УДК 728.1.011.(241(73)
Авторы: Р. Стерлинг, Дж. Кармоди, Т. Эллисон, П. Шипп,
Т. Л. Тиллман, М. Ланде, Ч. Нельсон, К. Лэбс, Ч. Фейерхёрст,
Т. Блай.
Проектирование заглубленных жилищ: Пер. с аигл. / Р. Стер-
линг, Дж. Кармоди, Т. Эллисон и др. — М.: Стройиздат, 1983. — 192 с.
ил. — Перевод изд.: Earth sheltered housing design / R. Sterling,
J. Carmody, T. Ellison and others.— (1978, 1979).
Обобщен опыт США в проектировании и строительстве заглуб-
ленных жилых зданий, возводимых с использованием теплоизоляци-
онных и защитных свойств грунта. Приведены интересные решения
заглубленных зданий для различных климатических зон и рельефа
местности с минимальной площадью поверхности наружных стен.
Даны рекомендации по использованию в качестве строительных ма-
териалов таких дешевых природных ресурсов, позволяющих эконо-
мить энергию, как грунтовая изоляция и пассивное солнечное излу-
чение.
Книга издается с незначительными сокращениями: в частности,
исключены сведения, касающиеся чисто юридических и финансовых
аспектов; планировочные решения, хорошо известные советскому
читателю, а также перечень американских нормативов.
Книга предназначена для архитекторов и проектировщиков.
Табл. 12, рис. 162, список лит.: 155 назв.
Рекомендовано к изданию Главным конструктором Проектного ин-
ститута Минздрава РСФСР Г. М. Михайловым.
Гос. публичная
научно-техническая
библиотона СССР
ЭКЗЕМПЛЯР
ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА
4902010000-444
П-----—----------КБ-18-57-83
047(01)-83
© 1979, 1978 by the University of Minnesota
© Перевод иа русский язык, Стройиздат, 1983
к ГРАЖДАНАМ МИННЕСОТЫ
Законодательная комиссия по
ресурсам Миннесоты приветствует
появление этой книги. Проектирова-
ние и строительство заглубленных
жилищ в настоящее время развива-
ется быстрыми темпами, так как яв-
ляется одним из способов уменьше-
ния зависимости жилых домов от не-
прерывного снабжения топливом-.
Этой проблеме комиссия уделяет
большое внимание, поскольку выяс-
нилось, что проектирование заглуб-
ленных жилищ создало базу для суб-
сидирования исследовательских работ
в области сохранения энергии, про-
водимых Агентством, по энергетике
Миннесоты.
Комиссия надеется, что инфор-
мация, собранная в данной книге,
поможет читателям, которые прояви-
ли интерес к решению рассматривае-
мой проблемы, направить свои идеи
в реальное русло. Государство остро
нуждается в эффективных с энерге-
тической точки зрения зданиях, по-
этому мы должны принять все меры
к сохранению энергии, пока идет
разработка альтернативных решений
в области энергетики.
Искренне Ваш
Джеймс Р. Кессерли
Председатель Законодательной ко-
миссии по ресурсам Миннесоты
(LCRM)
ПРЕДИСЛОВИЕ
Эта книга явилась результатом
длительного изучения Миннесотским
университетом проблемы использова-
ния подземного пространства. Как ии
странно, вначале нам пришлось от-
казаться от проектирования подзем-
ных жилищ и заняться проектирова-
нием подземных конструкций для
зданий больших размеров с целью
получения значительных выгод. Пред-
полагалось максимально использо-
вать дорогостоящую землю для це-
лей наиболее важных или наиболее
желаемых: поверхность земли — под
строительство жилых зданий, для
сельскохозяйственных нужд и уст-
ройства зон отдыха, а подземное
пространство — для строительства
складов н промышленных предприя-
тий. В то время считалось, что упо-
минание о возможности строитель-
ства подземных или заглубленных
жилищ может нз-за отрицательной
психологической реакции вызвать не-
гативное отношение к любым дру-
им подобным идеям. В немалой сте-
сни благодаря концепциям н энер-
в Ч,1‘1И деятельности Томаса Буша
ньт Ласти строительства заглублен-
зован*11™111 Реакйия на идею исполь-
былаИЯ ?°Дземного пространства
°б ofiT?;K0^’ словно Речь шла лишь
нашИх°б1цении результатов многих
работ в этой области и не
более. Это не могло удивить нас:
аналогичные вопросы экономии зем-
ли н охрана окружающей среды рас-
сматриваются и в обычном жилищ-
ном строительстве, к тому же лишь
в немногих сооружениях можно до-
биться высоких энергетических пока-
зателей за счет использования регу-
лирующих температуру свойств
земли.
В самом деле, человек всегда об-
ращался к земле, чтобы защититься
от воздействия неблагоприятных и
экстремальных климатических усло-
вий. Лишь исторически непродол-
жительная эра доступного и деше-
вого топлива позволила нам строить
дома, не зависящие от климатиче-
ских условий, и снабжать эти дома
энергией, которая необходима нам
для создания комфортных условий.
Теперь, когда количество природного
топлива сокращается, а цены на не-
го быстро растут, настало время пе-
ресмотреть взгляд на те возможно-
сти, которые предлагает нам земля.
При имеющихся в нашем распо-
ряжении конструкциях нет необходи-
мости возвращаться к пещерам. Цель
строительства заглубленных жилищ—
поддержать или улучшить взаимоот-
ношения их с окружающей средой;
используя землю, как одеяло, укрыть
здание со всех сторон: земля защи-
5
тит его как барьер от ветра, холода,
нежелательной инфильтрации и бу-
дет препятствовать прямым потерям
тепла. К категории подземных могут
быть отнесены только несколько жи-
лищ, рассмотренных в книге, для
всех остальных земля используется
для того, чтобы защитить их и все
коммуникации, либо улучшить энер-
гетические характеристики — отсюда
термин «земляная защита». Приме-
нение земляной защиты позволяет
Не только значительно снизить рас-
ход энергии в нормальных условиях,
но и уменьшить зависимость от снаб-
жения топливом, особенно в услови-
ях суровой зимы в штате Миннесота
и других северных штатах.
Рэй Стерлинг
Директор Центра подземного
пространства
Цель книги — сообщить читате-
лю информацию, которая может
быть полезна при архитектурном
проектировании заглубленных жи-
лищ. В первой части книги, пред-
ставляющей собой руководство по
проектированию, рассмотрены все
наиболее важные аспекты, которые
должны приниматься во внимание
в процессе архитектурного и строи-
тельного проектирования заглублен-
ного здания. Во второй части приво-
дятся фотографии и чертежи по-
строенных жилищ, иллюстрирующие
различные пути практического осу-
ществления положений, рассмотрен-
ных в первой части.
Информация, изложенная в пер-
вой части книги, в целом элементар-
на для профессионалов и предназна-
чена в основном для заинтересован-
ного читателя. Но определенный ин-
терес для большинства читателей
может представлять та часть, в ко-
торой рассматриваются энергетиче-
ские характеристики заглубленных
зданий и выбор механического обо-
рудования, Обсуждение энергетиче-
ских вопросов мы постарались изло-
жить в форме, доступной для широ-
кого читателя.
В книге рассматриваются только
индивидуальные заглубленные жили-
ща, тем не менее очевидно, что боль-
шинство выводов применимо и для
многоквартирных заглубленных до-
мов, особенности проектирования ко-
торых явятся следующим этапом
в области информации о проекти-
ровании. И хотя исследования были
сосредоточены на изучении нужд и
потребностей Миннесоты, большая
часть информации найдет широкое
распространение в остальных шта-
тах. Проектирование заглубленных
жилищ предусматривает множество
различных способов сохранения энер-
гии, например пассивное использова-
ние солнечной энергии. Применение
в совокупности таких мер позволит
создать прочные конструкции, требу-
ющие минимальных эксплуатацион-
ных затрат, что в результате обеспе-
чит низкую стоимость эксплуатации
здания и возможность сохранения
энергии.
ЧАСТЬ I
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Глава 1
ВЫБОР МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ
Выбор и определение место-
положения заглубленного до-
ма— один из наиболее важных
аспектов всего процесса проек-
тирования. Что касается обыч-
ных наземных зданий, то эта
задача является второстепен-
ной, так как архитектурные
решения их хорошо известны,
а проблемы экономии энергии
нередко игнорируются. Для
любого здания, удачно ре-
шенного с точки зрения
энергетической эффективности,
очень важно представлять себе
преимущества, которые можно
получить в результате правиль-
ного выбора его местоположе-
ния, учитывая ориентацию зда-
ния и характер растительности
на участке.
При выборе и определении
местоположения заглубленного
здания важно также прини-
мать во внимание особенности,
существенные лишь для этого
типа зданий, — топографию
Участка, геологические и гидро-
геологические условия, разме-
ры участка и расположение
соседних построек. Часть ин-
формация о местоположении
Довольно проста и очевидна,
между тем остальная часть
равнительно сложна и носит
ехнический характер. В этом
ЖитДеЛе сДелана попытка изло-
ь основные концепции по
ЗАГЛУБЛЕННОГО ЗДАНИЯ
выбору местоположения заг-
лубленного здания и показать
значение каждого из аспектов.
1.1.	ОРИЕНТАЦИЯ	-
Один из наиболее важных
аспектов выбора местоположе-
ния здания — его ориентация.
Хотя здание называется заг-
лубленным, не следует пола-
гать, что оно полностью за-
сыпано землей, так как по
многим соображениям пред-
ставляется необходимым нали-
чие оконных и дверных про-
емов. Группировка проемов и
определение направления, ку-
да они будут выходить, могут
быть названы ориентацией зда-
ния на площадке. Тремя важ-
нейшими элементами, опреде-
ляющими ориентацию, явля-
ются солнце, ветер и вид на
местность. Правильная ориен-
тация здания по отношению к
солнцу и ветру может обеспе-
чить значительную экономию
энергии дополнительно к тому
количеству, которое обусловле-
но засыпкой. Вид на мест-
ность— это важный эстетиче-
ский и психологический эле-
мент ориентации.
Солнце — один из наиболее
важных элементов, который
следует учитывать при проекти-
ровании энергетически эффек-
7
Рис. 1.1. Углы стояния солнца над гори-*
зонтом на 45° северной широты
а — высота стояния солнца над горизон-
том в 12 ч — 68°30'; б — высота стояния
солнца над горизонтом в 12 ч —12°30'
тивных зданий. Энергия сол-
нечной радиации может быть
использована для получения
тепла в здании как в активной,
так и в пассивной форме. Боль-
шинство активных систем
использования солнечной энер-
гии имеют плоские коллекто-
ры, которые могут быть уста-
новлены непосредственно на
здании или по соседству с ним.
Расположение системы солнеч-
ных коллекторов на здании ока-
зывает непосредственное влия-
ние на ориентацию и проектные
решения заглубленного жили-
ща. Обычно коллектор должен
быть ориентирован строго на
юг, но в зависимости от каждой
конкретной системы допустимы
различные варианты.
Все пассивные методы ис-
пользования солнечной энергии
основаны на применении энер-
гии солнечной радиации, кото-
рая попадает в дом через окна.
Пассивное использование сол-
нечной энергии в энергетически
эффективном доме весьма же-
лательно, так как оно не тре-
бует капитальных затрат, кото-
рые необходимы при активных
методах, и в то же время поз-
воляет экономить значительное
количество энергии. Согласно
8
последним исследованиям в
области применения пассивных
методов использования солнеч-
ной энергии, двойное остекле-
ние окон, ориентированных на
юг, позволит получить опреде-
ленную экономию энергии да-
же без использования портьер
или жалюзи в ночное время.
Это доступное тепло солнечной
радиации следует рассматри-
вать как весьма важный фак-
тор при выборе местоположе-
ния заглубленного здания, у
которого оконные проемы обыч-
но располагаются по одному
фасаду, чтобы обеспечить мак-
симальную засыпку здания.
Если исходить из оптимального
использования солнечного ос-
вещения, то следует признать
целесообразной ориентацию
всех оконных проемов на юг,
оставив, таким образом, три
стены полностью под засыпку.
Количество энергии, получае-
мой путем пассивного исполь-
зования солнечной радиации,
значительно уменьшается при
окнах, ориентированных на
восток и запад, и полностью
исключается при окнах, ориен-
тированных на север.
Необходймо сознавать, что
условия площадки и некоторые
другие условия проектирова-
ния могут ограничивать приня-
тие выгодных решений. В этих
случаях допустимы альтерна-
тивные решения, которые поз-
волят использовать максималь-
ное количество солнечной энер-
гии. Применение верхнего света
(световых фонарей), например,
может быть использовано в
целях накопления (пассивной)
солнечной энергии, однако про-
ектирование таких элементов
должно быть выполнено весьма
тщательно, так как они могут
стать причиной потерь энергии.
Важно также отметить, что
солнечный свет, желательный
во время отопительного сезона,
нежелателен в помещении в
теплое время года, когда воз-
никает потребность в охлажде-
нии воздуха. Существуют раз-
личные способы уменьшения
поступления солнечного тепла,
например, использование рас-
тений, навесов или жалюзи.
Дополнительные рекомендации
по активному и пассивному ис-
пользованию солнечной энер-
гии приведены в гл. 3.
Ветер. Влияние ветра на
ориентацию заглубленного зда-
ния — серьезный энергетичес-
кий фактор. Из-за того, что
непосредственное воздействие
холодных зимних ветров увели-
чивает потери тепла в здании
в результате инфильтрации и
охлаждающего эффекта воз-
душного потока, желательно
защитить здание от этого воз-
действия любыми доступными
способами. В северном полуша-
рии преобладают северо-запад-
ные ветры. Уменьшение площа-
ди оконных и дверных проемов
на северном и западном фаса-
дах здания может улучшить
его энергетическую эффектив-
ность. Заглубление здания дает
возможность полностью исклю-
чить воздействие господствую-
щих зимних ветров, так как
земля защищает конструкцию
от ветра. Заглубленные здания,
в том числе с внутренними дво-
риками, могут быть в значи-
ельной степени защищены от
Действия господствующих
бь:Р0В’ Х0ТЯ воздействие сла-
п„х ветров, возникающих в
Ультате турбуленции, не
Гис. 1.2
Рис. 1.3. Влияние ветра:
а — здание защищено засыпкой от зимних
ветров; б — может сказаться турбулент-
ность; в — сквозная вентиляция летом;
г — вентиляция через проем в крыше
9
исключено. Характер турбулен-
ции зависит от многих особен-
ностей проекта: размера внут-
ренних двориков, деталей
ограждающих конструкций и
особенностей рельефа.
В летнее время для естест-
венной вентиляции желательно
использовать господствующие
бризы. Обычно они дуют с се-
веро-востока, но иногда на-
правление может быть иное в
зависимости от местных усло-
вий, характера растительности
и топографических особенно-
стей. К сожалению, ориентация
заглубленного здания окнами
на юг не позволяет обеспечить
необходимую вентиляцию. Не-
которые проемы, например
окна или вытяжки, должны
быть сделаны на северной сто-
роне или в крыше здания с
целью создания естественной
сквозной вентиляции. Сущест-
вует множество различных
решений, обеспечивающих хо-
рошую естественную вентиля-
цию. Если проектировщик счи-
тает целесообразным сделать
максимальную изоляцию зда-
ния грунтом, уменьшив при
этом объем естественной вен-
тиляции, то в таком случае
может быть применена механи-
ческая вентиляция. Основные
положения о взаимосвязи вен-
тиляции и создания комфорт-
ных условий приведены в гл 3.
Вид из окон — одна из
наиболее важных характерис-
тик заглубленного здания. При
проектировании здания на жи-
вописном ландшафте следует
учитывать два серьезных сооб-
ражения. Допустим, желаемый
вид из окна ориентирован не
на юг. Такая ориентация окон-'
ных проемов не позволит
использовать дополнительное
тепло, которое можно получить
непосредственно от солнца.
Второе соображение заключа-
ется в том, что вид из окон
заглубленного здания может
быть более ограничен, чем из
обычного. Это не имеет суще-
ственного значения при проек-
тировании здания на «падаю-
щем» рельефе. Однако при
проектировании его на спокой-
ном рельефе предусмотрен ряд
решений, которые позволяют
расширить обзор из заглублен-
ного здания (см. гл. 2).
В случае нежелательного
вида из окон, например, на
магистраль или на соседние
застройки, важное значение
приобретает выбор другой ори-
ентации окон (в частности,
весьма эффективна ориентация
во внутренний дворик).
1.2.	ТОПОГРАФИЯ
Топографические особенно-
сти рельефа могут самым раз-
личным образом влиять на
проектные решения. Они изме-.
няют и характер ветров, и рас-;
пределение температур вокруг
здания и, конечно, существен-
ное значение могут иметь для
выбора системы водоотведения.
Во всяком случае, очень важно
при проектировании учитывать
характер рельефа — спокойный
или «падающий», а также кру-
тизну и ориентацию склона
Поскольку наличие оконны:
проемов предусмотрено требо
ваниями строительных норм, 1
кроме того, желательно дл:
визуального контакта с окру
жающей средой, заглубленньк
жилища должны иметь хотя бг
один фасад, выходящий на от
крытый склон.
10
На спокойном рельефе воз-
можно проектирование как
полузаглубленных, так и пол-
ностью заглубленных зданий,
обычно в одном уровне. При
расположении здания на спо-
койном рельефе допускается
решение в двух уровнях, но оно
возможно лишь в особых слу-
чаях — при большом объеме
засыпки. Падающий рельеф
дает возможность спроектиро-
вать здание в склоне, в этом
случае ориентация окон зави-
сит от ориентации склона. Во-
обще говоря, наиболее удобны
склоны, ориентированные на
юг, однако может возникнуть
необходимость в решении, поз-
воляющем использовать мак-
симальное количество солнеч-
ной энергии при другой ориен-
тации фасада. Сравнительно
крутые склоны весьма прием-
лемы для проектирования за-
глубленного здания в двух
уровнях. Такое здание имеет
ряд возможностей для значи-
тельной экономии энергии (см.
разд. 3.3).
1.3.	РАСТИТЕЛЬНОСТЬ
Использование деревьев и
кустарников на участке может
быть рассмотрено в различных
аспектах. Однако в данной
книге мы рассмотрим их при-
менение как дополнительную
меру по сохранению энергии.
Хотя размеры экономии пред-
сказать трудно, тем не менее
известны случаи значительного
сохранения энергии в летнее
время путем использования зе-
леных насаждений, которые
летом затеняют окна, ориенти-
рованные на юг, что позволяет
Уменьшить воздействие солнеч-
Г
Рис. 1.4. Влияние топографических условий:
а — плоский рельеф; б — плоский рельеф,
возвышающееся здание; в — падающий
рельеф, одноэтажное здание; г — падаю-
щий рельеф, двухэтажное здание
ной радиации. На южной сто-
роне целесообразно высажи-
вать деревья, сбрасывающие
зимой листья, что дает возмож-
ность увеличить воздействие
солнечной радиации в то вре-
мя, когда это наиболее необхо-
димо.
Другой убедительный при-
мер использования зеленых на-
саждений с целью экономии
энергии — уменьшение влия-
ния ветра. Сооружение земля-
ных насыпей может обеспечить
необходимую защиту заглуб-
ленного здания от ветра с се-
верной и западной сторон.
Однако, если окна доступны
для зимних ветров, следует ре-
комендовать посадку вечнозе-
11
Рис. 1.5. Влияние растительности:
а — дерево затеняет дом в летнее время;
б— солнечная радиация проникает в дом
зимой; в — растительность используется
для ослабления ветра
леных кустарников, которые
могут дать значительную эко-
номию энергии.
В докладе, подготовленном
для Агентства по энергетике
Миннесоты, приведены резуль-
таты обследования двух иден-
тичных домов в Северной Да-
коте: один был окружен с трех
сторон зелеными насаждения-
ми, а другой не имел защиты
от ветра. В здании, защищен-
ном от ветра, потребление топ-
лива оказалось на 40% меньше,
чем в здании, не имеющем та-
кой защиты. Это не только ука-
зывает на целесообразность
посадок деревьев и кустарни-
ков, с точки зрения уменьше-
ния расходов на энергию, но и
свидетельствует о возможной
экономии, которую можно про- я
ектировать для заглубленного я
здания, защищенного с трех я
сторон засыпкой, уменьшаю- I
щей влияние ветра в еще боль- В
шей степени, чем зеленые на- 
саждения.	
1.4.	РАЗМЕРЫ УЧАСТКА	В
И СОСЕДНИЕ ПОСТРОЙКИ	
При проектировании за- В
глубленных зданий в городской В
застройке или в пригороде В
важное значение имеют разме- -я
ры строительного участка и I
наличие зданий на соседних я
участках. При посадке заглуб- В
ленного здания внутри разви- В
той надземной застройки долж- В
ны быть учтены три особенно- В
сти.	1
Первая заключается в том, 1
что могут потребоваться допол- |
нительные земляные работы на
участке и обваловка здания.
Размеры дополнительной пло-
щадки при таком решении не
слишком велики, однако может В
возникнуть необходимость в В
несколько большей площади в В
целом, чем это нужно для обыч- В
него здания.	В
Вторая особенность касает- В
ся разрывов между зданиями в В
условиях сложившейся за- В
стройки. Соблюдение необхо- В
димых разрывов может ока- В
заться решающим фактором В
при проектировании заглублен- В
ных зданий. Может возникнуть В
необходимость в увеличении В
разрывов из-за большего под- В
земного пространства, исполь- J
зуемого под строительство, по 1
сравнению с площадью обычно-
го прямоугольного дома, если
дом имеет внутренний дворик.
В этом случае потребуется пе-
ресчет разрывов.
|2
Последняя особенность зак-
лючается в увязке расположе-
ния здания и определения его
размеров в зависимости от ок-
ружающей застройки, которая
может ограничивать обзор,
закрывать солнечный свет, на-
конец, просто создавать непри-
ятное ощущение того, что ком-
наты просматриваются из
соседних зданий.
