О биопозитивных домах с конструкциями из соломы и тростника
С 12 по 14 августа под Минском, в поселке Занарочь и детском оздоровительном центре «Надежда – XXI век» около Вилейки силами Белорусского отделения Международной академии экологии (БО МАЭ) был проведен 4-й международный ежегодный научно-практический семинар по изучению технологий строительства и инженерного оснащения экологических домов. Особое внимание на нем было уделено конструкциям из соломы и тростника.
В течение последних десятилетий техногенная деятельность человечества развивается исключительно стремительно. Причем базируется она преимущественно на таких невозобновляемых источниках энергии, как уголь, нефть и газ. Из такого положения вещей вытекают две фундаментальные проблемы. Первая проблема – энергетическая. Согласно не самым пессимистичным прогнозам, разведанных на планете запасов угля хватит лет на 400, нефти – лет на 40 и газа – лет на 60. Но, хотя со временем часть прогнозных ресурсов этих ископаемых также будет освоена, стоимость их добычи будет постоянно возрастать. Вторая проблема – экологическая. Она проявляется в антропогенном загрязнении биосферы, которое приобретает все более опасные масштабы. Так, совсем недавно было сообщено, что вечная мерзлота Восточной Сибири вследствие глобального потепления стремительно тает и больше не может надежно сдерживать под землей огромные запасы природного газа. Если же метан попадет в атмосферу, изменения климата на Земле станут необратимыми. Существенно, что далеко не последнюю роль в глобальном потеплении играют выбросы углекислого газа при эксплуатации зданий и сооружений. Что касается Беларуси, то здесь, по данным УП «Институт НИПТИС» (Минск), ежегодно на отопление и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий расходуется 35-40% всех производимых и закупаемых энергоресурсов.
В связи с этим все более актуальными становится строительство зданий с использованием таких экологически чистых материалов, как солома и тростник.
Возведение соломенных экодомов в Беларуси началось с 1996 года. Тогда в экодеревне поселка Занарочь появилась первая подобная постройка. А уже в 1997 году первые дома из соломенных блоков были построены в соответствии с государственной программой. Однако, несмотря на отдельные частные удачи (на данный момент в нашей стране насчитывается несколько десятков домов на основе соломенных блоков), должной популярности, адекватной целому букету их положительных качеств, такие биопозитивные постройки пока так и не завоевали. Среди причин этого, видимо, и психологический барьер, еще не преодоленный подавляющим большинством населения, которое просто привыкло к тяжелым каменным зданиям, и устоявшаяся структура финансовых потоков, львиная доля которых из года в год обслуживает традиционное строительство.
А серьезных преимуществ у соломенных экодомов немало.
Во-первых, они являются не просто экологически чистыми, т.е. нейтральными в смысле выделения вредностей, а биопозитивными, т.е. оказывающими благотворное влияние на физическое и психическое состояние человека. И в этом плане такие постройки значительно превосходят известные по Германии и Австрии пассивные дома, которые выполняются в основном из экологически небезопасных материалов (в частности, для их теплоизоляции часто используется пенополиуретан и пенополистирол).
Во-вторых, они чуть ли не в три раза дешевле традиционных малоэтажных каменных строений. Стоимость самых дорогих из них, оснащенных первоклассным инженерным оборудованием, редко превышает $200 за кв. метр. А если строиться своими силами, не раскошеливаясь, в частности, на дорогую сантехнику, можно и в $100/м2 уложиться.
В-третьих, затраты энергии на строительство 1 м2 соломенного дома примерно в 300 раз меньше, чем на строительство обычного (600 кг у. т. ). А ведь известно: чем больше энергии тратится на изготовление строительного материала, тем он в экологическом отношении хуже.
В-четвертых, исходное сырье для соломенных блоков, т.е. солома, дефицитным не является, будучи к тому же возобновляемым стройматериалом. Ежегодный выход соломы с полей Беларуси составляет около 4 млн тонн. Интересно, что в Краснодарском крае России оставшуюся после уборки зерновых солому специально сжигают. Уж не потому ли помимо прочего, что из нее можно делать вполне конкурентоспособные строительные изделия? А на один дом площадью порядка 100–300 м2 требуется примерно 4–7 тонн соломы.
