i-Russia.Ru Сравнительная оценка некоторых

i-Russia.Ru: Сравнительная оценка некоторых домостроительных систем для малоэтажной
застройки
Вступление
Сегодняшнему застройщику, будь то индивидуал, девелопер или инвестор, непросто
сориентироваться на рынке строительных материалов и систем строительства. А
разобраться важно, поскольку риски в строительстве высоки и ошибки, в особенности
допущенные на ранних стадиях проекта, обходятся дорого. Дом – не автомобиль, хотя
структура затрат на приобретение и эксплуатацию схожая. Чтобы понять собственные
предпочтения в рамках своих ограничений, порой надо сменить несколько автомобилей. И
с домом дела обстоят подобным образом. Практика свидетельствует, что в среднем
только третий дом (поселок) более или менее удовлетворяет застройщика.
Но далеко не каждый может себе позволить так экспериментировать. Поэтому важно
минимизировать ошибки при выборе материалов и конструктивных схем при
строительстве первого дома (поселка). Это означает, что анализировать различные
технологии строительства необходимо на предпроектной (исследовательской) стадии,
когда еще не потрачены средства ни на проектирование, ни на строительство.
Определение строительной системы
Использование тех или иных строительных материалов еще не определяет полностью
качество будущего строения. Одни и те же материалы могут использоваться в
конструкциях по-разному и в разных комбинациях. Так, бревна или брусья, уложенные
горизонтально, дадут одно качество, поставленные вертикально – совершенно другое. Для
характеристики того, что определяется строительными материалами и способом их
использования в конструкции здания, служит комплексное понятие «строительная
система».
Таким образом, под строительной системой понимается совокупность основных
строительных материалов вкупе со способами их использования в конструкции здания.
Например, под понятием «деревомассив» понимаются строительные системы, в которых
дерево укладывается горизонтально. Это могут быть бревна обструганные,
оцилиндрованные, брусья, брусья клееные и т.д. Если то же дерево мы используем в
конструкции вертикально, то получим другую строительную систему – каркасную.
К настоящему времени известно множество материалов и строительных систем, и число
их постоянно растет. Здания могут выполняться из дерева, кирпича, бетона или из
комбинаций этих материалов, по каркасной, монолитной технологии и т.д. Известны и
экзотические системы строительства, например, из бутылок или из старых автомобильных
покрышек. Ниже мы рассмотрим наиболее известные и распространенные системы, а
также некоторые перспективные новые и хорошо забытые старые.
Следует отметить, что понятие строительной системы в первую очередь характеризует
несущие стены, поскольку фундамент, крыша, перекрытия и перегородки в некоторой
степени независимы от материалов и конструкции основных стен.
Помощь в выборе стройсистем
Выбор строительной системы обуславливается рядом факторов: наличием местных
строительных материалов; традициями строительства в данной местности или населенном
пункте; квалификацией строителей и используемыми строительными механизмами;
финансовыми возможностями застройщика и многим другим.
Сегодня потенциальные застройщики проводят исследования достоинств строительных
систем самостоятельно, на ощупь, интуитивно просеивая рекламную информацию
производителей и продавцов, понимая, что они, мягко говоря, могут чего-то
недоговаривать. В такой ситуации полезны заключения независимых экспертов, которые
подскажут застройщикам алгоритм анализа, укажут на различные свойства и критерии
оценки систем. Такая поддержка поможет непрофессиональным застройщикам более
квалифицированно вести диалог с продавцами, проектировщиками, строителями.
Выбор той или иной домостроительной системы может повлиять не только на экономику
строительства, но и на стоимость эксплуатации, на здоровье будущих жильцов и даже на
их образ жизни. Ниже приводятся только некоторые примеры такого влияния.
Так, применение хорошо «дышащих» (пористых) отделочных материалов с
искусственными (часто токсичными) утеплителями приводит к тому, что «дышащие» в
обе стороны стены, с одной стороны, способствуют удалению вредных газов из
помещения наружу, а с другой – наполняют внутренний воздух вредными выделениями
этих материалов. Особенно это опасно в условиях герметичных окон и дверей и
отсутствия хорошей системы вентиляции.
Использование же плохо «дышащих» стен (применение во внутренней отделке
пароизоляционных мембран) в комбинации с синтетическими утеплителями, с одной
стороны, защищает жильцов от возможных вредных выделений, создает хорошие условия
для эксплуатации материалов стены (в сухом состоянии они лучше держат тепло и более
долговечны), с другой – значительно снижает качество внутренней среды. Использование
«дышащих» стен с натуральными материалами благоприятно для здоровья и позволяет
дополнительно экономить на вентиляции.
Для помощи в выборе строительных систем автором составлена Таблица 1, где в
столбцах перечислены некоторые распространенные и перспективные новые
строительные системы, а в строках – всевозможные критерии по которым они могут
оцениваться. Ниже приводится краткое описание выбранных строительных систем. Этот
список открыт для пополнения.
