В загородном домостроении появилась и «раскручивается» новая тема: строительство купольных домов. Признаюсь, «купольная» тема не далась мне легко. Оказывается, видов этой конструкции достаточно много, а пишут и рассказывают о ней не всегда внятно. Попробуем обобщить.
Купольные дома — это «забытое старое» в строительстве. Утверждается, что они представляют собой удобные, надежные конструкции из экологически чистых материалов по доступной цене. Каркасные купольные дома изготавливаются в заводских условиях, а заказчику доставляются в виде конструктора. На заранее подготовленном основании такой дом собирается в течение нескольких дней. Основное отличие от домов-«коробок»: основу ограждения пространства (стены, перекрытия и кровля) составляют круг и купол, совмещенные в одной конструкции.
Считается, что жилые дома купольного типа красивы и функциональны: они способны обеспечить максимум комфорта, и при этом весьма устойчивы. В любых климатических зонах купола выдерживали самую неистовую погоду. Такая форма строительной конструкции подвижна и позволяет без разрушения воспринимать вихревые, волновые и сейсмические критические нагрузки.
Геодезический купол известен с давних времен как особо прочная конструкция на грамм используемого материала, которым можно накрывать большие площади с использованием наименьшего количества строительных материалов. Есть данные, что купольную геодезическую конструкцию изобрели в России, но технология не прижилась. Впрочем, эскимосы строят свои юрты именно по купольной схеме. Однако в открытых источниках в качестве автора геодезического купола называется Ричард Бакминстер Фуллер — американский архитектор, дизайнер, инженер и изобретатель, который и запатентовал в 1951 году свою конструкцию. Одно из его достижений — разработка фуллеровой геометрии, в основе которой лежит векторное разбитие пространства. Основная единица такого деления — тетраэдр. Такое разбитие позволяет добиться оптимального заполнения пространства и наиболее полного использования структурной прочности материалов. Одним из применений фуллеровой геометрии является геодезический купол.
Сегодня в мире известно много технологий, по которым строятся дома и сооружения купольной формы. Во-первых, сами купола бывают геодезическими, стратодезическими, монолитными. Строительные материалы для заполнения каркасов и утеплители также применяются разные: фибробетонные и пластиковые панели, металлы, ПВХ, стекло.
В свою очередь, геодезические купола строят при помощи коннекторов и безконнекторным способом. Оба варианта имеют несколько способов, которые опираются на несколько технологий.
Стратодезические купола также возможны в нескольких вариантах: на фундаментах, поворачивающиеся на 330 градусов, опорные и безопорные, с различной геометрией пролетов.
А теперь — подробнее о свойствах сам купольных конструкций.
Как известно, энегроэффективность здания определяется поверхностной площадью (кровля плюс стены). И здесь преимущество на стороне купола, поскольку внешняя площадь купола почти на треть меньше, чем у параллелепипеда с такой же жилой площадью. Причем считается, что, чем больше размер купола, тем он эффективней. Обычно куполу требуется на 50 % меньше энергии, чем традиционному зданию, но есть купола, которые экономят до 75 % энергии, ещё быстрее возвращая владельцу средства, затраченные на его строительство.
По параметрам энергоэффективности купола могут быть пассивными и активно-пассивными. «Пассивные» дома требуют качественного (выше требований СНиПов) утепления фундамента и ограждающих конструкций, применения теплозащитных пленок, i-стекла, аргона в светопрозрачных конструкциях. Внутренние системы также нацелены на максимальное сохранение тепла: тамбур с двойной дверью на входе, грунтовый теплообменник, рекуператор, отопление «теплый пол» и т.п.
«Активно-пассивные» строения способны не только экономить энергоресурсы, но и сами их вырабатывать. Для этих целей в их энергосистемы встраиваются солнечные батареи, ветрогенераторы, тепловые насосы, гелиосистемы и т.д.
Сферическая поверхность рассеивает свет, тогда как прямоугольная — поглощает. Именно поэтому часто при отсутствии внутреннего освещения внутри купола светлее, чем снаружи. Благодаря минимальной площади поверхности в полусферическое помещение проникает снаружи меньше звуков. И большинство звуков, что проникли, благодаря многократному отражению гасятся, а остальные распределяются равномернее.
Так как купол не требует несущих стен по периметру помещения, это дает большую свободу планировки и не нарушает прочностных характеристик.
Разносторонняя ориентация дома-купола позволяет гибко размещать его на участке. К тому же можно возводить целые сферические архитектурные ансамбли, гармонично сочетающиеся друг с другом.
Форма купола ведет к тому, то ветер огибает здание с меньшим сопротивлением, чем в случае «коробкоподобного» строения. А такие природные нагрузки, как снег и землетрясения равномерно распределяются по всей поверхности.
Сферообразная форма дома идеальна с точки зрения бионергетики. По мнению некоторых специалистов, купольная конструкция дома напоминает фракционную линзу с фокусом внутри сферы, что позволяет собирать и аккумулировать энергию внутри дома, улучшая и структурируя энергетику человека. Так как в полусфере отсутствуют углы и грани, дом будет правильно устроен с точки зрения поклонников фэн-шуй.
Как и любое каркасное сооружение, купол — очень легкая конструкция, не требующая мощного дорогостоящего фундамента. Материалы, используемые при строительстве (за исключением термооболочки), выращены самой природой и являются экологически чистыми.
Круглый дом, по сути, это сплошная кровля, таким образом, имеется лишь один строительный элемент.