Все эти затруднения возни-
кают лишь при расположении
заглубленного здания на не-
большом участке среди сло-
жившейся застройки. Для
новой застройки, которая со-
стоит только из заглубленных
зданий, можно не учитывать
рассмотренных особенностей.
Аналогичные и другие норма-
тивные положения более под-
робно изложены в гл. 6.
1.5.	ГРУНТЫ И ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ
Заглубленное здание про-,
ектируют преимущественно из
более тяжелых конструкций,
чем обычное, и, естественно,
должна быть значительно боль-
ше глубина заложения фунда-
мента. В связи с этим геологи-
ческие и гидрогеологические
условия имеют особенно важ-
ное значение при выборе место-
положения здания, а также
при проектировании фундамен-
тов и стен. Некоторые грунты
могут оказаться непригодными
для строительства из-за их низ-
кой несущей способности или
пучинистости.
Изучение гидрогеологиче-
ских условий важно и для про-
ектирования гидроизоляции, а
также элементов конструкции.
Высокий уровень грунтовых
вод может потребовать столь
Очень близкое расположение
соседних строений
Рис.. 1.8. Влияние размеров участка и со-
седних строений
дорогостоящих решений кон-
струкций и гидроизоляции, что
выгоднее будет отказаться от
участка для строительства.
Учитывая эти обстоятель-
ства, геологические и гидро-
геологические условия площад-
ки следует определять еще до
того, как будет выполнен зна-
чительный объем работы или
вложены деньги в участок под
строительство или в разработ-
ку проекта здания. Это важно
помнить тем, кто собирается
строить заглубленные здания и
ищет участок под строитель-
ство. Затраты на изыскания,
проведенные на участке до его
приобретения, могут оказаться
бросовыми в том случае, если
участок окажется непригодным
для строительства. Если же
13
изыскания до покупки участка
не были сделаны, участок мо-
жет оказаться непригодным
для строительства или сто-
имость строительства на нем
может оказаться исключитель-
но высокой.
Эта проблема решается пу-
тем предварительного выясне-
ния геологических и гидро-
геологических условий участка
без проведения серьезных фи-
зических исследований усло-
вий. Такую информацию мож-
но получить на соседних засе-
ленных территориях. Источни-
ками ее в этом случае могут
быть: местные фирмы, занима-
ющиеся изучением и испыта-
нием грунтов; местные инже-
неры, консультирующие в об-
ласти строительства; город-
ские управления по делам
строительства; местные агенты
по продаже недвижимости;
владельцы соседних участков.-
Располагая подобной ин-
формацией, можно сделать бо-
лее обоснованные выводы о
пригодности участка (или, по
крайней мере, о том, насколько
приемлемы существующие ог-
раничения) . Если данные пред-
варительных исследований
окажутся приемлемыми, то до
окончательного оформления
покупки участка должны быть 
выполнены детальные исследо-
Г ла ва
АСПЕКТЫ АРХИТЕКТУРНОГО
2.1.	ВЫБОР ОСНОВНЫХ РЕШЕНИЙ
При выборе основных реше-
ний важно учитывать требова-
ния тех людей, которые будут
находиться в здании, с после-
дующей реализацией этих тре-
14
вания, в результате которых
могут выявиться такие допол-
нительные подробности, из-за
которых отказ от покупки бу-
дет наилучшим решением.
Определяющим моментом в
проведении исследований на
этой стадии является то об-
стоятельство, что владелец зем-
ли не может завершить сделку,
хотя в нее уже сделаны значи-
тельные вложения. Однако сто-
имость исследований может
быть поделена между партне-
рами следующими путями: по-
купатель и продавец принима-
ют на себя расходы на исследо-
вания; покупатель оплачивает,
расходы на исследования в слу-
чае положительных результа-
тов, а продавец — в случае от-
рицательных результатов.
Вообще говоря, если участок
пригоден, с точки зрения всех
прочих условий, то влияние
геологических условий на про-
ектные решения не слишком
велико. Грунтовые воды и
фильтрующие характеристики
грунтов могут оказать значи-
тельное влияние на проектные
решения. Более подробная ин-
формация о влияний геологи-
ческих и гидрогеологических
условий участка на проектиро-
вание, а также особенности
проведения исследований рас-
смотрены в гл. 4.
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
бований в том объеме, который
будет спроектирован и осуще-
ствлен. Следовательно, назна-
чение и число комнат, их раз-
меры, а также связи межд^
помещениями должны быть оп-
ределены до начала проектиро-
вания. Так как основные функ-
циональные потребности боль-
шинства семей одинаковы
(приготовление пищи, питание,
сон и отдых), основные реше-
ния большинства домов для
одной семьи также будут оди-
наковыми. Благодаря общим
требованиям к домам с учетом
снижения финансовых затрат и
стремления к унификации, эти
здания находят широкий спрос.
Естественно, заглубленный дом
подчиняется тем же правилам
проектирования и законам
рынка, что и наземный, и дол-
жен быть решен таким образом,
чтобы отвечать всем требова-
ниям и выполнять те же функ-
ции, которые владелец предъ-
являет к наземному дому. Од-
нако заглубленный дом имеет
ряд особенностей, которые
обусловливают особенности
проектирования. Например,
при строительстве частично или
полностью заглубленного дома
нельзя использовать парамет-
ры цокольного (или подваль-
ного) этажа обычного здания
аналогичной площади из-за то-
го, что увеличение глубины для
такого здания намного удоро-
жает строительство и непрак-
тично. Цокольный этаж счита-
ется сравнительно дешевым
объемом наземного здания в
Миннесоте, так как высота стен
цокольного этажа и глубина
заложения фундаментов долж-
на быть в пределах 107 см,
т. е. ниже глубины промерза-.
ния. У заглубленного здания
стены опущены ниже этой глу-
бины, что исключает возмож-
ность получить дополнитель-
ный дешевый объем.
Типичный цокольный этаж-
в обычном доме выполняет ряд
важных функций (в нем раз-
мещаются помещения для
стирки, механическое оборудо-
вание, кладовые, мастерские,
помещения для отдыха или для
различных других целей). Эти
функции должны быть призна-
ны необходимыми и предусмот-
рены в основных решениях лю-
бого заглубленного дома. Едва
ли эти помещения потребуют
большего пространства, чем
под них отводится в типичном
цокольном этаже. Весьма ве-
роятно, что новые более эффек-
тивные методы организации и
использования пространства
позволят совместить эти функ-
ции, характерные для цоколь-
ного этажа, с функциями всего
здания в целом.
Одна из функций привлека-
ет особое внимание при разра-
ботке основных решений — это
организация пространства для
механического оборудования.
Согласно данным, которые при-
водятся в других разделах кни-
ги, потребности в мощности
отопительного и охлаждающе-
го оборудования для заглуб-
ленного здания значительно
ниже, чем для обычного здания
тех же размеров. Но это не оз-
начает, что физические разме-
ры оборудования могут быть
уменьшены столь же значи-
тельно. Желательно, для умень-
шения шума и обеспечения
необходимой безопасности, ме-
ханическое оборудование рас-
полагать в отдельном помеще-
нии. Только одно механическое
оборудование займет площадь
около 5,6 м2, если принять, что
сюда входят: установка для
умягчения воды, солнечная ус-
тановка для горячего водоснаб-<
женин, газовая : или электри-,
15
F
ческая топка, кондиционер или
установка для осушки воздуха,
смонтированные под потолком
трубопроводы, регулирующая
аппаратура, смонтированная
на стенах.
Кроме того, может потребо-
ваться еще 2,3 м2 дополнитель-
ной площади для размещения
циркуляционной установки.
Большая эффективность ис-
пользования пространства дос-
тигается, если совместить
помещение для стирки и поме-
щение для механического обо-
рудования.
При выборе основных реше-
ний важно учитывать целесооб-
разность применения альтер-
нативных механических систем,
таких как солнечные коллекто-
ры, кондиционирование возду-
ха с использованием льда и
рекуперация тепла из сточных
вод. Системы солнечного отоп-
ления для заглубленных зда-
ний представляются весьма
перспективными, поскольку та-
кие здания потребляют немно-
го тепла и имеют хорошие теп-
ловые характеристики. При
любом решении, предусматри-
вающем применение системы
активного использования сол-
нечной энергии, требуется до-
полнительное пространство для
установки оборудования и на-
копительных емкостей. Вода и
камень могут считаться лучши-
ми накопителями тепла. При-
менение солнечных коллекто-
ров оказывает существенное
влияние на ориентацию участ-
ка и выбор общего решения,
если коллекторы являются эле-
ментом конструкции здания.
Другим примером альтер-
нативных механических систем,
оказывающих влияние на об-
IS
щие решения и проектирование
конструкции здания, может
быть система кондиционирова-
ния воздуха с использованием
больших масс льда, которая в
настоящее время начинает по-
лучать все большее распрост-
ранение. Эта система предус-
матривает устройство около
здания подземного помещения,
в котором зимой производится
намораживание большого ко-
личества льда, используемого
летом для охлаждения здания.
При проектировании такой ус-
тановки необходимо учитывать
потребность в дополнительном
пространстве для оборудова-
ния, а также взаиморасполо-
жение дома и ледника.
Все альтернативные энерге-
тические системы, которые мо-
гут быть применены для заглуб-
ленных домов, оказывают
влияние на проектные решения,
и нередко оно весьма значи-
тельно. По этой причине всесто-
ронняя, глубокая оценка таких
систем при выборе основных
решений позволит обоснованно
включить их в проектное реше-
ние.
Новая проблема, которая
возникает в последнее время в
проектировании подземных
зданий, состоит в том, чтобы
использовать необогреваемые
надземные помещения для не-
которых целей или в течение
некоторых периодов года. По-
скольку к отоплению и охлаж-
дению таких помещений, как
гаражи и склады, не предъяв-
ляются столь жесткие требова-
ния, как к отоплению и охлаж-
дению жилых помещений, их
целесообразно размещать на
поверхности земли по соседст-
ву с заглубленным домом. Не-
Рис. 2.1. Зависимость площади поверхности здания от площади пола
а —план А, площадь пола 121 м2, площадь поверхности стен 107 м2; б — план Б, площадь
пола 121 м2, площадь поверхности стен 134 м2; в — план В, площадь пола 121 м2, площадь
поверхности стен 179 м2; г — площадь пола 167,4 м2, площадь поверхности стен 346 м2;
д — площадь пола 167,4 м2, площадь поверхности стен 469 м2
которые помещения, как на-
пример веранда, также целесо-
образно располагать на
поверхности, что создает луч-
шие условия их использования.
Следовательно, на стадии
выбора основных решений,
важно помнить, что подземное
жилище представляет собой
совсем иной тип конструкций,
чем наземное здание, и некото-
рые помещения могут быть
расположены на поверхности
без уменьшения энергетической
эффективности заглубленного
здания.
2.2.	ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
2.2.1.	Сохранение энергии.
Одним из главных аспектов
архитектурного проектирова-
ния и строительства заглублен-
ных жилищ следует назвать
экономию энергии, которая мо-
жет быть получена в таком ти-
пе зданий (см. гл. 3). Сущест-
вуют два пути сохранения
энергии, непосредственно влия-
ющих на выбор конфигурации
заглубленного здания — ком-
пактность планировки и макси-
мально возможный объем об-
сыпки здания.
Потери тепла и, следова-
тельно, количество потребля-
емой зданием энергии есть
функция площади поверхности,
через которую происходят по-
тери тепла. У здания с боль-
шой площадью поверхности
потери тепла будут больше,
чем у здания с меньшей пло-
щадью поверхности, при одина-
ковых прочих условиях. Оче-
видно, что здания с одинаковой
площадью пола могут иметь
различную общую поверхность
в зависимости от конфигурации
в плане, как это показано на
рис. 2.1.
Максимальный объем зда-
ния при минимальной площади
поверхности стен можно полу-
чить, если здание будет круг-
лым в плане. Так как конструк-
ции круглой формы не всегда
удобны в строительстве, то
наиболее приемлемой и доста-
точно компактной формой
следует считать квадратную
или прямоугольную.
Если сравнивать одноэтаж-
ные и двухэтажные здания оди-
наковой площади, двухэтаж-
ные здания имеют значительно
меньшую общую поверхность,
чем одноэтажные. Чем более
протяженным и менее ком-
пактным проектируется здание,
тем больше будут потери тепла.
Этот принцип остается верным
и для заглубленного здания.
Поскольку земля летом холод-
нее, чем само здание, тепло из
него переходит в землю, и это
17
явление следует использовать
как способ охлаждения. В этом
случае здание с большей по-
верхностью будет иметь пре-
имущество с точки зрения его
охлаждения. В условиях кли-
мата Миннесоты основное вни-
мание должно быть уделено
уменьшению потерь тепла зи-
мой, а следовательно, — проек-
тированию максимально ком-
пактного здания.
Второй важный фактор со-
хранения энергии, который
влияет на проектирование зда-
ния, — объем обсыпки стен и
кровли сооружения. Как будет
показано далее (см. с. 64), от
этого параметра зависит коли-
чество сэкономленной энергии,
поэтому определение объема
обсыпки становится одним из
главных аспектов проектирова-
ния.
Для максимального сохра-
нения энергии идеальным ре-
шением было бы полностью
закрытое, максимально заглуб-
ленное помещение. Естествен-
но, такое решение неприемлемо
как с точки зрения условий
внутренней среды помещения,
так и сточки зрения положений
строительного законодательст-
ва. Оконные проемы, внутрен-
ние дворики, световые фонари
и другие подобные элементы,
которые улучшают условия
среды обитания, могут быть
решены без значительного
уменьшения размера экономии
энергии, которую обеспечивает
заглубление здания, а в неко-
торых случаях могут увеличить
эту экономию.
2.2.2.	Строительное законо-
дательство. Проблемы строи-
тельного законодательства
применительно для заглублен-
18
ных домов подробно обсужда-
ются в последующих разделах
книги. Здесь необходимо наз-
вать одно из наиболее важных
положений, которое касается
строительных законов, относя-
щихся к проектированию
заглубленных зданий. Для жи-
лых зданий строительными
нормами предусматривается,
что любая жилая комната
должна иметь окно, выполня-
ющее различные функции:
обеспечивать освещение и вен-
тиляцию, а также служить
запасным выходом при эвакуа-
ции людей. Для подсобных по-
мещений это требование ис-
ключается так же, как и для
ванных комнат, потому что они
должны иметь механическую
вентиляцию. В наземных зда-
ниях осуществление этих тре-
бований не встречает затрудне-
ний. Между тем в проектах
заглубленных зданий имеется
тенденция к уменьшению числа
окон и одновременно к кон-
центрации их с целью увеличе-
ния энергетической эффектив- )
ности помещения. Если это
требование строго соблюдает-
ся, то оно становится одним из
доминирующих при проектиро-
вании из-за того, что могут
потребоваться нежелательные
дополнительные проемы или
придется неоправданно услож-
нять конфигурацию здания,
чтобы иметь возможность
сгруппировать все необходи-
мые окна.
Несомненно, подземный дом
без необходимого естественно-
го освещения, вентиляции, ус-
ловий безопасности и хорошей
связи с внешней средой совер-
шенно не пригоден для жилья.
Однако решения, позволяющие
каким-либо иным способом
осуществить те функции, кото-
рые обычно выполняют окна
(освещение, вентиляция), мо-
гут значительно упростить за-
дачу проектировщиков. В ос-
новном, проектные соображе-
ния и решения, приведенные в
этой и других главах, учитыва-
ют действующие строительные
нормы. В некоторых случаях
будут указаны изменения, ко-
торые представляется целесо-
образным сделать в существу-
ющих нормах.
2.2.3.	Выбор конструктив-
ных решений. Для любого зда-
ния конструктивные решения
представляют собой важней-
шую часть проекта. Примени-
тельно к заглубленным здани-
ям это тем более верно, по-
скольку нагрузки от засыпки
на кровлю весьма значительны.
Конструктивные элементы, вос-
принимающие эти нагрузки,
могут быть подразделены на
две группы: более удобные
плоские кровли и различные
варианты менее удобных про-
странственных покрытий.
Плоские кровли представ-
ляют собой предварительно
напряженные железобетонные
или монолитные железобетон-
ные плиты, уложенные по де-
ревянным или стальным бал-
кам. Все эти системы имеют
общие характеристики, кото-
рые позволяют выбрать наибо-
лее простую и обычно прямо-
угольную конфигурацию зда-
ния с плоской или скатной
кровлей.
Необходимость выдержи-
вать большие, чем нормальные,
нагрузки на кровлю у заглуб-
ленных зданий может привести
к необычным конструктивным
решениям — сферическим и
сводчатым конструкциям из бе-
тона или стали. Такие конст-
рукции способны нести боль-
шую нагрузку и более эффек-
тивны, чем плоская кровля,
хотя они могут ограничивать
планировку помещений. Эти
конструкции в большей степе-
ни, чем обычные, влияют на
выбор размеров, формы здания,
и внутренних помещений. Кро-
ме того, конструкции, в основе
которых лежат купола или ар-
ки, не очень хороши для устрой-
ства оконных проемов, умень-
шающих несущую способность
этих систем.
Например, если основной
несущей конструкцией служит
большепролетная арка, то ок-
на могут быть размещены толь-
ко в торцах здания, а плани-
ровка внутренних помещений
должна учитывать кривизну
кровли. В этом случае наибо-
лее удобной будет конструкция,
допускающая устройство вто-
рого этажа, либо состоящая из
ряда примыкающих друг к дру-
гу небольших помещений, что
позволит сделать больше окон-
ных проемов. Планы и фото-
графии построенных заглуб-
ленных зданий, в конструкции
которых используются сталь-
ные арочные элементы, приве-
дены во второй части книги.
Применение этих систем
может привести к разработке
очень интересных решений,
возникающих в результате
стремления к максимально эф-
фективному использованию
обсыпки. Однако следует отда-
вать себе отчет в том, что при-
менение необычных систем вы-
зывает различные ограничения
при проектировании и ужесто-
19
чает требования к конфигура-
ции здания.
В качестве примеров, иллю-
стрирующих различные аспек-
ты проектирования заглублен-
ных зданий, приведены проект-
ные решения, главным образом,
использующие обычные конст-
руктивные элементы. С этой
точки зрения можно сказать,
что подавляющее большинство
заглубленных индивидуальных
домов будет построено с при-
менением обычных конструк-
тивных решений. Вместе с тем
следует отметить, что все про-
ектные и энергетические сооб-
ражения, касающиеся строи-
тельства заглубленных зданий,
в настоящей работе рассмотре-
ны с позиции использования
любых конструктивных систем"
как обычной плоской кровли,
так и пространственных покры-
тий.
2.2.4.	Взаимосвязь заглуб-
ленных зданий с поверхностью
земли — один из ключевых
вопросов проектирования за-
глубленных жилищ, так как
определяет глубину посадки
здания, его расположение на
поверхности или под землей.
На ровной поверхности здание
может быть полностью заглуб-
ленным в землю либо частич-
но заглубленным с отсыпкой
насыпей вокруг наружных стен.
На падающем рельефе здание
может быть различным обра-
зом заглублено в склон. Напри-
мер, на пологом склоне оно мо-
жет быть полностью или час-
тично заглублено аналогично
с посадкой на плоском рельефе.
На более крутом рельефе по-
является возможность строить
здания в двух уровнях. Заглуб-
ление здания (еще один эле-
20
мент взаимосвязи с поверхно-
стью) определяет нагрузку от
земли на кровлю. Некоторые
решения, в основном касаю-
щиеся засыпки стен с целью
экономии энергии, могут сов-
сем не предусматривать засып-
ки кровли.	-1
Важно учитывать два ос- j
новных параметра, связанных |
с взаиморасположением зда- |
ния и поверхности земли: вид |
из дома на окружающий ланд- |
шафт и форму самого здания. 1
Если рельеф достаточно |
живописен, или если оби- 1
татели хотят иметь больший J
зрительный контакт с окружа- I
ющей средой, то в этом случае |
полузаглубленное здание на
склоне представляется более
предпочтительным, чем назем-
ное здание на равнинном рель-
ефе. Зрительный контакт с ок-
ружающей средой еще боль-
ше у здания, расположенного
в склоне на падающем рель-
ефе.	;
Есть и другие решения, ко-
торые позволяют не только
разрешить проблему совмеще-
ния широкого обзора из зда-
ния и заглубления его, но и
сэкономить значительное ко-
личество энергии. Одно из
них — расположение здания в
двух уровнях: минимум поме-
щений, таких как жилые ком-
наты и рабочие помещения,
находятся над землей, а
остальные помещения — под
землей.
Однако на многих участках
невозможно обеспечить доста-
точно живописный вид из по-
мещения и в этом случае рас-
положение комнат вокруг вну-
треннего дворика (атриума)
может быть более рациональ-
ным решением, чем планиров-
ка с видом на обычный двор.
При планировке здания с
внутренним двориком достига-
ется большее уединение, и воз-
действие окружающего ланд-
шафта сказывается меньше,
чем у здания с видом на улицу.
Другой важный вопрос —
взаимосвязь формы здания с
поверхностью земли. Форма
здания, обусловленная требо-
ваниями обеспечения безопас-
ности, уединенности и исполь-
зования внутреннего простран-
ства, предъявляемыми к зда-
нию, может и не создавать
единой гармонии с ландшаф-
том. Например, на плоском
ландшафте полузаглубленное
и полностью заглубленное зда-
ния выглядят по-разному. Зем-
ляные насыпи вокруг полуза-
глубленного дома в большой
степени создают зрительный
барьер для тех, кто находится
снаружи, и могут быть исполь-
зованы для того, чтобы отде-
лить внешнее пространство от
здания. Кроме того, возведе-
ние насыпей вокруг дома по-
зволяет отводить поверхност-
ный сток с прилегающей тер-
ритории, а также поднять пол
здания над уровнем грунто-
вых вод.