Прежде всего, для сравнения была выбрана хорошо известная технология кирпичного
строительства. Под кирпичной системой здесь подразумеваются стены из обычного
глиняного кирпича толщиной в полтора кирпича (38 см), оштукатуренные цементной
штукатуркой с одной или двух сторон. Это самый распространенный формат кирпичных
стен. Толщина и, следовательно, вес и стоимость такой стены избыточны по отношению к
несущей способности кирпича, но стены приходится делать толстыми для придания им
вертикальной устойчивости. Увеличение толщины кирпичной стены из соображений
повышения теплоизоляции смысла не имеет, поскольку кирпич, даже так называемый
«теплый» (с пустотами), теплоизолятором не является.
В отечественной строительной практике раньше были известны стены толщиной в 0,75
кирпича (устойчивость им придавали пилястры), но для их возведения требовались
хорошая квалификация каменщика и смелость проектировщика.
Поскольку вес, стоимость и материалоемкость кирпичных стен для малоэтажных зданий
непропорционально велики, они получили невысокие оценки в соответствующих графах
таблицы.
Под пенобетонной системой мы подразумеваем использование конструкционного
пенобетона марки 500– 600, т.е. плотностью 500–600 кг/м3 с толщиной стены 0,4–0,5 м.
Под деревомассивными системами будем понимать, как уже отмечалось, строительные
системы, в которых бревна или брусья укладываются горизонтально. Это как
традиционные технологии, так и новые (клееный брус, оцилиндрованное бревно).
Несмотря на высокие гигиенические качества, всем им свойственна послепостроечная
усадка, которая задерживает сроки окончания отделочных работ и заселения, а также
недостаточная, по современным меркам, теплоизоляция.
В западных странах распространена характерная легкокаркасная система строительства
малоэтажных зданий. Каркас обычно платформенный, деревянный, из нетолстых
брусовых стоек с малым (0,6–0,8 м) шагом, с соединениями элементов на металозубчатых
пластинах. Жесткость достигается использованием наружных и внутренних мембран из
фанеры или ориентированных древесно-щеповых плит. Межстоечным утеплителем чаще
всего служит минеральная вата или пенополистирол. Применяются паро- и
ветрозащитные мембраны. Данная технология у нас обычно именуется канадской. Она
рассмотрена в двух вариантах, в зависимости от применяемого теплоизолятора: минваты
или пенополистирола.
Пенополистирол в силу своей относительной дешевизны и высоких теплоизоляционных
свойств, широко применяется в строительстве. Однако его использование сопряжено с
рядом серьезных рисков, в том числе для здоровья людей. В составе полистирольного
пенопласта, используемого в качестве утеплителя во внешних стеновых панелях,
содержатся следующие вещества: стирол, хлороформ, триметилбензол, этилбензол,
изопропилбензол и целый ряд других органических веществ.
Обычный пенополистирол (неэкструдированный) обладает большим разбросом
качественных характеристик в зависимости от производителя, но в любом случае это
далеко не безвредный материал.
Существует куст технологий возведения стен из пенобетонных блоков с усиленной путем
внедрения пенополистирола теплоизоляцией. Пенополистирол может внедряться в виде
гранул или внутреннего слоя. Выпускаются блоки различных типов, но их свойства
близки, что позволяет отнести их в одну категорию. Их характеристики рассмотрены на
примере распространенной системы «теплостен».
В последнее время возрождаются некоторые старые забытые технологии, такие как
землебитная и саманная. Так, по строительству из грунтовых блоков в Европе принята и
осуществляется специальная программа. К саману во всем мире, в том числе, в России,
проявляют интерес участники экопоселений. Саман имеет не только недостатки, но и
достоинства, и они оцениваются в данной работе.
В восьмидесятых годах был разработан утеплительный материал на основе торфа и
древесных опилок – геокар. Разработчикам удалось успешно решить сложную задачу:
получить натуральное вяжущее вещество из исходного сырья и обойтись без
синтетических добавок. Таким образом, был получен полностью натуральный
утеплительный материал с большой сырьевой базой. Блоки геокар – самонесущие, это
означает, что из них можно выкладывать невысокие стены, но нельзя опирать на них
вышележащие конструкции, поэтому несущие стены делают, как правило, каркасными.
И, наконец, новая для нашей страны, но уже насчитывающая более чем вековую историю,
технология строительства из прессованных соломенных блоков. Ее не следует путать с
саманом: блоки состоят исключительно из соломы, без каких-либо добавок (перевязаны
веревками). Используются стандартные прямоугольные соломенные блоки, получаемые в
сельхозпроизводстве на прессподборщиках – тракторных прицепах, которые подбирают
солому с поля и прессуют ее для удобства дальнейшего использования.
В данной работе рассмотрены две разновидности «соломенной» технологии: каркасная и
бескаркасная. Весьма близко к соломенно-блоковой технологии примыкают технологии с
использованием прошивных матов из прессованной соломы или камыша. Эти технологии
были достаточно распространены в нашей стране в 20–50-е годы прошлого века, но позже,
по независящим от своих достоинств причинам, были преданы забвению. Камышитовые и
соломитовые маты были сертифицированы и включены в СНиПы и ГОСТы.
