Цель — экономия, или «Зеленый дом» — наше будущее?

Каждый человек, собирающийся возводить загородный дом, хочет, чтобы это жилище потребляло как можно меньше энергии- она уже сейчас обходится недешево, а с каждым годом будет становиться еще дороже. Мы расскажем о том, как два года назад была предпринята попытка построить энергоэффективный, то есть экономичный в эксплуатации, дом в Подмосковье.

Но если в Европе и США уже давно от теорий перешли к массовой практике строительства энергоэффективных домов, то в нашей стране в этом направлении делают лишь первые шаги- в разных регионах в рамках задуманного широкомасштабного эксперимента возводятся пробные жилые дома. Но только многоквартирные. Отом, чтобы широко внедрить принципы энергосбережения в частном строительстве, пока даже речи нет. Тем не менее частные энергоэффективные дома в нашем отечестве уже появились. Вданной статье мы расскажем о том, как фирма «АБС-Строй» (Россия) в 2008-2009 гг. возвела такой дом. Но сначала давайте разберемся с некоторыми понятиями, существующими в этой области.

Фото 1

Фото 2

Фото 3

1-3. 3D-панель (1) состоит из двух параллельно расположенных сварных сетчатых армокаркасов, соединенных между собой диагональными поперечными стержнями, пронизывающими под углом сердцевину панели- плиту пенополистирола. Благодаря такой конструкции стеновая панель обладает высокой прочностью и упругостью. Если нужно подрезать конструкцию до определенного размера, чтобы изготовить проем или фигурный элемент фасада, поступают следующим образом: сначала мощными кусачками или болгаркой прорезают с обеих сторон арматурную сетку (2, 3), а затем обычным ножом- пенопластовую сердцевину.

Беречь ресурсы

Термин "энергоэффективное" здание появился после энергетического кризиса 70-х гг.ХХ в., когда за рубежом нормативы показателей теплозащиты строительных конструкций были увеличены в 2-3,5 раза. Вдальнейшем эти нормы были уточнены и более ужесточены, в результате чего появились два новых термина: дома низкого энергопотребления (ДНЭ) и дома ультранизкого энергопотребления (ДУЭ). Годовой расход тепла для первых из них (ДНЭ) составляет 30-70 кВт x ч/м3, для вторых (ДУЭ)- 15-30 кВт x ч/м3.

Активный дом (от англ. active house) представляет собой союз пассивного и "умного дома". Благодаря этому он не только тратит мало энергии, но и грамотно распоряжается тем не-значительным ее количеством, которое потребляет. Главное, даже этим минимальным объемом активное здание в максимально возможной степени обеспечивает себя само, используя энергию солнца, ветра, тепло земли ит.д. Активные дома уже построены в ряде стран Европы, а в сентябре 2010г. первое такое здание было заложено и в России. Наш журнал обязательно расскажет о том, как его будут возводить.

Фото 4

Фото 5

Фото 6

Фото 7

4-6. Панели с помощью вязальной проволоки прикрепили к выпускам арматуры, заранее установленной в фундаменте (4). Продольные стыки панелей перекрыли прямыми соединительными сетками (5). Сверху проемы с обеих сторон усилили арматурными прутками, по углам- сеткой и по периметру- П-образной сеткой (6).
7. Угловые стыки панелей как с внешней, так и с внутренней стороны усилили вертикальными арматурными прутками, а затем прикрыли стыки согнутыми под прямым углом отрезками сетки, закрепив их вязальной проволокой.

Инаконец, о понятии «зеленое здание» (от англ. green building). Это не просто название концепции строительства и эксплуатации энергоэффективных домов, которая преследует цель снизить уровень потребления энергетических и материальных ресурсов при одновременном повышении качества зданий и их комфортности. Это целая философия, основанная на идее сбережения природных ресурсов и даже «сотрудничества» с окружающей средой, что учитывает интересы будущих поколений (более подробно об экодомах см. «ИВД», 2009, N 5; 2010, N 3).

