Земляное убежище - Earth shelter

Земельный дом в Швейцарии ( Петер Ветч )

Земля укрытие , также называемый земля домом , земля огороженных берм дом , или подземный дом , представляет собой структуру (обычно дом ) с землей ( почвой ) по отношению к стенам, на крыше, или полностью под землей.

Земля действует как тепловая масса , облегчая поддержание постоянной температуры воздуха в помещении и, следовательно, сокращая затраты энергии на обогрев или охлаждение.

Земляные укрытия стали относительно популярными после середины 1970-х годов, особенно среди защитников окружающей среды . Однако эта практика существует почти столько же, сколько люди строили свои собственные убежища.

Определение

  • «Земляное укрытие - это [...] общий термин с общим значением: конструкция здания, в которой почва играет неотъемлемую роль». Однако это определение проблематично, поскольку земляные конструкции (например, утрамбованная земля или глыбы ) обычно не рассматриваются в качестве земных укрытий, поскольку они находятся над землей.
  • «Здание можно охарактеризовать как защищенное от земли, если оно имеет термически значимое количество почвы или субстрата, контактирующего с его внешней оболочкой, где« термически значимый »означает функциональный вклад в тепловую эффективность рассматриваемого здания.
  • «Конструкции, построенные с использованием земляной массы против стен зданий в качестве внешней тепловой массы, что снижает потери тепла и поддерживает стабильную температуру воздуха в помещении в течение всего сезона».
  • «Жилой дом с земляным покрытием крыши или стен».
  • «Дома, построенные под землей, частично или полностью».
  • «Использование земляного покрова для смягчения и улучшения жилищных условий в зданиях».

История

История ранних веков

Лодж Мандан, Северная Дакота. c. 1908 г.
«Интерьер хижины вождя манданов»: акватинта Карла Бодмера из книги «Путешествие Максимилиана, принца Вида по внутренним территориям Северной Америки в 1832–1834 гг.»
Дом с газоном в Сонаутасел, Исландия .

Земля под навесом - одна из древнейших форм строительства. Считается, что примерно с 15 000 до н.э. мигрирующие охотники в Европе использовали дерн и землю для изоляции простых круглых хижин, которые также были погружены в землю. Использование той или иной формы защищенного от земли строительства встречается во многих культурах в истории, широко распространенных по всему миру. Обычно эти примеры культур, использующих защищенные от земли здания, встречаются без каких-либо знаний о методах строительства в других местах. Эти структуры имеют много разных форм и называются разными именами. Общие условия включают пит-хаус и землянку .

Один из старейших примеров берминга, насчитывающий около 5000 лет, можно найти в Скара-Бре на Оркнейских островах у северной Шотландии . Другой исторический пример земных укрытий в холмах - это город Меса-Верде на юго-западе США. Эти здания построены прямо на уступах и пещерах на скалах. Передняя стена построена из местного камня и земли, чтобы ограждать здание.

В Северной Америке почти каждая группа коренных американцев в той или иной степени использовала защищенные от земли сооружения. Эти строения были названы « земными домиками » (см. Также: Барабара ). Когда европейцы колонизировали Северную Америку, дерново дома ( «soddies») были распространены на Великих равнинах .

Расцвет 1970–1980-х годов

В результате нефтяного кризиса 1973 года цены на нефть резко выросли, что повлияло на огромные социальные, экономические и политические изменения во всем мире. В сочетании с растущим интересом к альтернативному образу жизни и движением « обратно на землю» общественность США и других стран все больше проявляла интерес к экономии энергии и защите окружающей среды.

Еще в 1960-х годах в США некоторые новаторы проектировали современные земные укрытия. После нефтяного кризиса и до начала 1980-х годов наблюдалось новое возрождение интереса к строительству земных укрытий / подземных домов, которое было названо первой волной строительства жилищ, покрытых землей. Архитектор Артур Квармби завершил строительство защищенного землей здания в Холме, Англия, в 1975 году. Названное « Андерхилл », оно занесено в Книгу рекордов Гиннеса как «первый подземный дом» в Великобритании.

Большинство публикаций о земных укрытиях датируется этим периодом, и десятки книг, посвященных этой теме, были опубликованы в годы, предшествовавшие 1983 году. Первая Международная конференция по защищенным от земли зданиям была проведена в Сиднее, Австралия, в 1983 году. Вторая конференция была запланирована на 1986 год в Миннеаполисе, США.

Среди других известных сторонников земного укрытия, действующих в эту эпоху, - Майк Олер , Роб Рой, Джон Хейт, Малкольм Уэллс , Питер Ветч , Кен Керн и другие.

Современное время

В последние 30 лет дома с земляным укрытием становятся все более популярными. Техника более распространена в России, Китае и Японии. Возможно, что в Северном Китае больше земных укрытий, чем в любом другом регионе. По оценкам, около 10 миллионов человек живут в подземных домах в этом регионе.

Некоторые утверждают, что тысячи людей живут под землей в Европе и Америке. Известными европейскими примерами являются «Земляные дома» швейцарского архитектора Петера Ветша. Есть около 50 таких земных укрытий в Швейцарии, в том числе жилой недвижимости из девяти земных убежищ (Lättenstrasse в Диетиконе ). Возможно, наиболее известными примерами современного земного укрытия в англоязычном мире являются Earthships , бренд пассивных солнечных земных укрытий, продаваемый Earthship Biotecture. Земные корабли сконцентрированы в Нью-Мексико, США, но реже встречаются во всем мире. В других областях, таких как Великобритания, укрытия от земли более редки.