Поскольку технология строительства с применением прессованных соломенных блоков
является для многих читателей малознакомой, автора попросили дать дополнительную
информацию по ней.
Пожаробезопасность
Многочисленные испытания в разных странах, в том числе, в России, показали, что
оштукатуренные глиняно-цементной штукатуркой соломенные блоки не возгораются при
воздействии на них открытого огня в течение 2–х часов. Более длительные испытания не
проводились, так как они не предусмотрены испытательными методиками. Интересно, что
соломенные блоки большей плотностью, чем производимые сельскими прессподборщиками, не возгорается и без штукатурки.
Теплосберегающие характеристики
Согласно указаниям Генерального штаба Красной Армии для военных инженеров,
коэффициент теплопроводности λ для соломенных тюков предписывалось брать 0.05
Вт/(м*К) .
По многочисленным измерениям в разных лабораториях мира коэффициент
теплопроводности λ для соломенных тюков лежит в пределах 0.04 – 0.09 Вт/(м*К),
большинство измерений попадают в интервал 0.05 – 0.06 Вт/(м*К). Для соломы, как и
для дерева, теплопроводность поперек стеблей фиксируется ниже, чем вдоль стеблей.
Стандартные соломенные блоки обладают частичной анизотропией в ориентации стеблей,
поэтому для них коэффициент теплопроводности несколько различается в различных
направлениях. Кроме того, в силу преимущественной открытоячеистой структуры
воздушных пор в соломенных блоках, при недостаточной воздухоизоляции может
возникать конвективный перекос тепла, чем, скорее всего, и объясняются повышенные
значения теплопроводности, полученные в ряде испытаний.
Сертификация в качестве строительного материала
Соломенные тюки сертифицированы как утеплительный самонесущий строительный
материал в таких странах, как Белоруссия, Монголия, США, Китай. В двух последних, из
соломенных блоков строятся школьные здания, для которых все требования по
безопасности максимальны. В силу соглашения о взаимопризнании технических
стандартов и регламентов между Россией и Белоруссией, следует считать, что соломенные
блоки как строительный материал сертифицированы и в России.
В настоящее время во всем мире строительство из прессованной соломы стремительно
набирает популярность. Такие дома автоматически попадают в категории зеленых,
экологичных, энергоэффективных.
На этом список технологий возведения стен не исчерпывается, и в дальнейшем по этой же
схеме могут быть рассмотрены и другие.
Описание выбранной схемы подсчета балльной оценки
В конструкции малоэтажных зданий определяющим является материал и конструкция
стен. При выборе строительной системы следует учесть множество факторов и сделать их
интегральную оценку. С одной стороны, важно максимально полно учесть все значимые
характеристики, свойства, аспекты строительной системы, с другой – не потеряться в их
разнообразии и многочисленности. Этим требованиям, на наш взгляд, наилучшим образом
отвечает балльная взвешенная критериальная оценка. Она, к тому же, достаточно проста,
прозрачна и легко модифицируема.
При такой схеме многочисленность критериев не является недостатком, напротив, она
помогает сделать анализ более полным и всесторонним, не упустить значимые для вас
критерии.
Каждая стройсистема по тому или иному свойству получала экспертную оценку по
пятибалльной знакопеременной шкале от –2 до +2. Баллам приписывались следующие
смысловые значения:
нейтрально,
–2 – весьма плохо → –1 – плохо → 0 средне → 1 – хорошо → 2 – очень хорошо
удовлетворительно
Знакопеременная шкала была выбрана неслучайно, поскольку часть использованных
характеристик имеет явно выраженные полезные (+) и вредные (–) значения. Так,
критерий «усадка после постройки» имеет явные негативные последствия, и было бы
нелогично добавлять за него баллы, что пришлось бы делать при использовании
положительной шкалы. С другой стороны, добавлять положительные баллы за отсутствие
негативного свойства также несообразно, поэтому безусадочные стройсистемы получили
в соответствующей графе нули (логичнее штрафовать курильщиков, чем премировать
некурящих).
В то же время свойства, не имеющие знакопеременных характеристик, например,
теплоизоляционная способность, могут вполне корректно оцениваться отрицательными и
положительными значениями. Применительно к критерию «теплоизоляционные
свойства» это обосновывается наличием того или иного среднего уровня теплоизоляции.
Это могут быть разные уровни: нормативный, экономически или экологически
оптимальный и т.д. Важно, что в принципе он имеется, что и позволяет оценивать
теплоизоляцию как недостаточную (отрицательную), удовлетворительную (0 – хотелось
бы большего, но...) или очень хорошую.
Однако суммировать полученные оценки непосредственно было бы неразумно,
поскольку очевидна большая разница в значимости (весе) различных свойств и
характеристик. Так, например, характеристики, связанные с безопасностью,
теплоизоляционной способностью, стоимостью, несомненно, более значимы, чем такие,
как послепостроечная усадка, вариативность отделки, устойчивость к тарану грузовика и
т.д. Хотя в исключительных случаях вес последних факторов может резко возрасти, все
же в обычных условиях они менее существенны.