Суть концепции заключается в следующем. "Зеленый дом" энергоэффективен, экономичен в эксплуатации и экологичен. Это значит, что его энергопотребление как минимум на 25 % меньше, чем обычного, а чтобы добиться этого, при строительстве нужно использовать материалы, которые не выделяют вредных веществ ни в период эксплуатации дома, ни после его демонтажа. Желательно также, чтобы их можно было использовать вторично. Экономное отношение к природным ресурсам предполагает и минимизацию потребления чистой воды, для чего организуется эффективная очистка и вторичное использование (для стирки, мытья полов, полива растений ит.п.) дождевых и сточных вод. Строиться «зеленое здание» должно с учетом особенностей местного климата, традиций и культуры населения и в гармонии с ландшафтом. Ну а теперь, когда мы разобрались с терминологией энергоэффективного строительства, перейдем к практике.

Вчем заключалась идея?

Будущий владелец дома- человек довольно практичный. Он решил, что его жилище должно потреблять как можно меньше энергии, что позволит уменьшить эксплуатационные расходы, и со временем вернуть большую часть средств, затраченных на возведение дома. Выполнить задуманное он собрался за счет применения современных методов строительства.

Фото 8

Фото 9

Фото 10

8-10. При перекрытии большого пролета над гостиной, а также в зимнем саду, где планировали использовать панорамное остекление, конструкции на основе 3D-панелей усилили бетонными колонна-ми. Их непосредственно на месте изготовляли несколькими способами. Колонны небольшого сечения (8, 9) сделали из монолитного бетона марки М300, используя штатную съемную опалубку. Фигурную (Г-образную) колонну (10) выполнили из 3D-панелей и при последующем торкретировании покрыли бетоном. Изготовленные колонны вместе с расположенными между 3D-плитами перекрытия балками образуют пространственный силовой каркас дома.

Специалисты фирмы, которой он поручил реализацию замысла, нашли следующее решение: возвести стены и перекрытия из так называемых 3D-панелей, нанести на их поверхность с обеих сторон методом торкретирования слой бетона, создав тем самым прочную, но теплую конструктивную основу здания, а потом утеплить стены снаружи пенобетоном. Тепловые расчеты показали, что стена, состоящая из слоя пенополистирола толщиной 120мм, покрытого с обеих сторон бетоном толщиной 50-60мм и дополнительно утепленная пенобетоном толщиной 100мм, будет иметь приведенное сопротивление теплопередаче (Rо) на уровне 4,1м² x С/Вт, что перекрывает требования СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" для средней полосы России. Индекс снижения воздушного шума составит 60дБ. Владельца такие расчеты вполне удовлетворили.

Фундамент

Начиная рассказ о фундаменте, отметим, что участок застройки был расположен в самом конце поселка, и на него по естественному склону стекала вода почти со всех "земельных наделов", находящихся выше. Даже небольшой дождь превращал эту территорию в настоящее болото. Понимая, что строить на таком участке нельзя, заказчик решил повысить уровень грунта примерно на 1м.

Отсыпали грунт, разровняли- кажется, стало сухо. Но как только начали копать первую траншею под заглубленный ниже точки промерзания фундамент, она моментально наполнилась водой. Стало ясно, что от подвала и даже от ленточного заглубленного фундамента придется отказаться. Однако довольно быстро решили, чем его заменить. Пробурили скважины на глубину ниже точки промерзания и, установив в них арматурный каркас, отлили сваи диаметром 250мм. Сваи связали монолитным ростверком и засыпали пространство между его "лентами" песком. Поверх песка залили бетонную подложку, на которую уложили слой гидроизоляции, а затем плиты экструдированного пенополистирола толщиной 100мм. Их прикрыли еще одним слоем гидроизоляции, поверх создали арматурный каркас, потом отлили монолитную бетонную плиту толщиной 120мм.

