Проектирование для Земли: Глобальное руководство по домам, защищенным землей

Дома, защищенные землей, также известные как подземные дома или дома с земляной бермой, представляют собой уникальный и все более актуальный подход к устойчивой архитектуре. Эти конструкции используют землю в качестве тепловой массы, предлагая значительную экономию энергии, защиту от экстремальных погодных условий и уменьшенный экологический след. В этом руководстве рассматриваются принципы, преимущества, конструктивные особенности и разнообразные архитектурные стили домов, защищенных землей, по всему миру.

Что такое архитектура, защищенная землей?

Архитектура, защищенная землей, - это практика проектирования и строительства сооружений, которые частично или полностью заглублены в землю. Этот подход к проектированию использует стабильную температуру и изоляционные свойства земли для создания комфортной и энергоэффективной среды обитания. Конкретные методы проектирования и строительства варьируются в зависимости от местного климата, состояния почвы и доступных ресурсов, что приводит к разнообразию домов, защищенных землей, по всему миру.

Преимущества домов, защищенных землей

Дома, защищенные землей, предлагают множество преимуществ по сравнению с традиционным надземным строительством:

Энергоэффективность

Земля действует как естественный изолятор, поддерживая относительно постоянную температуру круглый год. Это снижает потребность в отоплении зимой и охлаждении летом, что приводит к значительной экономии энергии. Исследования показали, что дома, защищенные землей, могут снизить потребление энергии на 50-80% по сравнению с традиционными домами.

Пример: В умеренном климате, таком как некоторые части Северной Европы или Тихоокеанского Северо-Запада Соединенных Штатов, дом, защищенный землей, требует значительно меньше отопления в зимние месяцы. Тепловая масса земли буферизует внутреннюю температуру, снижая зависимость от ископаемого топлива или электроэнергии для отопления.

Защита от экстремальных погодных условий

Дома, защищенные землей, обладают высокой устойчивостью к экстремальным погодным явлениям, таким как ураганы, торнадо, землетрясения и лесные пожары. Земля обеспечивает защитный барьер от сильных ветров, летящих обломков и сильной жары, что делает эти дома безопасным убежищем в районах, подверженных стихийным бедствиям.

Пример: В регионах, подверженных ураганам, таких как Карибский бассейн или юго-восток Соединенных Штатов, дома, защищенные землей, обеспечивают повышенную структурную устойчивость и защиту от повреждений от ветра и наводнений по сравнению с традиционным строительством.

Снижение шума

Земля действует как естественный звуковой барьер, значительно снижая шумовое загрязнение из внешних источников. Это создает мирную и тихую среду обитания, особенно полезную в городских районах или вблизи оживленных дорог.

Пример: Вблизи аэропортов или промышленных зон дома, защищенные землей, могут значительно минимизировать проникновение шума, создавая более спокойное жилое пространство для жителей.

Снижение затрат на обслуживание

Дома, защищенные землей, обычно требуют меньше обслуживания, чем обычные дома. Земля защищает внешние стены от атмосферных воздействий и повреждений, снижая необходимость в покраске, ремонте сайдинга и других работах по обслуживанию.

Пример: В суровых климатических условиях со значительными колебаниями температуры уменьшенное воздействие элементов приводит к снижению затрат на обслуживание и увеличению срока службы строительных материалов.

Экологические преимущества

Дома, защищенные землей, имеют меньший экологический след по сравнению с обычными домами. Они требуют меньше энергии для отопления и охлаждения, снижают зависимость от невозобновляемых ресурсов и минимизируют нарушение окружающего ландшафта. Использование устойчивых строительных материалов, таких как трамбованная земля или переработанные материалы, еще больше повышает их экологические преимущества.

Пример: Дом, защищенный землей, построенный из местных материалов и включающий принципы пассивного солнечного проектирования, демонстрирует приверженность устойчивому образу жизни и снижает общее воздействие здания на окружающую среду.

Конфиденциальность

Дома, защищенные землей, обеспечивают повышенную конфиденциальность благодаря своей частично или полностью заглубленной конструкции. Это может быть особенно привлекательным в густонаселенных районах или для людей, ищущих уединенную среду обитания.

Эстетическая привлекательность

Хотя дома, защищенные землей, часто ассоциируются с определенным архитектурным стилем, они могут быть спроектированы так, чтобы быть эстетически привлекательными и органично вписываться в окружающий ландшафт. Многие дома, защищенные землей, имеют зеленые крыши, которые еще больше улучшают их внешний вид и обеспечивают дополнительную изоляцию.

Типы конструкций, защищенных землей

Существует несколько различных типов конструкций, защищенных землей, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки:

Дома с бермой

Дома с бермой являются наиболее распространенным типом конструкции, защищенной землей. Они встроены в склон холма, при этом земля насыпана на одну или несколько внешних стен. Крыша обычно открыта, но ее также можно покрыть землей для обеспечения дополнительной изоляции.