Каждому критерию экспертно присваивалась значимость (вес) по десятибалльной шкале.
Общее количество баллов для каждой строительной системы вычислялось по формуле:
Сумма баллов = ∑ (оценка × вес критерия)
Для удобства анализа и интерпретации результатов все свойства мы разбили на три
группы, которые условно можно обозначить как основные (базовые), дополнительные и
специфические свойства. В группу основных критериев, состоящую из девяти пунктов,
вошли критерии, которые обычно всегда рассматриваются в первую очередь: влияние на
здоровье (комплексное влияние через воздух, через возможную радиацию, через
комфортность или некомфортность создаваемого микроклимата), теплоизоляционные
свойства, стоимость строительства, стоимость при эксплуатации, безопасность при
пожаре (интегральная характеристика свойств материалов стены, учитывающая,
например, что материалы с хорошими показателями негорючести являются очень
токсичными в случае увеличения температуры при пожаре), скорость строительства,
долговечность дома, текущая ресурсообеспеченность.
К первой группе отнесен и критерий «необходимая квалификация строителей». Чем более
высокая квалификация рабочих требуется, тем труднее их найти и тем большую зарплату
им приходится обеспечивать. С другой стороны, простота строительной системы позволит
сделать часть работ своими руками, создав ощущение вашей причастности к созданию
дома. Сложность строительной технологии может также увеличить сроки строительства.
Этот критерий в некоторой степени определяет для многих саму
возможность/невозможность начала строительства, почему он и включен в группу
основных. Хотя этот пункт и его вес могут быть и оспорены.
Во вторую по значимости группу мы отнесли полтора десятка критериев, которые, может
быть, рассматриваются не в первую очередь, но тоже имеют для большинства (но не для
всех) застройщиков немаловажное значение.
И, наконец, к третьей группе мы отнесли специфические критерии, вес которых зависит
от места строительства и других требований. Значимость их может резко меняться в
зависимости от конкретных условий. В эту группу вошли: сейсмическая устойчивость
(очень важна для сейсмоопасных зон и не имеет никакого веса в зонах, не подверженных
землетрясениям), устойчивость к наводнениям (при частой угрозе наводнения),
устойчивость к поражению стрелковым оружием, к тарану грузовика (ситуационный
критерий), включенная энергия (экологический критерий, характеризующий
энергозатратность производства строительных материалов и самого строительства,
который уже сегодня учитывается за рубежом, а в ближайшем будущем будет
учитываться и в России).
В разумных пределах можно, исходя из своих приоритетов и конкретных условий,
изменить значимость каждого критерия, добавить новые, а некоторые, несущественные
для вас, убрать из таблицы как ненужные. Тогда вы получите свою интегральную оценку
выбранной вами системы, поймете ее плюсы и минусы в сравнении с остальными. В
конечном итоге ваш выбор будет более осознанным и обоснованным.
Влияние на здоровье
Список критериев открывается такой суммарной характеристикой, как влияние на
здоровье. Строительные материалы могут быть вредными, нейтральными или обладать
лечебными свойствами. Разумеется, вредные материалы разрешаются лишь в том случае,
если их вредность меньше некоторых пределов, которыми обычно служат ПДК –
предельно допустимые концентрации, как правило, для воздуха. Характерно, что сами
ПДК нередко, по мере накопления знаний, корректируются в сторону понижения. Самый
известный пример – ДДТ (один из первых разработанных инсектицидов), который после
его синтеза в середине прошлого века широко применялся и позиционировался как
безвредный, впоследствии был признан столь опасным (после того как от отравления им
умер госсекретарь США), что его применение было запрещено повсюду в мире
международными соглашениями.
Ученые-гигиенисты давно пришли к выводу, что многие болезни определяются качеством
жилищных условий. Такие недуги получили даже название «жилищных болезней». По
оценкам экспертов Всемирной организации здравоохранения, городской житель проводит
в помещениях почти 80% своего времени, поэтому к числу факторов, оказывающих
существенное влияние на его здоровье, относится степень экологичности
(биопозитивности) интерьерной среды зданий. Массивы и поверхности окружающих
человека строительных конструкций весьма велики, и поток воздействий от них также
велик. В одном из докладов ООН по экологической опасности строительных материалов
отмечается, что многочисленные вредные факторы, обусловленные строительными
материалами, каждый из которых в отдельности невелик, могут оказывать опасное
суммарное воздействие.
В настоящее время, безопасность искусственной среды – места, где множество людей
проводит большую часть своей жизни, приобретает большую актуальность. Мы хорошо
осведомлены об опасностях, связанных с курением, с работой на вредных производствах,
с нерациональным питанием, но большинство недооценивает то влияние, которое
оказывает на нас длительное нахождение в помещениях. Вот уже более 20 лет в мире
существует такое понятие, как синдром больных зданий (СБЗ), его причина –
неудовлетворительная внутренняя среда помещения. В первую очередь – плохое качество
воздуха. По оценкам экологов, домашний воздух в 4–6 раз грязнее и в 8–10 раз токсичнее
наружного.
