Заглиблені будинки: проектування підземних будівель для сталого майбутнього

У міру того, як глобальна увага до сталого розвитку посилюється, інноваційні проєкти будівель набувають все більшої популярності. Серед них заглиблені будинки, також відомі як підземні або інтегровані в землю житла, пропонують переконливе рішення для енергоефективності, захисту навколишнього середовища та комфортного проживання. Цей вичерпний посібник досліджує принципи проєктування, переваги, технології будівництва та світові приклади заглиблених будинків, демонструючи їхній потенціал для сталого майбутнього.

Що таке заглиблені будинки?

Заглиблені будинки — це споруди, які використовують навколишній ґрунт для теплової маси, захисту та стабільності. Вони частково або повністю вкриті землею, яка діє як ізоляція, пом'якшує коливання температури та забезпечує природний бар'єр проти стихій. Проєкти можуть варіюватися від простих конструкцій з обвалуванням до повністю підземних жител, кожен з яких пропонує унікальні переваги.

Типи проєктів заглиблених будинків

Заглиблені будинки бувають різних форм, кожна з яких має свої особливості будівництва та проєктування:

• Будинки з обвалуванням (бермові): Ці будинки вбудовуються в схил пагорба або примикають до земляного насипу з одного чи кількох боків. Вони відносно прості в будівництві та дозволяють розміщувати звичайні вікна на відкритих стінах.
• Врізані в схил (фасадні) будинки: Ці будинки вбудовуються в схил пагорба, залишаючи один бік повністю відкритим. Такий проєкт забезпечує природне освітлення та вентиляцію з відкритого боку, тоді як земля ізолює інші сторони.
• Підземні (атріумні) будинки: Ці будинки повністю знаходяться під землею, а центральний дворик або атріум забезпечує природне світло та вентиляцію. Такий дизайн пропонує максимальний захист від стихій та відмінну енергоефективність.
• Печерні будинки: Викопані безпосередньо в землі, часто з використанням існуючих печер або створенням штучних.

Переваги заглиблених будинків

Заглиблені будинки пропонують безліч переваг, що робить їх привабливим варіантом для екологічно свідомих власників:

Енергоефективність

Основною перевагою заглиблення в землю є його виняткова енергоефективність. Навколишній ґрунт діє як теплова маса, поглинаючи та зберігаючи тепло влітку і віддаючи його взимку. Це зменшує потребу в опаленні та охолодженні, що призводить до значної економії енергії. Дослідження показали, що заглиблені будинки можуть зменшити споживання енергії на 50% до 80% порівняно зі звичайними будинками.

Приклад: У регіонах з екстремальними коливаннями температур, таких як американський Середній Захід або Центральна Європа, заглиблені будинки підтримують відносно постійну внутрішню температуру протягом усього року, мінімізуючи залежність від систем опалення, вентиляції та кондиціонування.

Захист довкілля

Заглиблені будинки мають мінімальний вплив на навколишнє середовище. Вони зменшують споживання енергії, зберігають природні ресурси та мінімізують порушення навколишнього ландшафту. Вписуючись в оточення, вони також зберігають зелені насадження та створюють середовище існування для диких тварин. Крім того, земляний покрив може слугувати садом або зеленим дахом, що ще більше сприяє біорізноманіттю та зменшує стік дощової води.

Звукоізоляція

Земля забезпечує чудову звукоізоляцію, створюючи тихе та спокійне житлове середовище. Це особливо корисно в галасливих міських районах або поблизу жвавих автомагістралей чи аеропортів. Заглиблені будинки можуть значно зменшити шумове забруднення, покращуючи якість життя мешканців.

Захист від стихій

Заглиблені будинки пропонують чудовий захист від екстремальних погодних умов, таких як шторми, урагани, торнадо та землетруси. Земляний покрив є природним бар'єром проти вітру, дощу та снігу, зменшуючи ризик пошкодження та забезпечуючи безпеку мешканців. У районах, схильних до стихійних лих, заглиблені будинки є стійким і безпечним варіантом житла.

Довговічність та низькі витрати на обслуговування

Заглиблені будинки зазвичай будують з довговічних матеріалів, таких як залізобетон або сталь, які стійкі до гниття та ураження комахами. Земляний покрив захищає конструкцію від стихій, зменшуючи потребу в обслуговуванні та подовжуючи термін її служби. Хоча початкові витрати на будівництво можуть бути вищими, довгострокова економія на енергії та обслуговуванні може компенсувати ці витрати.

Приватність та безпека

Заглиблені будинки пропонують підвищену приватність та безпеку. Земляний покрив є природним бар'єром проти небажаних вторгнень, створюючи відокремлене та приватне житлове середовище. Це особливо привабливо для тих, хто шукає мирного та безпечного притулку від зовнішнього світу.