Еще один фактор, влияю-
щий на общее решение, — это
расположение гаража, входа и
наземной жилой части по от-
ношению к заглубленной ча-
сти здания. Наземная часть в
этом случае становится доми-
нирующей в визуальном отно-
шении. Помещение, располо-
женное на крыше заглублен-
ного здания, следует рассма-
тривать как дополнительное,
которого не имеет обычное
г
Рис. 2.2. Взаимосвязь с рельефом
а — полузаглубленное здание (с обсыпкой);
б — полностью заглубленное здание; в —
здание, заглубленное в склон; г — заглуб-
ленное здание с надземной частью
здание; оно более доступно и
изолировано при входе в дом
с прилегающей наземной тер-
ритории.
Естественно, форму заглуб-
ленного здания и его назначе-
ние можно изменять в зависи-
мости от конкретных требова-
ний (здесь будут рассмотрены
только общие соображения),
но при этом важно учитывать
внешний вид здания и возмож-
ность образования замкнутого
пространства, так как эти па-
раметры могут в значительной
степени влиять на конкретные
проектные решения.
21
Разрез
Рис. 2.3. Здание возвышающегося типа:
а — вспомогательные помещения в глуби-
не здания; б — основные помещения вдоль
открытого фасада
1 — общая комната-столовая; 2 — кухня;
3 — спальня; 4~ кладовая; 5 — помещение
для механического оборудования; 6 — ван-
ная комната
2.2.5.	Типичные планиро-
вочные решения зданий. Су-
ществуют три основных типа
планировочных решений, каж-
дое из которых имеет свои осо-
бенности: возвышающееся зда-
ние, здание с внутренним
двориком и сквозное. Раз-
ница между ними в основ-
ном заключается в размерах
и ориентации оконных прое-
мов. У здания возвышающего-
ся типа все окна выходят на
одну сторону, три стены засы-
паны землей. В здании с вну-
тренним двориком окна рас-
положены по периметру дво-
рика, и все наружные стены
находятся в земле. В зданиях
сквозного типа окна могут
быть различного размера, их
допускается располагать в лю-
бом месте по периметру зда-
ния. На практике возможны
различные варианты этих
планировочных решений, на-
пример в двух уровнях или
комбинация наземной построй-
ки с подземной и т. д.
Возвышающиеся здания.
При проектировании возвы-
шающегося здания в первую
очередь важно предусмотреть
создание максимальной засып-
ки и размещение всех окон на
одной стороне, предпочтитель-
но на южной. В этом случае
помещения должны быть ори-
ентированы так, чтобы все
жилые комнаты и спальни рас-
полагались по фасаду, имею-
щему окна, а все вспомога-
тельные помещения, т. е. под-
собные, ванные комнаты и
кладовые, не требующие есте-
ственного освещения, разме-
щались в глубине здания. Кух-
ня или столовая могут быть
расположены в глубине зда-
ния, если они являются частью
жилого помещения. Такая
планировка аналогична типич-
ной планировке зданий с одно-
сторонней ориентацией окон.
Недостатком ее следует счи-
тать слишком большую протя-
женность помещений, особен-
но для зданий большого раз-
мера (в этом случае по пла-
нировке они напоминают мо-
тель). При решении возвыша-
ющегося здания в двух уров-
нях планировка становится
более компактной, а длина
внутренних коммуникаций со-
кращается. Здание в двух
уровнях, имеющее значитель-
ную земляную обсыпку, а так-
же окна, ориентированные на
юг, и достаточно компактную
планировку, весьма эффектив-
но с энергетической точки зре-
ния (см. подразд. 3.3).
Внутренний дворик, (атри-
ум). Основной принцип атри-
умной планировки — располо-
жение жилых помещений во-
круг внутреннего дворика та-
ким образом, чтобы все окна
выходили в этот дворик. Наи-
более простая форма атриум-
ной планировки представляет
собой квадратный дворик с жи-
лыми помещениями, располо-
женными с четырех сторон.
Иногда желательно располо-
жение жилых помещений лишь
с трех сторон, чтобы оставить
четвертую сторону открытой
для естественного освещения,
обзора или устройства входа.
Атриумная планировка сама
по себе весьма привлекатель-
на, хотя усложняет организа-
цию внутреннего пространства
и перемещения (циркуляцию).
Обычно атриумная планиров-
ка рекомендуется в условиях
теплого климата, причем вну-
тренний дворик используется
для организации движения.
Несколько зданий заглублен-
ного типа было построено в
условиях теплого климата,
например, резиденция Борди в
Остине, шт. Техас (см.
часть II).
В Миннесоте, так же как и
в большинстве других штатов
США, внутреннее перемеще-
ние в здании организовано та-
ким образом, что не нужно
выходить из него. Один из спо-
собов решения этой задачи —
включение внутреннего двори-
ка в состав жилых помещений
путем устройства над ним кры-
ши. Однако в этом случае вну-
тренний дворик становится за-
крытым пространством и при-
менение таких решений может
потребовать изменения строи-
тельных норм.
Внутреннее перемещение
вокруг внутреннего дворика
Ряс. 2.4. Схема организации внутренних
связей при наличии атриума
а — по периметру здания; б — по пери-
метру атриума
может быть организовано по
периметру (наружному) зда-
ния таким образом, что окна
во всех помещениях будут вы-
ходить во дворик, однако это
приведет к устройству слиш-
ком длинного и неудобного ко-
ридора, целесообразность ко-
торого для жилых зданий
трудно обосновать. Другим ре-
шением может быть организа-
ция циркуляции непосредст-
венно по внутреннему дворику,
что позволяет сократить длину
коридора до приемлемой. Од-
нако в этом случае циркуля-
ция должна происходить в
пространстве между жилыми
помещениями и двориком.
Если передвижение через жи-
лые комнаты (общие), столо-
вую и даже кухню допустимо,
то спальни, согласно действу-
ющим нормам, не могут ис-
пользоваться в качестве кори-
дора и быть лишены окон.
Проблема организации
движения внутри помещения
в зданиях с атриумной пла-
нировкой обусловлена разме-
рами здания и требованиями
строительных норм по устрой-
ству окон. Наиболее простым
решением здания атриумного
типа можно считать представ-
ленное здесь решение дома с
ограниченными размерами, од-
ной спальней, где движение
осуществляется только через
23
Рис. 2.5. Здание атриумного типа с одной
спальней:
1— камин; 2 — кухня-столовая; 3 — поме-
щение для механического оборудования;
4— ванная; 5 — спальня; 6 — открытый
атриум; 7 — общая комната
кухню-столовую. При более
сложной планировке возника-
ет необходимость в модифика-
ции простой атриумной плани-
ровки таким образом, чтобы
получить здание минимально
возможной площади с макси-
мальной площадью оконных
проемов для всех помещений,
где это необходимо. Возмож-
ными вариантами могут быть
здания с двумя или нескольки-
ми внутренними двориками,
дополнительными оконными
проемами или здание в двух
уровнях. Другим решением
может быть отказ действую-
щих строительных норм от
обязательного устройства окон
в спальнях, а также от неко-
торых требований к вентиля-
ции, освещению и аварийным
выходам.
Хотя при атриумной плани-
ровке не все окна выходят на
юг и она не столь компактна,
как возвышающаяся, внутрен-
ний дворик задерживает воз-
24
дух, который затем нагревает-
ся солнцем, что приводит к
уменьшению потерь тепла.
Кроме того, эта планировка
позволяет создать закрытое
пространство (уединенное),
что весьма желательно для за-
глубленных жилищ.
Сквозная планировка.
В этом случае проемы в зем-
ляной обсыпке здания допу-
скают организацию освещения
и вентиляции (естественной)
с любой стороны по периметру
сооружения. Сквозная плани-
ровка заглубленного здания
практически не отличается от
планировки обычного наземно-
го здания, у которого окна мо-
гут быть ориентированы на
все четыре стороны; сквозная
планировка весьма компакт-
на, а внутренняя циркуляция
ограничивается центральной
частью. Однако для заглублен-
ного здания, основным преиму-
ществом которого является
возможность сохранения энер-
гии, очень важно правильно
выбрать размеры и располо-
жение окон. Хотя для зданий
со сквозной планировкой тре-
бования к ориентации окон не
столь жестки, как для зданий
возвышающегося типа, тем не
менее желательно, чтобы наи-
более активно используемые
помещения с большими окон-
ными проемами были ориен-
тированы на юг, а помещения
с наименьшей активностью и
окнами наименьшего возмож-
ного размера — на север. Кро-
ме того, желательно решить
планировку таким образом,
чтобы как можно меньшая по-
верхность обсыпки имела про-
емы. Несколько окон большего
размера легче сделать и это
даст большую экономию энер-
гии, чем применение большего
числа окон минимального раз-
мера, которые ухудшают изо-
лирующие свойства обсыпки.
На многих площадках неже-
лательно ориентировать все ок-
на на юг (как в случае возвы-
шающейся планировки), по-
этому сквозную планировку
следует признать наиболее
приемлемым решением.
2.2.6.	Пешеходные и транс-
портные подходы. Один из
наиболее важных аспектов
проектирования заглублен-
ных зданий — решение пеше-
ходных и транспортных подхо-
дов или тех путей, по которым
можно попасть в дом. Проек-
тирование входа для заглуб-
ленных зданий имеет особен-
но важное значение, поскольку
у многих людей спуск под зем-
лю вызывает отрицательные
эмоции, а правильно запроек-
тированный вход позволит из-
бежать неприятных ощущений.
Вход должен быть отчетливо
виден снаружи, а внутри хоро-
шо освещен, иметь достаточ-
ные размеры; лестница, веду-
щая в жилые помещения, не
должна быть слишком длин-
ной. Наиболее просто может
быть решен вход в здание воз-
вышающегося типа; вход мо-
жет быть сделан на открытой
стороне здания, предпочти-
тельно, ближе к центру, чтобы
обеспечить наиболее эффек-
тивную циркуляцию.
Часто возникает необходи-
мость устраивать дополнитель-
ный вход в помещения, распо-
ложенные вдоль возвышаю-
щейся части зданий. Он может
быть выполнен на одной из
трех закрытых сторон зда-
Рис. 2.6. Сквозная планировка
ния — для этого делается про-
ход через земляную обсыпку.
Однако такой вход может соз-
дать более сложную и длинную
циркуляцию внутри дома.
Точно так же для здания
с атриумной планировкой наи-
более простым будет устройст-
во входа непосредственно из
внутреннего дворика, но при
таком решении вновь возника-
ет осложнение — общий вход
не обеспечивает желаемой
уединенности и обособленно-
сти. Для атриумной планиров-
ки оптимальным решением мо-
жет быть устройство отдельно-
го входа сверху или сбоку
через земляную обсыпку. При
планировке с двумя внутрен-
ними двориками один из них
можно использовать для уст-
ройства входа, а другой — как
более обособленное простран-
ство. В зданиях со сквозной
планировкой вход делается та-
кой же, как в обычных назем-
ных зданиях.
Для всех типов заглублен-
ных зданий вход должен ре-
шаться весьма тщательно, что-
бы обеспечить приятный пере-
25
Рис. 2.7. Подходы к зданию:
/ — гараж и вход в здание через обсыпку
северной стены; 2 — заглубленный гараж,
вход непосредственно в здание; 3 — гараж
и вход с южной стороны; 4 — гараж
с южной стороны (может закрыть солнце
и ограничить обзор); 5 — гараж с север-
ной стороны (может акцентировать вход
в здание)
ход с поверхности земли в
жилую часть дома.
Вход в здание обычно про-
ектируется с транспортным
въездом и гаражом. При про-
ектировании заглубленных
зданий гараж может быть ре-
шен как часть здания либо
размещен на поверхности зем-
ли и его расположение должно
быть увязано с решением вхо-
да. Подземный гараж лучше
26
вписывается в общее решение
здания, однако его стоимость
может быть выше стоимости
обычного гаража. Наземный
гараж, поставленный на от-
крытой стороне возвышающе-
гося здания, может затенять
его и ухудшить обзор из поме-
щения, а поставленный на про-
тивоположной стороне может
быть совмещен со входом и
создать определенное зритель-
ное впечатление и, кроме того,
может разделить общую и ин-
дивидуальную части дома.
Примеры, приведенные в части
-II, иллюстрируют различные
-приемы размещения гаража
при заглубленном здании.
Существует мнение, что за-
глубленные жилища неприем-
лемы для больных людей. Оно
основано на ошибочной пред-
посылке, что такие здания на-
ходятся глубоко под землей и
требуют устройства больших
лестниц для входа в жилое
пространство. Многие приме-
ры, рассмотренные в книге,
свидетельствуют о том, что
-вход в заглубленное здание
может быть устроен непосред-
ственно с поверхности и не
представляет каких-либо за-
труднений для больных людей
по сравнению с входом в обыч-
ное наземное здание. Проекти-
ровщики должны знать, что
лишь незначительные измене-
ния конструкции ступеней и
входов могут сделать заглуб-
ленные дома доступными и для
больных людей.
2.3.	ДЕТАЛИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
2.3.1.	Естественное освеще-
ние жилых помещений заглуб-
ленных зданий имеет важное
значение по двум причинам.
Во-первых, оно желательно
для любого здания из энерге-
тических соображений, так как
проникающая в помещение
солнечная радиация представ-
ляет собой пассивную систему
отопления за счет свободной
энергии солнца. Во-вторых, за-
глубленные жилища часто
ошибочно ассоциируются с
темными подвалами и поэтому
весьма важно обеспечить до-
ступ солнечного света для соз-
дания светлого и привлека-
тельного для жилья простран-
ства. При проектировании не-
обходимо принимать во внима-
ние положение солнца над го-
ризонтом как в течение суток,
так и в течение года, чтобы
правильно использовать воз-
можности естественного осве-
щения.
На рисунке показано поло-
жение солнца над горизонтом
в разное время года и харак-
тер освещения южной стороны
здания в полдень. Нависаю-
щие элементы (навесы) могут
применяться для того, чтобы
ограничить доступ солнечного
света в помещение летом и
в то же время они не затеня-
ют помещение зимой. Для за-
тенения южной стороны зда-
ния летом используются ре-
шетки, створки которых на зи-
му поворачиваются и таким
образом обеспечивается доступ
солнечного света в помещение
в зимнее время.
При проектировании зда-
ния с окнами, расположенны-
ми по одной стене, следует
учитывать, что помещение мо-
жет быть освещено в нужной
степени лишь на определенную
глубину от этой стены. Обыч-
но комната глубиной 4,8 м мо-
(6/22)
(6/22)
Наклонная крыша	/	,лп/пп\
обеспечивает пол-	/	(1Z/ZZ)
мое поступление (
солнечной	ЬОЗМОЖ
энергии	но потребует-
зимой	ся установка
J	затеняющих
“элементов
Рис. 2.8. Естественное освещение. Углы
стояния солнца: декабрь 22, полдень, вы-
сота стояния 21,5°, июнь 22, полдень, вы-
сота стояния 68,5°
/ — направленный световой фонарь; 2 —
затеняющий элемент*решетка
жет быть освещена с одной
стороны, но помещение боль-
шего размера, которое вклю-
чает еще, например кухню и
столовую, может потребовать
дополнительного источника
естественного света.
Существуют разные спосо-
бы естественного освещения
помещений, удаленных от ос-
новных окон. Например, уст-
раивают световые фонари, на-
клонные кровли, не затеняю-
щие помещение, или делаются
дополнительные оконные прое-
мы в обсыпке здания, если это
необходимо. Конечно, приме-
нение всех этих способов свя-
зано с некоторыми затратами,
а также с некоторыми измене-
ниями энергетических показа-
27
Рис. 2.9. Естественное освещение атриума
а — поступление солнечной радиации ограничено высотой и шириной двора; б—наибольшее
поступление солнечной радиации
телей. Так, применение плос-
ких или сферических световых
фонарей может привести к
значительным потерям энер-1
гии. Вместе с тем некоторые
решения могут быть весьма
эффективны с энергетической
точки зрения. Ориентирован-
ный на юг световой фонарь,
показанный на рисунке, может
быть решен таким образом, что
зимой позволит использовать
пассивную солнечную энергию
за счет отражения солнечного
света в помещение, а летом
при изменении угла стояния
солнца над горизонтом будет
создавать затенение. Кроме
того, такой фонарь может
быть снабжен открывающими-
ся рамами и таким образом
достаточно эффективно ис-
пользоваться для вентиляции
в летнее время. Потери энер-
гии через фонарь значительно
уменьшатся, если его снабдить
хорошо изолированными став-
нями, закрывающимися на
ночь. Дополнительную инфор-
мацию о световых фонарях
можно получить из литерату-
ры, приведенной в библиогра-
фическом указателе.
Что касается естественного
освещения зданий атриумного
типа, то следует учитывать,
что длина и ширина дворика,
а также высота помещения
существенно влияют на осве-
щенность двора и примыкаю-
щих помещений.
2.3.2.	Акустика. Заслужива-
ет внимания одна особенность
заглубленных зданий — они в
значительной степени заглу-
шают внешние звуки и колеба-
ния окружающих масс земли.
Например, компания по произ-
водству прецизионного инстру-
мента в Канзас-Сити разме-
стила свое производство под
землей, чтобы избежать внеш-
них вибраций. В жилищном
строительстве такую акустиче-
скую изоляцию следует рас-
сматривать как достоинство
здания, если оно расположено
вблизи автомагистрали, аэро-
порта или другого источника
шума. Вместе с тем такая хо-
рошая звукоизоляция заглуб-
ленного дома и низкий уровень
шума в нем могут создать впе-
чатление, что бытовые прибо-
ры и механизмы работают бо-
лее шумно, чем в обычном до-
ме. Этот эффект можно смяг-
чить, уменьшив тем или иным
способом шум этих приборов
и механизмов или обеспечив
поступление некоторых внеш-
них шумов в помещение.
2.3.3.	Ландшафт. При про-
ектировании заглубленных
зданий пейзаж нельзя рассма-
тривать лишь как декоратив-
ный элемент: он является ре-
шающим фактором для всего
проекта в целом и должен
быть увязан со всеми элемен-
тами здания, но в первую оче-
редь с конструктивными реше-
28
ниями и гидроизоляцией. Рас-
смотрим основные положения
о ландшафте, которые типичны
только для заглубленных зда-
ний.
Наиболее сложная и спор-
ная проблема формирования
ландшафта — засыпка кровли
здания, которая предусматри-
вается во многих проектах. Не
только из эстетических и эколо-
гических соображений, но и с
точки зрения экономии энер-
гии, на кровле здания жела-
тельно иметь растительность.
В последующих разделах бу-
дет показано, что естествен-
ная отражающая способность
травы и другой растительно-
сти позволяет значительно
уменьшить количество тепла,
поступающего в здание за счет
солнечной энергии в летнее
время.
Важным фактором проек-
тирования засыпной кровли
следует считать толщину слоя
почвы, ее тип и правильное ре-
шение системы дренажа. Энер-
гетическая эффективность зда-
ния и возможность роста
растений значительно возра-
стают с увеличением толщины
слоя почвы. В то же время вес
почвы весьма значителен, и
конструкции, несущие нагруз-
ку от засыпки толщиной в не-
сколько футов, весьма дорого-
стоящи. Поэтому необходимо
знать минимальное количество
почвы, которое требуется для
различных видов растительно-
сти. Приводимая здесь иллю-
страция, которая взята из по-
следней статьи Томаса Е. Бе-
фа, показывает, что слой грун-
та толщиной от 30 до 46 см
достаточен для травы и другой
мелкой растительности, а слой
Небольшие и средние
кустарники
1	234567	8
Рис. 2.10. Особенности посадки растений
(толщина растительного слоя указана ми-
нимальная); // — глубина корневой систе-
мы; h — глубина слоя почвы; h{ — то же,
для осушенных земель 30 см;
/ — уплотнительная прокладка толщиной
2,5 см; 2 — слой перегноя /минималь-
ная толщина 5 см); 3 — растительный
грунт; 4 — слой изолирующего материала
толщиной 1,3 см; 5 — дренирующий слой
гравия толщиной 15 см; 6 — защитный
слой над изоляцией и гидроизоляцией; 7 —
несущий элемент; 8 — слой грунта толщи*
иой 300 мм от низа корневой системы, с
уклоном для обеспечения водоотведения
толщиной от 61 до 76 см — для
мелких кустарников. Для
крупных кустарников и де-
ревьев требуется слой почвы
толщиной до 150 см, что при-
водит к неоправданно высо-
кой стоимости конструкций.
Конкретная толщина слоя
почвы, необходимая для каж-
дого вида растительности, мо-
жет варьироваться в значи-
тельной степени в зависимости
от вида растительности, типа
почвы, влажности и климати-
ческих условий, влияющих на
рост растений. Для больших
общественных и коммерческих
зданий с кровлей, засыпанной
землей, или с кровлей, на кото-
рой устроен сад, разработана
методика, позволяющая выра-
щивать деревья и одновремен-
но снижать нагрузку от поч-
вы на конструкции за счет
применения подстилающего
29
Рис. 2.11. Температурные швы (Т. Ш.)
слоя утеплителя-стирофома,
вместо большого слоя земли.
Однако эта методика непри-
годна для большинства жилых
домов из-за малых размеров
кровли; что касается деревьев
больших размеров, то их мож-
но легко и с меньшими затра-
тами разместить рядом с до-
мом, а не на кровле.
Очень важно при посадке
растений на кровле здания
правильно организовать систе-
му дренажа. Растения не вы-
живают в почве, насыщенной
водой. Для отвода воды с
кровли целесообразно органи-
зовать уклон поверхности поч-
вы с кровли. Важно также
предусмотреть устройство под-
стилающей дренажной под-
сыпки для отвода воды, филь-
трующейся через почву. Такая
подсыпка чаще всего делается
из слоя гравия, а грунт укла-
дывают на изолирующую про-
слойку (маты), которая не по-
зволит почве проникать в слой
гравия и таким образом ис-
ключает кольматацию дрена-
жа. Как видно из рис. 2.10,
слой гравия уложен по слою
30
гидроизоляции на теплоизоля-
цию, а кровля выполнена с ук-
лоном для лучшего отвода во-
ды. Существует множество ре-
шений дренажа, но принцип
отвода воды из почвы остает-
ся один и тот же.
