Два решения лисьей норы

ПРИМЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ

Проектные решения обвалованных зданий проиллюстрируем двумя примерами. Эти здания просты и экономичны. Их можно сравнить с хорошо выполненными, тщательно изолированными обычными зданиями, хотя они не могут считаться совершенными. Приводимые примеры решений не следует рассматривать как оптимальные. Обращается внимание на трн основные особенно» сти проектов, в которых рассматриваются: во-первых, архитектурные и планировочные решения; во-вторых, вопросы сохранения энергии; в-третьих, экономические характеристики по данным местных конструкторов. Вопросы капитальных и эксплуатационных затрат имеют первостепенную важность для строительства заглубленных жилищ.

ВАРИАНТ А

Вариант А представляет собой одноэтажное здание простого возвышающегося типа 1 — спальня; 2— вспомогательное помещение), с окнами, расположенными по одному фасаду. Три остальные стены засыпаны землей. Толщина засыпки крыши 46 см. Так как проект разработан не для конкретного участка, остекленная стена ориентирована на юг, что позволяет использовать пассивную солнечную энергию. Кроме того, предусмотрена поверхность для установки солнечных коллекторов на южном фасаде здания. Гараж, совмещенный с входом в здание, расположен па северной стороне здания, что позволяет разделить общие помещения и изолиро--ванные. Здание может быть расположено как на плоском рельефе, так и на склоне.

Проект А представляет собой здание минимальной площадью 170 м2 на одну семью. Оно имеет все необходимые помещения, включая кладовые, и помещения для механического оборудования, обычно располагаемые в подвалах. В этом одноэтажном здании все жилые комнаты и спальни расположены вдоль южной стены. Естественного освещения не требуют ванная, а также помещения для механического оборудования, стирки и кладовая — вдоль северной стены. Такое решение привело к созданию длинного и узкого в плане здания. Хотя внутренние коммуникации в нем имеют приемлемую протяженность, для здания больших размеров подобное решение будет уже непригодно.

Наличие скатной крыши над жилыми комнатами, столовой и кухней позволяет обеспечить высокий уровень естественной освещенности в зимнее время; для уменьшения влияния солнечной радиации летом предусмотрены затеняющие элементы. Такое решение крыши также улучшает вентиляцию, так как нагретый воздух легче вытягивается через верхние окна.

Для проведения энергетического и экономического анализа был разработан вариант А-2, согласно которому не предусматривалась засыпка крыши. Крыша гаража может быть либо засыпана, либо нет.

ВАРИАНТ Б

Аналогично решению А, вариант Б представляет собой большое двухэтажное зда-кие возвышающегося типа с окнами, расположенными по одному фасаду. С целью максимального использования пассивной солнечной энергии стена с окнами ориентирована на юг; остальные три стены засыпаны землей на всю высоту. Толщина засыпки крыши 46 см. Кроме того, южная стена частично засыпана землей.

Согласно проекту, вход предусмотрен с южной стороны здания; гараж находится в отдельной пристройке и соединен переходом с нижним этажом здания. Такое решение не обеспечивает четкого разделения общих и изолированных помещений как в решении А, что компенсируется путем отделения входа от наружного пространства за счет использования разных уровней и элементов ландшафта.

Полностью заглубленное двухэтажное здание наиболее целесообразно располагать на склоне, однако оно может быть построено и на плоском рельефе с большим объемом обсыпки.

Здание Б, площадью 250 м2, значительно больше здания А. Оно имеет три спальни, большую общую комнату, мастерскую и отвечает потребностям большой семьи. Основные жилые помещения расположены на втором этаже, что обеспечивает больший обзор и позволяет лучше использовать солнечное освещение. Спальни, кладовая, различные вспомогательные помещения расположены на первом этаже. На обоих этажах имеются ванные; кладовые, мастерские, комнаты для механического оборудования расположены вдоль глухой северной стены. Двухэтажное здание более компактно, чем одноэтажное, и располагает лучшими внутренними коммуникациями даже при большей общей площади. Интересная особенность здания Б — наличие больших световых фонарей в жилых и общих комнатах. Они улучшают естественное освещение и вентиляцию этих больших помещений. Навесы над окнами второго этажа и балконы над окнами первого позволяют регулировать поступление солнечной радиации в зимнее и летнее время.