Строительство земных укрытий часто рассматривается архитекторами, инженерами и общественностью как нетрадиционный метод строительства. Методы укрытия земли не стали общеизвестными, и большая часть общества не знает об этом типе строительства зданий. Вообще говоря, стоимость земляных работ, повышенная потребность в гидроизоляции и требование к конструкции выдерживать больший вес по сравнению с домами выше уровня означают, что укрытие земли остается относительно редким явлением. В этом отношении стандарт энергоэффективности пассивного дома (PassivHaus), применяемый к герметичным, суперизолированным зданиям с низким или нулевым углеродным содержанием углерода , получил гораздо более широкое распространение в наше время. По всей Северной Европе построено более 20 000 зданий, сертифицированных по стандартам PassivHaus. Некоторые постулируют, что со временем сокращение доступности строительного пространства и растущая потребность и интерес к экологически безопасному жилью сделают земные укрытия более распространенными.

Типы

Описаны три основных типа земных укрытий. Существуют также большие различия в подходах к укрытию земли с точки зрения используемых материалов и затрат. «Низкотехнологичный» подход может включать в себя естественные строительные технологии, деревянные столбы и односкатные крыши, переработку материалов, труд владельцев, ручные раскопки и т. Д. Относительно более высокотехнологичный подход будет более масштабным, с использованием бетона и стали. В то время как пост-строительство, как правило, более энергоэффективно, высокотехнологичный подход требует больше энергии и затрат.

Бермед

В земляном насыпном типе (также называемом «обвалованным») земля прижимается к внешним стенам с уклоном вниз от здания. Берма может быть частичной или полной. Стена, обращенная к полюсу, может быть ограждена, а стена, обращенная к экватору, не будет ограждена (в регионах с умеренным климатом). Обычно укрытия такого типа строятся на уровне или чуть ниже первоначального уровня . Из-за того, что здание находится выше первоначального уровня земли, меньше проблем с влажностью связано с земляной насыпью по сравнению с подземной / полностью заглубленной конструкцией, и строительство обходится дешевле. Согласно одному отчету, земляные бермы обеспечили 90-95% энергетического преимущества как сооружение полностью ниже уровня земли.

В холме

Строительство в холме (также называемое «земляным» или «возвышенным») - это место, где земляное укрытие устанавливается на склоне или склоне холма, а земля покрывает крышу в дополнение к стенам. Наиболее практичным является использование холма, обращенного к экватору (юг в Северном полушарии и север в Южном полушарии ), к афелию (север) в тропиках или на восток сразу за тропиками. В этом типе земляного укрытия есть только одна открытая стена, стена обращена за холм, все остальные стены встроены в землю / холм. Это самый популярный и энергоэффективный вид земельного укрытия в холодном и умеренном климате.

Под землей

Истинное подземное (также называемое «камерное» или «подземное») укрытие из земли описывает дом, в котором земля вырыта, и дом расположен ниже уровня. В центре убежища может быть атриум или внутренний двор, обеспечивающий достаточное освещение и вентиляцию. Атриум не всегда полностью огорожен возвышенностью, иногда используется атриум П-образной формы, открытый с одной стороны.

В случае земельного укрытия в атриуме жилые помещения обычно располагаются вокруг атриума. Планировка атриума обеспечивает гораздо менее компактный план, чем у одно- или двухэтажной конструкции с выступом на холме; поэтому он обычно менее энергоэффективен с точки зрения потребностей в отоплении. Поэтому конструкции атриума встречаются в основном в более теплом климате. Однако атриум имеет тенденцию задерживать в себе воздух, который затем нагревается солнцем и помогает уменьшить потери тепла. Конструкции атриумов хорошо подходят для плоских участков и встречаются довольно часто.

Другие типы

В зависимости от того, какое определение заземления используется, иногда включаются и другие типы. В домах с водопропускными трубами («Cut and Cover») сборные бетонные контейнеры и трубы большого диаметра объединяются в соединительную конструкцию, образуя жилое пространство, а затем засыпаются землей. Экспериментальный проект строительства из Японии 1980-х годов, названный « Алис-Сити », предлагал использовать широкую и глубокую цилиндрическую шахту, утопленную в земле, с куполообразной крышей в крыше. Искусственные пещеры можно построить, проделав туннель в земле. Также высказывались предположения о строительстве теплиц под землей. Школы, коммерческие центры, правительственные здания и другие здания могут быть построены под землей.

Приложения

Активные и пассивные солнечные

Земляные укрытия часто сочетаются с системами солнечного отопления. Чаще всего в земных укрытиях используются методы пассивного солнечного проектирования. В большей части Северного полушария структура, обращенная на юг, с северной, восточной и западной сторонами, покрытыми землей, является наиболее эффективным применением для пассивных солнечных систем. Большое окно с двойным остеклением и тройным остеклением, охватывающее большую часть длины южной стены, имеет решающее значение для получения солнечного тепла. Окно полезно дополнить утепленными шторами для защиты от потери тепла в ночное время. Кроме того, в летние месяцы используется навес или какое-то затеняющее устройство, чтобы заблокировать избыточное солнечное излучение.

Пассивное ежегодное хранение тепла

Пассивное годовое накопление тепла - это концепция здания, которая теоретически рассчитана на создание круглогодичной постоянной температуры в земельном укрытии за счет пассивного солнечного обогрева с прямым усилением и эффекта тепловой батареи, продолжающегося несколько месяцев. Утверждается, что земное укрытие, спроектированное в соответствии с этими принципами, будет хранить солнечное тепло летом и медленно выделять его в зимние месяцы без необходимости в других формах отопления. Этот метод был впервые описан изобретателем и физиком Джоном Хейтом в его книге 1983 года. Основная составляющая - это изолированный и водонепроницаемый «зонт», который выступает из земного укрытия на несколько метров во всех направлениях. Отсюда и термин «дом-зонтик». Земля под этим зонтом остается теплой и сухой по сравнению с окружающей землей, которая подвержена постоянным суточным и сезонным изменениям температуры. Это создает большую площадь аккумулирования тепла на земле, фактически огромную тепловую массу. Тепло накапливается через пассивное солнечное излучение в земном укрытии и передается окружающей земле за счет теплопроводности. Таким образом, когда температура в земельном укрытии опускается ниже температуры окружающей земли, тепло возвращается в земное укрытие. Через некоторое время достигается стабильная температура, которая представляет собой среднегодовые изменения тепла во внешней среде. Некоторые критикуют эту технику (наряду с техникой укрытия земли в целом), заявляя о проблемах, включая сложность и стоимость строительства, влажность и отсутствие доказательств.

