В Техасе строят Дом будущего

Рэнди Лютер, главный специалист по исследованиям и развитию американской строительной компании "Сentex Home", считает рассматриваемый специалистами компании проект Дома будущего тестированием новейших достижений строительной науки.

"Пора перестать разговаривать и начать строить". Это его лаконичный стиль. Так он формулирует свои мысли, так и работает. Если бы именно ему довелось в свое время возводить Пизанскую башню, она и поныне стояла бы отвесно.

Да, времени было в обрез. И вот, наконец, месяцы совещаний команды архитекторов, конструкторов, подрядчиков, журналистов, а также, разумеется, и продюсеров программы спрессованы в очертания реальности. Подведена черта и начат новый этап, целью которого является открытие Дома будущего в Техасе в 1998 г. Процесс строительства этого здания не прост. Он включает ряд экспериментальных комплексов, например, касающихся фильтрации воздуха. Кроме того, будет сделана попытка разобраться в ассортименте информационных и коммуникационных технологий, применяемых при эксплуатации жилища. Мы попытаемся разобрать все свойственные Дому будущего технологические новинки позже, а сейчас остановимся на степени участия заказчиков и подрядчиков в процессе создания высокоэстетичного, соответствующего современному техническому уровню жилья ХХI столетия.

Проект Дома будущего площадью 4 573 квадратных футов (424,83 м2), который будет возведен в Коппелле (пригород Далласа), в определенной степени отражает картину эксплуатации его жильцами в течение 3-5 последующих лет.

"В результате проведенных нами исследований на предмет обоснования нашего проекта мы можем утвердить и срок его реализации, и его сметную документацию," - говорит президент "Centex Homes" Тим Эллер. Дом будущего идеально подходит для многих целей. В проект включены наиболее эффективные технические решения последних лет, касающиеся технологии строительного производства, материалов, оборудования.

Одним из наиболее многообещающих результатов является сотрудничество производителей различных материалов, изделий и конструкций. Например, семь компаний, производящих электронные комплектующие для устройств контроля комфорта интерьера, собрались для беспрецедентной совместной акции - они планируют работать вместе. "Никогда не слышал ни о чем подобном, - говорит Тим Эллер, - для меня же это очень волнующий момент. Подобная координация позволяет осуществить системный подход к строительству." Этот принцип является решающим для реализации проекта. Предлагая ту или иную продукцию в качестве оптимальной для каждой конкретной ситуации, ее производители помогают строителям, экономя их время и не снижая качества.


Системный подход к планированию работ

Команда Дома будущего разработала свой подход к планированию, в частности к организации совещаний, объединяя архитекторов, инженеров и специалистов по материалам, изделиям и конструкциям. Так поддерживается баланс между футуристическим видением бесшовного дома, каким, собственно говоря, и является окружающий нас мир, и здравым смыслом. Каждая консультация посвящена определенной фазе строительства, но с учетом взаимосвязей между ними. Компании стремятся поддерживать лидирующие позиции по всем процессам. График принятия решений достаточно напряженный, как и график поставок. В ряде случаев поставляемые изделия и конструкции не имеют аналогов. Вообще, техническим представителям производителей и поставщиков пришлось нести двойную нагрузку, поддерживая, с одной стороны, самые тесные контакты с командой Дома будущего, с другой - с другими производителями схожей продукции, привлекаемой к участию в реализации схожих проектов.

Далее следует техническая презентация утвержденного варианта. Проектировщики, подрядчики и заказчики отправляются на стройплощадку. Начинается работа по монтажу конструкций и оборудования на месте. Иногда в осуществлении сборки принимают участие ведущие специалисты генподрядной и субподрядных фирм.


Команда на стройплощадке

Так, Стивен Тэйлор из Trus Joinst MacMillan, опоясавшись инструментальным поясом, принял участие в возведении каркаса. Его участие было реальным вкладом: каждый стержень "революционного" каркаса изготовлен из усовершенствованных пиломатериалов, кроме обработанных под давлением нижних обвязок.

"Мы провели множество испытаний элементов пола, стен и крыши по отдельности - говорит Тэйлор, - сейчас же нам представляется возможность увидеть, как все это работает, будучи сведенным в единую систему."

Тэйлор, который обычно занимается инженерными вопросами, работает бок о бок с плотницкой династией Зломик. И раньше Бенни, отцу, и Берни, сыну, приходилось собирать деревянные каркасы домов, но они никогда не имели дела с усовершенствованными стойками, насадками и стропилами. Впрочем, глядя на собранную ими пространственную раму Дома будущего, этого не скажешь. Безукоризненная работа!