В-пятых, на отопление и горячее водоснабжение соломенного дома расходуется очень мало энергии. По этому показателю соломенные дома близки к упомянутым выше пассивным домам, энергопотребление которых составляет около 15 кВтч/м2 в год. Ведь сопротивление теплопередаче наружной стены из соломенных блоков толщиной 70–80 см достигает 10 м2((С/Вт, что в 4 раза превышает действующий нормативный показатель. Существенно и то, что соломенный дом может эксплуатироваться и автономно, без привязки к централизованным сетям. Но в том случае, если он оснащен солнечными коллекторами, теплонасосной системой и какими-либо еще средствами по использованию и преобразованию возобновляемой энергии, а также получает электричество от ветроэнергетической установки. Впрочем, вся эта техника способна эффективно сочетаться и с централизованными сетями. Однако снижение нагрузки на сети с экономической точки зрения не выгодно их владельцам. В связи с этим получить разрешение на строительство – особенно в большом городе – независимого от сетей соломенного дома с «нулевым энергопотреблением» (есть и такой термин для предельно энергоэффективного строения) весьма затруднительно.
В-шестых, соломенный жилой дом на одну-две семьи можно построить не только за один теплый строительный сезон, но и всего лишь за 2,5–4 месяца.
В-седьмых, соломенные дома не требуют специальной, дорогой в эксплуатации монтажной техники. Их надземную часть возводят без особых физических усилий вручную. И лишь для устройства монолитного бетонного фундамента может понадобиться бетономешалка и вибратор для уплотнения бетонной смеси. Словом, соломенный дом – это наилучший вариант для семейного строительства.
Немного истории. В конце XIX века первопоселенцы в степном американском штате Небраска испытывали острую нужду в строительных материалах, в том числе в древесине. Зато там были прекрасные условия для выращивания зерновых. И именно тогда появились первые механические тюкователи, позволявшие получать достаточно плотные соломенные блоки. С этого началось строительство целых соломенных поселений. Для нас же особенно поучителен тот факт, что многие из тогда построенных домов используются и поныне. В этом заключается одно из доказательств надежности и долговечности конструкций из прессованной соломы. Между прочим, в США и Канаде немалое количество отнюдь не бедных людей живет в домах рассматриваемого типа.
Существуют две основные конструктивные системы домов из соломенных блоков: бескаркасная и каркасная. В первом случае несущие стены выкладываются непосредственно из блоков. Практика и эксперименты доказали жизнеспособность подобной системы. Ее основные достоинства – низкая стоимость и высокая технологичность. Есть и относительные недостатки – некоторые сложности при устройстве крыши и ее свесов. Разумеется, бескаркасную систему целесообразно выбирать для местностей, испытывающих недостаток древесины. На семинаре же был показан каркасный вариант биопозитивного дома из соломенных блоков, который можно рассматривать как основной для Беларуси, где дефицита древесины пока не отмечается (фото 1). Основной объем этого дома имеет план в форме квадрата со срезанными углами.
Существуют разные варианты каркасов. Но в принципе все они подобны каркасам домов из обычных каркасно-обшивных конструкций. В рассматриваемом случае для устройства каркаса использован деревянный брус сечением 10х10 см (фото 2 и 3). Причем каркас двойной, т.е. в нем предусмотрены парные стойки. Наилучший вариант соединения стоек и обвязок (горизонтальных нижних и верхних брусьев) – типа «ласточкин хвост».
Прежде чем каркас заполнять соломенными блоками, необходимо сделать крышу. Ибо под ней удобно складировать блоки, другие строительные материалы и изделия, а также необходимый инструмент и многое другое. Кроме того, имея крышу, максимально удобно выполнять стены и вести другие строительные работы. В рассматриваемом случае крыша скатная с кровлей из ондулина. Причем под кровельными волнистыми листами предусмотрена вентилируемая воздушная прослойка, а над кровельной теплоизоляцией – диффузионная противоконденсатная пленка.