Фото 11	Фото 12	Фото 13
Фото 14	Фото 15	Фото 16
Фото 17	Фото 18	Фото 19

11-15. После сборки стен первого этажа на них уложили 3D-панели перекрытия. Чтобы избежать их прогиба в процессе нанесения бетона, установили временные вертикальные подпорки (11). Панели с обеих сторон усилили необходимым количеством арматурных стержней, что позволяет увеличивать нагрузку на перекрытие (12). По периметру панелей с шагом 250мм смонтировали арматурные скобы- хомуты- и усилили их продольной арматурой. После бетонирования в этих местах возникнут армированные бетонные балки перекрытия и лежащие на стенах первого этажа пояса, которые станут частью объемного монолитного каркаса. Скобами, прутками и сеткой усилили и торцы 3D-панелей на декоративных выступах фасада (13-15).
16-19. После завершения сборки стен и перекрытия первого этажа между плитами пенополистирола и арматурной сеткой проложили трубы систем горячего и холодного водоснабжения и отопления (16, 17) и электрокабели (18). Для этого в пенополистироле с помощью фена сделали канавки-углубления. Чтобы горячая вода в трубах, лежащих на цокольной плите, не остывала, под них подстелили слой экструдированного пенополистирола (19). Позднее эти трубы скрыла бетонная стяжка.

Найденный вариант хорошо вписался и в задуманную технологию возведения стен. Дело в том, что для крепления 3D-панелей необходимы выпуски арматуры из фундамента (диаметр- 10мм, шаг- 500мм), причем "плиты" стен должны примыкать к ним одной стороной- внутренней. Эти выпуски призваны предотвратить смещение монтируемых панелей как по горизонтали, так и по вертикали. Их создали самым простым способом, установив арматурные стержни в еще не застывший бетон монолитной плиты.

Основа конструкции стен

В основе технологии строительства этого дома- использование 3D-панелей, конструкция которых подробно показана на фото. Ксказанному добавим только, что толщина используемых плит пенополистирола для наружных стен составляет 120мм, для внутренних несущих стен и перекрытий- 100мм, для перегородок- 50мм. Количество раскосов колеблется от 100 шт./м2 (для стеновых панелей) до 200 шт./м2 (для панелей перекрытия). То, что стержни приварены к сеткам под углом, не только придает конструкции пространственную жесткость, но и не позволяет смещаться сердечнику.

Впанелях, используемых для несущих стен, арматурная сетка отстоит от сердечника на 19мм, в перегородочных- на 16мм. Масса панели длиной 3м и шириной 1,2м с плитой из пенополистирола толщиной 120мм составляет всего 27кг.Это позволяет обходиться при монтаже без тяжелой строительной техники (подробнее см. «ИВД», 2009, N2).

Фото 20

Фото 21

Фото 22

Фото 23

20-21. При сухом торкретировании (20) сухую смесь (наполнители- песок, цемент, порошкообразные добавки) загружают в бункер специальной установки (21). Отсюда по шлангу сжатым воздухом она подается в сопло. Восновании сопла материал смешивается с водой и увлекается потоком воздуха на подложку.
22-23. Ударяясь о подложку (22), бетонная смесь значительно уплотняется, но при этом часть ее (до 25 %) отскакивает и падает вниз. Толщина слоя, наносимого за один цикл,- 40-60мм (23). При возведении стен второго этажа все ранее описанные процессы полностью повторяют.

Возводить стены из 3D-панелей начали с одного из углов, что помогло сразу придать конструкции жесткость. Панели скрепили между собой и с выпусками арматуры вязальной проволокой. Ксобранному углу постепенно присоединяли новые панели, в том числе с вырезанными заранее проемами. Чтобы создать сплошной сетчатый арматурный каркас, все стыки панелей, используя вязальную проволоку, перекрыли соединительными сетками, а при необходимости усилили арматурными прутками. Затем строители стали сооружать перекрытие (этот процесс достаточно подробно показан на фото).