В строительстве все отчетливее выявляется тенденция к химизации технологических
процессов, использование в качестве добавок к строительному материалу (бетон, кирпич,
железобетон, керамика, лаки, краски и др.) отходов металлургической и химической
промышленности.
Теплоизоляционные свойства (энергоэффективность)
Такой критерий, как теплоизоляционные свойства, в холодном российском климате,
безусловно, имеет большое значение. От степени теплоизоляции напрямую зависит и
эксплуатационная стоимость отопления, и стоимость самой системы отопления при
строительстве. Реже обращают внимание на то, что хорошая теплоизоляция повышает
комфортность внутренней среды здания за счет уменьшения градиентов (перепадов)
температуры по высоте и горизонталям помещений.
Растущие опережающими темпами (по отношению к инфляции) цены на энергоносители
уже завтра поставят под сомнение сегодняшние СНИПы по теплосопротивлению стен
(R = 3,7). Современный опыт Белоруссии показал, что уже сейчас арендаторы съезжают из
дешевых газифицированных малоэтажных домов, построенных по Национальной
жилищной программе, из-за того, что оказываются не в состоянии оплатить их отопление.
Недавно построенные, казалось бы, комфортные дома, сдающиеся внаем по госценам,
стоят пустые. Но ведь сегодняшние белорусские цены на газ – это наши завтрашние.
Сегодня целесообразно строить в расчете на завтра так называемые энергопассивные
(безотопительные) дома с общими теплопотерями, не превышающими внутренних
неотопительных тепловыделений. Эффективные натуральные утеплители для
строительства таких домов есть.
Буферные свойства материалов
Специалистами и дилетантами в строительстве часто обсуждается такое свойство
стеновых материалов, как способность «дышать». Его, в первом приближении, можно
интерпретировать как проницаемость их для паров воды и газов, а также способность
сорбировать и десорбировать химические вещества в поверхностном слое материалов.
Такие свойства позволяют материалам демпфировать, сглаживать колебания параметров
внутренней среды (т.е. воздуха в помещении) при их изменении. Иначе это можно назвать
буферными свойствами материалов.
Современные строительные материалы, как правило, имеют низкую буферную емкость
или не имеют ее вовсе (например, металлические сэндвич-панели). В то же время
традиционные натуральные материалы имеют, как правило, высокую буферную емкость.
В частности, такие утеплительные материалы, как прессованная солома и тростник,
обладают необычайно высокой буферной емкостью, превосходящей емкость дерева, что и
обуславливает высокие гигиенические качества зданий, построенных с их применением.
Другие природные материалы, такие как дерево, глина, известь, бумага, мох, костра,
также имеют значительную буферность.
Пожаробезопасность несомненно относится к важным характеристикам строительной
системы. Пожарную безопасность материалов, конструкций и зданий в целом
характеризует ряд специальных критериев, в которых неспециалисту разобраться трудно.
Этим пользуются составители рекламных текстов, выбирая из ряда параметров наиболее
им выгодный. Так, один распространенный утеплитель не поддерживает горения, на что и
делается акцент, но умалчивается о том, что этот материал обладает большой
газообразующей способностью, и эти газы столь токсичны, что люди чаще погибают при
пожаре от них, а не от огня. В данном исследовании мы сделали попытку оценить
пожаробезопасность как всесторонний критерий безопасности людей.
Кроме эксплуатационной пожаробезопасности, пришлось выделить построечную,
поскольку для некоторых строительных систем эти два критерия не совпадают. Так,
соломенные тюки пожароопасны на строительной площадке, но безопасны в готовой
конструкции.
Ресурсообеспеченность – степень доступности на рынке – мы разделили на текущую и
перспективную, поскольку можно с хорошей долей уверенности предполагать
наступление дефицита по одним материалам и расширения предложения по другим. Так,
предложение будет сужаться для материалов, требующих больших затрат энергии на их
производство.
Теплоинерционность характеризует быстроту/медленность остывания дома при
прекращении его отопления зимой и скорость нагревания под лучами солнца летом.
Особенно важен этот показатель в сельской местности при периодическом печном
отоплении. Следует различать обитаемую и необитаемую теплоинерционность. В первом
случае предполагается, что в остывающем зимой доме остаются его обитатели и пытаются
существовать по-прежнему: готовят пищу, пользуются искусственным освещением и, как
обычно, пользуются электроприборами. Второй – предполагает, что люди покидают
«тонущее» здание. Разница между ними может оказаться весьма существенной, так как
внутренние тепловыделения в обитаемом, хорошо утепленном доме, не намного меньше
необходимой мощности системы отопления.
По поводу теплоинерционности господствуют весьма вредные предрассудки.
