Землянка наша в три наката...

Карманова И. Землянка наша в три наката... // Будмайстер. 2002. №14. C.32-33

Сегодня много говорится о необходимости утепления наружных ограждающих конструкций зданий. Однако существует множество других решений (зачастую незаслуженно забытых), позволяющих существенно снизить энергопотребление в зданиях и сооружениях. В частности, количество энергии, необходимой для эксплуатации здания, может быть уменьшено за счет рационального выбора места строительства, ориентации здания по ветру и солнцу, использования защитных свойств рельефа и благоприятных качеств расположенных рядом водоемов, лесов и т.д.

Одним из эффективных способов экономии энергоресурсов, затрачиваемых на обеспечение комфортного режима помещений, может стать возведение заглубленных зданий. Во многих странах Азии, Африки, да и Европы до настоящего времени сохранились целые подземные города и поселки, существует также множество примеров строительства зданий, врезанных в крутые горные склоны. Эта технология строительства не утратила своей актуальности и сегодня.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ЭКОЛОГИЯ

Энергетический кризис 70-х годов прошлого столетия возобновил интерес к заглубленным зданиям, сулившим экономию энергии при эксплуатации. Особенно интенсивно работа над заглубленными зданиями шла в США. Опыт показал, что стоимость строительства заглубленных и наземных зданий практически одинакова. Экономия же энергии может составить от 30 до 60% от затрат энергии для наземных зданий.

С экологической точки зрения заглубленные здания интересны также возможностями использования под застройку территорий, непригодных для размещения наземных зданий - с большими уклонами или расположенных вдоль транспортных магистралей и возле аэродромов. Энергосберегающий эффект заглубленных жилых зданий определяется защитной толщей грунта. Летом заглубленные сооружения практически не нуждаются в охлаждении воздуха в помещениях, так как он охлаждается за счет отдачи тепла через ограждающие конструкции (пол, стены, покрытие) грунтовой обсыпке. Специальные меры охлаждения могут понадобиться только в особо жаркие периоды. В зимнее же время грунтовая обсыпка значительно уменьшает теплопотери сооружения за счет создаваемого добавочного термического сопротивления, практического исключения неконтролируемой инфильтрации холодного воздуха через неплотности ограждающих конструкций, а также существенного изменения амплитуды суточных и сезонных колебаний температур. В результате заглубленные здания функционируют, как правило, в условиях благоприятного теплового режима, что способствует их сохранности.

Вместе с тем, по санитарно-гигиеническим требованиям, помещения жилого здания должны иметь естественное освещение и инсолироваться. Поэтому заглубление жилых зданий ограничивается возможностями устройства окон и фонарей, обеспечивающих выполнение упомянутых требований. Исходя из возможностей освещения, заглубленные здания не строят более одного-двух этажей.

Определяющую роль в выборе участка для строительства заглубленного здания играют грунтовые условия и грунтовые воды. Низкая несущая способность фунтов, высокий уровень грунтовых вод могут настолько усложнить конструкцию и гидроизоляцию сооружения, что строительство может стать нецелесообразным. Крутизна и ориентация склонов, общий характер рельефа определяют возможности благоприятной ориентации здания. Предпочтительны склоны южной ориентации, позволяющие наиболее эффективно использовать для обогрева помещений солнечную энергию. При большой крутизне склонов появляется возможность проектирования заглубленного здания в двух уровнях, что также способствует экономии энергии.

При проектировании загубленных зданий в системе существующей застройки необходимо учитывать потребность в соответствующих разрывах между зданиями, особенно если сооружение имеет внутренний дворик, чтобы избежать его затенения. Разрывы должны обеспечивать также пожарную безопасность, естественное освещение, инсоляцию, вентиляцию, создание эстетической окружающей среды и условий для рациональной эксплуатации здания.

ТИПЫ ЗАГЛУБЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

По характеру объемно-планировочного решения различают четыре типа жилых заглубленных зданий: возвышающиеся, врезанные в откос, с внутренними двориками и сквозного типа.

Возвышающиеся здания наиболее распространены. Их возводят при плоском или с малым уклоном в южную сторону рельефе, если большой объем выемки грунта нежелателен по экономическим соображениям или невозможен по гидрогеологическим условиям строительного участка. Здание должно возвышаться над уровнем поверхности фунта не более чем на 30%.

Помещения, в которых естественное освещение необязательно, располагают в глубине здания. Там же могут находиться кухни и столовые, если они запроектированы как часть жилых помещений. Для обеспечения необходимого светового фронта сооружение приходится вытягивать в длину. Человек, находящийся в здании возвышающегося типа, не теряет зрительной связи с окружающим миром, что улучшает психологический климат.

Заглубленные жилые здания, врезанные в крутые откосы, строят при крутизне склона до 50 градусов при условии, что грунт имеет достаточную несущую способность. Планировочные решения таких и возвышающихся зданий примерно одинаковые. Для врезанных в склоны зданий характерны возможности широкого обзора окружающей местности.

Особенностью является необходимость обеспечения защиты сооружения от воды, стекающей по склону.

Заглубленные здания с внутренним двориком (атриумные) отличаются тем, что их помещения группируют вокруг дворика. Непосредственно на него выходят все жилые помещения, требующие естественного освещения. Здание может иметь один или несколько двориков. Дворик может быть единственной открытой частью сооружения, тогда вход в здание осуществляется через дворик, а весь внешний периметр обсыпается грунтом. Вход может быть организован и по внешнему периметру, тогда дворик используется как элемент пассивной гелиосистемы для обогрева здания. В летний период, при устройстве в дворике водоема и фонтана, он может служить для охлаждения воздуха помещений за счет использования влаги.