«Скорлупа» из бетона

Торкретирование (от лат. tectorium- "штукатурка" и concretus- "уплотненный")- метод бетонных работ, при котором пескобетонную смесь послойно наносят на бетонируемое основание под давлением сжатого воздуха. Различают два вида торкретирования: сухое и мокрое. При первом способе неувлажненная смесь подается по шлангу к соплу, где ее смачивает вода, и затем она выбрасывается на торкретируемую поверхность. При втором- к соплу поступает заранее подготовленный раствор.

Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Для мокрого способа и компрессор нужен менее мощный, и "отскок" (то есть безвозвратные потери) материала не превышает 10 %, и с выравниванием поверхности (его проводят сразу же после торкретирования) проблем не возникает. Правда, плотность бетона в уложенном слое не-сколько ниже, чем при сухом методе. Ктому же, нанося бетон, сложно делать перерывы- он может застыть прямо в шланге.

Усухого метода несколько достоинств. Незатворенную водой смесь можно подавать на большие расстояния. При этом способе выше производительность, поскольку есть возможность наносить более толстый слой бетона за один проход. Используемое оборудование несложно очищать (с помощью продувки воздухом), причем период его безаварийной эксплуатации длиннее. Можно работать в режиме "старт-стоп". Но главное- более высокие плотность и прочность наносимого на подложку бетона. Недостаток один, но существенный: величина «отскока» может достигать 25 %.

Фото 24

Фото 25

Фото 26

Фото 27

24-27. Пенобетон для утепления стен снаружи изготовляли на месте и заливали в съемную опалубку. Для этого снаружи дома создали каркас из стальных оцинкованных профилей шириной 50 и 100мм (24), их закрепили на стенах с помощью анкерных винтов и согнутых углом металлоэлементов (25). Чтобы пенобетон не вытекал из создаваемой опалубки вниз, зазоры между стеной и профилями заполнили монтажной пеной (26). Затем к каркасу саморезами прикрепили листы ламинированной фанеры (27) и уплотнили зазоры между ними герметиком и пеной. Вверхней зоне опалубки в листах заранее изготовили отверстия, в которые и вставляли при заливке пенобетона подающий его шланг.

Строители предпочли сухой метод. Однако приноровиться было нелегко- отскакивающие от стены частицы в считанные минуты забивались в складки одежды, мешая работать. Поэтому в качестве спецодежды пришлось использовать плащи из войсковых химкомплектов, а защитные очки заменить маской сварщика. Необходимую для торкретирования смесь производили на месте, применяя небольшую бетономешалку.

Твердый утеплитель

Пенобетон- легкий ячеистый бетон, получаемый при затвердевании раствора, состоящего из вяжущего (обычно это цемент), песка, воды и пены. Последнюю приготовляют из водного раствора пенообразователей, применяемых при производстве моющих средств. Пена обеспечивает необходимое содержание и равномерное распределение пузырьков воздуха в бетоне. Благодаря им пенобетон сочетает преимущества камня и дерева: прочность, легкость, хорошую обрабатываемость и способность удерживать в себе гвозди, шурупы идр. Его можно штукатурить, обивать вагонкой или другими материалами, красить в любой цвет, используя «дышащие» краски.

Варьируя состав пенобетона, можно получить требуемый удельный вес, заданную прочность, желаемую теплопроводность. Ктому же есть возможность создавать изделия любой необходимой формы и объема. Это позволяет применять пенобетон не только как конструкционный материал (марки D1000-D2000), но и как и теплоизолятор (марки D400-D500). Теплопроводность в сухом состоянии зависит в основном от плотности, которая и указана в марке материала.

Фото 28

Фото 29

Фото 30

28-30. Чтобы погодные условия не мешали работам по созданию эксплуатируемой кровли, над ней соорудили «шатер» и обтянули его пленкой (28). Далее по перекрытию залили армированную бетонную стяжку (29). Когда она затвердела, поверхность бетона загрунтовали битумной мастикой, а затем уложили наплавляемую гидроизоляцию (30).

