Строительство энергоэффективного дома Hi-Tech из клееного бруса

Деревянный дом оштукатурен и окрашен. Крыша и декоративные балки покрыты цинк-титановым листом.

Клееный брус – это высококачественный строительный материал, относительно мало популярный у нас. Мы представляем вам отчет дизайнера, а заодно и строителя, который построил дом из клееного бруса, являющегося к тому же энергоэффективным домом.

Деревянный энергоэффективный дом в стиле Hi-Tech

Проект энергоэффективного дома для постоянного проживания из клееного бруса:

Почему выбрано строительство дома из клееного бруса?

Клееный брус является легким материалом и имеет значительно более высокую механическую прочность, чем традиционные доски. Я решил выбрать полную, жесткую деревянную конструкцию несущих стен. Не менее важным было то, что клееный брус является относительно теплым строительным материалом. Объединив его с теплоизоляцией соответствующей толщины, мы получили более тонкие на несколько сантиметров и с лучшими тепловыми характеристиками стены, чем кирпичные стены такой же толщины. Важным фактором также являлась хорошая звукоизоляция стен. Благодаря своей структуре, технология строительства из клееного бруса находится на уровне, не отличающемся от технологии кирпичной кладки.

На выбор клееного бруса также повлияло то, что он не в такой степени как пиломатериалы подвержен к изменениям температуры и влажности внешней среды, не трескается и не скручивается от влаги. Использование клееного бруса также привело к сокращению затрат на строительство. То, что я сэкономил на базовой конструкции, позволило мне применить нетипичные решения из древесины, что в свою очередь, увеличило затраты. Но баланс вышел на ноль.

Энергоэффективный деревянный дом для круглогодичного проживания

Моей целью было создать стены с коэффициентом теплопередачи на уровне, как и у пассивного дома. При этом все энергозатраты должны быть сведены к минимуму. С этой целью я проанализировал разные проекты деревянных домов для круглогодичного проживания пока не сделал выбор в пользу клееного бруса, как основного строительного материала.

Поскольку я решил использовать гравитационную вентиляцию, а не принудительную с рекуперацией тепла, предпосылкой было создание энергоэффективного дома. Его годовая потребность энергии Ek составляет 40 кВт/м2. Я спроектировал двухэтажный дом без подвала с пристроенным гаражом. С южной стороны находиться главная жилая часть дома, которая требует наибольшего количества тепла и света, поэтому здесь я использовал остекление большой площади, позволяющее максимально контролировать использование солнца. С северной стороны расположены самые холодные помещения - хозяйственные отделы, прихожая. А на первом этаже - часть помещения, которая в будущем может использоваться как мастерская. Защитная стена с северной стороны является для главной части дома защитой от холода и ветра, дующего преимущественно с северо-западного направления.

Деревянный дом на фундаментной плите

Мой участок находится в шахтерском районе, но месторождения пока не эксплуатируются. Получил 1 категорию пригодности для строительства (безопасная зона). Однако в будущем эта классификация может быть снижена из-за возможного начала добычи угля, находящегося под участком. Это потребовало использования конструкции, устойчивой к возможным смещениям грунта под зданием. Фундаментная плита является одним из безопасных решений при таких условиях. В момент ослабления или перемещения грунта, вся плита будет перемещаться, и конструкция дома останется неповрежденной. Я планировал сделать ее на слое толщиной не более 60 см. из плотного, твердого песка. Такая подушка из песка гасит вибрации, вызванные движением грунта. Чтобы отделить ее от других типов грунта и обеспечить поддержание спроектированной формы, она была укрыта покрытием из плотного геотекстиля с минимальной плотностью 200 г/м2.

На рисунках изображена фундаментная плита под деревянный дом из клееного бруса:

Конструкция проекта дома из клееного бруса

Панели, используемые для строительства стен, склеиваются из тонких ламелей - отдельных досок из отобранной и высушенной до необходимой влажности древесины. Изготавливают их соответствующего размера на предприятиях. Толщина стандартной несущей стены составляет 10-12 см., а потолочного перекрытия - 14-16 см. Кубический метр древесины класса GL24h весит 380 кг. Стабильность конструкции построенных по технологии HBE является близкой по стабильности конструкциям, возведенных по технологии каменной кладки, чем других технологий строительства, например, дома из бревен.

Конструкция из клееного бруса является также более стабильной чем конструкция каркасного дома. Производитель материалов заявляет, что древесина, используемая для производства панелей, имеет коэффициент теплопроводности λ = 0,13 Вт/(мК). Это очень хороший показатель теплопроводности материала, используемого для строительства стен. Конечно, они требуют дополнительной теплоизоляции. Я решил использовать 22 сантиметровый пенопласт, и таким образом я получил толщину стены 32 см. с коэффициентом теплопередачи U = 0,14 Вт / (м2.К). Для сравнения, двухслойная стена аналогичной толщины из пустотелого кирпича или газобетонных блоков, изолированная пенопластом или минеральной ватой, будет иметь коэффициент теплопередачи близкий к необходимому по нормам - 0,3 Вт / (м2.К).