Особливості проєктування заглиблених будинків

Проєктування заглибленого будинку вимагає ретельного врахування різних факторів для забезпечення структурної цілісності, енергоефективності та комфортного проживання:

Конструктивне рішення

Конструкція заглибленого будинку повинна бути достатньо міцною, щоб витримувати вагу земляного покриву та бічний тиск ґрунту. Залізобетон є найпоширенішим матеріалом для стін і даху, оскільки він забезпечує відмінну міцність та довговічність. Належний дренаж також має вирішальне значення для запобігання пошкодженню водою та збереження структурної цілісності.

Гідроізоляція

Гідроізоляція є надзвичайно важливою для запобігання проникненню вологи в конструкцію. Високоякісну гідроізоляційну мембрану слід наносити на зовнішні стіни та дах перед укладанням земляного покриву. Необхідно встановити належні дренажні системи, такі як французький дренаж, для відведення води від будинку. Важливо враховувати місцевий рівень ґрунтових вод та склад ґрунту, щоб адаптувати стратегію гідроізоляції.

Теплоізоляція

Хоча земля забезпечує природну ізоляцію, може знадобитися додаткове утеплення, особливо в холодних кліматичних умовах. Жорстка пінопластова ізоляція зазвичай використовується для покращення теплових характеристик та запобігання утворенню конденсату. Розміщення та товщину ізоляції слід ретельно розраховувати для оптимізації енергоефективності.

Вентиляція та природне освітлення

Належна вентиляція має вирішальне значення для запобігання накопиченню вологи та підтримки якості повітря. Природну вентиляцію можна забезпечити за допомогою вікон, мансардних вікон або атріумів. У підземних будинках можуть знадобитися системи механічної вентиляції для забезпечення належного повітрообміну. Максимізація природного світла також важлива для створення комфортного та затишного житлового простору. Стратегії включають стратегічно розташовані вікна, світлові колодязі та світловідбивні поверхні.

Тип ґрунту та дренаж

Тип ґрунту навколо будинку може суттєво впливати на його експлуатаційні характеристики. Добре дренований ґрунт, такий як пісок або гравій, є кращим за глину, яка може утримувати вологу та чинити надмірний тиск на конструкцію. Належні дренажні системи повинні бути розроблені з урахуванням типу ґрунту для запобігання накопиченню води. Перед будівництвом рекомендується провести геотехнічне дослідження для оцінки стану ґрунту.

Пасивний сонячний дизайн

Принципи пасивного сонячного дизайну можна використовувати для максимального використання переваг сонячного світла. Орієнтація будинку для використання сонячного тепла взимку та забезпечення затінення влітку може ще більше знизити споживання енергії. Використання матеріалів з високою тепловою масою, таких як бетон або камінь, також може допомогти регулювати температуру в приміщенні.

Технології будівництва заглиблених будинків

Будівництво заглибленого будинку вимагає спеціалізованих технологій та досвіду. Ось деякі поширені методи:

Котлованний метод (викопати й накрити)

Цей метод передбачає розкопування ділянки, будівництво будинку, а потім покриття його землею. Це найпоширеніший і найпростіший підхід до будівництва заглиблених будинків. Процес розкопок вимагає ретельного планування для забезпечення стійкості та запобігання обвалам. Для підтримки стін котловану може знадобитися кріплення та розпірки.

Збірний залізобетон

Збірні залізобетонні елементи, такі як стінові та покрівельні панелі, можуть використовуватися для прискорення процесу будівництва. Ці елементи виготовляються за межами будівельного майданчика, а потім доставляються на місце для монтажу. Збірний залізобетон має відмінну міцність і довговічність, і його можна адаптувати до конкретних вимог проєкту.

Торкрет-бетон

Торкрет-бетон, також відомий як напилюваний бетон, — це метод нанесення бетону за допомогою пневматичного шланга. Він зазвичай використовується для створення вигнутих або складних форм і забезпечує безшовну та водонепроникну структуру. Торкрет-бетон особливо добре підходить для будівництва заглиблених будинків з арковими дахами або стінами.

Трамбована земля

Трамбована земля — це стійка технологія будівництва, що передбачає ущільнення ґрунту між опалубкою для створення щільних та міцних стін. Хоча зазвичай вона не використовується для всієї конструкції заглибленого будинку, її можна включити в проєкт для додання теплової маси та естетичної привабливості. Трамбована земля є недорогим та екологічно чистим варіантом.

Світові приклади заглиблених будинків

Заглиблені будинки можна знайти в різних кліматичних умовах та регіонах по всьому світу, що демонструє їхню адаптивність та універсальність:

Будинок Хоббіта (Уельс, Велика Британія)

Спроєктований та побудований Саймоном Дейлом, цей екологічний будинок розташований на схилі пагорба в Уельсі. Зроблений з перероблених та природних матеріалів, він є прикладом сталого життя та гармонії з природою. Це яскравий приклад недорогого заглибленого житла з низьким рівнем впливу на довкілля.