Рассмотрим некоторые осо-
бенности проектирования кро-
вель, засыпаемых землей. Пре-
жде всего надо сказать об
устройстве ограждений, предо-
храняющих людей от падения
во внутренний дворик. Весьма
привлекательным может быть
использование кустарников в
качестве ограждения или же
посадка кустарников для того,
чтобы закрыть это огражде-
ние. Существует еще одна уни-
кальная особенность кровель,
на которых посажены расте-
ния, по сравнению с другими
типами засыпаемых кро-
вель, — это воздействие тепла
здания, нагревающего почву
на кровле, на развитие расти-
тельности. Период вегетации
и рост отдельных растений мо-
гут значительно изменяться в
зависимости от тепловыделе-
ния здания. Влияние этого
фактора трудно определить,
и для этого необходимо прове-
сти исследования, результаты
которых могут быть весьма не-
ожиданными.
2.3.4.	Некоторые энергети-
ческие вопросы. В проектиро-
вании заглубленных зданий
есть много особенностей, кото-
рые требуют тщательного ана-
лиза, поскольку необычны ус-
ловия расположения конструк-
ции под землей. Кроме того,
многие конструктивные эле-
менты обычных зданий непри-
годны с точки зрения энерге-
тических характеристик. Рас-
смотрим некоторые соображе-
ния, касающиеся энергетиче-
ских особенностей.
Утечка тепла. Большинство
заглубленных зданий выполня-
ется из железобетона, поэтому
потерю тепла через конструк-
ции можно считать основным
видом утечки. Она особенно
заметна, если бетонная кры-
ша или стена образуют навес
или подпорные стенки. Анало-
гичное явление наблюдается
при устройстве световых фо-
нарей, парапетов и т. д., когда
бетонные конструкции дейст-
вуют как проводники тепла.
Есть несколько путей реше-
ния этой проблемы. Наиболее
простой — исключить такие
конструкции из проекта, одна-
ко это не всегда допустимо по
условиям рельефа местности.
Другой способ — устройство
изолирующих прокладок из
стирофома в местах, где воз-
можны утечки тепла. Подоб-
ное решение приводит к тому,
что нарушается процесс тепло-
передачи в конструкциях. При-
менение изолирующих прокла-
док рассмотрено на примере
здания «Джоунс-Хаус» (см.
с. 147). Третьим решением мо-
жет быть применение разных
материалов и конструкций для
наружных элементов здания,
например, отдельные навесы
(типа «маркизы»), которые
раньше были широко распро-
странены для затенения окон
от солнца.
Можно также применить
из дерева подпорные стенки
возле оконных и дверных про-
емов, что, естественно, снизит
потери тепла. Разумеется, воп-
рос теплопередачи через кон-
струкции должен быть решен
Временное
Рис. 2.12. Схема покрытия атриума
в увязке с конструктивными
решениями и системой гидро-
изоляции и, конечно, с общей
планировкой здания.
Крытый дворик. В домах
атриумного типа, где окна вы-
ходят во внутренний дворик,
существует хорошая возмож-
ность увеличить количество со-
храняемой энергии. Например,
зимой для внутреннего двори-
ка можно применить времен-
ное перекрытие из стекла или
пластика, образовав таким об-
разом закрытое внутреннее
пространство, в котором на-
капливается значительное ко-
личество пассивной солнечной
энергии. Днем окна в доме
обычно открывают, чтобы по-
лучить тепло атриумного воз-
духа, а на ночь закрывают.
Однако такое решение может
вступить в конфликт с требо-
ваниями строительных норм,
согласно которым жилые по-
мещения должны иметь окна,
открывающиеся на улицу
(один из примеров подобных
решений приводится во второй
части). Этот конфликт может
и не возникнуть, если будет
обеспечено повышение энерге-
тической эффективности зда-
ния и созданы комфортные до-
полнительные пространства в
зимнее время; стоимость тако-
го решения должна быть тща-
тельно проанализирована. Же-
лательно устройство подобно-
го временного перекрытия пре-
31
дусматривать уже на ранней
стадии проектирования, с тем
чтобы увязать его с общим ре-
шением, даже в том случае,
если осуществить его придет-
ся позднее.
Шторы. Значительная эко-
номия энергии может быть до-
стигнута применением изоли-
рующих ставней (жалюзи) или
штор на окнах. Существует
много проектов зданий, где
предусмотрены внутренние или
наружные изолирующие став-
ни. В качестве примера мож-
но привести гибкие ставни,
двигающиеся по направляю-
щим снаружи окна и управля-
емые изнутри помещения с по-
мощью двигателя, а также на-
ружные ставни из стирофом'а,
покрытого деревом или другим
декоративным материалом,
открывающиеся наружу, как
двухпольные двери.
Основное назначение лю-
бых ставней — улучшить изо- J
лирующие свойства стены в. |
тот период, когда окна не до- ]
пускают пассивного использо- |
вания солнечной энергии. 1
Обычно ставни открывают на 1
рассвете и закрывают при за- j
ходе солнца, хотя экономия
энергии может быть получена
в случае, если ставни закрыты 1
в течение всего пасмурного дня 1
или того времени, когда солн- =!
це не проникает непосредст- 3
венно в здание.
Шторы используются ана-
логичным образом, однако они
не обладают такой же изоли-
рующей способностью и не мо- ?
гут быть закрыты столь плот- \
но, как хорошо подогнанные
ставни. Шторы должны быть
тяжелыми, желательно утеп-
ленными и очень плотно при-
легать к стене около окон, что-
бы предотвратить конвекцию
через окна.
Глава 3
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ
3.1. ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАГЛУБЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Большой интерес к заглуб-
ленным зданиям, который воз-
ник в последнее время, объяс-
няется прежде всего тем, что
в них ожидалась значительная
экономия энергии. В обычном
наземном здании довольно
много энергии расходуется не-
производительно за счет по-
терь, в результате которых мы
«обогреваем» или «охлажда-
ем» окружающее пространст-
во. Если уменьшить теплопере-
дачу извне и наружу, то для
поддержания соответствующе-
го микроклимата потребуется
меньше энергии. Размеры теп-
32
лопотерь (или теплопоступле-
ний) для здания зависят, глав-
ным образом, от нагрузки на
отопление или охлаждение
воздуха, подаваемого в поме-
щение, и от количества тепло-
потерь через ограждающие
конструкции. В большинстве
жилых зданий объем поступа-
ющего в помещение воздуха
(естественной вентиляции) оп-
ределяется неконтролируемой
инфильтрацией через неплот-
ности. Эти потери тепла за счет
инфильтрации можно значи-
тельно уменьшить или вовсе
исключить путем обсыпки кон-
г
Рис. 3.1. График повторяемости температур
/ — минимальная температура 8 января;
2 — то же, 9 января; 3— максимальная
температура 8 января; 4 — то же, 9 ян-
варя
струкций землей. В этом слу-
чае возможно устройство кон-
тролируемой вентиляции, а
следовательно, возможно и
устройство эффективной си-
стемы рекуперации тепла.
Теплопотери зависят от тепло-
проводности ограждающих
конструкций. Она является
функцией коэффициента теп-
лопередачи (который мож-
но уменьшить путем устройст-
ва дополнительной изоляции)
и разницы температур наруж-
ной и внутренней поверхности
стены.
Над землей разница темпе-
ратур определяется погодны-
ми условиями данной местно-
сти. Земля же сглаживает ам-
плитуду колебаний как суточ-
ных, так и годовых темпера-
тур. Изменение сезонных тем-
ператур сказывается в земле
на глубине нескольких метров,
между тем изменение темпера-
туры воздуха в течение часов
или суток на температуру зем-
ли практически не влияет
(рис. 3.1).
Рис. 3.2. Распределение температур в тол-
ще грунта
/ — максимальная температура воздуха;
2 — минимальная температура воздуха
Максимальное отклонение
суточной температуры возду-
ха отмечалось на высоте 0,2 м
над поверхностью земли. Это
свидетельствует о целесооб-
разности засыпки землей даже
слоем 0,2 м.
На большей глубине отме-
чаются только сезонные коле-
бания температуры, а измене-
ния температуры заметны
только спустя продолжитель-
ное время. Как показано на
рис. 3.2, для района Миннесо-
та — Сен-Пол амплитуда ко-
лебаний средней температуры
с увеличением глубины мед-
ленно уменьшается. На глуби-
не от 5 до 8 м температура
почти постоянно соответствует
10 °C, что лишь на 3—4 °C вы-
ше средней температуры воз-
духа в этом районе и только
на 10 °C ниже комфортной
температуры в помещениях.
Температура устанавлива-
ется выше средней, начиная с
лета, когда тепло в землю
приносится поступающей в
грунт водой, увеличивается
теплопроводность влажной
2 Зак. 1291
33
Рис. 3.3. Влияние заглубления здания
земли. Зимой поверхность зем-
ли промерзает и ее теплопро-
водность уменьшается.
Проанализируем быстрое
увеличение температуры в ап-
реле, мае, июне и медленное
уменьшение ее в сентрябре, ок-
тябре, ноябре. Следует отме-
тить отставание по фазе тем-
ператур, которое возрастает с
увеличением глубины таким
образом, что в период наибо-
лее высоких температур на по-
верхности, с июня по август,
температура земли на глуби-
не 5 м близка к минимальной
и, наоборот, для периода наи-
более низких температур —
на поверхности.
Наиболее важный фактор
в процессе контроля потребле-
ния энергии для отопления и
охлаждения здания — это теп-
ловая массивность здания,
т. е. количество энергии, необ-
ходимое для того, чтобы под-
нять температуру на 1 °C. Зда-
ние, имеющее большую тепло-
вую массивность изоляции,
может сохранять большее ко-
личество энергии. Солнечная
энергия, поступающая в тече-
ние дня в здание через окна,
ориентированные на юг, может
накапливаться в ограждаю-
щих конструкциях, и темпера-
тура будет незначительно и
медленно повышаться. В тече-
ние ночи наблюдаются неболь-
шие потери тепла. Через мас-
сивные конструкции оно мед-
ленно передается окружающе-
му воздуху, и таким образом
температура в помещении
ночью постепенно уменьшает-
ся. В то же впемя здание с ма-
лой тепловой массивностью не
может накапливать значитель-
ного количества энергии с по-
вышением температуры на
каждый градус. Поэтому сол-
нечная энергия, поступающая
в здание, быстро нагревает
воздух в соответствующем по-
мещении до некомфортно вы-
сокой температуры, что может
потребовать установки охлаж-
дающего оборудования. Из-за
того, что количество накапли-
ваемой энергии невелико, тем-
пература за ночь будет быстро
падать, что приведет к необхо-
димости установки отопитель-
ногр оборудования.
Тепловая массивность зем-
ли, окружающей здание, ока-
зывает аналогичное влияние
на потребление энергии, и, как
показывают приведенные вы-
ше цифры, уменьшает колеба-
ния температур в ограждаю-
щих конструкциях. Земля не
только сохраняет энергию, но
и предохраняет здание от де-
формаций, вызываемых коле-
баниями температуры, а так-
же исключает вредное воздей-
ствие циклов «заморажива-
ние — оттаивание». В случае
каких-либо нарушений в пода-
че тепла, например, во время
исключительно холодной зимы,
температура внутри здания,
защищенного земляной обсып-
кой, всегда будет положитель-
ной и само здание может оста-
ваться обитаемым. Земляная
засыпка не только уменьшает
зависимость жизнеспособности
здания от источника энергии,
но и упрощает регулирование
комфортности внутренней сре-
34
ды. Этот аспект заслуживает
особого внимания для таких
обособленных зданий, как
фермы, туристские и дачные
поселки.
Ниже будут рассмотрены
тепловые характеристики раз-
личных крыш, стен и полов
применительно к каждому из
этих элементов и в комбина-
ции, ибо взаимодействие всех
этих элементов на заглублен-
ные здания сказывается в
большей степени, чем на обыч-
ные.
Например, изменение тол-
щины засыпки крыши здания
приводит к изменению глуби-
ны посадки всего здания. В
результате изменяются не
только тепловые характери-
стики крыши, но и характери-
стики стен и пола.
Изучение всех существен-
ных факторов и, таким обра-
зом, определение наиболее же-
лательной конфигурации зда-
ния должно производиться с
учетом конкретных характери-
стик участка, местных погод-
ных условий, ориентации зда-
ния, его назначения и вопросов
экономики. Поэтому в процес-
се сравнительного анализа
должны быть тщательно взве-
шены все данные, чтобы мож-
но было четко представлять
себе влияние каждого из эле-
ментов на принимаемое реше-
ние. Приведенные в настоящей
работе характеристики и вы-
воды следует относить не
только к заглубленным здани-
ям рассматриваемого района,
Но и ко всем заглубленным
зданиям, которые сравнивают
с обычными зданиями таких
iKe размеров.
3'1Л. Крыша. Потери энер-
гии через стены и пол заглуб-
ленного здания сравнительно
невелики, но потери тепла че-
рез крышу такого здания в
Миннесоте могут составлять
более 50% общего количества
потерь тепла через ограждаю-
щие конструкции. Следова-
тельно, проектирование кры-
ши должно выполняться осо-
бенно тщательно. Во-первых,
для рассматриваемого типа
зданий важно определить оп-
тимальную толщину засыпки.
При расчете теплопереда-
чи необходимо знать две важ-
ные характеристики всей си-
стемы крыши, влияющие на
общее решение: теплопровод-
ность или тепловую массив-
ность всей системы и условия
пограничной среды на поверх-
ности крыши.
При анализе процессов
утечки тепла через крышу изу-
чались различные сечения
(конструкции) крыш с помо-
щью нестационарной, пло-
скостной компьютерной про-
граммы с конечными разностя-
ми (см. прил. 1). При этом до-
пускались колебания темпера-
туры в зависимости от сезона,
а разница температур прини-
малась от 20 °C зимой до
25,6 °C летом. Изменение на-
ружной температуры прини-
малось по синусоидальному
графику, построенному для
средних значений температур
Миннеаполиса с ,1940 г. по
1970 г. Нагрев поверхности
земли солнечным теплом ис-
ключался, так как она была
покрыта травой. Объяснение
такого допущения приводится
ниже в настоящем разделе.
Сравнивали два типа крыш
(рис. 3.4) с одинаковым значе-
2*
35
R = 4,32m2K/Bt
Рис. 3.4. Различные кон-
струкции крыши:
; — грунт	толщиной
3 м; 2 — железобетон-
ная плита	толщиной
31 см; 3 — грунт тол-
щиной 46 см; 4 — теп-
лоизоляция нз стнрофо-
ма 10 см; 5 — железо-
бетонная плита толщи-
ной 20 см
Крыша А
30000.^5
Крыша Б
Рис. 3.5. Различные конструкции крыши:
У — грунт толщиной 46 см; 2 — теплоизо-
ляция нз стирофома ТОЛЩИНОЙ 10 СМ; 3 —
железобетонная плита толщиной 20 см;
4 — теплоизоляция нз стирофома толщи-
ной 12 см; 5 — железобетонная плита тол-
щиной 20 см
нием коэффициента термиче-
ского сопротивления Ro. Пер-
вая конструкция представля-
ла собой предварительно на-
пряженную железобетонную
плиту толщиной 31 см с засып-
кой землей слоем 3 м. Коэффи-
циент термического сопротив-
ления такой конструкции Ro
равен 4,32 м2-К/Вт. Вторая
конструкция представляла со-
бой предварительно напряжен-
ную плиту толщиной 20 см, по
которой был уложен слой теп-
лоизоляции из полистирена
толщиной 10 см. Плита была
засыпана слоем земли толщи-
ной 46 см. В этом случае ко-
эффициент термического со-
противления Ro составил
4,35 м2-К/Вт.
Расчет утечки энергии, про-
изведенный для всего года, по-
казал, что за 7 мес отопитель-
ного сезона (с октября по ап-
рель) слой земли толщиной
3 м позволил уменьшить поте-
ри тепла на 2,4%. Из этого и
последующих исследований
стало ясно, что для крыши
слой земли, который может
успешно заменить теплоизоля-
ционные материалы, должен
быть не менее 2,75 м. Одновре-
менно следует помнить, что
увеличение заглубления зда-
ния уменьшает и теплопотери
через стены и пол.
Приведенный выше анализ
данных предназначен для оп-
ределения потерь тепла во
время устойчивых колебаний
температуры, которые подчи-
няются синусоидальному за-
кону, когда температуры варь-
ируются в определенном днев-
ном интервале выше и ниже
принятой средней температу-
ры. Высокая тепловая массив-
ность крыши, которая являет-
ся результатом засыпки ее
землей, гасит или значительно
уменьшает эти колебания тем-
ператур. В качестве примера
был выбран один день в янва-
ре, когда температура наруж-
ного воздуха колебалась от
—15 °C утром до —9,4 °C днем.
На 15-е сутки пришедший хо-
лодный фронт вызвал пониже-
ние суточной температуры на
4,6 °C. Температура наружно-
го воздуха колебалась от
—20,6 до —15 °C в течение
5 сут, а затем она снова стаби-
лизировалась на среднем уров-
не. Время реакции конструк-
ций двух крыш с идентич-
ным значением Ro, равного
4,35 м2 • K/Вт, на изменение тем-
пературы показано на рис. 3.6.
36
ни
24	26	28	30 31
“1	l i	г---г----1---1----
Pic. 3.6. Влияние тепловой массивности крыши:
/ — крыша А; 2 —крыша Б
Крыша А имеет изоляцию,
состоящую из слоя земли тол-
щиной 46 см, уложенной на
слой полистирена высокой
плотности толщиной 10 см, в
то время, как крыша Б пред-
ставляет собой конструкцию
малой массивности, изолиро-
ванную полистиреном толщи-
ной 12 см. Несущим элементом
в обоих случаях служит пред-
варительно напряженная же-
лезобетонная плита толщиной
20 см. Суточные потери тепла
на единицу площади показаны
на графике, где затененный
участок характеризует избы-
точные потери тепла при по-
нижении температуры наруж-
ного воздуха для каждого ти-
па крыши. Из-за малой тепло-
вой массивности крыша Б не-
медленно реагирует на изме-
нения температуры наружно-
го воздуха; в течение 2 сут по-
тери тепла достигают макси-
мума, который остается на
том же уровне в течение 3 сут.
Когда температура возвраща-
ется к обычным значениям,
крыша Б реагирует немедлен-
но, и спустя 2 сут ее характе-
ристики возвращаются к обыч-
ным для января значениям. В
то же время для крыши А
влияние более суровых усло-
вий наружного воздуха ска-
жется в течение суток, а сама
реакция будет более медлен-
ной, чем у крыши Б. Спустя
5 сут, когда температура на-
ружного воздуха станет нор-
мальной, потери тепла крышей
А будут увеличиваться, дости-
37
Рве. 3.7. Среднемесячные температуры по-
верхностей:
/ — температура воздуха; 2 — температура
черной поверхности; 3 — температура бе-
лой поверхности; 4 — температура высокой
травы
гая только 77% максимальных
потерь крыши Б. Для крыши А
потребуются еще сутки, преж-
де чем ее температура устано-*
вится в соответствии с темпе-
ратурой наружного воздуха.
Как видно из рис. 3.6, не-
смотря на значительно боль-
шее время реакции для кры-
ши А потребовалось энергии
на 8% меньше, чем для кры-
ши Б, чтобы сгладить влияние
низких температур; причем
увеличение теплопотерь через
крышу А составило только
85% теплопотерь крыши Б.
Более того, из-за малой теп-
ловой массивности крыши Б
потребовалось почти в 2 раза
больше дополнительной энер-
гии (196%) в то время, когда
наблюдались наиболее низкие
температуры воздуха.
Таким образом, если две
крыши имеют одинаковые теп-
ловые характеристики, то при
кратковременных изменениях
температуры наружного воз-
духа конструкция с большей
тепловой массивностью рабо-
тает стабильнее и предостав-
ляет большие возможности
для экономии чистой энергии,
38
Чем конструкция С меньШей
тепловой массивностью. С уве-
личением высоты засыпки эта
тенденция становится более
очевидной.
На тепловую массивность
земляной засыпки существен-
ное влияние оказывает расти-
тельность, которая образует
тень, улучшает изолирующие
свойства засыпки и, самое
главное, уменьшает тепло-
поступления от солнца в лет-
ние месяцы. Последнее следу-
ет, главным образом, отнести
к эффекту охлаждения травы
при испарении влаги.
Замеры температуры земли
под искусственными покрытия-
ми и под травой, проведенные
Кусудой, показали, что в лет-
нее время за счет тепла сол-
нечной радиации температура
асфальтированной поверхно-
сти могла превышать 60 °C в
том случае, если температуру
воздуха в это время была не
более 32 °C. В то же время
максимальная температура
травяного покрова при тех же
условиях не превышала 40 °C1.
Эту разницу легко проверить,
если в ясный летний день срав-
нить температуру пешеходной
дорожки и обочины, покрытой
травой.
Измерение чистой энергии,
получаемой поверхностью за
счет солнечной радиации, по-
казало, что в летние месяцы
средние температуры искусст-
венного покрытия темного цве-
та на 8,3 °C выше средних тем-
ператур наружного воздуха, а
температура травяного покро-
1 В подлиннике температура при-
ведена в °f. Для удобства °f пере-
ведены в °C с расхождением
±1—2 °C. (Прим, перев.).
ва при тех же условиях от 0,6
до 3,9 °C ниже в зависимости
от высоты травы. Зимой раз-
ница между температурами
травяного и искусственного по-
крытия незначительна из-за ма-
лого угла падения солнечного
света. Реальные температуры
на поверхности засыпки за-
глубленного здания будут вы-
ше приведенных на графике,
поскольку само здание явля-
ется источником выделения
дополнительного тепла.
3.1.2.	Стены. Решения две-
рей, окон и изоляции стен мо-
гут самым существенным об-
разом отразиться на энергети-
ческих характеристиках за-
глубленного здания. Зимой
теплопотери через окна, ори-
ентированные на север, могут
быть в 20 раз больше, чем че-
рез участок стены эквивалент-
ной площади, а в суровую зи-
му теплопотери могут быть в
32 раза больше. Точно так же
теплопотери через окна, ориен-
тированные на запад и восток,
даже если они имеют двойное
остекление и утепленные за-
навеси, в 10 раз больше, чем
через такой же по площади
участок стены заглубленного
здания. Устройство окон и две-
рей уменьшает эффективность
земляной засыпки, так как
усиливается влияние внешних
температур непосредственно и
на поверхность стены. Даже
хорошо запроектированные
окна обеспечивают летом не-
желательное поступление теп-
ла от солнечной радиации в
здание, в то время как земля-
ная засыпка оказывает охлаж-
дающее влияние на сооруже-
ние.