Интересный факт! Потолки в системе HBE имеют звукоизоляцию близкую к значениям, как и у толстых железобетонных потолков. Однако эта технология требует точности от исполнителей строительства других элементов дома. На этапе строительства фундамента необходимо соблюдать горизонтальный уровень. Однако в случае его отсутствия, технология HBE позволяет исправить поверхность фундамента здания.

Строительство стен из бруса

Под стены положено гидроизоляцию из термосвариваемого рубероида. Все стены имеют толщину 10 см. Сначала были собраны стены первого этажа. Неровности фундаментной плиты, достигающие несколько сантиметров, устраняются с помощью выравнивания стены стальными креплениями. Щели были заполнены быстросохнущим монтажным раствором.

Деревянные конструкции стен, потолков и крыши были соединены винтами. Затем были установлены потолочные панели. Потолки над жилой площадью были выполнены из панелей толщиной 14 см., а над хозяйственными помещениями - 16 см. Теперь были установлены стены этажа, верхний край которых образовал в соответствии с проектом, наклон крыши.

Конструкция крыши

Конструкция плоской крыши выполнена из балок размерами 14 х 32 см. Перед сборкой они были обрезаны до требуемых размеров. Эти балки были уложены как на внешние стены, так и частично на внутренние станы, которые стали несущими стенами. Арочная конструкция внешней части крыши выполнена из изогнутых балок размерами 16 х 32 см. из древесины класса GL28h. Она была установлена на стальном основании, прикрепленном к забетонированным в фундаментной плите болтам и дополнительно укреплена слоями опалубки крыши.

Продолжительность работ связанных со сборкой деревянной конструкции составляла 16 рабочих дней. Деревянные элементы были защищены от биологической коррозии и воспламенения в процессе производства, кроме того, они были обработаны пропиткой на строительной площадке. Балки выступающие за пределы внешних стен были защищены от влияния погодных факторов.

Кровля крыши

Для кровли я выбрал цинк-титановый лист, потому что он устойчив к внешним факторам и со временем покроется натуральной патиной (налетом) и не будет требовать ухода. Листы были соединены стоячим вальцевым швом и в связи с небольшим углом наклона крыши, выполнена изоляция герметиком.

Крыша является вентилируемой, значит она обеспечивает защиту от экстремальных температур и осушает влагу, поступающую в слои крыши. На границе склонов крыши, которая расположена в северной части, был сделан вентилируемый конек. На пленку положено обшивка из плит OSB толщиной 2,2 см., к которым была прикреплена гидроизоляционная пленка, представляющая собой плотный слой, дополнительно защищающий здание в случае утечек во внешних слоях покрытия. Непосредственно под листом находится слой пароизоляции - диффузионной мембраны, так как цинк-титановый лист является очень химически активным материалом и должен быть отделен распределительным слоем.

Стены дома были покрыты минеральной штукатуркой, которая была окрашена стойкой к загрязнению поли силикатной краской.

Теплоизоляция в деревянном доме

1. Наружные стены - U = 0,14 Вт / (м2.К). Древесина была сначала окрашена универсальной грунтовкой, а затем с помощью полиуретанового клея к ней были прикреплены рельефные и фрезерованный плиты экструдированного пенополистирола (пенопласта) с коэффициентом теплопроводности λ = 0,031-0,032 Вт / (мК). Углубления (канавки глубиной 1 см.) служат для организации дренажа водяного пара, поступающего из здания. Пенопласт было прикреплено к стенам с помощью дюбелей и шурупов для дерева. Так как изоляционный слой очень толстый, отверстия для дюбелей необходимо фрезеровать, для чтобы шляпки дюбелей возможно было углубить на 2 см. Затем эти отверстия были закупорены заглушками из пенопласта. Всю поверхность было покрыто клеем с армирующей сеткой.
2. Крыша - U = 0,12 Вт / (м2.К). Для изоляции крыши я использовал расширенные плиты пенопласта толщиной 32 см. (λ = 0,031-0,032 Вт / (мК)). Их размер соответствует толщине строительных балок. Сначала замерен интервал между стропилами и подготовлено соответствующее количество плит требуемой ширины. Она должна быть на 3% больше размера между стропилами, чтобы добиться эффекта самофиксации (расширения) плит между стропилами. Несколько образовавшихся щелей были заполнены монтажной пеной. Кроме того, пространство между конструкцией подвесного потолка было заполнено минеральной ватой толщиной 5 см.
3. Пол на земле - U = 0,15 Вт / (м2.К). На фундаментной плите был проложен термосвариваемый рубероид, установлены системы водоснабжения и канализации. Далее была разложена полиэтиленовая пленка и ее было завернуто на стены на высоту слоя пола, то есть на 29 см. Позже пол был изолирован пенопластом под стяжку (экструзионным пенополистиролом) высокой плотности и толщиной 20 см. Чтобы защитить его от воды из бетонной стяжки на него положили полиэтиленовую пленку, а ее края завернули на стены.
4. Потолок над хозяйственной частью помещения - U = 0,15 Вт / (м2.К). Правило заключается в том, что изоляция всегда устанавливается на холодную сторону. Поэтому изнутри был приклеен пенопласт толщиной 20 см., а потолок был отделан точно так же, как и в остальной части дома. На потолке использовались два слоя звукоизоляционного пенопласта общей толщиной 10 см. над основной частью и 8 см. над хозяйственной частью помещения. Пенопласт был покрыт полиэтиленовой пленкой и пленкой для крепления системы подогрева пола. Обогревательные трубы были покрыты бетонной стяжкой толщиной 5 см. и армированы стеклофиброй.