Годовая гео солнечная

Другой проект, направленный на пассивное сезонное накопление энергии, годовое геосолнечное строительство, иногда применяется к земным укрытиям.

Вентиляция через заземляющую трубку

Пассивное охлаждение, которое вытягивает воздух с помощью вентилятора или конвекции из воздуха с почти постоянной температурой в подземные охлаждающие трубы, а затем в жилое пространство дома. Это также обеспечивает свежий воздух для пассажиров и воздухообмен, требуемый ASHRAE .

Сравнение со стандартным корпусом

Преимущества

В 1981 году Олер продвигал свой малобюджетный проект здания (простая дыра в земле со стенами из деревянных досок, подкрепленных пластиковым покрытием), утверждая, что оно не требует фундамента, требует меньше строительных материалов и рабочей силы, требует меньшего обслуживания и эстетично. имели более низкую ставку налогообложения в США в то время, дешевле регулировать температуру, меньше страдали от штормовой погоды, имели трубы, которые не замерзали при входе в дом, были «экологически чистыми», относительно пожаробезопасными, звуконепроницаемыми и имели увеличенное садовое пространство по сравнению с обычным домом на земельном участке такого же размера.

Он также утверждал, что вид из окна под землей был лучше, чем из других окон, и что пол, который он использовал в своем подземном доме (пластиковая пленка поверх голой земли), был «лучше» того, что есть в других местах.

Он утверждал, что предоставит в проект встроенную теплицу.

Он утверждал, что его дома могут быть использованы в качестве убежищ от радиоактивных осадков в случае ядерных войн, а также утверждал, что в случае полного общественного коллапса его конструкция будет более надежной, чем обычный дом в случае случайных атак, а также будет лучше. скрыт от потенциальных противников (без карты и незнакомой местности). Он считал, что под землей жители будут лучше защищены от «атмосферной радиации» ( Fallout ). Поскольку его конструкция не была водонепроницаемой, можно было быть «ближе к источнику воды» и потенциально можно было просто вырыть колодец в центре комнаты.

Кроме того, он утверждал, что любой мог построить один из его проектов, независимо от навыков или способностей, всего за 50 долларов.

Пассивное отопление и охлаждение

Диаграмма, показывающая влияние тепловой массы и изоляции в защищенной от земли конструкции. y- ось представляет собой температуру; ось x представляет время. Синяя линия: колебания внешней температуры между дневным максимумом и ночным минимумом (также может представлять летние максимальные и зимние минимальные колебания температуры в более длительном временном масштабе). Красная линия: внутренняя температура. 1: Фазовый сдвиг (задержка между максимальной / минимальной внешней температурой и внутренней температурой). 2: Демпфирование амплитуды (уменьшение максимальной или минимальной внутренней температуры по сравнению с внешней температурой).

Из-за своей плотности уплотненная земля действует как тепловая масса , а это означает, что она накапливает тепло и снова медленно его отдает. Уплотненный грунт является скорее проводником тепла, чем изолятором. Почва имеет R-значение около 0,65-R на сантиметр (0,08-R на 1 дюйм) или 0,25-R на 1 дюйм. Различия в R-значении почвы могут быть отнесены к разным уровням влажности почвы, с более низкими значениями R по мере увеличения уровня влажности. Самый поверхностный слой земли обычно менее плотный и содержит корневые системы многих различных растений, тем самым действуя больше как теплоизоляция , а это означает, что он снижает скорость прохождения температуры через него.

Примерно 50% солнечного тепла поглощается поверхностью. Следовательно, температура на поверхности может значительно меняться в зависимости от дневного / ночного цикла, от погоды и, в частности, от сезона. Под землей эти изменения температуры притупляются и задерживаются, что называется термической задержкой . Таким образом, тепловые свойства земли означают, что зимой температура под поверхностью будет выше, чем температура приземного воздуха, и, наоборот, летом температура земли будет ниже, чем температура приземного воздуха.

Действительно, в достаточно глубокой точке под землей температура остается постоянной круглый год, и эта температура приблизительно равна среднему значению летних и зимних температур. Источники различаются по своим заявленным значениям для этой глубинной постоянной температуры (также называемой поправочным коэффициентом амплитуды). Сообщаемые значения включают 5–6 м (16–20 футов), 6 м (20 футов), 15 м (49 футов), 4,25 м (13,9 футов) для сухой почвы и 6,7 м (22 футов) для влажной почвы. Ниже этого уровня температура увеличивается в среднем на 2,6 ° C (4,68 ° F) каждые 100 м (330 футов) из-за тепла, поднимающегося из недр Земли.

Суточные изменения температуры между максимальной и минимальной температурами можно смоделировать в виде волны, как и сезонные изменения температуры (см. Диаграмму). В архитектуре соотношение между максимальными колебаниями внешней температуры по сравнению с внутренней температурой называется демпфированием амплитуды (или коэффициентом амплитуды температуры). Фазовый сдвиг - это время, за которое минимальная внешняя температура достигает внутренней части.