Возведение стен из соломы, по уверению бывалых «соломостроителей», в том числе председателя БО МАЭ, кандидата технических наук Евгения Широкова, – не только самая быстрая, но и самая веселая часть работы (фото 4). Но некоторых трудностей избежать все же трудно. В любом случае необходима некоторая корректировка размеров и плотности соломенных блоков. А для работы с ними в первую очередь предназначены: стальная игла для соломы (один ее конец с отверстием диаметром 5 мм расплющен и заострен, а другой загнут для получения ручки; игла нужна для прошивки блока, чтобы в нем плотно фиксировалась солома с помощью бандажа из бечевки или проволоки (фото 5), заостренный на конце стальной крюк для перемещения блоков (фото 5), пресс (ручной блокообразователь), ручная ножовка (в частности, для выпиливания в блоках выемок под деревянные брусья).
Что касается самих соломенных блоков, то их надо изготавливать из зрелой, золотистой и собранной в сухом состоянии соломы. Считается, что лучшая солома – ржаная. Но не менее успешно можно применять пшеничную и солому других злаков. (А в Небраске в конце XIX века использовали и прессованное сено.) Чаще всего размеры обычного блока (ширина, высота и длина) – 46х35х(86–102) см или 50х40х(50–120) см. Рекомендуется планировать покупку и транспортировку соломенных блоков в комплексе.
Снаружи соломенные блоки оштукатуриваются по сетке. Штукатурка – из цементно-известкового раствора средней жирности. Дело в том, что такая штукатурка «дышит» лучше, чем цементная. Сетка может быть стальной оцинкованной, тростниковой, стекловолоконной и т.д. В некоторых случаях допускается обходиться без сетки. Изнутри рекомендуется выполнять обшивку из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов. При этом в стене не должно быть никакого пароизоляционного барьера. Ведь именно вследствие того, что соломенные стены хорошо пропускают или временно запасают, а затем быстро выпускают водяные пары (при залповом повышении влажности внутреннего воздуха), обеспечивается высокое экологическое качество внутреннего пространства дома.
Чтобы соломенные блоки исправно служили на протяжении нескольких десятилетий, необходимо знать их слабые места. Такие блоки следует защищать от гниения, их влажность не должна превышать 20%. Хорошо спрессованные соломенные блоки достаточно пожароустойчивы, однако «свободная», открытая солома может явиться источником пожара. Поэтому непременно надо соблюдать соответствующие правила пожарной безопасности. Между прочим, предел огнестойкости оштукатуренной стены из соломенных блоков намного превышает подобный показатель для стен из многих общепринятых строительных материалов. Стоит также защищать солому от мелких вредителей: грызунов, птиц и некоторых насекомых.
С тем чтобы в соломенном, хорошо теплоизолированном доме всегда был чистый, богатый кислородом воздух, для печи или иного источника тепла следует предусмотреть собственный канал для подачи воздуха – например, канал в грунте. Для обеспечения же качественного воздухообмена жилого пространства разумно использовать механическую вентиляцию с рекуперацией. Кроме того, источниками свежего подогретого воздуха могут быть придомовые теплицы (оранжереи). Кстати, дом нужно правильно ориентировать по сторонам горизонта, чтобы он одновременно получал как можно больше солнечной энергии и как можно меньше энергии терял из-за ветра.
Скептики и слышать не хотят о парапсихологах. Однако если мы какие-то явления не способны точно объяснить с точки зрения классической науки, это отнюдь не означает того, что они не существуют. Специалисты из БО МАЭ настоятельно рекомендуют при выборе участка для строительства советоваться с парапсихологом по поводу аномальных зон. Безусловно, не следует ставить дом на месте бывших свалок, пожаров, захоронений и т.п. И никогда не помешает воспользоваться народными рецептами для определения пригодного для строительства места.
На семинаре также была показана находящаяся в процессе устройства кровля из тростника (фото 6). Надо сказать, что его запасы в Беларуси довольно велики. Удобнее всего запасать этот стройматериал зимой, срезая в уровне поверхности льда. Показанную крышу начали делать в текущем году, и скоро Евгений Широков со своими коллегами эту работу завершат. Интересно, что в Москве тростниковая кровля, минимальная цена которой там $80/м2, получается дороже медной. В Беларуси же такое биопозитивное покрытие обходится дешевле – $50/м2. Обрешетка делается сплошной и в некоторых местах, если нужен своеобразный интерьер, разреженной (фото 7).