"Эту раму нужно было видеть! - говорит Лютер. На новизну конструкций дома обращают внимание даже те, кто не имеет никакого отношения к строительству. Даже непрофессионалам видно, что мы возводим нечто новое." Беспрецедентность состоит прежде всего в необычайной гладкости поверхностей пола, стен и кровли.

Высоконадежная обшивка и другие элементы наружной фазы работ выполняются из изделий производства подразделений "Dow Styrofoam" "Weather Shield", "Therma-Tru", "Velux-America" и "Four Seasons Sunrooms". Все участники эксперимента обязаны укладываться в график "Centex" укладывания материалов в дело, а это непростая задача.

Как только в интерьере дома были завершены все мокрые процессы, Лютер и главный прораб "Centex" Уолли Янгер осуществили запланированное ими 3-дневное блиц-каблирование объекта под руководством консультанта Уилли Уайзера. Одновременно над выполнением этой части задания трудились 9 специалистов из "Lanehart Electric", технические представители фирм "Lucent Technologies", "Sony Electronics" и "Water Furnace International", спонсировавших проект, а также эксперты технадзора из "Phast Controls" и "ITI Security Systems".

Разумеется, шум на объекте при этом такой, будто на некоей кухне одновременно действует слишком много поваров, но дело движется! Одновременное присутствие на объекте всех указанных субподрядчиков означает оперативное решение всех возникающих спорных вопросов, связанных с монтажом кабелей. Вопросы обретают ответы непосредственно в работе.

Больших конфликтов, собственно, и не было. Вот вопросов было, мягко говоря, много...

Целый день ушел на уточнение, какой кабель где будет проложен, где следует расположить места всевозможных необходимых подключений. К консенсусу должны были прийти принимавшие участие в работе команды представители наиболее передовых предприятий стройиндустрии США, ведущие консультанты технической экспертизы.

Специалисты по устройству верхнего света и остеклению кровель и мансард из "Velux America"принимали участие в выполнении данного этапа, монтируя дистанционное управление механизмами открывания и закрывания окон. Возможно, позже они также будут привлечены для выполнения электрохроматического остекления оконных проемов дома.

Специалисты кровельного спонсора - компании "ELK", сотрудничая с коллегами из "United Solar Systems", осуществили монтаж крышной батареи фотоэлементов и кабельной системы, связавшей батарею со всеми технологическими узлами дома (компьютеризированной информационной системой, системами контроля, безопасности и аварийного освещения). Эта батарея является резервным источником энергоснабжения всех указанных систем. Был даже осуществлен монтаж электропроводки, необходимой для работы находящейся в гараже зарядной станции. Данный агрегат предназначен для подзарядки аккумуляторов электромобиля.

Одним из самых значительных технологических прорывов в ХХI век, осуществленных при реализации проекта, было применение при устройстве наружных стен совершенно новой кладочной технологии, которую импортировали из Голландии спонсоры в лице "Boral Bricks". В соответствии с этой технологией помощники каменщиков, используя рукавные электропитатели, наносят на кирпичи тонкий слой раствора. Каменщики получают смазанный раствором кирпич от помощников в кассетах и укладывают его в дело, не прибегая к помощи кельм. (Если честно, то теоретически. Практически же пока что говорить каменщику, что он может не брать в руки кельму, можно с таким же успехом, как, скажем, советовать кровельщику оставить свой молоток в инструментальном футляре. Даже после двухдневного тренинга в Далласе под руководством голландского мастера каменщикам "Centex" нужно было время для того, чтобы освоить новую технологию и начать укладываться во временные нормативы при ее эксплуатации. Трудно сказать, в какой степени на эту заминку повлиял языковой барьер. Во всяком случае, в течение этих 2 дней учебы ломаный английский был в употреблении наравне с голландским и испанским.)

Так или иначе, со временем "Boral" и "Centex" надеются достичь такого же уровня экономии трудозатрат, как тот, что сегодня обеспечивается применением новой технологии в Голландии.


Итак, строим!

Вообще-то строительный процесс протекал без особых сюрпризов. В центре внимания его участников была все та же извечная "большая четверка" проблем: конструктивное единство, энергоснабжение и энергосбережение, прокладка коммуникаций и долговечность. Дело в том, что новый подход к строительству обнаруживает все более глубокую и тесную их взаимосвязь.

Конструкторские вопросы пересекаются с энергетическими, а те в свою очередь - с вопросами устройств контроля; вопросы долговечности и надежности приходится решать на всех этапах строительства. Но что действительно отличает этот Дом от других, так это степень взаимного проникновения вопросов "большой четверки", возрастающая по мере все более широкого внедрения новых материалов и технологий.


Основания и фундаменты.