Всовременном строительстве все шире используют монолитный пенобетон естественного твердения, заливаемый на месте. Это неудивительно, поскольку он позволяет получить значительный экономический эффект по сравнению с применением пеноблоков. Данный материал с учетом работ дешевле, чем пеноблоки. Ктому же отсутствуют затраты на транспортировку, погрузку, разгрузку, бой, подъем на этажи и укладку. Иглавное- используя его, в отличие от других утеплителей, вы избавитесь от «мостиков холода» в швах.

Врассматриваемом случае решили применить технологию, обычно используемую для утепления монолитным пенобетоном стен реконструируемых жилых зданий. Для этого к стенам сначала прикрепили металлический каркас из оцинкованных профилей, а затем к нему- листы ламинированной водостойкой фанеры.

Изготовляла пенобетон и подавала его к месту заливки специальная передвижная установка, которую вместе с обслуживающими ее специалистами "взяли в аренду" у строительной фирмы, занимающейся такими операциями. Отметим, что использованная при создании опалубки ламинированная фанера- материал довольно дорогой. Поэтому, чтобы сэкономить средства, стены утепляли в два этапа: сначала на первом этаже, а потом, когда пенобетон достаточно затвердел, листы фанеры сняли и перенесли на стены второго.

Отделка дома

Наружная отделка стен дома довольно строгая: строители просто оштукатурили их по металлической сетке, которую закрепили на стенах дюбелями. Затем, согласно дизайн-проекту, в одних местах зашпаклевали и покрасили, а в других- обшили вагонкой.

Фото 31

Фото 32

Фото 33

31-33. На гидроизоляцию кровли уложили плиты экструдированного пенополистирола и швы обработали герметиком (31). Поверх плит уложили второй слой гидроизоляции, а потом залили бетонную стяжку, создав с ее помощью уклоны в сторону водостоков (32). Далее бетон покрыли гидроизоляционным составом и уложили керамогранит (33).

При выполнении этих работ на участках стен, утепленных пенобетоном, никаких проблем не возникло. Авот с декоративными выступами на фасаде, покрытыми торкретбетоном, проблемы были: этот материал очень твердый и настолько гладкий, что штукатурка к нему просто не прилипает. Врезультате для установки дюбелей пришлось применять «алмазные» сверла и обрабатывать поверхность стен специальной грунтовкой.

Особое внимание строители уделили герметизации и отделке эксплуатируемой кровли (на ее устройстве настоял хозяин). При этом использовали как привычные, так и новые методы и материалы. Например, бетонную стяжку, на которой были созданы уклоны в 2-3, направленные в сторону оставленных в бортах крыши сливных отверстий, обработали двухкомпонентным гидроизоляционным составом Terraco (Швеция) на основе полиуретана. Когда гидроизоляционный слой был сформирован, на него уложили керамогранитную плитку.

экспликация первого этажа

1. Тамбур 3м²
2. Прихожая 5,4м²
3. Гардеробная 9м²
4. Гостиная-столовая 67,8м²
5. Спальня 13м²
6. Зимний сад 38,5м²
7. Санузел 10,6м²

экспликация второго этажа

1. Холл 8,2м²
2. Кабинет 23,9м²
3. Спальня 21,4м²
4. Санузел 5,9м²
5. Гардеробная 4,4м²
6. Санузел 6,6м²
7. Спальня 19,7м²
8. Гардеробная 6,3м²
9. Балкон 19,8м²
10. Второй свет

Вокруг дома проложили дренажные трубы, по которым грунтовая влага отводится в специальный колодец. Туда же поступает вода с плоской крыши и ливневой канализации, желоба которой проложены по периметру строения. Собранная влага используется для полива сада.