Все эти преимущества привели к широкому применению куполов в строительстве: от шатров, укрытия бассейнов и соляриев до павильонов торговых центров, выставок, вокзалов, аэропортов, ангаров, стадионов и цирков. В коттеджном строительстве купола только нащупывают свое место. Кстати, такие дома уже были популярны в 60-х годах прошлого века. Сегодня развитие интернета породило новую волну интереса к геодезическим и другим видам куполов.
Скорость постройки купольного здания очень высока. На готовый фундамент купол может быть установлен за 5—6 дней. Вся остальная работа уже может проводиться под куполом при любой погоде.
Говорят, что из готового домокомплекта любой взрослый человек сможет собрать купольный, круглый или построить монолитный купол по пневмокаркасной технологии. Вот только производств таких домокомплектов в нашей стране практически нет.
Купольные здания строятся в разных частях света. В Росси автору этих строк удалось найти несколько домов в Московской области (в столице есть и компания, которая серийно выпускает купольные домики) и один в Крыму. В Ленинградской области существует пока только один купольный дом во Всеволожске (по геодезической схеме), но «первый шар» уже брошен: два сферических дома собираются построить в Ропше уже весной 2012 года. Специалисты компании «Сферадомэко» в качестве конструктива выбрали не геодезический купол, имеющий множество сочленений, а монолитный, в виде полной полусферы. Разработчики уверены, что у такого купола большая прочность, поскольку стены и кровля, утеплители и конструктивные элементы связаны между собой с помощью клея и нержавеющего крепежа. Каркас будет устроен по принципу кружала из деревянных элементов. В качестве утепления используют эковату или соломенные маты. Фундаментом будут служить усиленные тавром блоки, уложенные по периметру полусферы.
Изнутри наружу конструкция будет состоять из следующих слоев: внутренняя отделка — утеплитель — гидроизоляция — гибкая кровля. Монтаж будет производиться непосредственно на участке из готовых комплектующих. В разных частях поверхности полусферы встроят оконные блоки, верхушку купола также могут застеклить — получится кусочек неба над головой. Каждый проект дома, равно как и проект его отопления, рассчитывается индивидуально.
Кружало, по БСЭ, это вспомогательное устройство (преимущественно из дерева) для временного поддержания опалубки при возведении каменных и железобетонных строительных конструкций криволинейного очертания (арок, сводов, куполов). Собираются такие деревянные конструкции из досок или реек по шаблону или макету. Кружалам придается форма будущей арочной конструкции, на которую опирается кирпичная кладка или бетонное литье. После высыхания кладки или литья кружала снимаются. Также кружалами называют сводчатую часть каминов, выложенную по пологой дуге в форме арки.
В нашем же случае кружало будет использоваться не как опалубка, а как самостоятельный конструктивный элемент. Подробности строители держат в секрете.
Эковата — это теплоизоляционный материал, состоящий из целлюлозного волокна и боросодержащих минералов, служащих в качестве антипиренов и антисептиков. Изготавливается из вторичного сырья на основе макулатурной бумаги путем её измельчения и размола до консистенции ваты. Эковата наносится на любые поверхности путем напыления, засыпки или укладки, при этом материал проникает даже в самые мелкие зазоры, и слой изоляции получается плотным и бесшовным, что устраняет потери тепла. Эковата обладает хорошими звукопоглощающими свойствами. Кроме того, эковата позволяет дышать стенным конструкциям, приспосабливаясь к температурным и влажностным колебаниям, выравнивая их и сохраняя свои теплоизоляционные свойства до 20 % влажности. Она впитывает избыток влаги и постепенно передает её в окружающую среду, при этом стена и потолок остаются сухими, полиэтиленовая пароизоляция не требуется. Присутствие негорючих добавок — антипиренов предохраняет утеплитель от возгорания. В случае возникновения пожара эковата не выделяет токсичные газы. Эковата может быть распылена на любую поверхность: дерево, металл, бетон, кирпич, стекло. При укладке нет отходов и излишков.
Прессованная солома является эффективным утеплителем, а в ряде случаев — и самонесущим строительным материалом. Каркасно-соломенная технология известна во всем мире, в т числе на севере Канады.
Для соломенных блоков обычно используется солома ржи, льна или пшеницы. Солома прессуется пресс-подборщиками или вручную на специальных прессах. Спрессованный блок перевязывается металлической проволокой или нейлоновым шнуром. Размер блоков в среднем составляет 90 см в длину, 45 см в ширину и 35 см в высоту. Вес блока около 23 кг. В каркасном методе блоки плотно набиваются в каркас, скрепляются между собой вертикальными кольями либо раствором. Для прочности вместо деревянных кольев могут применяться металлические или пластиковые штанги — нижний конец штанги крепится к фундаменту, к верхнему концу штанги крепится гайка для стяжки соломенных блоков.
Поверх уложенных соломенных блоков наносится сетка и несколько слоев штукатурки толщиной до 75 мм. Штукатурка предохраняет соломенные блоки от воды, огня, вредителей.
Преимущества такого метода строительства — низкая стоимость и простота возведения. Техника возведения стен из соломенных блоков настолько проста, что ею может овладеть практически любой человек, причем в очень короткий срок. По исследованиям Академгородка г. Новосибирска, солома повышает биоэнергетику человека более чем на пять процентов. В условиях Сибири дома из несущих соломенных блоков толщиной 700 мм практически не требуют отопления.
Одним словом, купольные здания можно отнести к суперсовременным постройкам: энергоэффективным, сейсмоустойчивым, экологичным. Вопрос — как долго массовое сознание будет привыкать, что в шароподобном или полусферическом доме ещё и комфортно.