение передовых информационных технологий.

Комментарий

В наших российских условиях следует постоянно помнить о тщательнейшей противопожарной обработке упомянутых воздушных полостей надежными антипиренами и обязательной установке противопожарных перегородок, т.к. в противном случае при возникновении пожара эти полости явятся каналами распространения огня, который очень сложно будет потушить. То же относится к совмещенным системам отопления-охлаждения и в значительной степени к деревянным брусовым и каркасным домам, оборудованным системой солнечного воздушного отопления типа «двойной конверт» (double envelope), через всю северную стену которых проходит воздушная полость, а скорость воздушного потока регулируется вентилятором.

Источник

Какие дома более теплые? Из чего лучше построить жилье для проживания зимой? на сайте Недвио

В последнее время все большую популярность приобретают загородные дома для постоянного проживания, в том числе зимой. Строительство коттеджей ведется по индивидуальным проектам, а современный рынок предлагает большой ассортимент самых разнообразных материалов для строительства…

Каждый материал имеет свои особенности, плюсы и минусы и важно правильно его выбрать как для возведения стен, так и для утепления и отделочных работ. Давайте разберем основные из них и постараемся ответить на вопрос из чего лучше построить теплый и надежный дом.

Стены из каких материалов лучше всего держат тепло зимой?

1. Дерево

Не так давно самым распространенным материалом в строительстве являлось натуральное дерево. Все деревенские домики, даже в условиях суровой зимы, позволяли жить в них достаточно комфортно и не замерзать.

Кроме того большим плюсом постройки построек из цельного дерева является то, что нет необходимости выполнять отделочные работы снаружи, да и внутри они минимальные.

На данный момент строительство домов из бревен отошло на второй план, более распространенными стали каркасные и брусовые дома.

Для нашей климатической зоны их рекомендовано утеплять хотя бы небольшим слоем утеплителя, особенно это касается коттеджей из бруса. Теплопроводность дерева достаточно низкая – 0,10-0,15 Вт/(М*к).

Плюсами таких построек являются следующие качества:

1. Общий вес дома сравнительно небольшой, можно обойтись простым фундаментом;
2. Про деревянные коттеджи говорят, что они «дышат» и это действительно так. Самочувствие людей, проживающих в них гораздо лучше;
3. Деревянная конструкция с толщиной стены 20 см способна сохранить больше тепла, чем стена из кирпича толщиной 50 см;
4. Существует возможность разобрать и переместить здание на новое место дислокации (что, однако очень трудоемко);
5. Объект может быть построен бригадой из 3-4 человек за пару месяцев.

Минусы деревянных построек тоже существенные:

1. Дом продолжает усадку до трех лет, однако жить можно через 5-6 месяцев после строительства;
2. Самый существенный минус – деревянные постройки очень горючи. При проживании нужно обязательно соблюдать меры противопожарной безопасности и проводить обработку стен специальными составами;
3. Насекомые так же являются врагами подобных зданий, особенно это касается жуков короедов. Современная промышленность выпускает различные смеси для обработки стен. Это довольно важное условие для сохранения целостности здания на длительный период времени;
4. Нужно обеспечить достаточную вентиляцию стен, иначе возможно начало процесса гниения и образования плесени.

2. Кирпич

Наверное, можно смело поставить на второе место среди строительных материалов, буквально 20-25 лет назад ему вообще не было достойной альтернативы.

Кирпичные дома — сами по себе очень теплые, так как кирпич имеет коэффициент теплопроводности 0,47-0,70 Вт/(М*к). Для европейской зимы — вариант идеальный, но этого коэффициента недостаточно для поддержания комфортной температуры в северных регионах, да и через цементный раствор потери тепла идут в два раза больше.

Для большего сохранения тепла в кирпичных домах монтируют снаружи утеплительный слой из пенопластовых плит или других похожих материалов и отделывают сайдингом. Хотя при достаточно толстых наружных стенах и правильно подобранной системе отопления можно обойтись и без этого.

Плюсы применения кирпича в строительстве:

1. Дома, построенные с соблюдением всех норм очень крепки и долговечны. Срок эксплуатации может достигать нескольких сотен лет;
2. Хорошо переносят любые агрессивные среды – снег, ветер, перепады температуры. Капитального ремонта не требуется на протяжении до 150 лет;
3. Экологически чистый строительный материал. Все компоненты не содержат химии, вредной для здоровья человека;
4. Пожароустойчив, кирпич не горюч, наоборот даже приобретает в процессе обжига дополнительную прочность;
5. Хорошая звукоизоляция. Толстые стены надежно защищают от шума с улицы, да и домашние обитатели не мешают друг другу слушать музыку или смотреть телевизор.

Как и все другие материалы, кирпич имеет свои недостатки:

1. Высокая стоимость строительных работ. Нужно большое количество дополнительных материалов для кладки – раствор, сетка, перемычки и прочее;
2. Срок постройки дома значительно дольше, чем например, из дерева или газоблоков, так как габаритные размеры кирпича гораздо меньше;
3. Требуется бригада из 8-10 человек для строительства коттеджа средней площади, а это дополнительные расходы по заработной плате;
4. За счет порядочного веса, нужно заранее позаботиться о надежном фундаменте.

3. Пеноблок

Пеноблоки (или газоблоки) сравнительно недавно получили широкое распространение в России. Они имеют правильную геометрию, малый вес, производятся с зацепом, что облегчает монтаж.