Практически все, в том числе и специалисты-строители (коим это непростительно),
считают, что теплоинерционность обеспечивается преимущественно теплоемкостью
строительных конструкций, поэтому чем массивнее и тяжелее дом, тем лучше. А легкие
дома, несмотря на все их преимущества, попадают в категорию изгоев. Доводы о том, что
хорошо утепленный дом, даже легкий, будет остывать (и нагреваться от солнца)
медленно, игнорируются.
Автором этой работы проведены расчеты сравнительной скорости остывания тяжелых
(кирпичных) малоэтажных домов обычной конструкции и хорошо утепленных легких
каркасных домов. Расчеты показали, что в необитаемом режиме они остывают примерно с
одинаковой скоростью, а в обитаемом легкие остывают значительно медленнее и, что еще
более важно, стабилизируются при значительно более высоких температурах. Иначе
говоря, в то время как в кирпичном доме уже минусовая температура, в легкокаркасном –
еще плюсовая (лишь немногим меньшая, чем зимняя нормативная для жилищ в Китае –
+8оС.) Худо-бедно, но можно существовать. Таким образом, вопреки всеобщему мнению,
оказалось, что хорошо утепленные легкие каркасные дома обладают существенно
лучшими характеристиками теплоинерционности, чем традиционные кирпичные. С
учетом этих обстоятельств в рассмотрение включена обитаемая теплоинерционность, как
представляющая наибольший практический интерес.
Звук и вибрации с физической точки зрения – одно и то же (механические колебания), но
воспринимаются они по-разному, и методы защиты от шума и вибрации также
отличаются, поэтому они рассматриваются отдельно. Критерий звукоизоляции не требует
комментариев.
Некоторые материалы, обладая хорошей упругостью, хорошо передают механические
колебания. К ним относится, в частности, дерево, неслучайно из него делают луки и
музыкальные инструменты. Это не означает, что эти материалы нельзя использовать в
строительстве, их плохие виброизоляционные свойства можно компенсировать
конструктивными мерами: устройством разрывов и применением прокладок из
вибропоглощающих материалов. Однако системы с использованием таких материалов
получают меньшие оценки из-за необходимости использования дополнительных
материалов и конструкций.
Легкость модификации (реконструкции)
Легкость модификации дома – преимущество конструкции дома, позволяющее в
будущем приспосабливать здание к новым требованиям и условиям. В качестве частного
случая сюда можно включить концепцию растущего дома. Различные стройсистемы
предоставляют неодинаковые возможности для этого, что и учитывалось в экспертных
оценках.
Экологичность утилизации (последняя часть полного жизненного цикла)
Хотя строительный мусор, образующийся после сноса старых зданий, по большей части
нетоксичен, его сравнительно большие объемы составляют проблему. В настоящее время
в некоторых странах законодательно запрещено вывозить на полигоны те строительные
отходы, которые можно переработать. Во многих странах разрешают избавиться от
отходов только в том случае, если компания-утилизатор докажет, что ни одна из
известных технологий не позволяет переработать этот утиль (например, в Нидерландах
такое законодательство действует с 1997 г.). В ряде стран свалки строительных отходов
запрещены, в США и Канаде вывоз и складирование строительного мусора на
пригородных свалках обходится столь дорого, что отходы выгоднее перерабатывать, чем
вывозить.
Переработка строительных отходов позволяет предотвратить загрязнение окружающей
среды и получить недорогие «вторичные» строительные материалы. Однако различные
материалы в разной степени могут быть подвергнуты такой переработке. Так, бетон и
кирпич дробятся на щебень, пенополистирол же представляет проблему для утилизации,
если он доживает до сноса здания.
Такому показателю, как включенная энергия, на западе сейчас уделяют достаточно
большое внимание. Он характеризует суммарное количество энергии, затраченное на
производство данного материала или изделия. Производство и распределение энергии
всегда сопряжено с нанесением ущерба природной среде, поэтому данный показатель
отчасти характеризует экологичность материала (меньше включенной энергии, выше
экологичность). Данный показатель включен в группу специфических, скорее, в угоду
существующим в нашей стране взглядам, не придающим пока большого значения
экологическим характеристикам. Объективно его место во второй группе критериев.
Значения отдельных оценок по стройсистемам
Кирпич, как и другие керамические материалы, может иметь повышенную удельную
активность естественных радионуклидов в готовых изделиях, что нередко встречается в
ситуациях, когда радиологический контроль сырьевых компонентов не производится
должным образом или вовсе отсутствует, однако в целом по влиянию на здоровье он
получает оценку 1 (хорошо).
Мнение о хороших теплоизоляционных свойствах кирпича ошибочно: чтобы получить
хотя бы минимальное нормативное теплосопротивление для Новосибирска, потребовалась
бы стена в 2,8 м толщиной. Теплосопротивление распространенной стены толщиной в 1,5
кирпича (38 см) составляет 0,7 м2×оС/Вт, при минимально требуемых 3,7. Этим
объясняется оценка –1. Неутепленные кирпичные дома требуют больших расходов на
отопление.
