Для того, чтобы определить насколько экономичны дома на основе вышеперечисленных полимерных и синтетических строительных материалов и какой народнохозяйственный эффект дает их массовое производство и эксплуатация необходимо установить энергоемкость процессов по их производству и утилизации измеряемую в кВт*ч/н.е. За н.е. (натуральную единицу) принимается м.куб. материала или м.кв. при одинаковой установленной теплопроводности материала (материалов).
В таблице 1 приведена Энергоемкость основных используемых в строительстве материалов, а в таблице 2 - Значения энергетических эквивалентов для строительных материалов.
Таблица 4.4.1
Энергоемкость основных используемых в строительстве материалов [151].
| № | Материалы | кВт*ч / м3 |
| Алюминий | ||
| Изозяционные материалы из полистиролов | ||
| Минеральная вата | ||
| Цемент | ||
| Клинкер | ||
| Древесно-стружечные плиты | ||
| Кирпич | ||
| Газобетон | ||
| Силикатный кирпич | ||
| Древесина | ||
| Осока/солома |
Таблица 4.4.2
Значения энергетических эквивалентов [152]
| Наименование объекта | МДж/кг | кВт*ч/кг* | кВт*ч/м3 | |
| Алюминий (из глинозема) | 95,354 | |||
| Медь | 83,7 | 23,2686 | ||
| Сталь (прокат) | 45,5 | 12,649 | ||
| Цемент | 7,0 | 1,946 | ||
| Кирпич | 8,5 | 2,363 | ||
| Известковые материалы | 3,8 | 1,0564 |
По данным таблиц 1 и 2[153] можно сделать вывод, что натуральные, природные строительные материалы обладают наименьшей энергоемкостью производства. Сочетание этого факта с наилучшим соответствием указанных материалов критерию экологической безопасности делает их использование для жилищного строительства наиболее приоритетным.
|
|
При выборе стройматериалов необходимо учитывать что, суммарные удельные энергозатраты на строительство здания (в том числе на добычу и переработку сырья, производство строительных материалов и изделий-полуфабрикатов, строительно-монтажные работы, транспорт, оборудование здания и пр.) могут существенно превышать удельные эксплуатационные энергозатраты на отопление здания за весь расчетный срок службы дома[154] и затраты на дельнейшую утилизацию здания.
Следовательно, критерием оптимальности выбранных проектных решений, в том числе и по выбору строительного материала, на ряду с критериями экологической безопасности, должны служить совокупные удельные энергозатраты на строительство здания, его отопление за весь расчетный срок службы этого здания и дальнейшую утилизацию.
Таким образом, на основе анализа санитарно-гигиенических, физических и эстетических свойств полимерных строительных материалов или конструкций с их использованием можно утверждать, что все синтетические и полимерные строительные материалы неизбежно обладают четырьмя негативными эксплуатационными свойствами: недолговечностью, пожароопасностью, экологической небезопасностью и высокими энергозатратами на производство и утилизацию, вследствие чего их применение при строительстве любых типов жилых домов не рекомендуется.
Для строительства домов в сельских поселениях XXI века рекомендуется также применение местных строительных материалов, таких как известь, солома, камыш, глина, грунт, мох и т.д. История этих строительных материалов насчитывает тысячи лет, их эффективность и надежность доказана историей, крое того эти материалы наиболее дешевы и утилизируются естественным способом, на их производство не является энергоемким. Все известные на сегодняшний день синтетические и полимерные материалы могут быть заменены природным. В частности, деготь и белый мох сфагнум являются природными антисептиками для дерева, они применяются для окраски сруба в темный цвет и как прокладочный материал или утеплитель. Построенный с использованием этих природных материалов дом будет более экологичным и прослужить намного дольше дома, при строительстве которого использовались синтетические антисептик и утеплитель. Примеры использования натуральных строительных материалов приведены ниже.
|
|
Типы домов, рекомендуемые для строительства в южных районах
Разнообразные натуральные строительные материалы (например, солома, камыш, глина, грунт) представляют обширную материальную базу сельского строительства, но вследствие климатических условий не могут быть широко применяемы в районах Севера и средней полосы России. В то же время в южных районах эти материалы используются издревле и их можно рекомендовать для массового жилищного строительства благодаря их низкой стоимости, быстроте возведения, экологической безопасности, легкой утилизации.