Частичное покрытие здания землей увеличивает тепловую массу конструкции. В сочетании с изоляцией это приводит как к демпфированию амплитуды, так и к сдвигу фазы. Другими словами, защищенные от земли конструкции получают как охлаждение летом, так и обогрев зимой. Это снижает потребность в других мерах обогрева и охлаждения, экономя энергию. Потенциальный недостаток термически массивного здания в более прохладном климате заключается в том, что после продолжительного периода холода, когда внешняя температура снова повышается, внутренняя температура конструкции имеет тенденцию отставать и требуется больше времени для прогрева (если нет других форм нагрева).

Уменьшение инфильтрации воздуха в земельном укрытии может быть полезным. Поскольку три стены сооружения в основном окружены землей, очень небольшая площадь поверхности подвергается воздействию наружного воздуха. Это решает проблему выхода теплого воздуха из дома через щели вокруг окон и дверей. Кроме того, земляные стены защищают от холодных зимних ветров, которые в противном случае могли бы проникнуть в эти щели. Однако это также может стать потенциальной проблемой качества воздуха в помещении. Здоровая циркуляция воздуха - ключ к успеху.

В результате увеличенной тепловой массы конструкции, теплового отставания земли, защиты от нежелательной инфильтрации воздуха и комбинированного использования пассивных солнечных технологий потребность в дополнительном обогреве и охлаждении минимальна. Таким образом, потребление энергии в доме резко сокращается по сравнению с домами типичной конструкции.

Защита от ветра

Уникальная архитектура земляных домов защищает их от сильных ураганов. Их нельзя оторвать или опрокинуть сильным ветром. Конструктивное проектирование и, прежде всего, отсутствие углов и открытых частей (крыша) устраняют уязвимые поверхности, которые в противном случае пострадали бы от урагана.

Защита ландшафта и землепользование

По сравнению с обычными зданиями, земляные дома могут вписаться в окружающую их среду. Покрытые грунтом крыши скрывают здание в пейзаже.

Некоторые утверждают, что этот метод строительства выгоден азотфиксации почвы на крыше, потому что в противном случае она была бы покрыта фундаментом традиционного дома. В отличие от обычных крыш, крыши земляных домов позволяют растениям расти на них полуестественным образом.

Такие дома также можно строить как террасные конструкции на склоне холма.

Противопожарная защита

По сравнению с другими строительными материалами, такими как дерево, земляные дома обладают эффективной противопожарной защитой благодаря как использованию бетона, так и теплоизоляции, обеспечиваемой крышей. В качестве примера с земными кораблями сообщается о случае, когда конструкция выдержала пожар лучше, чем другие типы зданий.

Защита от землетрясений

В то время как жители защищенных от земли домов сообщают о более мелких землетрясениях, дома устойчивы к сильным землетрясениям, поскольку их подземная природа позволяет им перемещаться вместе с землей. Представьте себе небольшой дом из прутьев, сидящий на горшке с грязью: встряхните грязь, и дом будет танцевать и напрягаться. Но если вы зарываете дом в грязь, вы можете встряхнуть ванну, не создавая для дома особой нагрузки.

Озеленение крыш

Покрытие крыши производится из выкопанного материала, в который можно высаживать растения.

Живучесть ядерной бомбы

Из-за массы земли между жилой зоной земляного дома и уровнем поверхности земляной дом предлагает значительную защиту от повреждений от ударов / взрывов или выпадений, связанных с ядерной бомбой.

Звукоизоляция

Земляные укрытия могут обеспечить уединение от соседей, а также звукоизоляцию. Земля обеспечивает акустическую защиту от внешнего шума. Это может быть большим преимуществом в городских районах или вблизи автомагистралей.

Недостатки

Финансовые затраты

Три основных фактора влияют на общую стоимость строительства дома, а именно: сложность конструкции, используемые материалы и то, выполняет ли владелец (и) часть или все строительство или платит за это другим. Дома на заказ со сложной конструкцией, как правило, дороже и дольше строятся, чем складские дома. Дома из дорогих материалов будут дороже, чем дома из дешевых материалов. Труд собственника может резко сократить расходы на строительство.

Как проекты с защитой от земли, так и строительство обычных домов имеют значительные различия в конструкции, материалах и рабочей силе. Таким образом, трудно провести точное сравнение стоимости между ними, однако в целом укрытие из земли намного дороже.

Небольшой «подземный дом», построенный в стиле Элера, представляющий собой простую негидроизолированную дыру в земле с простыми досками и пластиковым листом к стене, несмотря на использование бесплатного труда (игнорирование альтернативных затрат, связанных с отсутствием времени на поездку). на работу) и переработанные материалы, например окна и доски для стен, по оценкам, на 30% дешевле в строительстве по сравнению с оплатой подрядчику за строительство обычного дома с использованием новых строительных материалов по стандартным ценам, хотя проект Оелера быстро сгниет и коллапс через несколько лет.

Конкретный фактор, который сильно влияет на стоимость земельного укрытия, - это количество земли, которое его покрывает. Чем больше земля покрывает конструкцию, тем больше требуется затрат на конструкцию, способную выдержать нагрузку (см. Также: Крыша ). Еще один важный фактор стоимости, который обычно присущ только земляным укрытиям, - это выемка грунта и засыпка на стройплощадке. Объем гидроизоляции также более дорогостоящий. С другой стороны, земляные укрытия должны иметь меньшие затраты на обслуживание, поскольку они в основном закрыты с небольшой открытой внешней поверхностью.

Многие финансовые учреждения категорически исключают финансирование защищенных от земли домов или требуют, чтобы этот тип собственности был обычным для данной местности.

Сложность дизайна

В целом спроектировать укрытие из земли сложнее с технической точки зрения по сравнению с обычным домом. Из-за нестандартного проектирования и строительства защищенных от земли домов, возможно, потребуется изучить и / или изучить местные строительные нормы и правила. Многие строительные компании имеют ограниченный опыт строительства с защитой от земли или вообще не имеют его, что может поставить под угрозу физическое строительство даже самых лучших конструкций. Особая архитектура земляных домов обычно приводит к непрямым стенам круглой формы, что может вызвать проблемы с внутренней отделкой, особенно с мебелью и большими картинами.