Правильно решенные, окна.
ориентированные на юг, обес-
печивающие доступ солнечной
радиации зимой, могут созда-
вать обогревающий эффект и
зимой, если они снабжены изо-
лированными ставнями, закры-
ваемыми на ночь. Дополни-
тельное теплопоступление
эквивалентно теплопотерям с
единицы площади (стены) у
обычного здания и в 8 раз пре-
вышают теплопотери стены
заглубленного здания. Поэто-
му оптимальное решение окон
следует считать таким, когда
максимально уменьшена пло-
щадь окон, ориентированных
на север, восток и запад, при
одновременной ориентации
окон на юг. Другие особенно-
сти проектирования окон рас-
сматриваются в разделе пас-
сивного использования солнеч-
ного тепла.
Еще одна особенность, ко-
торая должна быть учтена
при проектировании заглуб-
ленного здания, — выбор теп-
лоизоляции и ее размещение.
При устройстве изоляции по
всей поверхности стены с це-
лью максимального уменьше-
ния теплопотерь здание не мо-
жет использовать всех тех пре-
имуществ, которые создаются
за счет большей тепловой мас-
сивности земляной засыпки,
что особенно сказывается в
зимний период. Когда здание
нагревается, оно в то же вре-
мя нагревает окружающий его
слой земли до тех пор, пока
температура этого слоя не до-
стигнет некоторого промежу-
точного значения между тем-
пературой здания и обычной
зимней температурой земли. В
результате разница темпера-
тур здания и окружающей его
§9
Рис. 3.8. Различные типы теплоизоляции:
1 — теплоизоляция толщиной 5 см (на-
ружная поверхность стены); 2 — стена тол-
щиной 20 см; 3—железобетонная плита
толщиной 20 см; 4 — теплоизоляция нз
стирофома толщиной 10 см; 5— грунт
толщиной 46 см; 6 — железобетонная сте-
на толщиной 20 см; 7 — теплоизоляция
толщиной 10 см (на верхней части стены)
земли уменьшается, что при-
водит к уменьшению теплопо-
терь. Следовательно, масса
земли, окружающая здание,
препятствует любым измене-
ниям температуры внутри зда-
ния при наступлении лета.
С наступлением зимы влияние
этой массы земли, нагретой за
лето, в свою очередь, будет
препятствовать понижению
температуры в здании.
В зданиях с глубокой по-
садкой, у которых высота слоя
засыпки над крышей превыша-
ет 3 м, верхняя часть стен под-
вержена влиянию температур-
ных условий окружающего
грунта. В этом случае необхо-
димо изолировать не только
крышу, но и верхнюю полови-
ну стен, так как именно здесь
наблюдаются самые большие
теплопотери. При наличии за-
сыпки крыши слоем грунта
толщиной 50 см температура
нижней части стен, в зависи-
мости от средних температур
воздуха, колеблется от 6 до
49
14 °C. В результате нижняя
часть здания находится в усло-
виях более стабильного окру-
жения и характеризуется луч-
шей тепловой инерцией, чем
верхняя часть стены.
С целью проверки этих по-
ложений был проведен анализ
тепловых характеристик зда-
ния с изоляцией, представляю-
щей собой слой земли толщи-
ной 50 см, уложенный по слою
полистирена толщиной 10 см.
Сравнивали два варианта с
идентичной изоляцией стен
(см. рис. 3.8). Единственное
отличие состояло в том, что в
варианте А стена была изоли-
рована на всю высоту слоем по-
листирена толщиной 5 см, а в
варианте Б только верхняя по-
ловина стены была покрыта
слоем полистирена толщиной
10 см, а нижняя часть стены
соприкасалась непосредствен-
но с землей, чтобы определить
тепловую стабильность землй.
Таким образом, капитальные
затраты были одинаковы,
различие заключалось лишь
в характере использования ма-
териалов.
По данным компьютерного
анализа, потребовалось три
года, чтобы в обоих зданиях
установился стабильный теп-
ловой режим системы «зда-
ние — засыпка». К концу это-
го периода на модель, которая
имела изоляцию только по
верху (вариант Б), было сэко-
номлено 10% расхода энергии
па охлаждение в летний пери-
од, а зимой теплопотери уве-
личились на 5%. В среднем за
три летних месяца (с июня по
август), когда требовалось ох-
лаждение, экономия энергии
составила 100 кВт-ч, а допол-
нительный расход энергии за
7 мес отопительного сезона со-
ставил 107 кВт-ч для дома
площадью 140 м2. На первый
взгляд, никакой экономии
энергии в варианте Б нет, но
следует оговорить, что такое
соотношение вызвано очень
теплым летом. Насколько су-
щественно это замечание, бу-
дет показано в дальнейшем
при обсуждении общей эффек-
тивности здания, когда ста-
нет очевидно, что именно рас-
ходы энергии на охлаждение
являются определяющими для
этого типа зданий.
3.1.3.	Полы заглубленных
зданий находятся в условиях,
когда колебания средней тем-
пературы весьма невелики и
составляют от И до 9 °C. Та-
ким образом, потери тепла че-
рез пол хотя и не очень вели-
ки, но постоянны в течение го-
да. По данным компьютерного
анализа, теплопотери через
неизолированный бетонный
пол равны 1,2 Вт/м2, что со-
ставляет менее 14% общих по-
терь тепла зданием через ог-
раждающие конструкции в зим-
нее время.
Потери тепла происходят
по линиям напряжений в грун-
те на глубину от 10 до 20 м от
поверхности земли или от ни-
за здания, поэтому устройство
полистиреновой изоляции тол-
щиной около 2,5 см может
уменьшить теплопотери при-
близительно на 5%, что соот-
ветственно составляет не бо-
лее 1% общего количества по-
терь тепла зданием.
Устройство такой же изо-
ляции крыши, обеспечивающей
коэффициент термического со-
противления /?О=4,32 м2-К/Вт,
Рис. 3.9. Линии термокоистант
позволяет снизить теплопбтё-
ри в зимнее время через пото-
лок на 20% или улучшить об-
щую тепловую эффективность
здания на 11%. Таким обра-
зом, с целью экономии энергии
устройство изоляции крыши
значительно более эффективно,
чем изоляция пола.
Это положение подтверж-
дается анализом микроклима-
та внутри здания в летнее вре-
мя. В случае, когда нижняя
часть стен здания не изолиро-
вана, поступающий воздух на-
гревает помещение, однако
тепловая инерция грунта начи-
нает оказывать воздействие
на теплопотери здания, созда-
вая стабильный температур-
ный режим; при этом теплопо-
тери возрастают, а температу-
ра внутри здания снижается.
Таким образом, свободный
теплообмен через конструкции
способствует поддержанию
летних температур воздуха в
помещениях на комфортном
уровне. Устройство изоляции
под полом заглубленного зда-
ния в значительной мере нару-
шает условия теплообмена
между бетонным полом и зем-
лей. Таким образом, одна из
наиболее важных положитель-
ных характеристик заглублен-
ного здания в значительной
степени ухудшается.
Устройство напольной изо-
ляции с энергетической точки
зрения приводит к непроизво-
дительным расходам, однако
в то же время необходимо
41
' Рйс. 3.10. Теплоизоляция открытой стены:
/ — изоляция; 2 — теплоизоляция вдоль
фундамента открытой стены
1
2
эоооо^_ч
R=4,35m2K/Bt
'Рис. 3.11. Крыши различной конструкции:
/—грунт толщиной 46 см; 2 — теплоизо-
ляция из стирофома ТОЛЩИНОЙ 10 СМ; 3 —
железобетонная плита толщиной 20 см;
4— грунт толщиной 46 см; 5 — теплоизо-
ляция из стирофома толщиной 15 см; 6 —
- железобетонная плита толщиной 20 см
учитывать конденсацию влаги
на холодных поверхностях, и
кроме того, необходимость
создания комфортных условий
для человека. Для смягчения
ощущения холода можно при-
менять изоляцию, располагая
ее под полом, что позволит
приблизить температуру пола
к температуре воздуха в по-
мещении и изолировать пол
от нижележащего слоя земли,
который имеет относительно
низкую температуру. Хотя та-
кая изоляция может увеличить
температуру пола, тем не ме-
нее в этом случае температура
обычно не превышает 23 °C,
что на 14 °C ниже температу-
ры человеческого тела. Таким
образом, для уменьшения ощу-
щения холода от пола с целью
обеспечения наиболее ком-
фортных условий лучше всего
применять ковровые покрытия
или  устраивать деревянный
цол по- бетонному основанию.
42
Настил коврового покрытия
следует считать лучшим типом
изоляции, чем устройство изо-
ляции под полом, поскольку
он значительно улучшает ком-
фортные условия помещения
без существенного ухудшения
тепловых достоинств данного
типа зданий.
Последний аспект, который
Должен быть рассмотрен в
энергетическом анализе, ка-
сается потерь тепла в месте
стыка пола со стеной, не за-
щищенной засыпкой. Такой
узел встречается в зданиях воз-
вышающегося типа (рис. 3.10).
В узле, обозначенном на
рисунке точкой А, устройство
пола заглубленного здания
аналогично устройству пола
наземного здания. Как пока-
зывает анализ потерь тепла в
обычном здании (см. прил. 2),
в этой зоне в зимнее время
возможны значительные поте-
ри тепла. Поэтому для умень-
шения влияния погодных усло-
вий рекомендуется фундамент
изолировать по наружной по-
верхности, как это схематиче-
ски показано на рисунке. Ана-
лиз тепловой эффективности
различных фундаментов и изо-
ляции дан Алгреном.
3.1.4.	Общие решения. Вы-
сота земляной засыпки крыши
должна обеспечивать хорошие
условия для дренажа воды,
быть достаточной для разви-
тия корневой системы травы,
кустарников, деревьев. Жела-
тельно обеспечивать макси-
мально возможное заглубле-
ние здания с целью наилучше-
го использования преиму-
ществ, создаваемых тепловой
массивностью крыши. Лимити-
рующим фактором здесь явля-
ется несущая способность кон-
струкций. Так как нагрузка в
этом случае увеличивается, то
стоимость конструкций также
возрастает и быстро превыша-
ет возможную экономию за
счет увеличения высоты засып-
ки. Кроме того, это может по-
требовать уменьшения разме-
ров внутренних помещений,
чтобы уменьшить пролеты пе-
рекрытий, воспринимающих
более высокие нагрузки. По-
этому предпочтительней уве-
личивать коэффициент терми-
ческого сопротивления не пу-
тем увеличения толщины за-
сыпки, а применив искусствен-
ную теплоизоляцию.
Оптимальную толщину изо-
ляции определяли путем срав-
нения возможной экономии
энергии и дополнительной сто-
имости изоляции для двух
крыш (рис. 3.11). Первая кры-
ша имела слой засыпки зем-
лей толщиной 46 см и изоли-
рующую прослойку из поли-
стирена толщиной 10 см, уло-
женного на предварительно
напряженную 20 см железо-
бетонную плиту. Другая кры-
ша имела ту же конструкцию,
но толщина изоляции была
увеличена на 5 см. Первая
крыша имела коэффициент
термического сопротивления
^о = 4,35 м2-К/Вт, что соот-
ветствует минимально прием-
лемому значению; коэффи-
циент термического сопро-
тивления второй крыши /?о=
=6,01 м2-К/Вт. При темпера-
турах, характерных для Мин-
неаполиса, дополнительный
слой изоляции толщиной
5 см позволяет сэкономить
6,67 кВт-ч/м2 энергии зимой
И 0,29 кВт-ч/м2 летом, что да-
Рис. 3.12. Теплоизоляция стены:
/ — теплоизоляция из стирофома толщи-
ной 10 см; 2 — железобетонная плита тол-
щиной 20 см; 3 — теплоизоляция из стиро-
фома толщиной 10 см; 4— грунт толщи-
ной 50 см
ет общее количество сэконом-
ленной энергии 6,96 кВт-ч/м2.
При стоимости 1 кВт-ч элек-
троэнергии 0,03 долл, это по-
зволяет сэкономить 0,21 долл,
в год на 1 м2. При предлагае-
мой стоимости электроэнергии
0,10 долл, за 1 кВт-ч сумма
экономии за счет применения
дополнительной изоляции мо-
жет составить 0,69 долл, в год
на 1 м2. При стоимости 1 м2
изоляции толщиной 5 см в
5,38 долл, время окупаемо-
сти ее составит 26 лет при
стоимости	электроэнергии
0,03 долл/(кВт-ч) и 8 лет при
стоимости	электроэнергии'
0,10 долл/(кВт-ч) без учета
капиталовложений.
Верхняя часть стены на
глубину 2,15 м от поверхности
земли должна иметь изоляцию,
такую же как и крыша. Ниже-
этого уровня изоляцию можно
не устраивать или же ее тол-
щина может быть уменьшена
до размеров, обеспечивающих
43
Рис. 3.13. Теплоизоляция стены:
/ — грунт толщиной 50 см; 2 — теплоизо-
ляция из стирофома толщиной 10 см; 3 —
железобетонная плита толщиной 20 см;
4 — теплоизоляция из стирофома толщи-*
ной 10 см
достаточную эффективность в
соответствии с расчетами для
каждого отдельного здания.
Более подробно такой расчет
будет изложен в разделе,
где рассматривается взаимо-
связь между изоляцией поме-
щения и влажностью при ана-
лизе возможных побочных эф-
фектов устройства тепловой
изоляции, в частности конден-
сации влаги на поверхности
стен.
Вместо непосредственной
изоляции верхней части стены
можно применить два альтер-
нативных решения, которые
заслуживают внимания. В пер-
вом случае (рис. 3.13) изоля-
ция крыши выступает на неко-
торое расстояние за поверх-
ность стены, а затем опускает-
ся вниз параллельно ей; меж-
ду стеной и изоляцией устраи-
вают земляную засыпку. При
таком решении требуется неко-
торое дополнительное количе-
44
Рис. 3.14. Теплоизоляция стены:
/— грунт толщиной 50 см; 2 —теплоизо-
ляция из стирофома толщиной 10 см; 3—
железобетонная плита толщиной 20 см
ство изоляции, обусловленное
большим ее периметром по
сравнению с периметром зда-
ния. Суть устройства такой
изоляции заключается в соз-
дании изолирующего покрытия
(«колпака») здания. При этом
между стеной и изоляцией на-
ходится слой земли, который
значительно увеличивает теп-
ловую массивность здания по
всей этой критической поверх-
ности. При величине зазора
между стеной и изоляцией
20 см экономия энергии в зим-
ний период и расход энергии
на охлаждение в летнее время
больше, чем у конструкции,
показанной на рис. 3.12, соот-
ветственно на 109 и 100 кВт-ч.
Эти цифры были определены
для здания размером в плане
10X14 м при высоте 2,5 м и
без учета влияния оконных
или дверных проемов.
Достигнутая экономия
6,27—20,90 долл, в год при
стоимости энергии 0,03—
0,10 долл/(кВт-ч) позволяет
сделать следующий вывод.
Если стоимость дополнитель-
ной изоляции принять такой,
какой она была определена,
т. е. 133,42 долл., то подобные
решения могут быть приемле-
мы с учетом повышения цен
на энергию в будущем. Без-
условно, если стоимость изоля-
ции будет пропорционально
увеличиваться и окажется вы-
ше принятой сегодня стоимо-
сти 0.25 долл/борд. фут., то
этот вывод должен быть пере-
смотрен. Изоляция в течение
всего срока службы здания
должна сохранять свои кон-
структивные и изолирующие
свойства, иначе может про-
изойти тепловое «короткое за-
мыкание», которое приведет к
ухудшению тепловых характе-
ристик здания.
Другое альтернативное ре-
шение показано на рис. 3.14.
В этом случае изоляция кры-
ши продолжается по горизон-
тали за пределы здания на
длину 1,7 м. Цель решения та
же — увеличить тепловую мас-
сивность стены без существен-
ного увеличения стоимости
изоляции. Дополнительное
преимущество подобного пе-
шения заключается в улучше-
нии водоотведения от здания
за счет того, что гидроизоля-
ция образует навес вокруг
стен и, таким образом, препят-
ствует накоплению воды во-
круг здания. Ппи соответству-
ющих грунтовых условиях это
решение позволяет получить
существенную экономию капи-
таловложений. так как снижа-
ет требования к гидроизоля-
ции. Для здания площадью
140 м2, выбранного в качестве
образца, подобная конструк-
ция изоляции позволила
уменьшить потери тепла за
зиму на 54 кВт-ч, а на охлаж-
дении здания летом сэконо-
мить 233 кВт-ч. Таким обра-
зом, экономия средств состави-
ла от 8,6 до 28,7 долл, в год
при вероятной стоимости изо-
ляции углов 215 долл.
Как и у конструкции, по-
казанной на рис. 3.13, обеспе-
чить конструктивную устойчи-
вость изоляции очень трудно.
Кроме того, оба решения (см.
рис. 3.13 и 3.14) могут быть
подвергнуты серьезной пере-
оценке из-за ухудшения тепло-
вой эффективности и усложне-
ния конструкции при устройст-
ве в стенах оконных проемов.
Поэтому такие конструкции
наибольшее применение могут
найти в зданиях, у которых
окна и двери расположены с
одной стороны.
Рассмотрим в общих чер-
тах особенности теплопереда-
чи у конструкций, которые по-
казаны на рис. 3.12, 3.13 и 3.14.
Как видно из рис. 3.13, теп-
ловое сопротивление в верхней
части стены несколько выше
из-за наличия слоя земли меж-
ду стеной и изоляцией. Одна-
ко определяющим здесь явля-
ется то обстоятельство, что в
этом слое земли устанавлива-
ется температура, близкая к
температуре здания, которая
затем поддерживается на бо-
лее или менее постоянном
уровне за счет тепловой мас-
сивности самой земляной за-
сыпки. Верхняя часть здания
защищена от изменения внеш-
них условий изоляцией, а в
нижней части, где изоляции
45
Рис. 3.15. Влияние засыпки:
а —полностью заглубленное здание; б — здание с засыпкой стен
нет, колебания наружных тем-
ператур сглаживаются за счет
глубины посадки здания и его
теплового воздействия.
Таким образом, изоляция
препятствует улучшению теп-
ловых характеристик здания
в целом как зимой, так и ле-
том. Конструкция, показанная
на рис. 3.14, также иллюстри-
рует способ увеличения тепло-
вой массивности стены и коэф-,
фициента термического сопро-
тивления Ro путем устройства
изоляции, увеличивающей дли-
ну пробега теплового потока.
Особенность такого решения
заключается в том, что стена
и окружающая ее земляная
засыпка в большей степени
подвержены влиянию более
холодных глубоких слоев зем-.
ли. Итак, предполагается не-
которая экономия энергии зи-
мой за счет уменьшения тепло-
потерь, но значительно боль-
шая экономия ожидается в ре-
зультате уменьшения потреб-
ления энергии на охлаждение
помещения в летнее время,
обусловленного более эффек-
тивным использованием тепло-
вой массивности засыпки.
Сравним тепловые характе-
ристики одноэтажных зданий
возвышающейся конструкции
с полностью заглубленной
(рис. 3.15). Возвышающаяся
конструкция приемлема в том
случае, когда большой объем
выемки грунта нежелателен из
экономических соображений
или из-за геологических усло-
вий, а также при малых укло-
нах рельефа. В качестве при-
мера рассмотрим здание пло-
щадью 140 м2. Допустим, оно
решено в полузаглубленном
варианте с главным фасадом,
ориентированным на юг. У не-
го теплопотери как зимой, так
и летом на 5% больше, чем у
аналогичного здания заглуб-
ленной конструкции. Следова-
тельно, если говорить об об-
щей экономии, получаемой за
счет заглубления здания, то,
допустив некоторые упроще-
ния в анализе, можно сделать
вывод, что полностью заглуб-
ленное здание имеет ряд пре-
имуществ перед возвышаю-
щимся, причем эти преимуще-
ства не связаны с конструктив-
ными особенностями.
3.2.	ВОПРОСЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ
3.2.1.	Источники и процессы
теплоснабжения. Рассмотрим
основные источники тепла,
применяемые для бытовых це-
лей: обычные системы, тепло-
вые насосы, виды дополнитель-
ного поступления тепла и т. д.
Обычные системы. В боль-
шинстве систем отопления жи-
лых зданий используется при-
родное топливр: нефть, при-
46
родный газ, сжиженный пойу4-
ный газ и уголь. Электроэнер-
гия, получаемая, главным об-
разом, в результате сжигания
ископаемых топлив, также ши-
роко используется для отопле-
ния. Причины, которые обу-
словили широкое применение
этих видов топлива, — низкая
стоимость его, чистота, воз-
можность автоматизации про-
цесса сжигания и низкая стои-
мость оборудования. Все обыч-
ные системы отопления приме-
нимы и для заглубленных
зданий. В связи с увеличением
стоимости ископаемого топли-
ва и достижениями в области
экономного расходования
энергии для этих зданий все
большее распространение на-
ходят новые источники тепла.
Тепловые насосы. В связи
с тем, что применять обычное
природное топливо стало не-
выгодно для новых зданий,
многие перешли к использова-
нию тепловых насосов, рабо-
тающих от электропривода.
В качестве источника тепла и
в то же время теплоносителя
эти установки могут использо-
вать воздух либо воду.
Заглубленные здания не
требуют большого количества
тепла, поэтому для них мож-
но применять установки срав-
нительно дешевые и неболь-
шой производительности, од-
нако это не значит, что можно
уменьшить их размеры. Коэф-
фициент преобразования (Кир)
их колеблется от 2,5 до 4, т. е.