На нее укладываются, вытягиваются и крепятся посредством проволоки и шурупов вязанки тростника (фото 8). Причем под ними устраивается временная рубероидная кровля. В уровне конька вязанки тростника выкладываются при помощи специальной лопатки и притягиваются проволокой к обрешетке. Сам конек выкладывается из смеси мха, веток и небольшого количества тростника и заливается глиной. Затем все это накрывается гексагональной оцинкованной стальной сеткой и притягивается к обрешетке проволокой. Специальным резаком излишки тростника срезаются, и вся кровля «расчесывается» и приглаживается. После этого она проливается глиняным молоком и становится практически негорючей.
По архитектурной выразительности подобные кровли, на взгляд их ценителей, не имеют конкурентов. В рассматриваемом случае толщина тростникового покрытия – 35 см. Допустимый минимум при большом уклоне – 30 см. Минимальный уклон тростниковой кровли – 30 градусов. Лучший вариант – 45 градусов. При таком уклоне намокают только верхние 4–5 см тростника. В технологическом отношении тростниковая кровля, конечно, сложнее соломенной стены. Три человека за рабочий день справляются с выполнением максимум 4 м2 такого покрытия. Минимальный срок службы правильно выполненной тростниковой кровли – 70 лет. К слову, пять лет назад Евгений Широков видел в Англии соломенную кровлю, которая на тот момент прослужила 243 года. Вероятно, 70 лет для тростниковой крыши – далеко не предел.
На рисунке показано проектное предложение одноквартирного трехкомнатного жилого дома со стенами из соломенных блоков (Евгений Широков и др.). Его фундамент – монолитный ленточный (под наружными стенами – из керамзитобетона, под внутренними стенами и верандой – из тяжелого бетона); наружные стены – из соломенных блоков 50х36х100 см на известковом растворе с деревянным каркасом и облицовкой изнутри газосиликатными плитами; наружная отделка – цементно-известковая штукатурка по металлической сетке и покрытие из винил-акриловой краски; внутренние стены – из газосиликатных блоков; перекрытие – по деревянным балкам с подшивкой вагонкой толщиной 16 мм; кровля – скатная из волнистых асбестоцементных листов по деревянным стропилам; теплоизоляция чердачного перекрытия – из соломенных блоков толщиной 36 см. Строительный объем дома – 550,43 м3, общая площадь с учетом летних помещений – 112, 80 м2, то же без их учета – 84,50 м2, жилая площадь – 54,91 м2. Расход тепла на 1 м2 общей площади – 46,15 ккал/ч. Общая сметная стоимость дома в ценах 1991 года – 50.888 руб.
Очевидно, что строительство домов из соломенных блоков и других биопозитивных строительных материалов и изделий потенциально весьма перспективно. Чтобы оно стало массовым, надо всего лишь преодолеть странное для современных людей предубеждение против подобных, исключительно здоровых, строений. При этом не следует забывать – традиционные каменные здания в экологическом отношении больше себя не оправдывают.
Дмитрий ЖУКОВ, канд. техн. наук. Фото автора
обсуждение статьи
В течение последних десятилетий техногенная деятельность человечества развивается исключительно стремительно. Причем базируется она преимущественно на таких невозобновляемых источниках энергии, как уголь, нефть и газ. Из такого положения вещей вытекают две фундаментальные проблемы. Первая проблема – энергетическая. Согласно не самым пессимистичным прогнозам, разведанных на планете запасов угля хватит лет на 400, нефти – лет на 40 и газа – лет на 60. Но, хотя со временем часть прогнозных ресурсов этих ископаемых также будет освоена, стоимость их добычи будет постоянно возрастать. Вторая проблема – экологическая. Она проявляется в антропогенном загрязнении биосферы, которое приобретает все более опасные масштабы. Так, совсем недавно было сообщено, что вечная мерзлота Восточной Сибири вследствие глобального потепления стремительно тает и больше не может надежно сдерживать под землей огромные запасы природного газа. Если же метан попадет в атмосферу, изменения климата на Земле станут необратимыми. Существенно, что далеко не последнюю роль в глобальном потеплении играют выбросы углекислого газа при эксплуатации зданий и сооружений. Что касается Беларуси, то здесь, по данным УП «Институт НИПТИС» (Минск), ежегодно на отопление и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий расходуется 35-40% всех производимых и закупаемых энергоресурсов.