Ремонт стен очень сложно обслуживать; и может потребоваться переоценка и перестройка дома с нуля.

Земляное укрытие нельзя увеличивать дополнительным помещением - для этого потребуется разбить гидроизоляционный герметик, которым облицованы бетонные стены здания.

Устойчивость

В «зеленом строительстве» описаны четыре фазы «жизненного цикла» здания, а именно: источники материалов, строительство, использование и демонтаж ( оценка жизненного цикла ). Термины с нулевым выбросом углерода и здания с отрицательным выбросом углерода относятся к чистым выбросам парниковых газов на этих четырех этапах. Поэтому возникают вопросы относительно того, действительно ли определенные конструкции являются экологически чистыми. Например, сырье должно быть извлечено из земли, транспортировано, а затем переработано в строительные материалы и снова транспортировано для продажи и, наконец, транспортировано на строительную площадку. На каждом из этих этапов может использоваться много ископаемого топлива.

Земляное укрытие часто требует более тяжелых строительных материалов, чтобы противостоять весу земли на стены и / или крышу. В частности, железобетон необходимо использовать в гораздо больших количествах на одно здание. Производство бетона - главный источник парниковых газов.

Используемые материалы, как правило, не являются биоразлагаемыми веществами. Поскольку материалы не должны проникать внутрь воды, их часто делают из пластика. Раскопки на участке также требуют значительных затрат времени и труда. В целом конструкция сравнима с традиционным строительством, потому что здание требует минимальной отделки и значительно меньшего количества обслуживания.

Влажность и качество воздуха в помещении

Проблемы с просачиванием воды, внутренней конденсацией , плохой акустикой и плохим качеством воздуха в помещении могут возникнуть, если укрытие не было должным образом спроектировано и вентилировалось. Очень высокий уровень влажности может привести к росту плесени или грибка , что связано с затхлым запахом и потенциально может вызвать проблемы со здоровьем. Подземная ориентация многих защищенных от земли домов может способствовать накоплению газа радона (который, как известно, увеличивает риск рака легких) или других нежелательных материалов (например, выделение газов из строительных материалов).

Угроза просачивания воды возникает в местах прорыва гидроизоляционных слоев. Земля обычно оседает постепенно. Вентиляционные отверстия и воздуховоды, выходящие из крыши, могут вызвать определенные проблемы из-за возможности движения. Сборные бетонные плиты могут иметь прогиб на 1/2 дюйма или более, когда земля / грунт уложены поверх них. Если вентиляционные отверстия или каналы будут жестко удерживаться на месте во время этого прогиба, результатом обычно является разрушение гидроизоляционного слоя. Чтобы избежать этой трудности, можно разместить форточки с других сторон здания (помимо крыши) или установить отдельные отрезки труб. Также можно использовать более узкую трубу в крыше, которая плотно прилегает к большему сегменту здания. Угрозу просачивания воды, конденсации и плохого качества воздуха в помещении можно преодолеть с помощью надлежащей гидроизоляции и вентиляции.

Ограниченное естественное освещение

Несмотря на большие окна (обычно выходящие на юг в Северном полушарии ), во многих защищенных от земли домах есть темные участки в областях напротив окон. Любой естественный свет, исходящий с одной стороны дома, может создавать «эффект туннеля или пещеры».

Риск обрушения

Сообщения о коллапсе редки. В одном случае автор и сторонник укрытия земли умер, когда земляная крыша, которую он спроектировал, рухнула на него.

Ограниченные пути эвакуации

По сравнению с наземным домом, землянки могут иметь ограниченные пути эвакуации в случае возникновения чрезвычайной ситуации, что может привести к нарушению строительных норм и правил эвакуации и окон.

Правовые вопросы

Земляное убежище не может быть адаптировано к существующим местным строительным нормам и законам, и в нем нельзя жить.

Дизайн и конструкция

Дизайн

Дома с защитой от земли часто строятся с учетом энергосбережения и экономии. Особые конструкции земляных укрытий позволяют добиться максимальной экономии. Для строительства с бермой или в холме общий план состоит в том, чтобы разместить все жилые помещения на той стороне дома, которая обращена к экватору (или на север или восток, в зависимости от широты). Это обеспечивает максимальное солнечное излучение в спальнях, гостиных и кухонных помещениях. Помещения, которым не требуется естественный дневной свет и интенсивное отопление, такие как ванная комната, кладовая и подсобное помещение, обычно расположены на противоположной (или на холме) стороне убежища. Этот тип планировки также может быть перенесен на проект двухуровневого дома, где оба уровня находятся полностью под землей. Этот план имеет самую высокую энергоэффективность среди домов с защитой от земли из-за компактной конфигурации, а также из-за того, что конструкция погружается глубже в землю. Это обеспечивает большее соотношение земляного покрова к открытой стене, чем одноэтажное убежище.

Тип почвы - один из важнейших факторов при планировании участка. Почва должна обеспечивать адекватную несущую способность и дренаж , а также сохранять тепло. Что касается дренажа, наиболее подходящим типом грунта для укрытия земли является смесь песка и гравия . Гравий с хорошей сортировкой имеет большую несущую способность (около 8000 фунтов на квадратный фут), отличный дренаж и низкий потенциал морозного пучения . Песок и глина могут быть подвержены эрозии . Глинистые почвы, хотя и наименее подвержены эрозии, часто не позволяют обеспечить надлежащий дренаж и имеют более высокий потенциал образования морозных пучков. Глинистые почвы более подвержены термической усадке и расширению. Знание о влажности почвы и ее колебаниях в течение года поможет предотвратить возможные проблемы с отоплением. Морозное пучение также может быть проблемой для некоторых почв. Мелкозернистые почвы лучше всего удерживают влагу и наиболее подвержены пучению. Несколько способов защиты от капиллярного воздействия, вызывающего морозное пучение, - это размещение фундамента ниже зоны промерзания или изоляция поверхности земли вокруг неглубоких оснований, замена чувствительных к морозу почв зернистым материалом и прерывание капиллярного притока влаги путем нанесения дренажного слоя из более крупнозернистого материала. материал в существующей почве.