Примеры таких домов приведены на рисунках ниже.
Землебитные дома
Землебит — строительный материал из земляного грунта для строительства стен и опорных конструкций, не имеет добавок органических трав, таких как солома, строительство ведётся утрамбовкой в опалубке с последующим перекрытием крышей.
|
|
Строительство домов из землебита обрело популярность еще в 1790 году. В нашей стране землебитное строительство не получило в то время широкого развития. Однако с течением времени землебитное строительство начинает возрождаться.
Землебитное строительство имеет ряд преимуществ[155]:
· экономичность строительства;
· стены, построенные из землебита, обходятся в несколько раз дешевле стен построенных из кирпича и бетона;
· в 50-е годы практика применения грунтоблоков для стен зданий показала сокращение транспортных расходов в 2 раза, расходов топлива в 5 раз меньше по сравнению со стенами из кирпича;
· трудозатраты на изготовление материала и укладку его в стены ниже примерно в 1,5 раза по сравнению со стенами из кирпича;
· капиталовложений требуется примерно в 5 раз меньше по сравнению с кирпичными стенами.
Стены, возведенные из землебита не только не горят, но и становятся под воздействием огня ещё крепче, со временем набирают прочность, в то время как стены, возведенные из других материалов после постройки начинают медленно разрушаться. По прочности землебитные стены не уступают бетонным.
Такие дома намного теплее домов построенных из кирпича, бетона или дерева. Для поддержания нормальной комнатной температуры в них требуется израсходовать топлива меньше, чем при аналогичных условиях в каменных и деревянных зданиях.
Примеры землебитных домов приведены на рисунках 4.4.21 - 4.4.23.
Рис. 4.4.21 – Землебитный дом
Рис. 4.4.22 – Землебитный дом
Рис. 4.4.23 – Землебитный дом
Саманный дом
Саман – это композитный материал, состоящий из земли, воды, соломы, глины и песка (иногда вместо глины и песка используют глинистый грунт), который укладывается при строительстве зданий вручную, пока он пластичен. Жизнеспособность самана доказана веками и тысячелетиями.
Строительство домов из самана – это наиболее безопасный и самый простой из натуральных способов строительства.
В Англии есть десятки тысяч комфортных саманных домов, многие из которых используются уже более пяти столетий. Йеменские средневековые 10-этажные небоскрёбы, построенные частично из самана, как в Таос Пуэбло, непрерывно населены в течение 900 лет. Большую часть, как Великих Пирамид, так и Великой Китайской Стены составляет земля, а самые старые из известных людских жилищ (разумеется, земляных) в Иерихоне простояли 9000 лет.
В отличие от землебитной стены, скрепляемой гравитацией, саманные здания скреплены трёхмерной структурой переплетённых волокон соломы, где тысячи отдельных стеблей создают высокую общую прочность. Саманный особняк в Нельсоне, Новая Зеландия, простоял 140 лет в одной из наиболее сейсмически активных зон мира, выдержав два самых сильных землетрясения без единой трещины, хотя весь город вокруг рушился. Изогнутость и конусообразность саманных стен придаёт им ещё большую прочность. Саманные здания не требуют сильного дополнительного обогрева зимой и остаются прохладными и комфортными в жаркие летние дни.
Примеры саманных домов приведены на рисунках 4.4.24 - 4.4.26[156].
Рис. 4.4.24 – Саманный дом
Рис. 4.4.25 – Саманный дом
Рис. 4.4.26 – Саманный дом
Соломенный дом
Соломенный блок - уникальный материал, превосходящий по своим теплофизическим характеристикам все известные строительные материалы (кирпич, газосиликатный блок, дерево). Эти свойства соломенных блоков позволяют в разы снизить расходы на отопление дома.