Рис. 7.2. Проект здания — вариант А: 1 — двор; 2 — гостиная; 3 — столовая; 4 — камин; 5 — кухня; б — общая комната; 7— спальня; 8 — спальня хозяев; 9— кладовая; 10 — вспомогательные помещения; 11 — ванная; 12 — мастерская; 13 — гараж

Рис. 7.3. Проект здания — вариант Б (а — план верхнего этажа; б — план нижнего этажа): 1 — балкон; 2 — общая комната; 3 — кухня; 4 — кухня; 5 — гостиная; 6 — световой фонарь; 7 —кладовая; 8 — комната для стирки; 9 — встроенный шкаф; 10 — камин; 11 — спальня хозяев; 12 — спальня; 13 — мастерская-кладовая; 14 — ванная; 15 — комната для механического оборудования; 16 —гараж

Потребление энергии

Сравнительные расчеты расхода энергии были сделаны в соответствии с результатами анализа, приведенными в разд. 3. Для каждого случая рассмотрены два варианта. Для одноэтажного строения (вариант А) расчеты произведены при наличии засыпки крыши и без нее. Двухэтажное здание (вариант Б) в одном случае имеет световые фонари, а в другом нет. При этом наглядно иллюстрируется влияние световых фонарей на характер потребления энергии зданием. Типы конструкций, для которых произведены эти подсчеты, подробно рассмотрены при анализе стоимости зданий. Хотя производимые расчеты выполнены на базе средних температур и могут варьировать в довольно широких пределах, они, тем не менее, отражают характер потребления энергии зданием в первые три года эксплуатации. Результаты свидетельствуют об исключительно низком потреблении чистой энер-ги как зимой, так и летом.

Двухэтажное здание в варианте Б имеет более низкую потребность в энергии, чем одноэтажное в варианте А, хотя его площадь в 1,5 раза больше. Это можно объяснить тем, что у двухэтажного здания в зимнее время более высокое теплопоступление, чем у одноэтажного и в то же время меньше теплопотери. Это означает, что внутренние теплопоступления значительно превышают теплопотери за счет теплопередачи и вентиляции. Кроме того, нагрузки на охлаждение у здания Б меньше, чем у здания А, хотя внутренние теплопоступления несколько выше. Такая высокая эффективность здания Б объясняется двумя причинами. Во-первых, планировка двухэтажного здания более компактна, чем планировка одноэтажного. Хотя площадь двухэтажного здания на 50% больше (250 м2), чем у одноэтажного (170 м2) его поверхность превышает только на 15% (537 м2 против 464 м2). Во-вторых, здание Б имеет более глубокую посадку и большее отношение укрытых поверхностей к открытым.

Рис. 7.4. Кармоди и Эллисон: 1 — кладовая; 2 — кладовая-мастерская; 3 — гостиная; 4 — спальня; 5 — комната для механического оборудования; в — столовая; 7 — комната для стирки

Интересно сравнить два одноэтажных здания: с крышей, имеющей земляную засыпку и не имеющей ее (варианты А и А-2). Нагрузка на отопление в варианте А-2 не намного выше, чем в варианте А (1862 кВт-ч по сравнению с 1630 кВт-ч), но нагрузка на охлаждение летом значительно больше. За счет солнечной радиации через крышу в варианте А-2 теплопоступления почти в 2 раза больше, чем в варианте А (1741 кВт-ч по сравнению с 3315 кВт-ч). Однако это превышение незначительно по сравнению с теплопоступлениями в обычных зданиях.

Применение световых фонарей в двухэтажном здании несколько увеличивает потери тепла зимой за счет теплопередачи и вместе с тем теплопоступление в летнее время возрастает. Хотя применение фонарей заметно влияет на потребление энергии, но в целом оно невелико. В данном примере были использованы фонари более эффективные, чем обычные плоские или сферические, так как они обеспечивают доступ солнечной радиации зимой и значительно уменьшают ее летом.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОИМОСТИ

Рассмотрим ориентировочную стоимость двух вариантов зданий. Подсчет был выполнен на основе ряда предположений 0 типах конструкций и виде отделки. Принято, что стены зданий выполнены из 200-мм монолитного железобетона; пол представляет собой 100-мм бетонную плиту. Крыша и перекрытие первого этажа двухэтажного здания выполнены из железобетонных плит, уложенных в направлении «север — юг», для поддержания этих плит над окнами установлены балки. В проекте Б плиты, уложенные в направлении «восток— запад», опираются на несущие железобетонные перегородки. В проекте Б южная стена ненесущая, имеет стойки 50X150 мм и фиберглассовую изоляцию толщиной 150 мм.