Вода может нанести потенциальный ущерб земляным укрытиям, если будет образовывать пруды вокруг укрытия. Очень важно избегать участков с высоким уровнем грунтовых вод . Необходимо правильно обработать дренаж, как поверхностный, так и подповерхностный. Гидроизоляция здания имеет важное значение.

Конструкции атриумов имеют повышенный риск затопления, поэтому окружающая территория должна иметь уклон от конструкции со всех сторон. Сливная труба по периметру кромки крыши может помочь собрать и отвести дополнительную воду. Для домов с ограждением рекомендуется использовать перехватывающий водосток на гребне бермы по краю крыши. Также может оказаться полезным создание перехватывающей дренажной канавы в середине бермы, или обратная сторона бермы может быть террасирована подпорными стенками. На наклонных участках сток может вызвать проблемы. Можно построить дренажную канаву или овраг, чтобы отвести воду вокруг дома, или же установить траншею с гравием и дренажной плиткой вместе со сточными канавами.

Также следует учитывать стабильность почвы, особенно при оценке наклонного участка. Эти склоны могут быть устойчивыми по своей природе, когда их оставить в покое, но врезание в них может значительно снизить их структурную устойчивость. До строительства укрытия, возможно, придется построить подпорные стены и засыпки, чтобы удерживать откос.

На относительно ровной земле наиболее подходящим дизайном является полностью скрытый дом с открытым двором. На пологом участке дом стоит прямо на холме. Наклон будет определять расположение оконной стены; наиболее практичной ориентацией в умеренном и холодном климате является открытая стена, обращенная на юг, в Северном полушарии (и обращенная на север в Южном полушарии) из-за преимуществ солнечной энергии. Наиболее практичной ориентацией в тропиках, ближайших к экватору, является ориентация на север в сторону афелия (или, возможно, на северо-восток), чтобы смягчить экстремальные температуры. Непосредственно за пределами тропиков наиболее практичным способом избежать избытка дневной жары может быть дом, обращенный на восток, или, если рядом с западным побережьем, обнажение восточного и западного концов с двумя длинными сторонами, погруженными в землю.

В зависимости от региона и участка, выбранного для строительства земляного укрытия, преимущества и цели строительства укрытия различаются. Для прохладного и умеренного климата цели состоят в том, чтобы удерживать зимнее тепло, избегать проникновения, получать зимнее солнце, использовать тепловую массу, затенение и вентиляцию летом, а также избегать зимних ветров и холодных карманов. Для жаркого и засушливого климата цели включают максимальную влажность, обеспечение летней тени, максимальное движение воздуха летом и сохранение зимнего тепла. Для жаркого и влажного климата цели включают в себя предотвращение летней влажности, обеспечение летней вентиляции и сохранение зимнего тепла.

Регионы с экстремальными дневными и сезонными температурами подчеркивают ценность земли как тепловой массы. Таким образом, укрытие от земли наиболее эффективно в регионах с высокими потребностями в охлаждении и обогреве и высокими перепадами температур. В таких регионах, как юго-восток США, земляные укрытия могут нуждаться в дополнительном уходе при техническом обслуживании и строительстве из-за проблем с конденсацией в связи с высокой влажностью. Температура земли в регионе может быть слишком высокой, чтобы обеспечить охлаждение почвы, если температура колеблется незначительно от дня к ночи. Желательно наличие достаточного количества солнечного излучения зимой и достаточных средств для естественной вентиляции. Ветер является важным аспектом, который необходимо оценить при планировании площадки, по причинам, связанным с охлаждением ветром и потерей тепла, а также с вентиляцией укрытия. В Северном полушарии склоны, обращенные на юг, как правило, избегают холодных зимних ветров, обычно дующих с севера. Полностью утопленные укрытия также обеспечивают адекватную защиту от резких ветров. Однако предсердия внутри структуры могут вызывать незначительную турбулентность в зависимости от размера. Летом полезно воспользоваться преобладающими ветрами. Из-за ограниченного расположения окон в большинстве земных укрытий и сопротивления проникновению воздуха воздух внутри конструкции может застаиваться, если не будет обеспечена надлежащая вентиляция. Благодаря использованию ветра естественная вентиляция может происходить без использования вентиляторов или других активных систем. Знание направления и интенсивности сезонных ветров жизненно важно для обеспечения поперечной вентиляции. Для достижения этого эффекта вентиляционные отверстия обычно размещают в крыше укрытий с берцами или полностью утопленных.

Раскопки

При земляном строительстве часто на строительной площадке проводят обширные земляные работы. Выемка на несколько футов больше запланированного периметра стен, чтобы обеспечить доступ к внешней стороне стены для гидроизоляции и изоляции.

Фонды

После подготовки площадки и прокладки инженерных коммуникаций выполняется заливка фундамента из железобетона. Затем устанавливаются стены. Обычно их либо заливают на место, либо формируют на месте или за его пределами, а затем перемещают на место. Железобетон - самый распространенный выбор. Процесс повторяется для конструкции крыши. Если стены, пол и крыша должны быть залиты на месте, их можно залить одной заливкой. Это может снизить вероятность появления трещин или утечек в стыках, где бетон затвердел в разное время. Фундамент зданий, спроектированных Vetsch, возводится традиционным способом.