Кирпич – материал не из дешевых, требует для укладки рабочих сравнительно высокой
квалификации, скорость строительства невысока. Все это приводит к отрицательной
сумме баллов по основной группе критериев. По второй группе критериев кирпич
получил довольно высокую положительную сумму, но по третьей снова уходит в минус. В
итоге общая невысокая сумма баллов – 30.
Бетон
Неутепленная бетонная стена получает общую минусовую сумму, с чем, вероятно,
согласится большинство читателей. Однако это относится к неутепленной бетонной
(железобетонной) стене. Утепленные по той или иной системе железобетонные стены
получили бы, вероятно, более высокую оценку. Кроме того, бетон может быть незаменим
в других конструкциях, например, фундаментах, или в особых условиях, где требуются
повышенные прочность и защита.
Пенобетон
Бетон в силу вариабельности его состава может представлять большую или меньшую
опасность для здоровья. Исследования показали, что токсичность бетона зависит от
использованных в его производстве компонентов. Так, иногда применяемая при его
производстве зола может иметь повышенную радиоактивность, гальванические шламы –
выделять тяжелые металлы. Бетон на гранитном щебне часто бывает с избыточным
радиоактивным излучением (может служить причиной онкологических заболеваний).
Вода, используемая при приготовлении бетонов, должна отвечать довольно строгим
стандартам чистоты. Поскольку на практике эти требования часто не выполняются,
бетон может приобретать токсические свойства и по этой причине (убрать).
Для России существует список регионов, в которых не рекомендовано добывать те или
иные строительные материалы из-за чрезмерного содержания в них радионуклидов или
тяжелые металлов. Использование шлаков, золы энергетических предприятий и других
отходов производства для изготовления строительных конструкций должно
сопровождаться проверками на токсичность и радиоактивность.
В целом, пенобетон имеет большую воздухопроницаемость, чем бетон, и может
рассматриваться как нейтральный по влиянию на здоровье. Имея схожие оценки по
второй и третьей группам критериев, пенобетон выигрывает у кирпича по первой группе
за счет лучших теплоизоляционных свойств, скорости, стоимости строительства и
текущей ресурсообеспеченности (доступности на рынке). Это и определяет его
сравнительно высокий общий балл.
Дом из массива дерева (брус, бревно), несмотря на его хорошее влияние на здоровье,
холодный (стены тонкие, теплоизоляция слабая), поэтому дорогой в эксплуатации,
пожароопасный, что и предопределяет невысокую сумму баллов по основной группе
критериев. Немного он набрал и по остальным группам, что и определило его нахождение
в группе аутсайдеров вместе с кирпичным домом. Деревомассивные дома, безусловно,
нуждаются в утеплении, но хорошие теплоизоляторы для деревянных стен (соломитовые
или камышитовые маты) сейчас не производятся, а имеющиеся системы утепления во
многом перечеркивают преимущества (высокие гигиенические качества) деревянных стен.
Деревянный каркас с межстоечным минераловатным утеплением по «канадской»
технологии имеет невысокую долговечность и относительно большую стоимость
строительства, что вкупе с низкими остальными оценками определяет невысокую сумму
баллов по первой группе.
Минеральноволокнистые утеплители обладают рядом недостатков, в их числе высокое
влагопоглощение, низкая механическая прочность, из-за чего они могут давать усадку,
образовывая сквозные пустоты. Для повышения прочности минеральные ваты иногда
пропитывают полимерными смолами, получая минераловатные плиты, в отличие от
непропитываемых прошивных матов, но это ухудшает их гигиенические характеристики.
Кроме того, минераловатные утеплители должны быть надежно изолированы от
внутреннего пространства во избежание попадания микроскопических обломков их
волокон с током воздуха внутрь помещений.
Минераловатные плиты – недолговечный материал. При проведении исследований на
старение было отмечено, что разрушение минераловатных плит происходит в два этапа.
На первом этапе разрушается связующее вещество. На втором этапе происходит процесс
незначительной усадки плит по толщине и увеличение их теплопроводности, что связано с
разрушением самих волокон. Последнее сопровождается выделением волокнистой пыли в
окружающую среду. После 25 условных лет эксплуатации данного материала потеря
массы составит 18,78% для матов плотностью 74 кг/м3 и 3,32% для матов плотностью 156
кг/м3. В целом эта система получает сумму баллов, лежащую в среднем диапазоне.
Аналогичная система с пенополистирольным утеплителем получает значительно
меньшую сумму за счет выраженного негативного влияния на здоровье и большой
опасности при пожаре. Пенополистирол хотя и относится к веществам, не
поддерживающим горения, при высокой температуре выделяет высокотоксичные
вещества, которые часто приводят к отравлению, гибельному при пожаре.
Система «пенобетон + пенополистирол» получает сумму баллов, сопоставимую с
системой «каркас + минвата», несколько выигрывая по первой группе критериев и
проигрывая по третьей.
Саманный дом получил неплохую сумму баллов, существенно большую, чем кирпичный
или деревянный. Немалую роль в этом сыграли дешевизна строительства, доступность
материалов, хорошие буферные свойства.