Отделка фасада экстерьера дома в стиле хайтек

Решил спрятать элементы деревянной конструкции под отделочные слои. На внутренней стороне стены были обработаны выравнивающим клеящим раствором, который не будет трескаться под воздействием конструкции. Так как деревянные панели имеют высокую размерную точность, достаточно было нанесения ровного слоя толщиной 2 мм. Они будут покрыты моющейся краской, а в сан. узлах - керамической плиткой. Потолки являются подвесными. Они состоят из двойной рамы стальных профилей 2 x 3 см. и гипсокартонных плит.

Наружные стены были оштукатурены. Фасад был отделан минеральной штукатуркой и окрашен устойчивыми к загрязнению полисиликатными красками. На высоту цоколя приклеены клинкерные плитки. Верхний край цоколя защищает металлический отлив. Полы будут сделаны из деревянных досок, клинкерной и керамической плитки.

Столярные работы при строительстве

Строительство энергоэффективного дома требует использования теплых окон. Выбрал деревянные окна заполненными аргоном двухкамерными стеклопакетами с теплой рамой. Их коэффициент теплопередачи U равен 0,8 Вт / (м2.К). Чтобы свести к минимуму мостики холода, стеклопакеты были закреплены в соответствии с принципами теплой сборки: на консолях системы JBD, обеспечивающей их монтаж в зоне теплоизоляции наружных стен.

Пространство вокруг окон было заполнено пенополиуретановой монтажной пеной и покрыто паронепроницаемыми лентами изнутри и само-расширяющейся уплотнительной лентой на стыке стеклопакета и пенопласта.

Отопительный тепловой насос на сложном грунте

Несмотря на неблагоприятные грунтовые условия (тип грунта, влажность породы, наличие грунтовых вод), я решил обогревать дом и нагревать воду при помощи теплового насоса мощностью 9 кВт с емкостью 300 л. с электрическим нагревателем. Он питается от горизонтального грунтового коллектора, состоящего из восьми контуров по 100 м. Коллектор был уложен ниже уровня промерзания грунта, т.е. на глубине 1,5 м.

Участок имеет почву с плохой водопроницаемостью (глину), поэтому возможности регенерации теплосъема с грунта ограничены. Дождевая вода не проникает глубоко. Кроме того, влажность почвы низкая потому что соседняя шахта откачивает грунтовые воды, которые могут ее затопить. Если бы длины контуров теплообменника было бы недостаточно, я должен был бы их часть разместить под зданием. Поэтому, для обеспечения безопасности установки я взял длину всех контуров теплообменника с запасом. Чтобы улучшить тепловую регенерацию грунта, родную почву в траншеях было заменено на песок.

Гравитационная вентиляция в деревянном доме

Я предпочитаю некоторый минимализм в использовании устройств, которые потребляют энергию постоянно, у меня есть предпочтение к использованию более низко-технологических устройств. Поэтому я соорудил гравитационную вентиляцию, состоящую из оконных вентиляционных клапанов и вентиляционных блоков. Подача воздуха внутрь здания обеспечивается регулируемыми вручную вентиляционными клапанами, расположенными в оконной раме. Они распределены по всему зданию, то есть установлены во всех жилых помещениях. Это позволяет мне полностью контролировать количество выхода горячего и притока холодного воздуха. Камин будет традиционным, с открытой топкой (с дымовой трубой диаметром 300 мм). Воздух для топки камина доставляется снаружи трубой диаметром 160 мм.