Стены

Успешно применены несколько различных способов возведения наружных ( несущих ) стен земляных укрытий. К ним относятся бетонные блоки (либо залитые обычным раствором, либо со склеенными поверхностями), каменная кладка , кладка из дровяной древесины , заливной бетон и древесина, обработанная под давлением . Земные корабли обычно используют утрамбованные стенки земляных шин, которые являются трудоемкими, но перерабатывают использованные шины.

Олер предписал метод с очень низким бюджетом, который он назвал «столб, опора и полиэтилен». Это включает в себя заглубленные в землю деревянные столбы, служащие каркасом, укрепленные досками, и с гидроизоляционным барьером из полиэтиленового листа между досками и засыпкой, но без фундамента и ничего на полу, кроме пластикового листа и коврового покрытия.

Необработанная древесина гниет в течение пяти лет использования в строительстве землянок. Железобетон - это наиболее часто используемый конструкционный материал при строительстве земляных укрытий. Он прочен и легко доступен. Можно использовать сталь, но ее необходимо покрыть бетоном, чтобы предотвратить прямой контакт с почвой, которая разъедает металл. Кирпичи и бетонные блоки также являются возможными вариантами строительства земных укрытий, но должны быть усилены, чтобы они не сдвигались под вертикальным давлением, если только здание не построено с арками и сводами.

К сожалению, железобетон - не самый экологически чистый материал. Бетонная промышленность работает над разработкой более экологически чистых продуктов в соответствии с требованиями потребителей. Такие продукты, как Grancrete и Hycrete, становятся все более доступными. Они заявляют, что они безвредны для окружающей среды и либо уменьшают, либо устраняют необходимость в дополнительной гидроизоляции. Однако они еще не нашли широкого применения в строительстве земных укрытий.

Крыша

Конструкция из сетчатой ​​металлической стрейч-сетки

Крыша земляного укрытия не может быть покрыта землей (только земляная земляная земля), или крыша может поддерживать зеленую крышу с минимальной толщиной земли. В качестве альтернативы, крышу можно было бы покрыть большей массой земли. Такие крыши должны выдерживать значительно большую статическую и временную нагрузку (например, повышенный вес воды в земле после дождя или снега). Для этого требуется более прочная и прочная опорная конструкция крыши. Некоторые советуют иметь достаточно толщины земли на крыше, чтобы поддерживать зеленую крышу (приблизительно 6 дюймов / 15 см), поскольку это означает меньшую нагрузку на конструкцию. Увеличение количества земли на крыше сверх этого дает лишь скромное увеличение выгод при значительном увеличении затрат.

Несмотря на то, что он находится под землей, отвод воды по-прежнему важен. Поэтому у землянок обычно не бывает плоских крыш. Плоская крыша также менее устойчива к весу земли. Конструкции земляных укрытий обычно имеют арки и пологие куполообразные крыши, поскольку эта форма хорошо выдерживает вертикальную нагрузку. В одном методе используется мелкоячеистый металл, согнутый в заданную форму и приваренный к несущей арматуре. На эту сетку напыляется бетон, образуя крышу. Terra-Dome (США) - компания, специализирующаяся на строительстве домов с укрытием от земли и продающая модульную систему бетонных куполов, предназначенных для засыпки землей. Другие советуют использование деревянного каркаса , двускатной крыши тангажа по крайней мере , 1:12 для содействия дренажа. Крыши Земных кораблей, как правило, односкатные , в классическом стиле с использованием вигаса .

Гидроизоляция

С внешней стороны бетона применяется система гидроизоляции. Наиболее часто используемая гидроизоляционная система включает слой жидкого асфальта, на который наносится прочная водонепроницаемая мембрана, за которым следует последний жидкий водный герметик, который можно распылять. Очень важно следить за тем, чтобы все швы были тщательно заделаны. После завершения строительства очень сложно обнаружить и устранить утечки в системе гидроизоляции. При строительстве земляного укрытия применяется несколько слоев гидроизоляции. Первый слой предназначен для герметизации любых трещин или пор в конструкционных материалах, а также действует как клей для водонепроницаемой мембраны. Мембранный слой часто представляет собой толстую гибкую полиэтиленовую пленку, называемую резиной EPDM . EPDM - это материал, обычно используемый при строительстве водных садов, прудов и бассейнов. Этот материал также не дает корням прорваться сквозь гидроизоляцию. С EPDM очень тяжело работать, и некоторые обычные насекомые, например огненные муравьи, его могут прогрызть. Он также производится из продуктов нефтехимии, что делает его экологически неустойчивым.

Существуют различные цементоподобные покрытия, которые можно использовать в качестве гидроизоляции. Средство распыляется прямо на незащищенную поверхность. Он сохнет и действует как огромный керамический слой между стеной и землей. Проблема с этим методом в том, что если стена или фундамент каким-либо образом смещаются, они трескаются, и вода может легко проникнуть через них.

Bituthene (зарегистрированное название) очень похож на процесс трехслойного нанесения только в один этап. Он поставляется уже уложенным в листы и имеет самоклеящуюся основу. Нанесение вручную такое же, как и при нанесении слоями, кроме того, оно чувствительно к солнцу и должно быть закрыто очень скоро после нанесения.

Eco-Flex - это экологически чистая гидроизоляционная мембрана, которая, кажется, очень хорошо работает на фундаменте, но мало что известно о ее эффективности в защите земли. Входит в группу жидких гидроизоляционных красок. Основная проблема, связанная с этими продуктами, заключается в том, что их нужно наносить осторожно, следя за тем, чтобы каждая область была покрыта до нужной толщины и чтобы каждая трещина или щель была плотно закрыта.

Бентонитовая глина - это самая экологически чистая альтернатива. Это естественный процесс самовосстановления. Недостатком этого материала является то, что он очень тяжелый, его сложно установить владельцу / строителю и он может быть поврежден термитами.