Первое, с чем столкнулись строители, была проблема, решаемая всюду, кроме Далласа. Имеется в виду крайняя подвижность лессовидной почвы. Для борьбы с подвижками почвы, вызываемыми ее попеременными разбуханием вследствие переувлажнения и просадкой вследствие пересыхания инженер Эдвин Ван Рипер из "C&C Engineering" предложил фундамент в виде монолитной бетонной плиты с последующим натяжением арматуры. Осуществить задуманное было не так просто.

Предварительно следовало выполнить отвод поверхностных вод от основания. В самой плите было необходимо предусмотреть достаточное количество ступеней, чтобы обеспечить плавный переход от отмостки двора к поверхности основания пола первого этажа. Ван Рипер полагает, что данное решение было оптимальным.


"Помимо всего прочего, это еще и наименее дорогое для данных грунтовых условий решение, - говорит он, - ведь иметь дело с фундаментами мелкого заложения на естественном основании гораздо легче, чем со свайными, да и преимущества армирования они позволяют использовать в гораздо большей степени. Преднапрягаемые стальные тросы отлично работают вплоть до того момента, когда плита приходит в движение"

Следует заметить, что, реализуя подобное техническое решение, необходимо следить, чтобы плита фундамента, а вслед за ней и все покоящееся на ней здание не потеряли устойчивости вследствие неодинаковости поведения грунта основания при его увлажнении.

Всех удивили "StrandTech", субподрядчики "Centex", производившие армирование плиты и натяжение канатов на бетон, когда на стройплощадку въехало их 5-колесное чудо - трэйлер "StrandMobile", оснащенное катушкой троса и компьютеризированной системой отмеривания и отрезания его кусков. Подача кусков для их установки, а также устройство анкеров по концам также автоматизированы.


Монтаж каркаса

Выполнение этого процесса, не связанного пространственно-временными факторами с устройством монолитной фундаментной плиты, обеспечивало значительный рывок вперед. "Не сомневаюсь, что сегодня многим новым конструктивным системам принадлежит большое будущее, - говорит Лютер, - но нам представляется, что каркас будет преимущественно деревянным еще лет 5-8. Итак, мы ориентируемся на высококачественные пиломатериалы и усовершенствованные элементы деревянного каркаса."

Для того чтобы адаптировать эти прогрессивные пиломатериалы к традиционным конструктивным схемам, "C&C Engineering" сотрудничала с "Trus Joist MacMillan's Taylor". Лютер заостряет внимание на важности предварительного планирования будущего соединения элементов в систему их изготовителями. "Это не просто соединение деревяшки с деревяшкой, - говорит он, - предварительный проект позволяет более тщательно выполнять все стыки, получая в результате действительно единое целое, а не просто набор традиционных пиломатериалов".

Качество каркаса является непревзойденным, идет ли речь о прочности элементов, точности их изготовления либо монтажа. Тем не менее для монтажников каркаса этот процесс по-прежнему во многом являлся terra incognita.

"Для того, чтобы привыкнуть к этим новым материалам, нам понадобилось некоторое время", - говорит Бенни Зломик. - "Мы почувствовали тяжесть стоек первой стены, на балках же посадили несколько новых лезвий и сверл."

Однако настоящее испытание ждало династию Зломик при монтаже стропил и кровли. "Из-за всех этих кронштейнов и пространственной системы крепления фанеры мы провозились с крышей втрое дольше обычного."


Устройство обшивки

Экструдированный полистирен производства "Dow Styrofoam" вместе с ленточными стыками полностью обеспечивает теплоизоляцию дома. Поскольку сам по себе этот материал на ограждении не держится, он был подшит везде, где это было необходимо.

В углах для обеспечения пространственной жесткости Зломики использовали обшивку OSB полудюймовой (1,27 см) толщины. Там, где по конструктивным и прочностным соображениям обшивки не требовалось, строители использовали R-5 (дюймовую изоляционную обшивку Dow), покрывая ею OSB. Там же, где требовалось соблюсти дюймовую толщину обшивки, OSB покрывалась R-3 (полудюймовой изоляционной обшивкой Duramate).

Обшивка кровли толщиной 5/8 дюйма с наружной стороны ламинирована фольгой. Этот отражающий барьер, называемый KoolPly, позволяет добиться снижения теплопотерь не менее чем на 50%.


Энергосберегающие мероприятия

Энергосбережение при возведении данного объекта, разумеется, ставится во главу угла. "Теплоизоляция Дома будущего выполнена в соответствии с техническими условиями TU Electric's energy guidelines", - говорит Майк Бэлл из "GeoExchange". Энергосбережение начинается с наружной обшивки. Вообще каждая частичка оболочки дома насыщена энергосберегающими решениями.