Преимущества: Относительно просты в строительстве, хорошее естественное освещение и вентиляция, могут быть адаптированы к различным условиям участка.

Недостатки: Требуется подходящий склон холма, возможность возникновения проблем с влажностью, если не обеспечена надлежащая гидроизоляция.

Пример: Многие дома с земляной бермой можно найти в регионах с холмистой местностью, таких как некоторые части Среднего Запада Соединенных Штатов или Южная Англия.

Дома в холме

Дома в холме строятся непосредственно в склоне холма, при этом вся конструкция, за исключением входа, заглублена. Крыша и стены полностью покрыты землей.

Преимущества: Отличная изоляция, максимальная защита от элементов, хорошая конфиденциальность.

Недостатки: Может быть трудно и дорого построить, ограниченное естественное освещение и вентиляция, требуется тщательная гидроизоляция.

Пример: Съемочная площадка «Хоббитон» в Новой Зеландии, хотя и вымышленная, представляет собой визуально привлекательный пример жилищ в холме.

Подземные дома

Подземные дома полностью заглублены ниже уровня земли, при этом крыша и стены покрыты землей. Доступ к ним обычно осуществляется по лестнице или пандусу.

Преимущества: Максимальная изоляция и защита, отличная конфиденциальность, минимальное визуальное воздействие на ландшафт.

Недостатки: Трудно и дорого построить, требуется обширная выемка грунта, ограниченное естественное освещение и вентиляция, требуется тщательная гидроизоляция и дренаж.

Пример: Некоторые подземные дома строятся в засушливом климате, чтобы воспользоваться охлаждающими свойствами земли, например, в некоторых частях юго-запада Соединенных Штатов или на Ближнем Востоке.

Камерные дома

Камерные дома строятся над землей, а затем покрываются землей. Они могут быть построены с использованием различных материалов, таких как бетон, сталь или дерево.

Преимущества: Легче строить, чем дома в холме или подземные дома, хорошая гибкость в дизайне, могут быть адаптированы к различным условиям участка.

Недостатки: Может быть дороже, чем дома с бермой, требуется тщательная гидроизоляция и дренаж.

Пример: Камерные дома могут быть хорошим вариантом для ровных участков, где нет склона холма.

Рекомендации по проектированию домов, защищенных землей

Проектирование дома, защищенного землей, требует тщательного рассмотрения нескольких факторов:

Состояние почвы

Тип почвы является критическим фактором при проектировании и строительстве домов, защищенных землей. Почва должна быть стабильной, хорошо дренированной и свободной от загрязнений. Геотехническое исследование необходимо для определения несущей способности почвы, проницаемости и химического состава.

Пример: Глинистые почвы могут быть проблематичными из-за их плохого дренажа и склонности к расширению и сжатию при изменении влажности. Песчаные или гравийные почвы обычно предпочтительнее из-за их хороших дренажных свойств.

Гидроизоляция

Гидроизоляция необходима для предотвращения проникновения влаги в конструкцию и причинения ущерба. Комплексная система гидроизоляции должна включать в себя водонепроницаемую мембрану, дренажный слой и надлежащий уклон для отвода воды от здания.

Пример: Бентонитовая глина является распространенным гидроизоляционным материалом, используемым в строительстве домов, защищенных землей. Она расширяется при намокании, создавая водонепроницаемое уплотнение.

Структурная целостность

Конструкция должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать вес земли и любые дополнительные нагрузки, такие как снег или растительность. Железобетон является распространенным строительным материалом для домов, защищенных землей, благодаря своей прочности и долговечности. Альтернативные материалы, такие как трамбованная земля или земляные мешки, требуют специального проектирования и методов строительства.

Пример: Правильно спроектированные железобетонные стены и крыша необходимы для поддержки земляной нагрузки и обеспечения структурной целостности здания.

Вентиляция

Надлежащая вентиляция необходима для поддержания качества воздуха в помещении и предотвращения накопления влаги. Естественная вентиляция может быть достигнута за счет использования стратегически расположенных окон и вентиляционных отверстий. Механические системы вентиляции также могут быть необходимы, особенно в полностью подземных домах.

Пример: Пассивная система вентиляции, которая использует эффект стека для подачи свежего воздуха в дом и удаления затхлого воздуха, может значительно улучшить качество воздуха в помещении.

Освещение

Естественного освещения может быть трудно достичь в домах, защищенных землей, особенно в полностью подземных конструкциях. Мансардные окна, световые колодцы и стратегически расположенные окна могут помочь максимизировать проникновение естественного света. Искусственное освещение должно быть энергоэффективным и обеспечивать адекватное освещение.

Пример: Световые трубы, также известные как трубчатые устройства дневного света, могут эффективно доставлять естественный свет во внутренние помещения, не нарушая изоляцию здания.

Доступность

Доступность является важным фактором, особенно для людей с ограниченными возможностями передвижения. Пандусы, лифты и широкие дверные проемы могут быть необходимы для обеспечения доступности дома для всех жильцов.