Би-мембраны широко используются по всей Австралии, где 2 мембраны соединены вместе - обычно 2 слоя эпоксидной смолы на водной основе в качестве «герметика» и снижают внутреннее давление пара влажного бетона, взрывая пузырьки пара под мембраной при воздействии горячее солнце. Прочность сцепления эпоксидной смолы с бетоном выше, чем прочность внутреннего сцепления бетона, поэтому мембраны не «сдувают» стену на солнце. Эпоксидные смолы очень хрупкие, поэтому их сочетают с верхним слоем многослойной гибкой акриловой мембраны на водной основе в несколько слоев разных цветов, чтобы обеспечить покрытие пленки - это усилено нетканым полипропиленовым текстилем по углам и изменяет направление.

Изоляция

С внешней стороны гидроизоляции добавляется один или несколько слоев изоляционной плиты или пенопласта. Если выбранный утеплитель пористый, добавляется верхний слой гидроизоляции. В отличие от обычного здания, укрытия из земли требуют изоляции снаружи здания, а не внутри стены. Одна из причин этого заключается в том, что он обеспечивает защиту водонепроницаемой мембраны от повреждений от замерзания, а другая заключается в том, что укрытие из земли может лучше сохранять желаемую температуру. При строительстве земных укрытий используются два типа изоляции. Первый - это листы из экструдированного полистирола с закрытыми ячейками. Обычно достаточно двух-трех дюймов, приклеенных к внешней стороне гидроизоляции. Второй тип изоляции - это напыление на пену (например, изоляция из твердой пенополиуретана). Это очень хорошо работает там, где форма конструкции необычная, округлая или труднодоступная. Изоляция из пенопласта требует дополнительного защитного верхнего покрытия, такого как фильтр из фольги или нетканого материала, чтобы помочь ей противостоять проникновению воды.

В некоторых низкобюджетных укрытиях из земли изоляция стен может не выполняться. Эти методы основаны на U-факторе или теплоемкости самой земли под слоем инея. Однако эти конструкции являются исключением и могут повредить морозное пучение в более холодном климате. Теория, лежащая в основе конструкции без теплоизоляции, основана на использовании тепловой массы земли для хранения тепла, а не на тяжелой каменной кладке или цементных внутренних конструкциях, которые существуют в типичном пассивном солнечном доме. Это исключение из правил, и низкие температуры могут доходить до земли выше линии замерзания, что делает изоляцию необходимой для более высокой эффективности.

Обратная засыпка

После завершения предыдущих этапов строительства земля засыпается у внешних стен для создания бермы. В зависимости от дренажных характеристик земля может не подходить для прямого контакта с внешней стеной. Некоторые советуют отложить верхний слой почвы и дерн (дерн) в сторону от первоначальной выемки и использовать их для травяной кровли и положить в качестве самого верхнего слоя на берму.

Отделки

В земляных домах, спроектированных Vetsch, внутренние стены отделаны глиняной штукатуркой, которая обеспечивает превосходную компенсацию влажности. Окончательно штукатурка покрывается известково-белой цементной краской.

Примеры

Австралия

  • Кубер-Педи , Южная Австралия. Шахтерский городок с множеством подземных «землянок».
  • Lightning Ridge

Швейцария

  • Поместье Ляттенштрассе («Земляные дома») в Дитиконе , автор Питер Ветч.

Объединенное Королевство

  • Андерхилл, Холм , Западный Йоркшир. Первое современное защищенное землей здание в Великобритании.
  • Hockerton Housing Project , сообщество из 5 домов в Ноттингемшире , Англия .
  • «Нора» в Кентербери , Великобритания, спроектированная Патриком Кеннеди-Санигаром.
  • В Великобритании есть 2 земных корабля, в Файфе , Шотландия, и Earthship Брайтон в Англии.
  • «Подземный дом» в Грейт-Ормсайд, Камбрия. Двухэтажное землянское укрытие, построенное в заброшенном карьере.
  • Малатор , Пембрукшир. Построен для бывшего депутата от лейбористской партии Боба Маршалла-Эндрюса в 1998 году.
  • Undermill , Буши-Хит-Уотфорд, Хартфордшир, постройка 1996 года, современное защищенное землей здание с 4 спальнями 170 м2 в Великобритании. см. здесь https://www.rightmove.co.uk/properties/100082459#/

Соединенные Штаты

Галерея

Смотрите также

Темы:

Типы:

Приложения:

Сторонники:

Примечания

использованная литература

  • Берге, Бьёрн. Экология строительных материалов. Архитектурная пресса, 2000.
  • Кэмпбелл, Стю. Книга "Подземный дом". Вермонт: Garden Way, Inc., 1980.
  • Де Марс, Джон. Гидрофобные бетонные навесы, гидроизоляционные мембранные бетонные изделия, январь 2006 г. [2] .
  • Дебор, Дэвид Дуглас и Томас Р. Данбар. Защищенные землей пейзажи. Нью-Йорк: Компания Ван Ностранд Рейнхольд, 1985.
  • Эдельхарт, Майк. Справочник по проектированию земных укрытий. Книги дельфинов, 1982.
  • Миллер, Дэвид Э. К новому регионализму. Вашингтонский университет Press, 2005.
  • Рид, Эсмонд. Понимание зданий. MIT Press, 1984.
  • Подземный космический центр Университета Миннесоты. Проектирование землянок. Компания Ван Ностранд Рейнхольд, изд. 1978 и изд. 1979 г.
  • Уэйд, Херб, Джеффри Кук, Ken Labs и Стив Сельковиц. Пассивная солнечная энергия: Подразделения, окна, метро. Канзас-Сити: Американское общество солнечной энергии, 1983.

внешние ссылки