"В доме 44 окна, - говорит Лютер. - Если бы они не были энергоэффективными, от всех остальных энергосберегающих мероприятий не осталось бы камня на камне." "Weather Shield" поставила новую систему тройного остекления R-10. Камеры между стеклами заполнены аргоном и криптоном, на сами стекла нанесено покрытие, снижающее воздействие солнечной радиации.

Наружные двери выполнены из фибергласовых панелей производства "Therma-Tru" с заполнением пространства между панелями теплоизолирующей пеной. Предлагает компания и такую новинку, как стеклянные двери 8-футовой высоты (2,432 м). Остекление кровли (верхний свет) также содержит элементы защиты и от беспощадного техасского солнца, и от переохлаждения.


Еще о теплоизоляции

Сосредоточившись на задаче обеспечения плотности оболочки дома, команда стремилась в первую очередь к приведения ее термосопротивления в соответствие с требованиями контроля инфильтрации наружного воздуха. После того как были выполнены монтаж всех ленточных теплоизоляционных стыков и герметизация всех щелей, в интерьере дома началась работа по монтажу фибергласовой изоляционной системы.

Сначала к внутренней поверхности элементов каркаса была прикреплена фибергласовая сетка, потом полученная основа была обдута изолирующей фибергласовой пеной, нагнетаемой специальными насосами.

Специальные добавки предохраняют пену от колебаний объема - разбухания и усадки. Важно, чтобы пена попала во все промежутки между проложенными внутри ограждения коммуникациями.


Геотермальные тепловые насосы

Одна из самых передовых энергосберегающих технологий представлена в данном случае системой геотермальных тепловых насосов. 30 колодцев диаметром по 5 дюймов (12, 52 см) и глубиной по 250 футов (76 м) обеспечивают геотермальные тепловые насосы производства "Water Furnace International" системой вертикальных связей с грунтом. Насосы же, в свою очередь, обеспечивают жилище теплом, прохладой и горячей водой.

"Данная технология является одной из наиболее важных в области теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования, - говорит Лютер. - Эти системы по своей эффективности превосходят обычные тепловые насосы на 30-40%. Они гораздо долговечнее, работают в режиме более низкой скорости движения воздуха, обеспечивающем больший комфорт, снабжают вас горячей водой, кроме того, бесшумны."


Прокладка коммуникаций

Как уже говорилось, ограждающие конструкции дома насыщены разнообразными технологиями, коммуникациями и системами, которые должны как-то делить пространство, необходимое для их размещения, с элементами каркаса. Хорошо, что все, что происходит со всем этим хозяйством, может быть отслеживаемо как в процессе инсталляции, так и в процессе эксплуатации.

Все газовые плиты и камины дома снабжаются газом при помощи системы гибких трубопроводов из нержавеющей стали диаметрами 1/2 и 3/4 дюйма. Кроме того, что материал этот обладает гораздо более высоким сопротивлением разрыву, чем черное листовое железо, трубы из него требуют гораздо меньше времени на прокладку. Система газораспределения снижает давление подаваемого газа на подходе к любой из точек газоразбора.

Все магистрали водоснабжения и канализации - пластмассовые. Трубы холодного и горячего водоснабжения FlowGuard Gold CPVC, поставленные "BF Goodrich", монтируются быстрее, чем медные, кроме того, они не так боятся агрессивной воды.

Конструкции домов будущего в значительной степени будут зависеть от того, каким должно быть качество внутреннего воздуха. Речь в данном случае идет как о комфорте, так и о здоровье жильцов. Воздухонепроницаемость оболочки дома понудила команду к решению снабдить его 2 вентиляторами. Кроме того, вентиляторы установлены в ванных, гостиной и мастерской.

Ясно, что наиболее сложной из систем Дома будущего является электронная суперсистема, координирующая работу подсистем контроля за системами отопления, вентиляции и кондиционирования, а также развлекательной, офисной, осветительной системами; не следует забывать и о системах безопасности и пожаротушения. В общей сложности на все требуется 31,5 мили (55,1835 км) кабельных изделий.

Управляющий программируемый контроллер расположен в складской зоне под главной лестницей.

Заложены в стены здания и оптоволоконные кабели, но, так сказать, на перспективу. Подключение их должно произойти в будущем, когда очень много необходимой информации будет поступать при помощи систем спутниковой связи.

Как уже отмечалось, от бросков питания домашнюю компьютерную сеть и системы безопасности и аварийного освещения будет предохранять работа крышных солнечных батарей.

И последнее (как говорят англичане, по порядку, но не по значению): все наружные элементы выполнены с расчетом не только на длительную (не менее 40 лет), но и на наименее дорогостоящую эксплуатацию.

Сергей ЗОЛОТОВ