Принято, что стены и потолки в обоих вариантах имеют гидроизоляцию на бентонитовой основе и теплоизоляцию из стирофома толщиной 100 мм, покрывающую крышу и верхнюю часть стены на высоту 1,5 м. Оба здания оборудованы воздушной системой отопления и каминами. Цены на окна, двери и другие элементы приняты по первой категории качества. Стоимость варианта Б рассчитана как с учетом световых фонарей, так и без них. Хотя фонари выглядят очень красиво, применение их не обязательно.

В дополнение к двум основным вариантам сделаны подсчеты для варианта А-2. Он отличается от варианта А тем, что в нем отсутствует земляная засыпка крыши. Стоимость крыш учтена в обоих случаях. Одна конструкция представля: ет собой листы фанеры, уложенные по балкам сечением 50x300 мм и покрытые асфальтовой изоляцией. Эта конструкция, кроме того, имеет фиберглассовую изоляцию толщиной 250 мм и подшивной потолок. Вторая конструкция выполнена из деревянных щитов толщиной 62 мм, уложенных по балкам из клееной древесины. Она имеет теплоизоляцию толщиной 100 мм из стирофома и укрыта битумно-гравийиой смесью. Эти два типа конструкции крыши выбраны в качестве образцов.

Хотя были сделаны лишь предварительные подсчеты стоимости, тем не менее стало очевидным, что стоимость строительства заглубленных зданий сравнима со стоимостью хорошо выполненных работ по сооружению обычных зданий. Стоимость строительства изменяется в зависимости от местоположения, времени года и интенсивности строительства в данном районе.

Довольно часто подрядчик устанавливает более высокие цены на новые конструкции, что объясняется, главным образом, плохим знанием материалов и технологии. Это может привести к повышению стоимости заглубленного здания, хотя производство работ может быть очень простым. По мере накопления опыта работы с новыми конструкциями цены на строительство могут постепенно понижаться.

Еще одна трудность, с которой можно столкнуться при строительстве заглубленных зданий, состоит в том, что подрядчики, специализирующиеся на возведении деревянных конструкций, иногда не имеют опыта или просто незаинтересованы в возведении конструкций другого типа. Многие решения заглубленных зданий, например, двухэтажные, лучше знакомы подрядчикам, имеющим опыт строительства коммерческих зданий. Таким образом, может оказаться, что лишь немногие подрядчики способны строить здания подобного типа и заинтересованы в строительстве таких небольших домов для одной семьи. Этой проблемы можно было бы избежать при массовой застройке.

Сравнивая заглубленной здание со зданием обычного типа, важно учитывать эксплуатационные затраты. Истинная стоимость здания не может состоять только из стоимости земельного участка и капитальных затрат. В нее должна включаться стоимость отопления и охлаждения, а также эксплуатационные расходы. Размеры этих затрат определить заранее невозможно в связи с постоянными изменениями уровня цен. Во всяком случае, очевидно, что цены на энергию будут непрерывно расти. При увеличении стоимости энергии заглубленное здание становится экономически более эффективным, чем обычное. Например, в разделе энергетического анализа показано, что на 6000 кВт-ч меньшая отопительная нагрузка заглубленного здания позволяет его сравнивать с хорошо изолированным обычным зданием. Принимая стоимость 1 кВт-ч энергии равной 0,06 долл. (без учета инфляции), можно определить, что годовая экономия только на энергии составит 360 долл. Если же учесть расход энергии на охлаждение, то экономия будет еще больше.

Другая особенность заглубленных зданий состоит в том, что они имеют лишь одну стену, которая требует затрат на поддержание ее в рабочем состоянии. Размеры эксплуатационных расходов часто не учитывают, а они могут быть весьма значительными. Хотя капитальные затраты на строительство заглубленного здания иногда несколько выше, чем у обычных зданий, но эксплуатационные расходы у них значительно ниже. Идея строительства таких долговечных, малоэнергоемких домов, требующих небольших эксплуатационных затрат, весьма привлекательна в эпоху ограниченных материальных и энергетических ресурсов.