Каркасные стены с заполнителем – геокаром, имея мало недостатков и много достоинств,
получили высокий балл по всем группам критериев и, как следствие, высокую общую
сумму.
Обе системы строительства из соломенных тюков имеют минимум отрицательных
оценок: по текущей ресурсообеспеченности, по построечной пожаробезопасности и
устойчивости к длительному (более нескольких недель) увлажнению. Бескаркасная
технология имеет дополнительно низкую оценку (–1) за вариативность фасадной отделки.
Однако по большинству критериев они имеют высокие оценки. Благодаря этому набирают
самые высокие суммы баллов – заметно больше, чем все другие рассмотренные системы.
Рассмотрим подробнее причины появления такого, для многих, вероятно, неожиданного,
результата.
Влияние на здоровье: солома материал не только не вредный, но и обладающий
оздоровительными свойствами, чему есть субъективные и объективные свидетельства
(статистические исследования французских медиков). Дерево, имеющее по этому
параметру также высокую оценку, проигрывает соломе по этому показателю.
Теплоизоляционные свойства соломы в 3,5–4 раза лучше, чем у дерева поперек волокон (и
в 6–7 лучше, чем вдоль), что позволяет отнести прессованную солому к хорошим
утеплителям.
Стоимость строительства из соломы одна из самых низких. Рынок соломенных блоков
как строительного материала еще не устоялся, и поэтому на нем зафиксированы большие
колебания цен. Так, блоки на первый соломенный дом в Белоруссии (15 тонн, вес
среднего блока 100 кг) обошлись в 2 бутылки водки, в Подмосковье, в условиях
ситуационного дефицита, приходилось покупать блоки по несколько тысяч рублей за
тонну.
Сельчанам же появление нового рынка соломы может дать удвоение выручки с одного
гектара зерновых.
Стоимость эксплуатации, благодаря хорошей теплоизолированности, низкая.
В то, что соломенные дома пожаробезопасны, впервые это слышащим трудно поверить,
но это доказано не только многочисленными испытаниями, но и реальными случаями
возгораний в соломенных домах. Дело в том, что спрессованная солома сама по себе горит
плохо (спрессованная до большей плотности не горит вообще), будучи же закрыта
глиняно-известковой штукатуркой, теряет способность воспламеняться и предохраняет от
воспламенения деревянный каркас.
Строятся соломенные дома быстро, в частности закладка блоков в каркас занимает
несколько дней.
Хотя соломенноблоковой технологии возведения домов уже порядка сотни лет, можно
утверждать, что долговечность правильно построенных и эксплуатируемых
(непротекающая крыша) соломенных домов будет не меньше, чем деревянных (в случае
безметаллических соединений деталей каркаса – 500 и более лет).
Текущая ресурсообеспеченность по соломенным блокам низка из-за отсутствия спроса и,
как следствие, предложения, но потенциально высока из-за избытка ежегодно
образующейся соломы, многократно превышающего максимально мыслимые потребности
строительной сферы.
Обитаемая теплоинерционность высока благодаря хорошей теплоизолированности: R = 9
и R = 13 м2×°С/Вт для стен толщиной 0,6 и 0,8 м соответственно, при существующем
нормативе для Новосибирска 3,7 м2×°С/Вт.
Послепостроечная усадка отсутствует из-за того, что блоки предварительно напряжены.
Соломенные блоки имеют хорошие шумо- и виброизоляционные свойства.
В правильно построенных соломенных домах не поселяются грызуны.
Буферные свойства стен из соломенных блоков в несколько раз выше, чем деревянных,
что было подтверждено проведенными в Германии испытаниями.
Выводы
Избранный в данной работе алгоритм задает диапазон возможных значений суммарных
оценок от –334 до +334. Реальные значения для рассмотренных строительных систем
оказались в диапазоне от –9 до +202, таким образом, разброс суммарных оценок оказался
весьма значительным.
При общем взгляде на полученные результаты бросается в глаза, что строительные
системы разбились на три группы (не считая изгоя – неутепленной бетонной стены):
«аутсайдеров» (20–40 баллов: кирпич, деревомассив, «канадка» с ППС), «середняков»
(70–90 баллов: пенобетон, «канадская» с минватой, теплостен, саман) и «лидеров» (138–
208 баллов: геокар, обе соломенные технологии).
Нет смысла настаивать на численной точности полученных оценок, поскольку они
неизбежно несут в себе некоторую долю субъективизма и ситуационности. Однако
порядок соотношения суммы баллов, полученных каждой строительной системой, на наш
взгляд, имеет, несомненно, объективное значение, облегчающее застройщику навигацию в
море строительных систем.
Эта таблица, и прежде всего приведенные значения оценок и весов, может быть
предметом для обсуждения. В частности, таблица открыта и для других, не вошедших в
нее систем.
Что у нас получилось, то получилось, выводы делать читателю. Выбор за вами.
i-Russia.Ru
Юрий Лапин