Стоимость квадратного метра соломенного дома на 30% меньше, чем у кирпичных и деревянных домов, а затраты на отопление - в 3-5 раз ниже. Соломенный дом не требует больших энергозатрат на его производство, строится силами одной семьи в течение сезона и не требует больших трудозатрат. Энергозатраты при строительстве по сравнению с кирпичными/газосиликатными ограждающими конструкциями с современными утеплителями на 1 м2 общей площади ниже как минимум в 300 раз.
Кроме того, соломенный блок самый легкий строительный материал для ограждающих конструкций, что дает возможность существенно сократить затраты на фундамент.
Высокая пожарная безопасность (после оштукатуривания) подтверждена официальными испытаниями. Конструкция оштукатуренной соломенной стены была официально протестирована в США, отнесена к предельному классу по огнестойкости F119 (металлическая ферма, например, относится к классу F15, т.е. теряет несущую способность через 15 минут после воздействия открытого огня)[157].
Примеры соломенных домов приведены на рисунках 4.4.27 - 4.4.29.
Рис. 4.4.27 – Соломенный дом
Рис. 4.4.28 – Соломенный дом
Рис. 4.4.29 – Процесс строительства соломенного дома [158]
Камышовая крыша
Качественно уложенная камышом крыша является украшением для любого дома. Она дает комфорт, тишину и спокойствие в любую погоду.
Традиционная конструкция камышовой крыши претерпела незначительные изменения. В этом случае камыш привязывается непосредственно к обрешетке.
При использовании открытой конструкции кровля непосредственно контактирует с помещением. Такая крыша считается «дышащей». Но данная конструкция не является непроницаемым барьером для окружающей среды, поэтому рекомендуется применение дополнительной изоляции.
При использовании этой конструкции камыш крепится к половой доске либо фанере, закрепленной на стропилах. Таким образом, существует дополнительная изоляция между пространством под крышей, и окружающей средой.
Закрытая конструкция гораздо менее пожароопасна, поскольку огонь не может подтягивать кислород изнутри кровли. Дополнительным преимущество закрытой конструкции кровли для домов является то, что крыша закрыта еще до укладки тростника. Эта же поверхность служит и прекрасной отделкой наклонных стен мансарды.
Уложенная профессионально камышовая крыша – это очень прочное покрытие, она выдерживает ветер скоростью до 25 м/сек, снег высотой до метра, недельные дожди при условии хорошей стропильной системы[159].
Примеры использования камыша как традиционного кровельного материала приведены на рисунках 4.4.30 - 4.4.32.
Рис. 4.4.30 – Камышовая крыша
Рис. 4.4.31 – Камышовая крыша
Рис. 4.4.32 – Камышовая крыша
Таким образом, выбор строительных материалов для жилищного строительства в сельских поселениях XXI века должен производиться на основании сравнения материалов по следующим иерархически упорядоченным критериям:
1. Безопасность строительного материала с медицинской точки зрения, соблюдение санитарно-гигиенических требований к стройматериалам в процессе производства, эксплуатации и утилизации, а также экологическая безопасность.
2. Минимальные энергоемкость материалов в процессе производства и затраты на эксплуатацию и утилизацию.
3. Максимальный срок службы.
4. Способность к замене и ремонтопригодность материала.
5. Повторное использование в качестве строительного материала или энергоносителя.
6. Высокий показатель энергоэффективности при соблюдении условий изложенных в п.1,2,3,4.
Указанные критерии упорядочены по значимости, то есть несоблюдение критерия более высокого порядка не может быть оправдано соответствием того или иного материала критериям более низшего порядка. При этом безопасность строительного материала для здоровья человека и биосферы Земли имеет приоритетную значимость, вследствие чего материалы, не удовлетворяющие этому критерию, не должны быть использованы для жилищного строительства.