Проверено Арктикой. Российские ученые разрабатывают уникальные проекты деревянных домов
Сотрудники Петрозаводского госуниверситета и Мурманского государственного технического университета разработали и построили здание-лабораторию с «умной начинкой», чтобы протестировать современные технологии деревянного домостроения в суровых условиях Арктики.
Уникальный объект в виде одноэтажного здания 12х6 м. с энергоэфективным инженерным оборудованием, по словам участников эксперимента, был построен по современным технологиям и оснащен специальной мониторинговой системой, необходимой для проведения исследований в суровых арктических условиях.
Система датчиков, установленная в стенах этого дома, будет следить за тем, как изменение температуры и влажности будут влиять на общее состояние здания, а также сможет оценить объем утечки тепла из жилых помещений. Полученные в ходе эксперимента данные помогут ученым на практике оценить эффективность конструкции и инженерных систем, а также альтернативных источников энергии и всех существующих систем «умного дома». Помимо этого, лаборатория будет задействована в образовательном процессе и научно-исследовательской работе студентов.
Аналогичная лаборатория будет построена и на территории Мурманской области. Это будет деревянный дом, часть которого будет построена по технологии двойного сруба, а другая часть - по каркасной технологии. Кстати, авторы исследования считают более надежным двойной сруб, но понимают, что эта технология вряд ли станет массовой из-за ограниченных ресурсов в регионе.
Сотрудники Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета проводят свое исследование, касающееся испытаний деревянных конструкций в Артике. В рамках этого научного эксперимента исследователи проводят испытания конструкций из клеевого бруса, чтобы разработать рациональные решения для увеличения внутреннего пространства сетчатых купольных зданий при минимальном использовании ресурсов.
Ученые уже добились неплохих результатов и теперь работают над усовершенствованием узловых соединений, чтобы максимально ускорить процесс сборки и монтажа, чтобы максимально сократить сроки строительства и уменьшить капитальные вложения в здания и сооружения, которые в будущем будут возводить на северных территориях и в арктической зоне.
Финальным этапом этого исследования станет уникальный эксперимент по проверке деревянных конструкций, которые будут помещаться в морозильные камеры, где образцы сначала охладят от -40 до -600 градусов Цельсия, а затем проверят на прочность.
Источник новости - сайт npadd.ru
Строительство на вечной мерзлоте требует сохранения температурного режима грунта под зданием. Фундамент закладывают на буронабивных или винтовых сваях, заглубленных ниже деятельного слоя почвы. Между перекрытием первого этажа и землей обязательно оставляют проветриваемый ростверк высотой не менее 1–1,5 метров. Это предотвращает таяние мерзлого грунта от тепла здания и защищает дом от деформации.
Для северных регионов оптимальны материалы с низким коэффициентом теплопроводности и высокой морозостойкостью: клееный брус, двойной брус с эковатой и энергоэффективный каркас. Также применяются легкие ячеистые бетоны (газобетон марки D400) с внешним утеплением базальтовой плитой толщиной от 150 мм. Кирпич и обычный бетон без массивного слоя теплоизоляции на севере использовать нерентабельно из-за высоких затрат на отопление.
Для экстремальных морозов лучше всего подходит сухой клееный брус или профилированный брус камерной сушки из северной древесины (ангарская сосна, лиственница). Плотная структура сибирского леса минимизирует усадку и растрескивание материала при резких перепадах температур. Оптимальное сечение цельного бруса для северных регионов составляет не менее 200–240 мм с обязательным межвенцовым уплотнением.
Каркасный дом теплее классического сруба аналогичной толщины стен, так как его ограждающие конструкции практически полностью состоят из эффективного утеплителя (базальтовой ваты). Сруб из бруса имеет высокую теплоемкость (дольше остывает), но уступает по теплоизоляции из-за продувания чаш и межвенцовых швов. Для сурового климата каркасник толщиной стены от 200 мм энергоэффективнее и экономически выгоднее в эксплуатации.
Двойной сруб (две параллельные сухие доски с задувкой эковаты между ними) обеспечивает отличную теплоизоляцию без мостиков холода и не требует времени на усадку. Главным минусом технологии является риск слеживания утеплителя внутри стен при некачественном монтаже и абсолютная зависимость от сухости исходного пиломатериала во избежание гнения. Также внутри таких стен усложняется прокладка скрытых инженерных коммуникаций.
Средняя стоимость строительства теплого контура по технологии «двойной брус» составляет от 45 000 до 65 000 рублей за квадратный метр. Это примерно на 20-30% дороже классического каркасного дома, но на 15-20% дешевле качественного клееного бруса аналогичной толщины. Конечная цена зависит от толщины внутреннего слоя утеплителя (обычно 100-150 мм эковаты) и сложности архитектурного проекта.
Для комфортного круглогодичного проживания на севере толщина цельных деревянных стен (брус, бревно) должна составлять не менее 200–240 мм с дополнительным внешним утеплением от 100 мм. При строительстве каркасного дома слой минеральной ваты в стенах должен быть не менее 150–200 мм, а для арктических зон — от 250 мм. Недостаточная толщина приведёт к смещению точки росы внутрь конструкции и промерзанию углов.
Для точного поиска утечек тепла необходимо заказать тепловизионное обследование здания в холодное время года при разнице температур внутри и снаружи не менее 15 °C. В домашних условиях крупные дефекты можно локализовать бесконтактным пирометром или осмотром зон вокруг оконных рам, дверей и стыков перекрытий. Также места продувания хорошо определяются с помощью портативного генератора дыма или обычной зажженной свечи.
Построить энергоэффективный дом своими руками вполне реально, если строго следовать технологии сборки каркаса и теплоизоляции. Ключевое внимание нужно уделить непрерывности контура пароизоляции внутри помещений и ветрозащиты снаружи, исключая малейшие щели. Самостоятельный монтаж требует детального изучения узлов примыканий (фундамент-стена, стена-кровля) и установки приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией.
Главные сложности строительства за полярным кругом — это короткий строительный сезон, экстремальные ветровые нагрузки и сложная логистика доставки материалов. Все работы по бетонированию и монтажу фундаментов необходимо завершить в теплое время года, используя противоморозные добавки в раствор. Проектирование инженерных сетей требует глубокой прокладки трубопроводов ниже уровня промерзания грунта с обязательным использованием греющих кабелей.