В связи с этим все более актуальными становится строительство зданий с использованием таких экологически чистых материалов, как солома и тростник.
Возведение соломенных экодомов в Беларуси началось с 1996 года. Тогда в экодеревне поселка Занарочь появилась первая подобная постройка. А уже в 1997 году первые дома из соломенных блоков были построены в соответствии с государственной программой. Однако, несмотря на отдельные частные удачи (на данный момент в нашей стране насчитывается несколько десятков домов на основе соломенных блоков), должной популярности, адекватной целому букету их положительных качеств, такие биопозитивные постройки пока так и не завоевали. Среди причин этого, видимо, и психологический барьер, еще не преодоленный подавляющим большинством населения, которое просто привыкло к тяжелым каменным зданиям, и устоявшаяся структура финансовых потоков, львиная доля которых из года в год обслуживает традиционное строительство.
А серьезных преимуществ у соломенных экодомов немало.
Во-первых, они являются не просто экологически чистыми, т.е. нейтральными в смысле выделения вредностей, а биопозитивными, т.е. оказывающими благотворное влияние на физическое и психическое состояние человека. И в этом плане такие постройки значительно превосходят известные по Германии и Австрии пассивные дома, которые выполняются в основном из экологически небезопасных материалов (в частности, для их теплоизоляции часто используется пенополиуретан и пенополистирол).
Во-вторых, они чуть ли не в три раза дешевле традиционных малоэтажных каменных строений. Стоимость самых дорогих из них, оснащенных первоклассным инженерным оборудованием, редко превышает $200 за кв. метр. А если строиться своими силами, не раскошеливаясь, в частности, на дорогую сантехнику, можно и в $100/м2 уложиться.
В-третьих, затраты энергии на строительство 1 м2 соломенного дома примерно в 300 раз меньше, чем на строительство обычного (600 кг у. т. ). А ведь известно: чем больше энергии тратится на изготовление строительного материала, тем он в экологическом отношении хуже.
В-четвертых, исходное сырье для соломенных блоков, т.е. солома, дефицитным не является, будучи к тому же возобновляемым стройматериалом. Ежегодный выход соломы с полей Беларуси составляет около 4 млн тонн. Интересно, что в Краснодарском крае России оставшуюся после уборки зерновых солому специально сжигают. Уж не потому ли помимо прочего, что из нее можно делать вполне конкурентоспособные строительные изделия? А на один дом площадью порядка 100–300 м2 требуется примерно 4–7 тонн соломы.
В-пятых, на отопление и горячее водоснабжение соломенного дома расходуется очень мало энергии. По этому показателю соломенные дома близки к упомянутым выше пассивным домам, энергопотребление которых составляет около 15 кВтч/м2 в год. Ведь сопротивление теплопередаче наружной стены из соломенных блоков толщиной 70–80 см достигает 10 м2((С/Вт, что в 4 раза превышает действующий нормативный показатель. Существенно и то, что соломенный дом может эксплуатироваться и автономно, без привязки к централизованным сетям. Но в том случае, если он оснащен солнечными коллекторами, теплонасосной системой и какими-либо еще средствами по использованию и преобразованию возобновляемой энергии, а также получает электричество от ветроэнергетической установки. Впрочем, вся эта техника способна эффективно сочетаться и с централизованными сетями. Однако снижение нагрузки на сети с экономической точки зрения не выгодно их владельцам. В связи с этим получить разрешение на строительство – особенно в большом городе – независимого от сетей соломенного дома с «нулевым энергопотреблением» (есть и такой термин для предельно энергоэффективного строения) весьма затруднительно.