Пример: Проектирование входа с пологим уклоном вместо лестницы может сделать дом более доступным для пользователей инвалидных колясок.

Местные строительные нормы и правила

Важно соблюдать все местные строительные нормы и правила. Некоторые юрисдикции могут иметь особые требования к строительству домов, защищенных землей, такие как отступы, дренаж и конструктивное проектирование.

Устойчивые строительные материалы для домов, защищенных землей

Выбор строительных материалов имеет решающее значение для устойчивости домов, защищенных землей. Устойчивые материалы минимизируют воздействие строительного процесса на окружающую среду и способствуют созданию более здоровой внутренней среды.

Трамбованная земля

Трамбованная земля - это натуральный строительный материал, изготовленный из уплотненной почвы, гравия и глины. Он прочный, огнестойкий и обладает отличными теплоаккумулирующими свойствами. Стены из трамбованной земли могут быть несущими, что устраняет необходимость в отдельном несущем каркасе.

Пример: Конструкции из трамбованной земли обычно используются в засушливом климате из-за их способности регулировать температуру и влажность в помещении.

Земляные мешки

Земляные мешки изготавливаются из полипропиленовых или мешковинных мешков, наполненных почвой. Они складываются и утрамбовываются для создания стен. Строительство из земляных мешков - это недорогой и устойчивый метод строительства, который подходит для различных климатических условий.

Пример: Дома из земляных мешков часто используются в районах, подверженных стихийным бедствиям, из-за их доступности, простоты строительства и устойчивости к землетрясениям и наводнениям.

Переработанные материалы

Переработанные материалы, такие как переработанный бетон, переработанная сталь и переработанный пластик, могут использоваться в строительстве домов, защищенных землей, для сокращения отходов и сохранения ресурсов.

Пример: Переработанный бетон можно использовать в качестве материала для фундамента или в качестве заполнителя в бетонных стенах.

Дерево

Дерево можно использовать для каркаса, кровли и внутренней отделки. Следует соблюдать принципы устойчивого лесопользования, чтобы гарантировать ответственный сбор древесины.

Пример: Использование древесины, полученной из экологически чистых лесов, помогает минимизировать воздействие строительства из древесины на окружающую среду.

Глобальные примеры домов, защищенных землей

Дома, защищенные землей, можно найти в различных климатических условиях и культурах по всему миру. Вот несколько примечательных примеров:

Дом Хоббита, Уэльс

Этот экологичный дом был построен семьей в Уэльсе с использованием устойчивых материалов и традиционных строительных технологий. Он частично заглублен в землю и имеет зеленую крышу, органично вписываясь в окружающий ландшафт.

Малатор, Уэльс

Малатор, также известный как дом Телепузиков, - это уникальный дом, защищенный землей, расположенный в Пембрукшире, Уэльс. Конструкция встроена в склон холма и имеет одно окно с видом на море.

Пещерные жилища Каппадокии, Турция

На протяжении веков люди в Каппадокии, Турция, жили в пещерных жилищах, высеченных в мягкой вулканической породе. Эти дома обеспечивают естественную изоляцию и защиту от непогоды.

Подземный город Кубер-Педи, Австралия

Кубер-Педи, Австралия, - это город по добыче опалов, где многие жители живут в подземных домах, чтобы спастись от сильной жары. Эти дома известны как «землянки» и обеспечивают комфортную и энергоэффективную среду обитания.

Земные корабли, Соединенные Штаты

Земные корабли - это автономные дома, построенные из переработанных материалов, таких как шины, бутылки и банки. Они спроектированы таким образом, чтобы быть самодостаточными, с системами сбора воды, солнечной энергии и управления отходами. Они преимущественно встречаются на юго-западе Соединенных Штатов, но приобретают популярность во всем мире.

Будущее архитектуры, защищенной землей

Поскольку опасения по поводу изменения климата и устойчивости продолжают расти, архитектура, защищенная землей, готова стать все более важной строительной тенденцией. Благодаря достижениям в строительных технологиях и растущему осознанию преимуществ устойчивой жизни, дома, защищенные землей, становятся все более доступными и недорогими. Принимая принципы проектирования, защищенного землей, мы можем создавать более устойчивые, энергоэффективные и экологически чистые дома для будущего.

Заключение

Дома, защищенные землей, предлагают уникальное и убедительное решение проблем устойчивой жизни. Используя естественные изоляционные свойства земли и используя устойчивые строительные материалы, эти дома могут значительно сократить потребление энергии, защитить от экстремальных погодных условий и минимизировать их воздействие на окружающую среду. По мере того как мы смотрим в сторону более устойчивого будущего, архитектура, защищенная землей, может сыграть значительную роль в создании более устойчивой и экологически ответственной среды обитания. Дальнейшие исследования и разработки в этой области имеют решающее значение для того, чтобы сделать жизнь в домах, защищенных землей, более доступным и распространенным вариантом во всем мире.