Малатор (Уельс, Велика Британія)

Також відомий як "Будинок Телепузиків", Малатор є культовим заглибленим будинком, спроєктованим Future Systems. Він вбудований у схил пагорба з видом на затоку Сент-Брайдс-Бей у Пембрукширі, Уельс. Його унікальний дизайн та інтеграція з ландшафтом зробили його відомим прикладом архітектури заглиблених будинків.

Земні кораблі (Earthships) (Різні локації, США та світ)

Земні кораблі (Earthships) — це самодостатні, екологічні будинки, побудовані з перероблених матеріалів, таких як шини, пляшки та банки. Вони спроєктовані для автономного існування, використовуючи сонячну енергію, збір дощової води та природну вентиляцію. Земні кораблі можна знайти в різних куточках світу, включаючи Нью-Мексико, США, і вони демонструють потенціал сталого та доступного житла.

Печерні житла (Каппадокія, Туреччина)

Каппадокія відома своїми стародавніми печерними житлами, які були заселені протягом століть. Ці будинки висічені в м'якій вулканічній породі та пропонують природну ізоляцію та захист від стихій. Хоча вони не побудовані в сучасному розумінні, вони є історичним прикладом заглиблення в землю та його переваг.

Green Magic Homes (Різні локації)

Green Magic Homes пропонують модульну систему будівництва заглиблених будинків з використанням готових компонентів з армованого скловолокном полімеру (FRP). Ці будинки розроблені для легкого монтажу та покриття землею, створюючи стійкі та енергоефективні житла. Вони представляють сучасний підхід до будівництва заглиблених будинків і доступні в різних місцях по всьому світу.

Виклики та аспекти, які варто враховувати

Хоча заглиблені будинки пропонують численні переваги, існують також виклики та аспекти, які слід враховувати:

Початкові витрати

Початкові витрати на будівництво заглибленого будинку можуть бути вищими, ніж у звичайного будинку, через необхідність спеціалізованого проєктування та будівельних технологій. Однак довгострокова економія на енергії та обслуговуванні може компенсувати ці витрати.

Будівельні норми та правила

Будівельні норми та правила можуть не бути спеціально розробленими для заглиблених будинків, що може створювати труднощі при отриманні дозволів та погоджень. Важливо працювати з досвідченими архітекторами та інженерами, які знайомі з місцевими будівельними нормами та можуть пройти процес отримання дозволів.

Фінансування

Отримати фінансування для заглибленого будинку може бути складніше, ніж для звичайного, оскільки кредитори можуть бути не знайомі з цим типом будівництва. Важливо шукати кредиторів, які спеціалізуються на проєктах сталого або альтернативного будівництва.

Управління вологістю

Належне управління вологістю є вирішальним для запобігання пошкодженню водою та підтримки якості повітря. Добре спроєктована система гідроізоляції та достатня вентиляція є надзвичайно важливими. Регулярні перевірки та технічне обслуговування також важливі для забезпечення довготривалої експлуатації будинку.

Психологічні аспекти

Деякі люди можуть вважати життя в заглибленому будинку клаустрофобічним або ізолюючим. Важливо враховувати ці психологічні фактори та проєктувати будинок так, щоб максимізувати природне освітлення та вентиляцію. Добре спроєктований атріум або внутрішній дворик може створити відчуття відкритості та зв'язку із зовнішнім світом.

Майбутнє заглиблених будинків

У міру зростання попиту на стале та енергоефективне житло, заглиблені будинки готові відігравати все більш важливу роль у майбутньому будівельного проєктування. Удосконалення будівельних технологій, матеріалів та техніки роблять заглиблені будинки більш доступними. Завдяки численним перевагам та мінімальному впливу на навколишнє середовище, заглиблені будинки пропонують перспективне рішення для створення більш сталого та стійкого майбутнього.

Висновок

Заглиблені будинки є унікальним і переконливим підходом до сталого проєктування будівель. Використовуючи природні властивості землі, ці будинки пропонують чудову енергоефективність, захист навколишнього середовища та комфортне проживання. Хоча існують виклики, які слід враховувати, переваги заглиблення в землю значно переважають недоліки. У нашому прагненні до більш сталого майбутнього заглиблені будинки пропонують життєздатне та інноваційне рішення для створення гармонійніших відносин між людиною та довкіллям. Від жител, натхненних хоббітами, до сучасних, технологічно просунутих проєктів, заглиблені будинки демонструють незмінну привабливість та адаптивність цієї давньої будівельної традиції.