В-шестых, соломенный жилой дом на одну-две семьи можно построить не только за один теплый строительный сезон, но и всего лишь за 2,5–4 месяца.
В-седьмых, соломенные дома не требуют специальной, дорогой в эксплуатации монтажной техники. Их надземную часть возводят без особых физических усилий вручную. И лишь для устройства монолитного бетонного фундамента может понадобиться бетономешалка и вибратор для уплотнения бетонной смеси. Словом, соломенный дом – это наилучший вариант для семейного строительства.
Немного истории. В конце XIX века первопоселенцы в степном американском штате Небраска испытывали острую нужду в строительных материалах, в том числе в древесине. Зато там были прекрасные условия для выращивания зерновых. И именно тогда появились первые механические тюкователи, позволявшие получать достаточно плотные соломенные блоки. С этого началось строительство целых соломенных поселений. Для нас же особенно поучителен тот факт, что многие из тогда построенных домов используются и поныне. В этом заключается одно из доказательств надежности и долговечности конструкций из прессованной соломы. Между прочим, в США и Канаде немалое количество отнюдь не бедных людей живет в домах рассматриваемого типа.
Снаружи соломенные блоки оштукатуриваются по сетке. Штукатурка – из цементно-известкового раствора средней жирности. Дело в том, что такая штукатурка «дышит» лучше, чем цементная. Сетка может быть стальной оцинкованной, тростниковой, стекловолоконной и т.д. В некоторых случаях допускается обходиться без сетки. Изнутри рекомендуется выполнять обшивку из гипсокартонных или гипсоволокнистых листов. При этом в стене не должно быть никакого пароизоляционного барьера. Ведь именно вследствие того, что соломенные стены хорошо пропускают или временно запасают, а затем быстро выпускают водяные пары (при залповом повышении влажности внутреннего воздуха), обеспечивается высокое экологическое качество внутреннего пространства дома.
Чтобы соломенные блоки исправно служили на протяжении нескольких десятилетий, необходимо знать их слабые места. Такие блоки следует защищать от гниения, их влажность не должна превышать 20%. Хорошо спрессованные соломенные блоки достаточно пожароустойчивы, однако «свободная», открытая солома может явиться источником пожара. Поэтому непременно надо соблюдать соответствующие правила пожарной безопасности. Между прочим, предел огнестойкости оштукатуренной стены из соломенных блоков намного превышает подобный показатель для стен из многих общепринятых строительных материалов. Стоит также защищать солому от мелких вредителей: грызунов, птиц и некоторых насекомых.
С тем чтобы в соломенном, хорошо теплоизолированном доме всегда был чистый, богатый кислородом воздух, для печи или иного источника тепла следует предусмотреть собственный канал для подачи воздуха – например, канал в грунте. Для обеспечения же качественного воздухообмена жилого пространства разумно использовать механическую вентиляцию с рекуперацией. Кроме того, источниками свежего подогретого воздуха могут быть придомовые теплицы (оранжереи). Кстати, дом нужно правильно ориентировать по сторонам горизонта, чтобы он одновременно получал как можно больше солнечной энергии и как можно меньше энергии терял из-за ветра.
Скептики и слышать не хотят о парапсихологах. Однако если мы какие-то явления не способны точно объяснить с точки зрения классической науки, это отнюдь не означает того, что они не существуют. Специалисты из БО МАЭ настоятельно рекомендуют при выборе участка для строительства советоваться с парапсихологом по поводу аномальных зон. Безусловно, не следует ставить дом на месте бывших свалок, пожаров, захоронений и т.п. И никогда не помешает воспользоваться народными рецептами для определения пригодного для строительства места.
Очевидно, что строительство домов из соломенных блоков и других биопозитивных строительных материалов и изделий потенциально весьма перспективно. Чтобы оно стало массовым, надо всего лишь преодолеть странное для современных людей предубеждение против подобных, исключительно здоровых, строений. При этом не следует забывать – традиционные каменные здания в экологическом отношении больше себя не оправдывают.
Дмитрий ЖУКОВ, канд. техн. наук. Фото автора
обсуждение статьи
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 32 за 2005 год в рубрике материалы и технологии