на каждую подведенную к дви-
гателю единицу электроэнер-
гии вырабатывается от 2,5 до
4 единиц тепловой энергии,
используемой для отопления
помещения. К1гр установки, ис-
ПОЛЬзуЮщей электрическое со*
противление или лучистую
энергию, равняется 1. Таким
образом, тепловой насос в
2,5—4 раза эффективнее дру-
гих систем электрического
отопления. Кроме того, он од-
новременно является конди-
ционером и может быть легко
использован совместно с раз-
личными типами систем сол-
нечного отопления.
Дерево находит все боль-
шее применение в качестве
топлива и в некоторых случаях
рассматривается как источник
первичной энергии. Такое по-
ложение привело к появлению
требований, касающихся улуч-
шения оборудования для сжи-
гания дров, и уже в настоящее
время имеются решения эф-
фективных и удобных топоч-
ных устройств. Дровяные топ-
ки и бойлеры просты в экс-
плуатации и позволяют легко
осуществлять контроль отопле-
ния. Некоторые модели снаб-
жены дополнительными авто-
матическими газовыми или
нефтяными топками, которые
обеспечивают работу системы
отопления даже в том случае,
когда все дрова прогорят.
Для обычных зданий дро-
вяное отопление считается не-
рациональным из-за большой
потребности их в тепле; меж-
ду тем оно может быть весьма
эффективным для заглублен-
ных зданий. Особенно это от-
носится к системам с аккуму-
лирующими емкостями. Бой-
лер с дровяной топкой в
комбинации с аккумулирую-
щей емкостью представляет
собой систему, которая может
отапливать здание при перио-
дическом сжигании топлива.
Таблица 3.1. Дополнительные теплопоступлення
Вид источника тепла	Количество поступающе- го тепла» Вт	Время по- ступления в сутки, ч	Итого теплопоступ- леиия, кВт-ч
Сушилка (выпуск воздуха в помеще- ние)	5000	1	5
Холодильник (средний)	300	24	7,20
Телевизор	200	3	0,60
Во до нагрев атель	150	24	3,60
Пищеприготовление Освещение (в среднем) при площади	2000	2	4
280 м2	3	4	3,40
Люди (из расчета 1 чел. в сутки)	60 75	8 6	}	0,90
	60 80	8 12	}	1.40
	45 60	8 8	}	1,70
Итого			27,8
В этом случае в качестве при-
боров должны использоваться
либо конвекторы, либо распре-
делители нагретого воздуха.
Такая система позволяет более
эффективно использовать дро-
вяной бойлер и одновременно
улучшить распределение теп-
ла в помещении.
Дополнительные источники
тепла находятся внутри поме-
щения и могут использоваться
в самых различных формах.
Дополнительное количество
тепла, образующееся в любом
здании, автоматически отра-
жает образ жизни людей, про-
живающих в нем. Такие источ-
ники тепла приведены в
Примечания: 1. 27,8 кВт-ч/сут—для зимнего периода, 18,4 кВт-ч/сут—
для летнего периода; когда воздух От сушилки выбрасывается наружу, меньше
энергии расходуется иа освещение, пищеприготовление, просмотр телепрограм-
мы и т. д. из-за большего времени нахождения людей вне помещения.
2.	Данные приводятся по второму изданию книги Строка и Корала «Посо-
бие по кондиционированию, отоплению и вентиляции».
3.	Данные в значительной степени зависят от образа жизни, размеров се-
мьи и географического района (см. Смит Н. «Эффективность электрических при-
боров и устройств жилых зданий». Материалы международной конференции по
вопросам использования энергии, т. I, октябрь 1977 г.
4.	Прн использовании новых электроприборов расход энергии может умень-
шиться.
5.	Предполагается, что все приборы электрические.
табл. 3.1. Итоговые данные
этой таблицы, показывающие
величину дополнительных теп-
лопоступлений (от 27,8 кВт-ч/
/сут зимой до 18,4 кВт-ч/сут
летом) используются при под-
счете общего потребления
энергии различными зданиями
в разделе энергетического ана-
лиза. При этом следует учиты-
вать примечания к табл. 3.1.
В последнее время появил-
ся значительный объем инфор-
мации о применении систем
солнечного отопления. При ис-
пользовании этих систем для
заглубленных зданий необхо-
димо принимать во внимание
некоторые их особенности.
48
Таблица 3.2. Аккумулирующая способность материалов
Материал	Объем, м’	Количество накапливаемой энергии, ккал	Расчетная удельная тепло- емкость, ккал/м3
Вода при 21 °C	3,6	141 120	39 200
Камень при 21 ’С	3,6	68 040	18 900
Твердая древесина	3,6	2 635 920	732 200
Мягкая древесина	3,6	1 383 480	384 300
Нефть	3,6	2 520 000	700 000
Примечание. Приведенная
эффективность древесины соответст-
вует 50%.
Наиболее серьезный недо-
статок солнечных систем, при-
меняемых для обычных зда-
ний, состоит в том, что они тре-
буют больших капитальных
затрат. Между тем для заглуб-
ленных зданий, у которых
меньше потребность в тепле,
капиталовложения на строи-
тельство солнечных коллекто-
ров также меньше. Кроме того,
соответственно уменьшаются
размеры накопительных резер-
вуаров, что обусловлено мень-
шей потребностью в тепле и
большей тепловой массивно-
стью самого здания. Сокраще-
ние объема накопительного
резервуара ведет к уменьше-
нию площади, необходимой
для его установки. Сравни-
тельные данные о применении
различных материалов, ис-
пользуемых для устройства на-
копительной емкости, приведе-
ны в табл. 3.2. Вода и камень
имеют в настоящее время ши-
рокое распространение, а дере-
во и нефть приведены для
сравнения — сколько нужно
сжечь топлива, чтобы полу-
чить количество тепла, сохра-
няемое накопительной емко-
стью.
Водяные накопители имеют
наиболее простое механиче-
ское оборудование системы,
однако их стоимость в значи-
тельной степени зависит от
размеров и типа емкости для
воды.
Каменный накопитель мо-
жет быть дешевле или дороже
водяного в зависимости от
расстояния, на которое надо
передавать тепло. Однако в
каменном накопителе могут
появиться устойчивый запах,
бактериальное загрязнение из-
за того, что поверхность кам-
ня темная, влажная и теплая.
Активное использование
солнечной энергии для горяче-
го водоснабжения в настоящее
время находит все более широ-
кое применение. Сейчас про-
мышленность предлагает уста-
новки стоимостью от 800 до
2000 долл, в зависимости от
размеров, производительности
и типа. Обычный период оку-
паемости типичной установки,
если его привести в соответст-
вие с электрической системой
горячего водоснабжения, со-
ставляет от 4 до 6 лет. Коли-
чество энергии, потребляемой
для горячего водоснабжения
жилого дома, колеблется от
15 до 20 % общего потребле-
ния энергии типичного дома
на четыре человека. Для за-
глубленного дома с его низ-
кой потребностью в отоплении
расход энергии на горячее во-
49
Таблица Поступление и потери тепла Для различных СдбтиоШенпй
площадей окон и стены, ориентированных иа юг
Отношение площади окон к площади стены, %
Месяц	15	20	25	30	35	40
Январь	—155	-137	— 120	—103	—86	—69
Февраль	— 54	— 15	+25	--64	+103	+ 142
Март	— 47	- 14	+20	--52	+86	+ 119
Апрель	— 20	0	+21	--41	+62	+82
Октябрь	+ 132	+332	+431	+531	+630	+730
Ноябрь	— 37	—7	+23	+53	+83	+ 113
Декабрь	—184	-185	-186	—186	—187	—187
Итого с октября по ап- рель	—265	—26	+214	+452	+691	+930
Итого с ноября по ап- рель	—497	-358	-217	—79	+61	+201
Примечание. Положительные цифры соответстауют тепловому потоку,
поступающему в здание, отрицательные — его потерям.
доснабжение может стать пре-
обладающим.
Пассивное солнечное отоп-
ление. Солнечная радиация,
поступающая в здание через
окна, — важный источник теп-
ла. Максимальное количество
пассивного солнечного тепла
поступает через окна, ориенти-
рованные на юг, и некоторая
доля радиации попадает через
окна, ориентированные на за-
пад и восток.
Для подтверждения мысли
о том, что окна, ориентирован-
ные на юг, позволяют получить
наибольшее количество тепла,
были проделаны расчеты
с учетом следующих данных.
Стена конструкции «у» (см.
в прил. 2) состояла из
двух плит (2X6 м) толщиной
600 мм с фиберглассовой изо-
ляцией (140 мм); коэффици-
ент теплопередачи Uo=
= 0,182 Вт/(м2-°С). Высота
окон 1,2 м; верхняя часть на
0,5 м ниже потолка. На юж-
ной стороне окна имеют козы-
рек длиной 0,9 м на высоте
2,5 м от пола. При расчете
теплопотерь через окна, ориен-
тированные на юг, учитывали
влияние плотных штор с хоро-
шими теплоизоляционными ха-
рактеристиками; шторы откры-
вали в дневное время и закры-
вали в ночное. В первом слу-
чае коэффициент теплопереда-
чи окна составил 3,34 Вт/
/(м2-°С), а во втором снизил-
ся до 2,555 Вт/(м2-°С).
Установлено, что при нали-
чии плотных штор для окон,
ориентированных на юг, двой-
ное остекление более предпо-
чтительно, чем тройное. Двой-
ное остекление обеспечивает
проникание солнечной радиа-
ции на 72%, а тройное — толь-
ко на 61%. В любом случае
наличие хорошо изолирующих
штор ограничивает доступ теп-
лого воздуха помещения к вну-
треннему остеклению окна.
Это позволяет избежать кон-
денсации влаги на поверхно-
сти окна, когда температура
его опускается ниже точки ро-
сы. В табл. 3.3 приведены ито-
50
Таблица 3.4. Потребность в тепле возвышающегося здания зимой
Вид теплообмена	Количество энергии, необходимой для покрытия дефицита тепла, кВт-ч/сут	
	в солнечный день	в облачный день
Чистые потери тепла	—34,68	—67,85
Вентиляционные потери	—7,35	—7,35
Итого	—42,03	—75,20
Внутренние теплопоступления	+27,80	+ 27,80
Всего	—14,23	—47,40
говые данные о соотношении
поступающего тепла и его по-
терь в зимнее время через изо-
лированную стену, ориентиро-
ванную на юг, и с окнами, пло-
щадь которых составляет 15—
40% площади стены.
Анализ данных, приведен-
ных в табл. 3.3, показывает,
что в зимние месяцы, кроме
декабря, с увеличением пло-
щади окон количество тепло-
потерь через оставшуюся
часть стены уменьшается. В
табл. П.3.2 (прил. 3) приведе-
ны данные, характеризующие
соотношение поступления и по-
терь тепла через окна, ориен-
тированные на юг. Для всех
месяцев, кроме декабря, сум-
марный поток энергии через
окна имеет положительное
значение. С увеличением пло-
щади окон (для всех месяцев,
кроме декабря) потери энер-
гии через стену в зимнее время
уменьшаются до значений, со-
ответствующих площади окон
до 25% площади стены; ба-
ланс потока энергии за семь
зимних месяцев положителен.
Приведенные итоговые цифры
для периода с ноября по ап-
рель свидетельствуют о том,
что энергетический баланс в
зимнее время остается поло-
жительным, когда площадь
окон составляет 40% и более
площади стены, даже если ис-
ключить максимальные значе-
ния. характерные для октября.
Как видно из табл. 3.3, пра-
вильно решенные и эксплуати-
руемые окна в стене, ориенти-
рованной на юг, позволяют
получать дополнительное ко-
личество чистой энергии в зим-
нее время. Не может быть точ-
ных указаний о том, какой
должна быть площадь окон по
сравнению с площадью стены,
ориентированной на юг. В
каждом конкретном случае
следует проводить тщательный
анализ, чтобы определить не-
обходимое количество посту-
пающего тепла и возможность
его эффективного использова-
ния. Данные, приведенные в
табл. 3.3, базируются на допу-
щении, что все тепло, прони-
кающее в здание, остается
внутри. На самом деле, по-
ступление и использование
100% энергии невозможно.
Наибольшее количество тепла
поглощают темные поверхно-
сти и массивные предметы.
Приведенные ниже цифры
характеризуют теплопоступле-
ния при пассивном использо-
вании солнечной энергии в
51
сравнении с потребностями за-
глубленного здания в тепле
при солнечной и облачной по-
годе в январе. Подсчеты этих
цифр приведены ниже в разде-
ле энергетического анализа.
Количество энергии, необ-
ходимое для того, чтобы по-
крыть дефицит тепла в солнеч-
ный день, может быть опреде-
лено в 14,23 кВт-ч. Дальней-
ший анализ покажет, что к
концу дня обычно наблюдает-
ся перегрев помещений, а в
ночное время — недогрев. Для
поддержания требуемой тем-
пературы в течение суток сле-
дует применить систему
ОВиКВ с автоматической ре-
гулировкой с помощью термо-
статов.
Повторное использование
тепла. Источник тепла для до-
мов, который чаще всего не
используется, — это тепло сточ-
ных вод и воздуха, выбрасы-
ваемого вытяжной вентиляци-
ей. Значительное количество
его можно получить от сточной
воды, которая обычно просто
сбрасывается в систему кана-
лизации. Получение вторично-
го тепла от воздуха вытяжной
вентиляции менее практично,
чем от сточных вод, но в за-
глубленных зданиях также
осуществимо.
Сделаем расчет количества
тепла, которое может быть по-
лучено в доме площадью
140 м2, где проживают четыре
человека. Эти подсчеты не сле-
дует относить к любому дому
без учета его особенностей.
Допустим, семья из четырех
человек расходует в сутки
около 31 м3 горячей волы с
температурой около 54 °C и
что 50% тепла этой воды мож-
52
но использовать для того, что-
бы подогреть холодную воду
приблизительно до 13 °C. Тог-
гда за месяц экономия энер-
гии может составить около
230 кВт-ч. Эти цифры были
получены путем расчетов, ба-
зировавшихся на методе пря-
мой передачи тепла. Важно
отметить, что для использова-
ния на нужды горячего водо-
снабжения 50% тепла необхо-
димо произвести определенные
затраты. Должен быть прове-
ден тщательный анализ стои-
мости установки и эксплуата-
ции оборудования с целью оп-
ределения экономической эф-
фективности данного решения.
Метод получения энергии
оказывает существенное влия-
ние на эффективность процес-
са. Как уже было отмечено,
эффективность метода прямой
передачи тепла составляет
50%. Она может быть увели-
чена до 75% при использова-
нии теплового насоса. Тогда
количество повторно исполь-
зуемой энергии составит
15 кВт-ч/сут, т. е. весьма
значительную долю от общей
потребности. Однако такая
эффективность может быть
экономически оправдана в
случае, когда тепловой насос
используется только для реку-
перации тепла.
Способ получения повтор-
ного тепла от фекальных сто-
ков требует изучения. Не-
сколько таких установок уже
работает в Миннесоте, однако
срок их эксплуатации еще не-
велик и достоверных результа-
тов пока нет.
Приблизительно аналогич-
ное количество энергии
(108 кВт-ч за месяц) может
быть получено от вентиляци-
онных выбросов. Эта цифра
определена для дома площа-
дью 140 м2 при двухкратном
воздухообмене и средних тем-
пературах внутреннего и на-
ружного воздуха в январе.
Проблема подогрева посту-
пающего воздуха за спет от-
водимого тепла гораздо слож-
нее, чем подогрев теплом отво-
димой горячей воды. Трудно-
сти возникают из-за того, что
должен использоваться воз-
дух, отводимый из кухни, из
одной или нескольких ванных
комнат, а также, возможно, и
от основной вытяжки. В то же
время свежий воздух поступа-
ет за счет инфильтрации, че-
рез открываемые двери, а так-
же от системы приточной вен-
тиляции.
Передача тепла от несколь-
ких вытяжных систем к одной
мощной приточной осущест-
вима, но неэкономична. Поло-
жительные характеристики
такой системы будут ухуд-
шаться, если учесть, что при-
веденное количество повторно
используемой энергии опреде-
лено для января, а в другие
месяцы оно будет умень-
шаться.
3.2.2.	Источники и процессы
охлаждения. Потребность в
охлаждении заглубленного
здания представляется пробле-
матичной. Результаты иссле-
дований, приведенные в
разд. 3.3, показывают, что рас-
ход энергии на охлаждение
для одно- или двухэтажного
полузаглубленного здания со-
ставляет около 850 кВт-ч за
весь период, когда требуется
охлаждение. Даже если допу-
стить, что вся нагрузка прихо-
дится на период, равный трем
неделям, то это количество со-
ставит менее !/г т холода. Ве-
роятно, большинство людей
предпочли бы в этом типе зда-
ний обходиться без охлаждаю-
щего оборудования. Тем не ме-
нее следует отметить, что су-
ществует несколько методов
(как традиционных, так и не-
традиционных) охлаждения
заглубленных зданий.
Обычные рассеивающие
системы (PC) охлаждения,
безусловно, применимы в за-
глубленных зданиях. Такие
системы следует проектиро-
вать весьма тщательно, чтобы
избежать неоправданного уве-
личения их размеров. Системы
с увеличенными размерами
будут работать неэффективно
и не позволят осуществлять
необходимый контроль за
влажностью. В равной мере
это относится и к тепловым на-
сосам, которые работают ана-
логично обычным рассеиваю-
щим системам. Так как заглуб-
ленные здания не подвержены
влиянию пиковых летних на-
грузок, как это происходит с
обычными зданиями, механи-
ческие системы должны проек-
тироваться на меньшую про-
изводительность. Таким обра-
зом будет меньше не только
стоимость энергии, но и обору-
дования.
Система кондиционирова-
ния воздуха с помощью льда,
разработанная недавно Тома-
сом П. Блихом, является од-
ним из потенциальных спосо-
бов охлаждения. Этот метод
носит региональный характер
и не может иметь повсемест-
ного распространения.
Принцип работы системы
&Э-
заключается в использовании
холодного зимнего воздуха для
замораживания в большой ем-
кости значительного объема
воды. Летом излишнее тепло
отбирается теплоносителем на
базе гликоля и направляется
через резервуар со льдом, где
оно поглощается льдом. При
этом расходуется весьма не-
много энергии (приблизитель-
но Vs л. с.) на нужды центро-
бежного насоса и воздухорас-
пределителя.
Эта система хорошо совме-
щается с системой солнечного
отопления, позволяет в летнее
время регулировать влажность
воздуха. Она может использо-
ваться для первичного охлаж-
дения там, где это нужно. .С
точки зрения экономики основ-
ными элементами системы яв-
ляются накопительная емкость
и змеевик. Образец такой си-
стемы в настоящее время про-
ходит испытания.
Потери тепла через землю.
Одно из существенных преиму-
ществ заглубленного здания
заключается в том, что летом
оно охлаждается за счет пе-
редачи тепла через пол и сте-
ны в землю. Проведенные ис-
следования потерь и поступ-
ления тепла через стены и пол
в течение летних месяцев (см.
с. 185) позволили установить
размеры этих теплопотерь.
Благодаря охлаждающему эф-
фекту нагрузка на систему ох-
лаждения весьма мала. Мож-
но усилить влияние охлажда-
ющего эффекта, увеличив пло-
щадь соприкосновения стены
с землей. Однако, если земля
будет укрывать южную стену,
по которой обычно стараются
расположить окна, то ЭТО ДО-
54
полнительное охлаждение в
летнее время отрицательно
скажется на эффективности
пассивного обогрева здания|
зимой. При определении высо-!
ты засыпки здания надо учи-
тывать годовой баланс энер-|
гии.
Вентиляция в холодный пе-
риод года. В заглубленном
здании, так же как и в обыч-
ном, можно добиться сущест-
венного охлаждения путем
применения вентиляции в ноч-
ное время. Благодаря большой
тепловой массивности заглуб-
ленного здания «запас холо-
да», образовавшийся за счет
вентиляции в течение несколь-
ких холодных дней, можно ис-
пользовать в течение несколь-
ких теплых дней.
В приводимых расчетах
для окон, ориентированных на
юг, принималось, что шторы
открыты в течение всего свет-
лого времени суток. Несмотря
на наличие козырьков у окон,
большое количество солнечной
радиации в летнее время про-
никает в здание. Значитель-
ную долю поступления этого
тепла можно предотвратить,
если зашторить окна от солн-
ца и использовать вентиляцию
в ночное время. Более подроб-
но этот вопрос рассмотрен в
гл. 3.
Увлажнение крыши. Часто
над крышей заглубленных зда-
ний высаживают раститель-
ность, чтобы предупредить раз-
витие эрозии, уменьшить тем-
пературу земляной засыпки, а
также из соображений эсте-
тики. Применение правильно
решенной системы полива по-
зволяет создать условия не
только для развития растений.
но й для бхлаждёнйй Здйнии
за счет испарения влаги. Од-
нако эта система охлаждения
ограничена лишь верхним сло-
ем почвы. Исследования пока-
зали, что охлаждающий эф-
фект такой системы для зда-
ния с большой тепловой мас-
сивностью и хорошей изоляци-
ей минимален.
Таким образом, это реше-
ние не позволяет получить
сколько-нибудь значительной
экономии энергии в заглуб-
ленном здании.
3.2.3.	Системы отопления и
охлаждения зданий. Существу-
ет несколько основных спосо-
бов отопления и охлаждения
жилых помещений. К ним от-
носятся воздушная приточная
вентиляция, водяная система
плинтусного отопления, гра-
витационная воздушная и кон-
вективная системы. Все они
имеют свои преимущества и
недостатки, которые определя-
ют их применимость для за-
глубленных зданий.
Правильно решенная воз-
душная приточная система,
использующая воздух с невы-
сокой температурой, имеет
максимум преимуществ и ми-
нимум недостатков. Она по-
зволяет применять большое
число стандартных устройств
и в то же время вводить раз-
личные дополнительные уст-
ройства.
Приточная воздушная си-
стема имеет следующие досто-
инства:
обеспечивает фильтрацию
через простые фильтры;
позволяет осуществлять
контроль вентиляции;
осуществляет отопление
или охлаждение;
Отбирает Воздух ИЗ йрййб-
толочного пространства, обес-
печивая однородность воз-
душной среды;
хорошо сочетается с новы-
ми системами, например, сол-
нечным и дровяным отопле-
нием;
использует только трубо-
проводную систему и исключа-
ет утечку воды;
подает осушенный или ув-
лажненный воздух;
движение воздуха может
создавать приятный шумовой
фон в домах с низким уровнем
шума;
расходует мало энергии
при подаче воздуха с невысо-
кими температурами;
весьма экономична, когда
требуется кондиционирование
или осушка воздуха.
Недостатки приточной си-
стемы:
может создавать высокий
уровень шума в случае непра-
вильного решения и установки;
может потребовать боль-
ших первоначальных затрат в
больших зданиях;
может быть неэффективна
в случае неверного решения и
установки;
хуже обеспечивает регули-
ровку температурного режима
отдельных помещений по срав-
нению с другими системами.
Возможные варианты:
вентиляторы постоянного
действия;
фильтрация через активи-
рованный уголь для устране-
ния запахов;
повторное использование
тепла;
конвективная напольная
или потолочная распредели-
тельная система.
55
По сравнению с напорной
воздушной системой гидравли-
ческая система (с горячей во-
дой) более экономична, так
как требует меньших капи-
тальных затрат, если речь
идет только о системе отопле-
ния крупного здания. Кроме
того, гидравлическая система
позволяет осуществлять инди-
видуальную регулировку теп-
лового режима помещений,
однако она не может пода-
вать, фильтровать или конди-
ционировать вентиляционный
воздух. Из-за высокой темпе-
ратуры рабочей жидкости
(71—82 °C) ее нельзя приме-
нять совместно с новыми си-
стемами, например солнечны-
ми коллекторами.
Гравитационная воздушная
система имеет среднюю эффек-
тивность и низкую стоимость;
она только увлажняет воздух.
Но она может эффективно ра-
ботать вместе с правильно ре-
шенными новыми энергетиче-
скими системами и продолжа-
ет работать, если нарушено
энергоснабжение. Однако эта
система обычно требует при-
менения больших трубопрово-
дов и не позволяет фильтро-
вать, охлаждать или осушать
подаваемый воздух.
Наиболее распространен-
ная конвективная система
представляет собой либо
электрическую решетку, заде-
ланную в пол или потолок ком-
наты, либо систему трубопро-
водов горячей воды, помещен-
ную в пол. В случае примене-
ния приточной или напорной
системы, использующей воз-
дух с низкой температурой
(29°—35 °C), возможно уст-
ройство необычной конвектив-
ной системы, которую заделы-
вают в пол или потолок. При-
менение ее позволяет улуч-
шить комфортные условия и
повысить эффективность ра-
боты всей системы отопления
путем использования этого
воздуха в качестве рабочей
среды конвективной системы.
Обычно полы и потолки вы-
полняют из пустотных предва-
рительно напряженных сбор-
ных железобетонных панелей.
Пустоты используют в качест-
ве трубопроводов в системе
распределения теплого возду-
ха. Исследованиями, прове-
денными в Швеции, было уста-
новлено, что температура бе-
тонных элементов в этом слу-
чае на 2—3° С выше, чем сред-
няя температура воздуха в
помещении. Поскольку коли-
чество тепла в помещении от
пола до потолка постоянно,
температура воздуха может
быть ниже обычной, в то вре-
мя как комфортные условия
поддерживаются на необходи-
мом уровне. Кроме того, сам
пол становится более ком-
фортным и обеспечивает нако-
пление тепла в помещении.
Представляется, что такая си-
стема имеет ряд достоинств.
Несколько таких систем в на-
стоящее время уже работает в
Миннесоте.
3.2.4.	Вентиляция. В обыч-
ном наземном здании устрой-
ство вентиляции не составляет
особого труда, так как ин-
фильтрация через неплотности
дверей, окон и стен обеспечи-
вает поступление свежего воз-
духа в избыточном количестве.
Однако в герметичных домах
значительно уменьшается ин-
фильтрация и, следовательно,
Таблица 3.5. Потребность в кислороде и воздухе
Характер деятельности		Требуемое колнче-
	кислорода, м3/мии	ство воздуха» м3/мнн
Сон	0,00024	0,006
Сидячее положение	0,00030	0,007
Стоячее » Ходьба:	0,00036	0,008
2 мили в час 4 мили в час	0,00065 0,0012	0,014 0,026
Работа:		
активная	0,0020	0,043
максимально активная	0,003—0,004	0,065—0,100
сохраняется энергия. Подача
свежего воздуха должна ре-
шаться с учетом экономии
энергии. Заглубленные здания
позволяют свести инфильтра-
цию к минимуму: таким обра-
зом, появляется возможность
контролировать системы вы-
тяжки и притока.
Вентиляция требуется для
того, чтобы обеспечивать за-
данное количество кислорода,
необходимое для здоровья и
жизнедеятельности людей; по-
давать соответствующее коли-
чество кислорода для обеспе-
чения работы бытовых и ото-
пительных приборов с откры-
тым пламенем; уменьшать ко-
личество или удалять избыточ-
ную влагу в летнее время;
уменьшать или удалять раз-
личные запахи из ванных ком-
нат и кухонь; в летнее время
удалять избыточное тепло, об-
разующееся от работы различ-
ных бытовых приборов.
Для составления прогноза
потребления энергии заглуб-
ленным зданием важно опре-
делить требуемый объем
вентиляции. Так, для дома
размерами 10X14X2,5 м он
составит 350 м3. Дом полно-
стью электрифицирован (при-
боров с открытым пламенем
нет); в нем проживает четыре
человека.
В первую очередь необхо-
димо учитывать потребность
людей в свежем воздухе. Со-
держание кислорода в воздухе,
необходимом для человека,
должно быть не менее 20%.
Можно жить и при содержа-
нии кислорода в атмосфере
15%, однако в этих условиях
не происходит процесс горе-
ния. Смерть наступает при со-
держании от 5 до 7% кисло-
рода в атмосфере. Приводимая
таблица показывает потреб-
ность человека в кислороде в
зависимости от вида деятель-
ности.
Допустим, четыре чело-
века потребляют кислород
в течение 16 ч в сутки по
0,014 м3/мин и по 0,006 м3/мин
в течение 8 ч в сутки. Тогда
суточный объем вентиляции
составит 65,3 м3/сут. Это зна-
чит, что весь объем воздуха
будет сменяться один раз за
5,5 сут. Согласно энергетиче-
ским нормам Миннесоты
(1976 г.), «количество свежего
воздуха, подаваемого в поме-
щение для обеспечения физио-
логических потребностей лю-
57
дей и устранения различных
запахов, должно быть не бо-
лее 0,14 м3/мин на одного че-
ловека». В расчете на четырех
человек, проживающих в до-
ме, и при норме вентиляции
0,14 м3/мин на одного челове-
ка общее количество воздуха,
подаваемого в здание, должно
составлять 815 м3 в сутки. Это
соответствует кратности воз-
духообмена 2,3 в сутки.
Получить точные данные
для расчета объемов вентиля-
ции, необходимых для удале-
ния влаги и запахов, практи-
чески невозможно. Объем ин-
фильтрации через неплотности
окон и открываемые двери сви-
детельствует о том, что с уче-
том его кратность воздухооб-
мена достаточно герметичного
дома должна соответствовать
двукратному воздухообмену
в сутки.
Обследования обычных
зданий показали, что такая
кратность воздухообмена яв-
ляется минимальной для уда-
ления запахов, особенно воз-
никающих при пищеприготов-
лении. Двукратный воздухо-
обмен меньше требуемой нор-
мами максимальной величины
2,33. Для дальнейшего обсуж-
дения примем кратность воз-
духообмена равной 2 в сутки.
Однако эту норму не следует
принимать как требование для
всех заглубленных зданий. До
тех пор, пока нет достаточного
опыта проектирования и экс-
плуатации таких домов, для
каждого случая надлежит про-
водить анализ с целью опреде-
ления необходимых норм вен-
тиляции, которые могут быть
и больше и меньше указанной.
Норма вентиляции должна
быть увеличена, если в здании
используются приборы с от-
крытым пламенем, включая
печи. В целях экономии энер-
гии рекомендуется предусма-
тривать самостоятельный под-
вод воздуха к горелочным и
топочным устройствам. В ка-
честве альтернативного реше-
ния может быть рекомендова-
на подача к топке подогретого
воздуха от системы приточной
вентиляции. Вентиляция мо-
жет быть также нужна для
отвода избыточного тепла.
После того, как будет вы-
числен объем необходимой
вентиляции заглубленного зда-
ния, следует определить пути
ее осуществления. Установле-
но, что для заглубленных зда-:
ний наиболее подходит напор-
ная вентиляция. Основное до-
стоинство ее заключается в
том, что лучше обеспечивает-
ся поступление свежего возду-
ха. Из других систем вентиля-
ции в первую очередь следует
рекомендовать низконапорную
систему. Включение в состав
этой системы электрического
обогревателя создает допол-
нительные преимущества.
Существует несколько спо-
собов подачи свежего воздуха
в здание с помощью напорной
системы вентиляции. Самый
простой и, вероятно, наи-
более экономичный — про-
кладка трубопровода для по-
дачи воздуха. Вентилятор бу-
дет нагнетать в помещение
свежий воздух автоматически.
В трубопроводе необходимо
устанавливать регулятор тяги
для контроля объема подавае-
мого воздуха. Чтобы обеспе-
чить необходимый баланс, от-
вод воздуха производится с пр-
58
мощью вытяжных вентилято*
ров в кухне и ванной, а также
общего вентилятора. Тщатель-
ное выполнение системы га-
рантирует более точный кон-
троль объемов отводимого и
свежего воздуха.
Установка сравнительно не-
дорогого процессора (прибо-
ра), управляемого с помощью
компьютера, позволит создать
систему, объединяющую все
три вытяжных вентилятора в
ванной, кухне и общий, и, та-
ким образом, контролировать
процесс воздухообмена в зда-
нии. При этом следует иметь в
виду, что вытяжка из ванной
не может быть включена в си-
стему рециркуляции. Посколь-
ку многие запахи имеют аммо-
нийную природу, они не под-
даются фильтрованию и дру-
гим процессам очистки; таким
образом, необходимость уст-
ройства вытяжной вентиляции
очевидна.
С этой точки зрения рас-
смотрим рекуперацию тепла
вытяжной вентиляции. Пред-
положим, что объем отводимо-
го воздуха составляет 700 м3
в сутки (двукратный воздухо-
обмен) и что из него можно
получить 50% уносимого теп-
ла; в этом случае годовая эко-
номия составит 32,25 долл.
Имеется в виду, что темпера-
тура воздуха в помещении
20 °C, а наружные температу-
ры соответствуют данным, при-
веденным в табл. прил. 2 для
периода с октября по апрель,
в то время как стоимость
электроэнергии составляет
0,06 долл за 1 кВт-ч. Если пе-
риод окупаемости составляет
7 лет, то стоимость оборудова-
ния, которую можно покрыть
Подача
воздуха
в ванную
или
кухню
Вытяж-
ка из
ванной
или
кухни
Рис. 3.16. Диаграмма схемы повторного
использования тепла:
/ — фильтр; 2— вентилятор; 3 — электро-
нагреватель; 4 — термостат, установлен-
ный в воздуховоде; 5— гравитационный
регулятор тяги; 6 — теплообменник
за счет экономии энергии, не
должна превышать 225 долл.
При таких условиях денежная
экономия недостаточно велика,
чтобы установить оборудова-
ние, обеспечивающее возврат
50% тепла вытяжной вентиля-
ции.
Если повторное использо-
вание тепла экономически ра-
зумно и желательно, то систе-
ма (рис. 3.16) способна по-
вторно использовать тепло
вентиляционных выбросов ван-
ных и кухонь. Теплообменник
может быть выполнен в фор-
ме Z-образной металличе-
ской трубы. Вентиляторы ван-
ной и кухни должны иметь
одинаковую мощность и рабо-
тать одновременно. Если ис-
пользуется напорная система
подачи свежего воздуха, мож-
но применять электрические
нагреватели. Вентиляторы в
этом случае должны вклю-
чаться обычными выключате-
лями, снабженными тайме-
рами.
Последнее важное обстоя-
тельство, которое необходимо
учитывать при разработке си-
стемы вентиляции, — это спо-
соб охлаждения помещений в
59
летнее время. О такой системе
уже упоминали и лучший ре-
жим ее работы обеспечивает-
ся в летнее время ночью, а в
зимнее время днем. Кроме то-
го, такая система может
иметь то преимущество, что в
летнее время охлаждение мож-
но применять в сочетании с
интенсивным воздухообменом.
Согласно проекту, заглуб-
ленное здание может иметь
значительную тепловую мас-
сивность, которая допускает
большие теплопоступления в
здание летом без его перегре-
ва. Этот эффект способствует
созданию комфортных условий
в здании, когда обеспечена
вытяжка воздуха из него в
ночное время, если только
речь идет не об очень теплой
погоде. Такая совершенная
система напорной вентиляции
может быть применима для
большинства заглубленных
зданий при условии, когда не-
возможно осуществить сквоз-
ную вентиляцию. Напорная си-
стема должна быть оборудо-
вана системой трубопроводов
и регуляторами тяги для того,
чтобы 100% поступающего
воздуха проходило через топ-
ку ночью; вытяжка может осу-
ществляться через открытые
окна.
Такая система может по-
требовать установки некото-
рых автоматических устройств.
В тех случаях, когда не приме-
няется напорная система, сле-
дует устанавливать вытяжные
вентиляторы для поступления
свежего воздуха через окна.
3.2.5.	Контроль влажности
очень важно осуществлять как
для эффективной работы кон-
струкций, так и для создания
комфортных условий в жили-
ще. Причины, требующие кон-
троля влажности, следующие;
ф развитие коррозии незащи-
щенных покрытием металлов
начинается при относительной s.
влажности воздуха около 40%; |
ф статическое электричество \
накапливается на синтетиче-
ских коврах и мебели при от-
носительной влажности возду-
ха менее 55%;
•	деревянная мебель рассы-
хается и трескается при отно-
сительной влажности воздуха
менее 30 %;
ф у людей может возникнуть fl
неприятное чувство перегрева fl
летом при высокой относитель- fl
ной влажности;	fl
ф люди чувствуют себя луч- fl
ше в зимнее время, если отно- fl
сительная влажность воздуха fl
не очень низкая;	fl
ф при достаточно высокой от- fl
носительной влажности на хо- fl
лодных поверхностях происхо- fl
дит конденсация влаги. Это fl
явление часто наблюдается и fl
на поверхности окон в зимнее fl
время, в результате чего вода fl
иногда попадает в щели дере- fl
вянных элементов окон и про- fl
текает по стенам. • fl
Осушка воздуха в здании fl
обычно нужна летом, когда со- fl
держание влаги в наружном fl
воздухе высокое. Излишняя fl
влажность в доме нежелатель- fl
на и тем не менее она возника- fl
ет от различных источников: fl
ф ванны и душа;	fl
ф мытья посуды и стирки;
ф пищеприготовления;
ф влаговыделения и дыхания;
ф уборки, емкости с водой,
растений, протечек осадков, fl
инфильтрации грунтовых вод fl
и т. д.	fl
60
Таблица 3.6. Температура стей и пола, характерная для заглубленного
здания, в котором температура внутреннего воздуха
поддерживается на уровне 20 и 25,6°С
Месяц	Угол	Середина	Температура воздуха, .°C
	Температура поверхности пола, °C		
Июнь	21,9	23,5	25,6
Июль	22,2	23,7	25,6
Август	22,5	23,8	25,6
Сентябрь	19,3	19,7	20
Температура поверхности стен, °C
Июнь	21,9	22,1	25,6
Июль	22,2	22,5	25,6
Август	22,5	22,9	25,6
Сентябрь	19,3	19,5	20
Необходимость осушки воз-
духа должна определяться в
каждом отдельном случае, так
как ощущение комфортности у
каждого человека индивиду-
ально. Охлаждающий эффект
земляной засыпки обеспечива-
ет температуры, аналогичные
тем, которые в обычном зда-
нии достигаются с помощью
кондиционеров, но без осушки
воздуха. Поэтому относитель-
ная влажность в заглубленном
здании будет обычно несколь-
ко выше, вследствие чего мо-
жет потребоваться осушка воз-
духа.
Осушку воздуха необходи-
мо производить не только для
обеспечения комфортных ус-
ловий. Существует вероятность
того, что высокая влажность
может вызвать сильную кон-
денсацию на холодных поверх-
ностях. В летнее время в цо-
кольном этаже обычного зда-
ния, если он неправильно ре-
шен или неправильно эксплуа-
тируется, часто приходится
сталкиваться с повышенной
влажностью стен и пола, а
иногда и с образованием пле-
сени. Они образуются в тех
случаях, когда температура
поверхностей ниже температу-
ры точки росы.
Начало конденсации влаги
зависит от влажности воздуха
и температуры воздуха непо-
средственно около стены или
пола. С понижением темпера-
туры относительная влажность
увеличивается, пока не достиг-
нет 100%. Температура, при
которой влага начинает кон-
денсироваться в воздухе, назы-
вается температурой точки ро-
сы. Температура точки росы
для летних месяцев на терри-
тории Миннеаполиса следую-
щая:
Температура точки росы
Месяц наружного воздуха, °C
Июнь	9,4—15,6
Июль	11,7—18,9
Август	12,8—18,9
Сентябрь	7,2—13,3
Анализ приведенных дан-
ных показывает, что мини-
мальная разница температур
ограждающих конструкций и
точки росы составляет 3,4 °C.
При такой разнице температур
61
содержание влаги в воздухе
увеличится лишь на 0,0028 м3/
/сут (речь идет о том же доме
ооъемом 350 м3 с двукратным
воздухообменом), но возрастет
опасность конденсации влаги
на стенах и на полу при худ-
ших погодных условиях летом.
В настоящее время для
осушки воздуха в помещении
устанавливают осушитель с
тщательно подобранными па-
раметрами, либо стандартный
кондиционер-осушитель. Кон-
диционеры могут быть смонти-
рованы в трубопроводе, однако
в этом случае они стоят доро-
же установок, расположенных
непосредственно в помещении.
Небольшие установки, приме-
няемые в помещении, имеют
следующие достоинства:
•	сравнительно низкую стои-
мость;
•	портативность, которая по-
зволяет размещать их даже на
весьма небольшой площади;
ф надежность и эффектив-
ность;
ф исключается возможность
переохлаждения воздуха;
ф их можно применять в на-
чальный период эксплуатации
железобетонного здания, а за-
тем легко демонтировать.
Поскольку для заглублен-
ного здания характерны поте-
ри тепла в течение всего года,
применение механических си-
стем, осушающих воздух пу-
тем понижения его температу-
ры, может привести к переох-
лаждению помещений. При
обычном теплопоступлении в
здание переохлаждение его ис-
ключается.
Существуют еще два мето-
да осушки воздуха, которые
пока не используются для жи-
62
лых помещений, но могут най-
ти применение в заглубленных
зданиях. К ним относятся
осушка воздуха с помощью
сиккатива (реагента) и ис-
пользование системы конди-
ционирования воздуха с при-
менением льда, которая уже
упоминалась выше в качестве
системы охлаждения. Сикка-
тивная система основана на
применении двух сиккативных
пластин, работоспособность
которых восстанавливается
путем высушивания их на
солнце. Эта система не требует
охлаждения воздуха и, вероят- *|
но, малоэнергоемка. Осушку я
можно производить и с исполь-
зованием «ледяной» системы 1
путем охлаждения воздуха в |
«ледяном» кондиционере с по- I
следующим подогревом его 1
солнечной энергией до ком- |
фортной температуры.	j
Другой метод, предотвра- i
щающий конденсацию влаги,— j
стабилизация температуры по- 1
верхности стены. Такое реше-
ние требует повышения темпе-
ратуры в помещении или уст-
ройства небольшого дополни-
тельного слоя изоляции наруж-
ной поверхности стены. Этот
слой изоляции увеличивает
коэффициент термического со-
противления Ro стены, умень-
шая тем самым теплопередачу
в грунт и, следовательно, ох-
лаждающий эффект земляной
засыпки. По этим причинам
более предпочтительно повы-
шение температуры воздуха в
помещении.
Заглубленные здания име-
ют еще одну особенность, свя-
занную с относительной влаж-
ностью и температурой наруж-
ного воздуха. Если здание вы-
полнено из монолитного желе-
зобетона, то в процессе выдер-
живания бетона происходит
абсорбция выделяющейся вла-
ги воздухом помещения. Этот
процесс может продолжаться
довольно долго, так как на-
ружная гидроизоляция не
только предохраняет здание
от проникания влаги, но и пре-
пятствует удалению наружу
влаги, выделяющейся в про-
цессе выдерживания бетона.
Таким образом, водяные пары
остаются внутри здания. На-
грузка по осушке в это время
может значительно превышать
нагрузки, характерные для
данного здания в процессе экс-
плуатации. Решение этой про-
блемы возможно путем приме-
нения небольшого экономич-
ного осушителя, который уста-
навливают на начальный пе-
риод эксплуатации здания.
В случае использования сбор-
ных железобетонных конструк-
ций осушка воздуха не столь
важна.
Увлажнение. Необходи-
мость искусственного увлаж-
нения воздуха заглубленного
помещения проблематична.
Можно привести максималь-
ные значения относительной
влажности, при которых не
происходит конденсация влаги
на стеклах при температуре
наружного воздуха —29°C:
Максимальная
Тип остекления относительная
влажность, %
Двойное	31
Тройное	50
В здании площадью 140 м2
с двукратным воздухообме-
ном, выбранным для примера,
должно испариться следую-
щее количество воды для под-
держания рекомендованной
максимальной влажности:
Максимальная относи-
тельная влажность, % м?,1сут
31	0,003-8
50	0,006-1
В данном случае предпола-
гается, что наружный воздух
абсолютно сухой (относитель-
ная влажность 0%) и внутрен-
них источников возникновения
влажности нет. Однако на са-
мом деле, как было показано
выше, почти всегда имеются
внутренние источники образо-
вания. Возможно, что их будет
недостаточно для поддержа-
ния оптимальной влажности,
но возможно также, что зимой
они могут вызвать повышен-
ную влажность. Во всяком слу-
чае, если эти источники не
обеспечивают необходимой
влажности воздуха, то следует
установить небольшой авто-
номный увлажнитель или ув-
лажнитель в системе приточ-
ной вентиляции. Если же отно-
сительная влажность велика,
нужно увеличить объем венти-
ляции.
3.2.6.	Регулирование систем
отопления, вентиляции и кон-
диционирования. Эффектив-
ность работы систем отопле-
ния, вентиляции и кондицио-
нирования (ОВ и КВ) до неко-
торой степени зависит от ее ре-
гулировки. Хотя большинство
систем отопления — охлажде-
ния заглубленных зданий мо-
гут управляться простыми тер-
мостатами, тем не менее весь-
ма важно тщательно проана-
лизировать параметры здания
и его системы отопления — ох-
лаждения, чтобы правильно
выбрать термостат.
63
Характер работы термо-
стата «ночная задержка» учи-
тывает очень важную особен-
ность заглубленных и других
зданий — отношение тепловой
массивности к потерям тепла.
Если термостат отрегулирован
таким образом, что пониже-
ние температуры начинается
поздно вечером, то при боль-
шой тепловой массивности
здания она может не опустить-
ся достаточно низко к утру,
когда настанет время начинать
обогрев помещений. В другом
случае термостат может быть
отрегулирован таким образом,
что мощность системы отоп-
ления может оказаться недо-
статочной для нагрева здания
с большой тепловой массив-
ностью за несколько часов.
В недалеком будущем, ве-
роятно, представится возмож-
ность повысить эффективность
работы бытовых систем отоп-
ления путем применения кри-
сталлических микропроцессо-
ров — компьютерных систем
регулирования. Они будут из-
мерять и регулировать темпе-
ратуру, относительную влаж-
ность, содержание кислорода,
интенсивность запахов, а так-
же количество поступающего
и отводимого воздуха. Анали-
зируя все эти параметры, регу-
лирующая установка сможет
выбирать наиболее эффектив-
ный режим работы систем
отопления — охлаждения и
вентиляции.
3.3.	ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
3.3.1.	Анализ энергетиче-
ских характеристик заглублен-
ных зданий. С точки зрения
экономии энергии рассмотрим
полное чистое потребление ее
64
различными заглубленными и
наземными зданиями.
Предпосылки, на основа-
нии которых получены приво-
димые данные, а также харак-
тер потребления энергии рас-
смотрены в приложениях 1, 2
и 3. При расчете были учтены
два обстоятельства.
Во-первых, сезонные на-
грузки определялись на осно-
вании среднемесячных харак-
теристик зданий. Таким обра-
зом, расчетные значения на-
грузок позволяют определять
сезонные затраты на энергию
и в то же время дают возмож-
ность сравнивать экономию
энергии заглубленными и на-
земными зданиями. Однако
эти усредненные цифры не
учитывают суточных пиковых
нагрузок при экстремальных
погодных условиях, поэтому
они не могут быть исполь-
зованы для расчетов си-
стем ОВ и КВ. Если колеба-
ния температур, отражающие
реальные изменения погодных
условий, ввести в расчеты, то
следует отдать предпочтение
заглубленному зданию, так как
из-за большой тепловой мас-
сивности оно меньше подвер-
жено влиянию быстрых изме-
нений температуры.
Во-вторых, потери и по-
ступление энергии за счет теп-
лопередачи включают в себя
также потери и поступление
солнечной энергии. Таким об-
разом, ориентация окон, кото-
рая существенно влияет на по-
ступления солнечной радиа-
ции, также сказывается и на
количестве теплопередачи.
Принимается, что вся пассив-
ная солнечная энергия накап-
ливается и расходуется вну-
Рис. 3.17. Полностью заглубленное одно-
этажное здание площадью 140 м2
Рис. 3.18. Варианты Б наземных зданий
на плоском рельефе площадью 140 м2
	Зима (кВт-ч)	Лето (кВт-ч)
Теплопередача	—4043	—969
Вентиляция	— 1544	-—
Внутренние тепло-	4-5900	+ 1700
поступления Чистая энергия	+313	+731
5-1
	Зима (кВт-ч)	Лето (кВт-ч)
Теплопередача	—12935	+3658
Вентиляция	—1544	—
Внутренние тепло-	+5900	+ 1700
поступления Чистая энергия	—8579	4-5358
три здания — ее излучение
исключается. Важно отметить
и то обстоятельство, что рас-
сматриваемые заглубленные
здания введены в эксплуата-
цию не менее трех лет назад. В
начальный период эксплуата-
ции заглубленного здания рас-
ход энергии несколько выше,
пока в окружающей его земле
не установится новый стацио-
нарный температурный режим.
Еще одна предпосылка ка-
сается нагрузок на вентиля-
цию и отопление помещения.
Предполагается, что они уме-
ренные, однако могут изме-
няться в широких пределах в
зависимости от многих факто-
ров. При чтении энергетиче-
ского обзора следует иметь в
виду, что отрицательные циф-
ры характеризуют тепловой
поток из помещения.
В первом случае сравни-
ваются два здания: полностью
заглубленное одноэтажное
возвышающегося типа (вари-
ант Л) и таких же размеров
5-2
	Зима (кВт-ч)	Лето (кВт-ч)
Теплопередача Вентиляция Внутренние тепло- поступления Чистая энергия	— 10 186 — 1 544 +5 900 —5 830	+3173 + 1700 +4873
5-3
	Зима (кВт-ч)	Лето (кВт-ч)
Теплопередача	—13 697	+3002
Вентиляция	— 1 544	—•
Внутренние тепло-	+5 900	+ 1700
поступления Чистая энергия	—9 341	+4702
5-4
	Зима (кВт-ч)	Лето (кВт-ч)
Теплопередача	-10 945	+2519
Вентиляция	—1 544	—
Внутренние тегло-	+5 900	+1700
поступления Чистая энергия	—6 589	+4219
3 Зак. 1291
65
обычное наземное (вариант
Б). Оба здания площадью по
140 м2 имеют северные и юж-
ные стены длиной 14 м, запад-
ные и восточные длиной 10 м
при высоте потолка 2,5 м. У
заглубленного здания север-
ная, западная и восточная сте-
ны засыпаны землей. Площадь
остекления южной стены 35%.
Крыша представляет собой
30-см железобетонную плиту,
по которой уложен слой поли-
стиреновой изоляции толщи-
ной 10 см с земляной засып-
кой толщиной 50 см. Изоляция
также уложена на верхней ча-
сти стены до глубины 2,15 м от
поверхности земли.
В варианте Б представлены
четыре типа домов с различны-
ми остеклением и толщиной
изоляции. Два первых типа
(варианты Б-1 и Б-2) имеют
такое же решение остекления,
как и заглубленное здание
(площадь остекления состав-
ляет 35% поверхности южной
стены). Таким образом, эти
здания можно непосредственно
сравнивать с заглубленным
зданием, без корректировки
солнечной радиации. Вариант
Б-1 представляет собой здание
с обычной изоляцией (тип X,
прил. 2). В двух других типах
(варианты Б-3 и Б-4) все че-
тыре стены здания имеют ок-
на — наиболее распространен-
ный случай. Площадь остек-
ления такая же, однако рас-
пределяется опа следующим
образом: 15% на южной стене,
10% на восточной и западной и
5% на северной. Размеры окон
и степень затененности их при-
ведены в прил. 2. В варианте
Б-3 изоляция обычная, а в ва-
рианте Б-4 улучшенная.
При анализе данных, при-
веденных в примерах А и Б,
становится очевидным, что по-
тери энергии за счет теплопе-
редачи у заглубленного зда-
ния значительно меньше, чем
у любого наземного. Если зда-
ние хорошо герметизировано
и, следовательно, неконтроли-
руемая инфильтрация исклю-
чена, то энергия для вентиля-
ции и восполнения потерь
тепла создает некоторый из-
лишек тепла (313 кВт-ч) в
примере А в зимнее время. Это
означает, что количество теп-
ла, получаемое зданием за
счет солнечной энергии и вну-
тренних источников тепла,
превышает теплопотери через
ограждающие конструкции.
За те же семь зимних месяцев
все здания из примера Б име-
ли дефицит энергии, который
колебался от 5830 до
9341 кВт-ч. Эти цифры харак-
теризуют количество тепла,
которое необходимо для под-
держания температуры возду-
ха в здании на уровне 20 °C.
Летом земля охлаждает за-
глубленное здание, хотя и
несколько меньше, чем зимой.
Если температура воздуха в
заглубленном здании может
быть поднята до 25,6 °C летом,
то масса окружающего грунта
будет отбирать 969 кВт-ч
энергии. В эти же три летние
месяца наземное здание будет
обогреваться за счет солнца и
наружного воздуха, что обеспе-
чит теплопоступление в разме-
ре от 2519 до 3658 кВт-ч для
наземных зданий дополнитель-
но к внутренним теплопоступ-
лениям. Анализируя количест-
во теплопоступлений в летнее
время, можно сделать вывод,
Рис. 3.19. Вариант В частично заглублен-
ного здания площадью 140 м2
г
План	Разрез
Рис. 3.20. Вариант Г полностью заглуб-
ленного здания площадью 140 и2
Теплопередача
Вентиляция
Внутренние тепло-
поступления
Чистая энергия
Зима (кВт • ч)	Лето (кВт* ч)
—4244	4-626
— 1544	—
4-5900	4-1700
4-112	4-2326
что нагрузки на охлаждение у
наземных зданий в 6—8 раз
выше, чем у заглубленных.
Рассмотрим еще одно од-
ноэтажное здание — частично
заглубленное (пример В). Так
же как и в примере А, три сте-
ны, кроме южной, имеют зем-
ляную засыпку, площадь окон
составляет 35% поверхности
южной стены. Единственное
отличие состоит в том, что в
примере В отсутствует засып-
ка крыши. Очевидно, что та-
кой вариант в меньшей степе-
ни отвечает условиям эксплуа-
тации здания в зимнее время.
Вместе с тем дополнитель-
ные теплопоступления ле-
том (2326 кВт-ч) вызывают
значительный нагрев крыши.
Хотя этот вариант менее прак-
тичен, чем полностью заглуб-
ленное здание (летние теп-
лопоступления составляют
731 кВт-ч), однако и здесь
теплопоступления почти в 2 ра-
за меньше, чем у наземного
здания.
Полностью заглубленное
Зима
Лето
(кВт-ч)
—5159
—1544
4-5900
-803
Теплопередача
Вентиляция
Внутренние тепло-
поступления
Чистая энергия
—2734
4-1700
-1034
Рис. 3.21. Вариант Д полностью заглуб-
ленного двухэтажного здания площадью
280 м2
Зима Лето
(кВт-ч) (кВт-ч)
Теплопередача	-3884	—634
Вентиляция	—3087	—
Внутренние тепло-	4-6600	4-1800
поступления Чистая энергия	—371	4-1166
здание без оконных проемов
(вариант непригодный для
жилья) показано на примере
Г. Он приведен только для ил-
люстрации характеристики
полностью заглубленного про-
странства. В этом случае поте-
ри за счет теплопередачи в
зимнее время существенно вы-
ше, чем в примере А, где име-
ется открытая южная стена.
3*
67
Даже при условии, если поте-
ри тепла через южную стену
в примере А больше, чем в
примере Г, теплопоступление
вследствие солнечной радиа-
ции через окна (которые тоже
включены в расчет величины
теплопередачи) больше, чем
потери. Расходование энергии
в летнее время эффективнее,
чем во всех предыдущих при-
мерах.
Пример Д показывает, что
возможно увеличение площа-
ди здания в 2 раза без увели-
чения потребления энергии за
счет уменьшения потерь тепла
зимой и лучшего естественно-
го охлаждения летом. Это объ-
ясняется двумя основными
факторами.
Во-первых, двухэтажная
планировка (пример Д) более
компактна, чем одноэтажная
(пример Л). В самом деле, хо-
тя здание в примере Д имеет
площадь в 2 раза большую,
чем здание в примере А, одна-
ко общая площадь его поверх-
ности больше только на 30%
(520 м2 против 400 м2). Так
как количество потерь тепла
является функцией площади,
через которую происходит теп-
лопередача, то очевидно, что
более компактное здание име-
ет преимущества перед менее
компактным.
Во-вторых, более заглуб-
ленный первый этаж здания в
примере Д лучше изолирован
от изменений температуры на-
ружного воздуха. Таким об-
разом, несмотря на то, что на-
грузки на вентиляцию и отоп-
ление здания выше, его по-
требность в тепле зимой неве-
лика и составляет 371 кВт-ч,
теплопоступления летом также
незначительны и составляют
1166 кВт-ч. Как и в примере
А, площадь остекления состав-
ляет 35% поверхности южной
стены каждого этажа.
В условиях северного кли-
мата часто применяют двух-
этажную планировку обычно-*
го наземного здания с цоколь-
ным этажом, через который
осуществляется вход в поме-:
щение. Два варианта такого)
типа здания, представленные)
на рис. 3.22, иллюстрируют ха-
рактеристики здания со стан-
дартной (Е—1) и улучшен-
ной (Е — 2) изоляцией. Их
конструкция соответствует ти-
пам X и К, описываемым в
прил. 2. В обоих случаях пло-
щадь окон составляет 35% по-
верхности южной стены, а три
остальные стены без окон.
Анализ приведенных данных
показывает, что хотя на ниж-
нем этаже здания значительно
улучшаются тепловые харак-
теристики, те же характери-
стики верхней части здания
настолько ухудшают общие
показатели, что сравнение
с примером Е явно в пользу
последнего.
Важной характеристикой
энергетической эффективности
домов является скорость по-
нижения температуры возду-
ха в помещении при наруше-
нии энергоснабжения. Этот
показатель имеет особое зна-
чение для Миннесоты, где из-
за снежных буранов возможны
перебои в энергоснабжении, а
суровые зимние условия могут
привести к резкому падению
температуры в здании.
Принимая максимальную
величину потерь тепла для
примера А, которая возможна
68
Рис. 3.22. Вариант Е наземного зда-
ния с цокольным этажом площадью 280 м2
Е-2
	Зима (кВт-ч)	Лето (кВт-ч)
Теплопередача	—7136	+2872
Вентиляция	—3087	—
Внутренние тепло-	+6600	+ 1800
поступления Чистая энергия	—3623	+4672
ЕЛ
	Зима (кВт-ч)	Лето (кВт-ч)
Теплопередача	—9876	+3358
Вентиляция	—3087	—
Внутренние тепло-	+66С0	+ 1800
поступления Чистая энергия	—6363	+5138
в январе, и исключая различ-
ные теплопоступления, напри-
мер от людей или печей, мож-
но установить, что скорость
падения температуры воздуха
в заглубленном помещении
составит 1 °C в сутки. Таким
образом, обеспечивается не
только большая степень без-
опасности, но эти безопасные
условия поддерживаются в те-
чение нескольких суток до то-
го, как здание станет непри-
годным для проживания в нем.
Сделанные выводы совпадают
с результатами длительной
эксплуатации заглубленных
зданий (см. Дэвид-Хаус,
часть Б).
3.3.2.	Ориентация. В рас-
смотренных выше случаях по-
тери и поступления энергии
вследствие  теплопередачи
включают поступления тепла
от солнечной радиации. Так
как во всех вариантах окна
зданий выходят на юг, то
большую часть энергии здание
получает в результате накоп-
ления пассивной солнечной
энергии. Для иллюстрации
влияния ориентации окон на
энергетический баланс приве-
дем пример заглубленного зда-
ния (пример Д) с окнами, ори-
ентированными на три разные
стороны. Во всех случаях пло-
щадь остекления составляет
35% площади стены.
В примере Д-З (см.
рис. 3.23), где окна ориенти-
рованы на запад или восток,
потери вследствие теплопере-
дачи зимой намного больше
(7135 кВт-ч), чем в примереД
(4043 кВт-ч). Кроме того, при
ориентации окон на восток-за-
пад потери за счет теплопере-
дачи летом значительно умень-
шаются с 969 кВт-ч до
243 кВт-ч. Охлаждающий эф-
фект земли, окружающей сте-
ны, снижается из-за большого
количества солнечной радиа-
ции, получаемой восточной и
западной стенами здания. Ле-
том большое количество сол-
нечной радиации не достигает
южной стены, так как при вы-
соком стоянии солнца эта сте-
на затенена. Правильное зате-
нение восточной и западной
стен может уменьшить тепло-
поступления.
При ориентации окон на
север (пример Д-Д), значи-
тельно увеличиваются потери
тепла за счет теплопередачи
69
А-4
ИД
А-8
107» окон на
восточной
(за падной
ст ороне)
Рис. 3.23. Потери за счет теплопередачи:
Д _ ЗИМОЙ 4043 кВт-ч, летом 969 кВт-ч; Л-3 —зимой 7135 кВт-ч; летом 243 кВт-ч; А-4 —
зимой 10 107 кВт • ч. летом 1105 кВт • ч; А — зимой 4043 кВт • ч. летом 969 кВт • ч; А-3 — зимой
4094 кВт-ч, летом 821 кВт-ч; А-5 — зимой 4479 кВт-ч, летом 824 кВт-ч; А-6 — зимой
4916 кВт-ч, летом 680 кВт-ч; А-1— зимой 4209 кВт-ч, летом 726 кВт-ч; 4-8 —зимой
4375 кВт • ч, летом 523 кВт • ч
(10107 кВт-ч) по сравнению
с потерями при южной ориен-
тации окон в примере А
(4043 кВт-ч). Так как с севе-
ра солнечная радиация не по-
ступает, окна становятся при-
чиной дополнительных потерь
энергии в зимнее время. В то
же время отсутствие солнеч-
ной радиации увеличивает ох-
лаждающий эффект в летнее
время с 969 до 1105 кВт-ч.
Безусловно, три рассмотрен-
ных случая представляют эк-
стремальные условия. Ориен-
тация, промежуточная между
этими тремя, характеризуется
более умеренными данными.
3.3.3.	Размеры здания. Вы-
бор размеров здания зависит
от возможности устройства не-
обходимого числа оконных
проемов, расположенных по
одной стене; конфигурация его
может быть иная, чем приве-
денная выше (10X14 м): бо-
лее длинная и узкая. Для при-
мера рассмотрим здание дру-
гой конфигурации (Л-2) с той
же площадью 140 м2, но с юж-
ной и северной стенами длиной
17,6 м, а восточной и западной
70
длиной 7,9 м. В результате та-
кого изменения планировки по-
тери тепла зимой увеличились
на 51 кВт-ч, а теплоотдача
летом уменьшилась на
147 кВт-ч. Такие размеры, од-
нако, еще приемлемы для за-
глубленного здания, если его
сравнивать с наземным. Оба
эти здания (Д и Д-2) имеют
сравнительно простую конфи-
гурацию, оказывающую не
слишком большое влияние на
энергетическую эффектив-
ность. При более сложной кон-
фигурации увеличиваются по-
верхность ограждающих кон-
струкций и, следовательно,
теплопотери.
3.3.4.	Окна. В приведенном
выше анализе рассматрива-
лась только южная ориента-
ция окон, при которой увели-
чивается поступление пассив-
ной солнечной энергии и до-
стигается максимальная эф-
фективность здания, у которо-
го три стены находятся в тол-
ще земли. Поскольку такая
простая планировка не всегда
может быть применима, весь-
ма важно проанализировать
влияние дополнительных окон-
ных проемов. Сравнивались
здания, приведенные в преды-
дущем примере А и четыре
другие с различным располо-
жением окон.
О влиянии окон уже упо-
миналось при сравнении за-
глубленного здания с возвы-
шающимся двухэтажным.
Площадь остекления сказыва-
ется не только на уменьшении
изоляции здания за счет умень-
шения объема земляной засып-
ки,, но и на увеличении откры-
той поверхности здания, под-
Верженной влиянию внешних
погодных условий. Таким об-
разом, возможно весьма зна-
чительное уменьшение эффек-
тивности земляной засыпки.
Последние цифры не включа-
лись в приведенный анализ,
поэтому рассмотрим их теперь.
Как показано в примере
А-5, устройство оконного про-
ема, площадь которого состав-
ляет 5% поверхности северной
стены, увеличивает теплопоте-
ри здания на 436 кВт-ч или на
10% общей величины теплопо-
терь. Кроме того, охлаждаю-
щий эффект стены летом
уменьшается на 15% или
145 кВт-ч. Увеличение площа-
ди оконного проема в северной
стене до 10% ведет к дальней-
шему росту теплопотерь, со-
ставляющему значительную
долю от потерь вследствие
теплопередачи.
Влияние оконных проемов
при западной и восточной ори-
ентации стен носит совершен-
но иной характер, чем при се-
верной, из-за прямого поступ-
ления солнечной радиации в
здание. Дополнительные поте-
ри тепла через эти окна, как
это показано в примерах А-1 и
Д-8, меньше, чем их влияние
на теплопередачу в летнее
время. При площади окна 5%
(вариант Д-7) охлаждающий
эффект стены уменьшается на
23%, между тем при площади
окна 10% (вариант Д-8)—на
45% или 446 кВт-ч. Безуслов-
но, эти цифры могут быть
уменьшены при правильном
затенении окон.
Если необходимо обеспе-
чить дополнительное освеще-
ние или обзор не только с юж-
ной стороны здания, это сле-
дует сделать весьма тщатель-
71
но и продуманно. В качестве
альтернативы могут быть при-
менены световые фонари. Од-
нако в случае их неправиль-
ного решения потери энергии
могут быть еще больше. Окна,
ориентированные на север, во-
сток и запад, обычно приво-
дят к большим потерям энер-
гии, но в то же время они
улучшают комфортные усло-
вия помещения.
Глава 4
СТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
4.1.	ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Максимальные выгоды от
заглубленного здания можно
получить только в том случае,
когда оно правильно располо-
жено и спланировано. