Дома, защищённые землёй: Проектирование подземных зданий для устойчивого будущего

По мере того как мировое внимание к устойчивому развитию усиливается, инновационные проекты зданий приобретают всё большую известность. Среди них дома, защищённые землёй, также известные как подземные дома или жилища, интегрированные в землю, предлагают убедительное решение для энергоэффективности, защиты окружающей среды и комфортного проживания. Это всеобъемлющее руководство исследует принципы проектирования, преимущества, методы строительства и мировые примеры домов, защищённых землёй, демонстрируя их потенциал для устойчивого будущего.

Что такое дома, защищённые землёй?

Дома, защищённые землёй, — это строения, которые используют окружающий грунт для обеспечения тепловой массы, защиты и устойчивости. Они частично или полностью покрыты землёй, которая действует как изоляция, смягчает температурные колебания и обеспечивает естественный барьер от стихий. Конструкция может варьироваться от простых обвалованных строений до полностью подземных жилищ, каждое из которых предлагает уникальные преимущества.

Типы конструкций домов, защищённых землёй

Дома, защищённые землёй, существуют в различных формах, каждая из которых имеет свои строительные и проектные особенности:

Дома с обваловкой (бермированные): Эти дома встроены в склон холма или примыкают к земляной насыпи с одной или нескольких сторон. Они относительно просты в строительстве и позволяют размещать обычные окна на открытых стенах.
Дома на склоне (врезанные в рельеф): Эти дома строятся на склоне или холме, при этом одна сторона полностью открыта. Такая конструкция обеспечивает естественное освещение и вентиляцию с открытой стороны, в то время как земля обеспечивает изоляцию с других сторон.
Подземные дома (с атриумом): Эти дома полностью находятся под землей, а внутренний двор или атриум обеспечивает естественное освещение и вентиляцию. Эта конструкция предлагает максимальную защиту от стихий и превосходную энергоэффективность.
Пещерные дома: Вырываются непосредственно в земле, часто с использованием существующих пещер или созданием искусственных.

Преимущества домов, защищённых землёй

Дома, защищённые землёй, предлагают множество преимуществ, что делает их привлекательным вариантом для экологически сознательных домовладельцев:

Энергоэффективность

Основным преимуществом земляного укрытия является его превосходная энергоэффективность. Окружающая земля действует как тепловая масса, поглощая и сохраняя тепло летом и высвобождая его зимой. Это снижает потребность в отоплении и охлаждении, что приводит к значительной экономии энергии. Исследования показали, что дома, защищённые землёй, могут сократить потребление энергии на 50-80% по сравнению с обычными домами.

Пример: В регионах с экстремальными колебаниями температуры, таких как Средний Запад Америки или Центральная Европа, дома, защищённые землёй, поддерживают относительно постоянную внутреннюю температуру круглый год, минимизируя зависимость от систем ОВКВ.

Защита окружающей среды

Дома, защищённые землёй, оказывают минимальное воздействие на окружающую среду. Они снижают потребление энергии, экономят природные ресурсы и минимизируют нарушение окружающего ландшафта. Вписываясь в окружающую среду, они также сохраняют зелёные насаждения и предоставляют среду обитания для диких животных. Кроме того, земляное покрытие может служить садом или зелёной крышей, дополнительно повышая биоразнообразие и уменьшая сток ливневых вод.

Звукоизоляция

Земля обеспечивает отличную звукоизоляцию, создавая тихую и спокойную жилую среду. Это особенно полезно в шумных городских районах или вблизи оживлённых дорог или аэропортов. Дома, защищённые землёй, могут значительно снизить шумовое загрязнение, повышая качество жизни жильцов.

Защита от стихийных бедствий

Дома, защищённые землёй, обеспечивают превосходную защиту от экстремальных погодных условий, таких как штормы, ураганы, торнадо и землетрясения. Земляное покрытие создаёт естественный барьер от ветра, дождя и снега, снижая риск повреждений и обеспечивая безопасность жильцов. В районах, подверженных стихийным бедствиям, дома, защищённые землёй, предлагают устойчивый и безопасный вариант проживания.

Долговечность и низкие эксплуатационные расходы

Дома, защищённые землёй, обычно строятся из прочных материалов, таких как железобетон или сталь, которые устойчивы к гниению и поражению насекомыми. Земляное покрытие защищает конструкцию от стихий, снижая потребность в обслуживании и продлевая её срок службы. Хотя первоначальные затраты на строительство могут быть выше, долгосрочная экономия на энергии и обслуживании может компенсировать эти расходы.

Приватность и безопасность

Дома, защищённые землёй, обеспечивают повышенную приватность и безопасность. Земляное покрытие создаёт естественный барьер от нежелательных вторжений, создавая уединённую и приватную жилую среду. Это особенно привлекательно для тех, кто ищет мирное и безопасное убежище от внешнего мира.

Проектные соображения для домов, защищённых землёй

Проектирование дома, защищённого землёй, требует тщательного учёта различных факторов для обеспечения прочности конструкции, энергоэффективности и комфортного проживания:

Проектирование конструкций

Конструкция дома, защищённого землёй, должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать вес земляного покрытия и боковое давление грунта. Железобетон является наиболее распространённым материалом для стен и крыши, так как он обеспечивает отличную прочность и долговечность. Правильный дренаж также имеет решающее значение для предотвращения повреждения водой и поддержания целостности конструкции.

Гидроизоляция

Гидроизоляция необходима для предотвращения проникновения влаги в конструкцию. Высококачественная гидроизоляционная мембрана должна быть нанесена на наружные стены и крышу перед укладкой земляного покрытия. Необходимо установить надлежащие дренажные системы, такие как французский дренаж, для отвода воды от дома. Важно учитывать местный уровень грунтовых вод и состав почвы для адаптации стратегии гидроизоляции.

Изоляция

Хотя земля обеспечивает естественную изоляцию, может потребоваться дополнительная изоляция, особенно в более холодных климатических условиях. Жёсткая пенопластовая изоляция обычно используется для улучшения тепловых характеристик и предотвращения конденсации. Расположение и толщина изоляции должны быть тщательно рассчитаны для оптимизации энергоэффективности.

Вентиляция и естественное освещение

Правильная вентиляция имеет решающее значение для предотвращения накопления влаги и поддержания качества воздуха. Естественная вентиляция может быть достигнута через окна, световые люки или атриумы. В подземных домах могут потребоваться механические системы вентиляции для обеспечения достаточного воздухообмена. Максимизация естественного света также важна для создания комфортного и привлекательного жилого пространства. Стратегии включают стратегически расположенные окна, световые колодцы и отражающие поверхности.

Тип почвы и дренаж

Тип почвы, окружающей дом, может значительно повлиять на его эксплуатационные характеристики. Хорошо дренируемая почва, такая как песок или гравий, предпочтительнее глины, которая может задерживать влагу и оказывать чрезмерное давление на конструкцию. Дренажные системы должны быть спроектированы с учётом типа почвы для предотвращения накопления воды. Рекомендуется провести геотехническое обследование для оценки состояния почвы перед строительством.

Пассивный солнечный дизайн

Принципы пассивного солнечного дизайна могут быть использованы для максимального использования преимуществ солнечного света. Ориентация дома для использования солнечного тепла зимой и обеспечение затенения летом может дополнительно снизить потребление энергии. Использование материалов с тепловой массой, таких как бетон или камень, также может помочь регулировать внутреннюю температуру.

Технологии строительства домов, защищённых землёй

Строительство дома, защищённого землёй, требует специализированных технологий и опыта. Вот некоторые распространённые методы:

Метод "выкопай и накрой" (Cut and Cover)

Этот метод включает в себя выемку грунта на участке, строительство дома, а затем его покрытие землёй. Это самый распространённый и простой подход к строительству домов, защищённых землёй. Процесс выемки требует тщательного планирования для обеспечения устойчивости и предотвращения обвалов. Может потребоваться крепление откосов и распорки для поддержки стенок котлована.

Сборный железобетон

Сборные железобетонные элементы, такие как стеновые и кровельные панели, могут использоваться для ускорения процесса строительства. Эти элементы изготавливаются вне строительной площадки, а затем транспортируются на место для сборки. Сборный железобетон обеспечивает отличную прочность и долговечность и может быть адаптирован под конкретные требования проекта.

Торкрет-бетон

Торкрет-бетон, также известный как набрызг-бетон, — это метод нанесения бетона с помощью пневматического шланга. Он обычно используется для создания изогнутых или сложных форм и обеспечивает бесшовную и водонепроницаемую конструкцию. Торкрет-бетон особенно хорошо подходит для строительства домов, защищённых землёй, с арочными крышами или стенами.

Утрамбованная земля (Rammed Earth)

Утрамбованная земля — это устойчивая строительная техника, которая включает уплотнение почвы между формами для создания плотных и прочных стен. Хотя она обычно не используется для всей конструкции дома, защищённого землёй, её можно включить в проект для добавления тепловой массы и эстетической привлекательности. Утрамбованная земля является недорогим и экологически чистым вариантом.

Мировые примеры домов, защищённых землёй

Дома, защищённые землёй, можно найти в различных климатических условиях и регионах по всему миру, что демонстрирует их адаптируемость и универсальность:

Дом Хоббита (Уэльс, Великобритания)

Спроектированный и построенный Саймоном Дейлом, этот экологичный дом расположен на склоне холма в Уэльсе. Сделанный из переработанных и натуральных материалов, он является примером устойчивого образа жизни и гармонии с природой. Это яркий пример недорогого жилища, защищённого землёй, с низким воздействием на окружающую среду.

Малатор (Уэльс, Великобритания)

Также известный как Дом Телепузиков, Малатор — это культовый дом, защищённый землёй, спроектированный Future Systems. Он встроен в склон холма с видом на залив Сент-Брайдс в Пембрукшире, Уэльс. Его уникальный дизайн и интеграция с ландшафтом сделали его знаменитым примером архитектуры, защищённой землёй.

Земные корабли (Различные локации, США и по всему миру)

Земные корабли — это самодостаточные, устойчивые дома, построенные из переработанных материалов, таких как шины, бутылки и банки. Они спроектированы для автономной работы, используя солнечную энергию, сбор дождевой воды и естественную вентиляцию. Земные корабли можно найти в различных местах по всему миру, включая Нью-Мексико, США, и они демонстрируют потенциал устойчивого и доступного жилья.

Пещерные жилища (Каппадокия, Турция)

Каппадокия славится своими древними пещерными жилищами, которые были заселены на протяжении веков. Эти дома высечены в мягкой вулканической породе и обеспечивают естественную изоляцию и защиту от стихий. Хотя они не построены в современном смысле, они представляют собой исторический пример земляного укрытия и его преимуществ.

Green Magic Homes (Различные локации)

Green Magic Homes предлагают модульную систему строительства домов, защищённых землёй, с использованием сборных компонентов из стеклопластика (FRP). Эти дома спроектированы для лёгкой сборки и покрытия землёй, создавая устойчивые и энергоэффективные жилища. Они представляют собой современный подход к строительству, защищённому землёй, и доступны в различных местах по всему миру.

Проблемы и соображения

Хотя дома, защищённые землёй, предлагают многочисленные преимущества, есть также проблемы и соображения, которые следует учитывать:

Первоначальные затраты

Первоначальные затраты на строительство дома, защищённого землёй, могут быть выше, чем у обычного дома, из-за требуемых специализированных проектных и строительных технологий. Однако долгосрочная экономия на энергии и обслуживании может компенсировать эти затраты.

Строительные нормы и правила

Строительные нормы и правила могут быть не разработаны специально для домов, защищённых землёй, что может создавать трудности при получении разрешений и согласований. Важно работать с опытными архитекторами и инженерами, знакомыми с местными строительными нормами и способными пройти процесс получения разрешений.

Финансирование

Получение финансирования для дома, защищённого землёй, может быть сложнее, чем для обычного дома, поскольку кредиторы могут быть не знакомы с этим типом строительства. Важно исследовать кредиторов, которые специализируются на устойчивых или альтернативных строительных проектах.

Управление влажностью

Правильное управление влажностью имеет решающее значение для предотвращения повреждения водой и поддержания качества воздуха. Хорошо спроектированная система гидроизоляции и адекватная вентиляция являются обязательными. Регулярные проверки и техническое обслуживание также важны для обеспечения долгосрочной эксплуатации дома.

Психологические аспекты

Некоторые люди могут считать проживание в доме, защищённом землёй, клаустрофобным или изолирующим. Важно учитывать эти психологические факторы и проектировать дом так, чтобы максимизировать естественное освещение и вентиляцию. Хорошо спроектированный атриум или внутренний двор может создать ощущение открытости и связи с внешним миром.

Будущее домов, защищённых землёй

По мере роста спроса на устойчивое и энергоэффективное жильё, дома, защищённые землёй, готовы играть всё более важную роль в будущем проектирования зданий. Достижения в технологиях строительства, материалах и технологиях делают дома, защищённые землёй, более доступными и недорогими. Благодаря своим многочисленным преимуществам и минимальному воздействию на окружающую среду, дома, защищённые землёй, предлагают многообещающее решение для создания более устойчивого и жизнеспособного будущего.

Заключение

Дома, защищённые землёй, представляют собой уникальный и убедительный подход к устойчивому проектированию зданий. Используя природные свойства земли, эти дома обеспечивают превосходную энергоэффективность, защиту окружающей среды и комфортное проживание. Хотя существуют проблемы, которые следует учитывать, преимущества земляного укрытия значительно перевешивают недостатки. По мере того как мы стремимся к более устойчивому будущему, дома, защищённые землёй, предлагают жизнеспособное и инновационное решение для создания более гармоничных отношений между человеком и окружающей средой. От жилищ, вдохновлённых хоббитами, до современных, технологически продвинутых проектов, дома, защищённые землёй, демонстрируют непреходящую привлекательность и адаптируемость этой древней строительной традиции.