Фото 34	Фото 35	Фото 36	Фото 37
Фото 38	Фото 39	Фото 40	Фото 41

34. Единственным элементом дома, созданным из привычного красного кирпича, стала труба украшающего гостную камина. Возвели ее уже после окончания строительства дома- в перекрытиях под ее установку заранее создавали проемы, "огораживая" их дощатой опалубкой.
35-36. Еще на стадии возведения стен дома к их сетчатому каркасу с обеих сторон оконных и дверных проемов прикрепили деревянные бруски (35), а к ним впоследствии без проблем присоединили оконные и дверные коробки (36).
37. Проложенную прямо по перекрытию электропроводку в кабинете хозяина скрыл подвесной потолок.
38. Водяные теплые полы в санузлах- один из множества элементов, создающих в данном доме комфортную атмосферу.
39-40. Металлический каркас лестницы (39), которой в период строительства пользовались рабочие, очистили, окрасили, сделали "каменные" ступени (40).
41. Кпокрытым пенобетоном стенам дома прикрепили с помощью дюбелей металлическую сетку и оштукатурили. Затем их частично зашпаклевали, загрунтовали и окрасили светлой фасадной краской, а частично обшили по обрешетке вагонкой, заранее обработанной защитным составом.

Овнутренней отделке скажем вкратце. Ее выполняли в соответствии с дизайн-проектом, специально разработанным по эскизам хозяев. При этом в интерьере широко использовали изготовленные из гипсокартона конструкции. Полы во всех помещениях, кроме спален, отделаны керамогранитом, что значительно облегчает их уборку.

Инженерное обеспечение

Дом отапливает газовый котел мощностью 40 кВт. Приточно-вытяжная вентиляция в здании принудительная, и в ближайшее время владельцы планируют дополнить ее воздушным рекуператором, как было предусмотрено проектом. Канализация в доме автономная, но при этом она позволяет очищать бытовые стоки с эффективностью 98 %. Потребление поступающей из скважины чистой воды ограничивают входящие в состав сантехнического оборудования ограничители расхода бачков, душевых леек и смесителей.

Что получилось в итоге?

Показатель приведенного сопротивления теплопередаче Rо для внешних стен- 4,04м² x оС/Вт, для цокольного перекрытия- 5,31м² x оС/Вт и для теплой кровли- 4,9м² x оС/Вт. Что это дало? По статистике, дома площадью 250м² в течение зимнего периода расходуют на отопление и ГВС около 6500м³ газа. Вданном случае за зиму 2009г. было потреблено всего 5180м³ газа, а за небывало холодную зиму 2010г.- 5320м³. При этом котел помимо дома отапливал еще и утепленный гараж площадью 125м², в котором он установлен.

Фото 42

Фото 43

Фото 44

Фото 45

42-45. Любимым местом в доме для хозяев стал зимний сад (42). Его крышу ни проектировщики, ни владельцы не решились сделать целиком светопрозрачной- теплопотери через такую конструкцию были бы слишком велики. Поэтому над зимним садом решили создать утепленную односкатную крышу и вмонтировали в нее блок из шести мансардных окон (43, 44), снабженных электроприводом. Управляет их открытием и закрытием по заданной программе установленная в помещении зимнего сада «погодная» станция. Две светопрозрачные стены здесь созданы с использованием трехкамерных стеклопакетов с энергосберегающими стеклами (45).

До требований пассивного или активного здания полученным показателям теплосбережения еще далеко- Rо стен таких домов должно составлять 8-12м² x С/Вт (на нынешнем уровне развития строительных технологий это обеспечивает только каркасный дом со стенами толщиной 500мм, заполненными высокоэффективным утеплителем). Авот энергоэффективным построенный дом признать вполне можно. Ипо этому критерию он вписывается даже в "зеленые" стандарты. Авот по экологичности он до них недотянул: стандарты исключают применение пенополистирола (знать бы об этом в начале строительства!), да и вопрос экономии электроэнергии продуман слабо. Ивсе же хозяева дома своим вкладом в сохранение природных ресурсов могут гордиться.

Укрупненный расчет стоимости* обустройства дома общей площадью 256м², аналогичного представленному

Редакция благодарит Совет по экологическому строительству за помощь в подготовке материала.