Кроме того, пеноблоки стоят недорого, а за счет больших габаритов позволяют вести строительство быстрыми темпами. За счет содержания в своей структуре большого количества пузырьков воздуха, их теплопроводность находиться в пределах 0,08-0,0 Вт/(М*к).

Минусом материала является свойство впитывать воду, что негативно отражается на эксплуатации. Поэтому такие дома рекомендуют, пусть не сразу, но в течение нескольких лет покрыть снаружи утеплителем и закрыть сайдингом. В противном случае, потеря теплосохраняющих свойств произойдет уже через 5-7 лет с момента строительства.

Давайте немного подведем итоги, итак, плюсы строительства из пеноблоков:

1. Бригада из 2-3 человек в короткие сроки возведет коробку дома;
2. Наружная отделка может быть выполнена различными способами, в том числе и недорогими;
3. Малый вес блоков, не требуется дорогая грузоподъемная техника;
4. Блоки собираются на клеевую смесь, что гораздо надежнее цемента;
5. Недорогой и практичный материал, есть в продаже даже в пригородах, стоимость доставки будет не дорогой.

Минусы данного материала следующие:

1. Термостойкость материала еще ниже, чем у дерева и кирпича. Поэтому для зданий из пено и газоблоков важно наличие постоянного отопления, иначе коттедж промерзнет достаточно быстро;
2. После остывания дома, прогреваться он будет не менее 8-10 часов, в зависимости от площади постройки;
3. Блоки, без хорошей изоляции от внешней среды, постоянно впитывают воду, а при отрицательных температурах эта вода замерзает, превращается в лед и расширяется. Это сказывается на сохранности материала;
4. В течение эксплуатации в 25-30 лет чаще всего требуется капитальный ремонт.

4. Каркасно — панельные конструкции

Получили у нас распространение тоже сравнительно недавно. Плюсом каркасных коттеджей и дач является низкая стоимость строительства и быстрые сроки возведения.

Суть технологии в том, что для строительства каркасного дома строится каркас из дерева по определенному проекту, затем он обшивается панелями, а между ними укладывается в несколько слоев утеплитель.

Как правило, его достаточно для сохранения тепла, пока он не потеряет свои полезные свойства, это происходит через 9-10 лет эксплуатации. Для восстановления теплопроводности стен может быть проведено утепление их снаружи и отделка сайдингом.

По законодательству в нашей стране теплопотери дома должны находиться в пределах 0,02 Вт/(М*к). В «каркасниках» это достигается в подавляющем большинстве случаев наружным утеплением стен. Такой вид утепления позволяет сберечь внутренне пространство здания, а так же добиться более эстетичного и индивидуального внешнего вида.

Рассмотрим положительные аспекты каркасных конструкций:

1. Низкая стоимость постройки коттеджа, требуется минимум дорогих материалов;
2. Бригада из 5-ти человек способна возвести коттедж «под ключ» за 1-3 месяца в зависимости от сложности проекта;
3. Строительные работы могут выполняться в любое время года;
4. Возможность монтажа коммуникаций внутри стен, что гораздо более эстетично и облегчает их ремонт;
5. Не требует прочного и мощного фундамента;
6. Не происходит процесса усадки, дом останется таким, какой был на момент строительства;
7. Стены получаются идеально ровные, что существенно экономит отделочные материалы.

Минусы этих конструкций следующие:

1. Плохая звукоизоляция, так как стены не особо толстые;
2. Нет возможности перепланировки внутренних помещений, так как проект создан как единое целое;
3. Необходимость замены утеплителя, который в зависимости от марки нужно менять через 10-30 лет эксплуатации. Альтернативой этому может быть наружное утепление стен и покрытие дополнительным сайдингом;
4. Возможность несущей способности стен ограничена. Если вы планируете повесить что-то массивное и тяжелое, нужно заранее предусмотреть усиление необходимого места.

Дополнительная теплоизоляция зданий

Дополнительно обеспечить сохранение максимального тепла в доме, можно используя наружное утепление с помощью постройки вентилируемого фасада. Суть этого заключается в размещении на стенах профилей, на которые будет закреплен отделочный материал, в зависимости от вкусов хозяина.

В образовавшееся пространство закладывается различный утеплитель. Чаще всего применяют:

• Пенопласт;
• Минеральная вата;
• Пенополистирол;
• Эковата, стекловата.

Список не полный, разнообразие средств для утепления зданий на рынке представлено очень широко. К ним, прежде всего, предъявляются требования о негорючести, долговечности и экологической чистоте для проживающих.

При постройке таких наружных утепленных фасадов нужно внимательно отнестись к системе вентиляции. Если это требование не выполнить или выполнить недостаточно полно, то на стенах может появиться грибок и плесень, что в конечном итоге приведет к процессу гниения и потери свойств любого утепляющего материала.

Из чего построить дом для проживания зимой?

Наиболее теплыми можно считать коттеджи, построенные из дерева и кирпича. Остальные материалы имеют массу преимуществ и, главное, позволяют существенно быстрее и дешевле построить дом, однако могут доставить неудобства владельцу в зимнее время.

Чтобы этого не произошло, важно следовать рекомендациям экспертов:

1. наблюдать за наличием деформаций внешней и внутренней отделки;
2. избегать попадания влаги внутрь стен;
3. не отключать отопление зимой;
4. своевременно проводить обработку стен специальными средствами и замену утеплителей.

При соблюдении этих условий каркасные и блочные дома будут также радовать вас зимой теплом и уютом долгие годы.

Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.

Источник