Взаимосвязь жилых помещений здания атриумного типа может быть организована по коридорам, проходящим по внешнему периметру сооружения или по периметру дворика, а также непосредственно по дворику. Атриумные здания удобны для районов с жарким климатом.

Здания сквозного типа могут иметь необсыпанные участки по внешнему периметру здания, ориентированные на разные стороны горизонта, что позволяет организовать освещение и вентиляцию без дополнительных усилий. При этом достигаются и более благоприятные противопожарные условия - возможность организации запасных выходов.

Планировочные решения здания сквозного типа практически могут ничем не отличаться от планировки наземного дома. Снаружи здание выглядит более привлекательно, чем возвышенное. Вместе с тем, сокращение периметра засыпки фунтом неблагоприятно сказывается на энергосберегающих качествах сооружения.

Элементы, характеризующие каждое из вышеперечисленных зданий, могут сочетаться в зависимости от конкретных условий, для которых проектируется здание. Возможно строительство атриумного здания с какой-либо возвышающейся частью и здания, врезанного в откос, с атриумом и т.д.

НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

При проектировании заглубленных зданий необходимо учитывать требования обеспечения естественного освещения и инсоляции, а также пожарной безопасности.

Решение этих проблем во многом зависит от правильного выбора площади и места расположения оконных проемов, которые должны обеспечить также необходимые условия эвакуации в случаях пожара. Окна, призванные служить запасными выходами, должны быть расположены так, чтобы высота подоконника не превышала 110 см.

Спецификой заглубленных зданий являются также большие по сравнению с наземными домами вертикальные нагрузки - от собственной массы конструкций и от грунта засыпки, а также большие горизонтальные нагрузки - от бокового давления фунта. При этом должны учитываться как статические, так и динамические нагрузки. Дополнительную нагрузку могут создавать грунтовые воды. В районах сезонно мерзлого состояния фунтов должны учитываться нагрузки, возникающие в результате пучения фунтов при промерзании. В связи с этим для строительства зданий обычно используют монолитный бетон.

Оптимальной величиной засыпки считается 2,75 м, что позволяет при соответствующем заглублении всего сооружения свести теплопотери к минимуму. Но это требует более мощных конструкций сооружения.

Конструктивное решение гидроизоляции -один из решающих факторов существования и эффективности заглубленных зданий. Гидроизоляция может успешно противостоять атмосферным и грунтовым водам, капиллярному подсосу и парам, проникающим через конструкции.

Для уменьшения нежелательной передачи тепла из помещений сооружения в фунт устраивают теплоизоляцию. Наиболее рационально размещать ее на наружной поверхности конструкций. Здание как бы помещается в теплоизолирующую оболочку, препятствующую быстрым перепадам температуры внутри здания в пиковых условиях - зимой и летом.

В заглубленных зданиях нельзя рассчитывать на инфильтрацию воздуха через ограждающие конструкции, обсыпанные грунтом. Поэтому они должны оборудоваться вентиляционными системами. В зависимости от времени года подаваемый в сооружение воздух можно подогревать электрическими нагревателями. Для удаления излишней влаги, образующейся при приготовлении пищи, мытье посуды или стирке, устанавливают осушитель или кондиционер-осушитель.

Отопление заглубленных зданий не требует затрат большого количества тепловой энергии, поэтому в них можно использовать установки малой производительности.

УНИКАЛЬНАЯ АМЕРИКАНСКАЯ УСАДЬБА

Известный во всем мире американский архитектор Эмилио Амбаж запроектировал усадьбу, которая располагается в основном под землей (усадьба Лео Кастелли). Она построена на северо-восточном побережье США. По замыслу архитектора, усадьба должна олицетворять единение природы и рукотворной среды.

Две больших земляных насыпи формируют выразительные ворота, ведущие в заглубляющееся в землю пространство, защищая усадьбу с улицы и напоминая своей величественностью египетские пирамиды. Насыпи входной части служат также в качестве опорной поверхности для солнечных водяных коллекторов, являющихся высокотехнологичным дополнением к общей энергопассивной концепции здания.

За пирамидальными насыпями расположен повернутый углом ко входу квадратный внутренний двор, заглубленный в землю, куда можно спуститься по ступеням расширяющейся лестницы. Посередине двора размещен полукруглый водоем. Пологий земляной холм, в теле которого прорезан внутренний двор, скрывает основной объем дома и обрывается с южной стороны извилистой фасадной стеной с полурондой в центре. Таким образом, усадьба тактично вписывается в ландшафт и является его неотъемлемой частью.

Тщательно продуманная система перекрестного проветривания исключает необходимость устройства системы кондиционирования воздуха. Сочетание приемов пассивной и активной "солнечной архитектуры" обеспечивает 70-процентную экономию потребления тепла по сравнению с нормативами, установленными для обычных зданий. Огромные окна извилистой южной стены и массивные стены дома, открытые солнцу, поглощают излучаемую днем энергию, а затем отдают ее во внутренние пространства.

В доме имеется большая гостиная и столовая, кабинет-библиотека, хозяйская спальня, три спальни для других членов семьи, комната для гостей, четыре санитарных узла, огромная кухня с великолепным техническим оснащением, способная удовлетворить любые вкусы, прачечная, винный погреб и просторная кладовая.

Зона дневного пребывания расположена между родительским и детским блоками, что обеспечивает высокий уровень приватности и простанственно-технологической автономности для каждого поколения. С архитектурно-конструктивной точки зрения дом сделан по принципу открытой планировки и, в зависимости от потребностей семьи, перегородки могут быть переставлены для других вариантов организации пространства. Все комнаты открыты во внутренний двор, обрамленный галереей, который также используется как вестибюль и зал приемов под открытым небом.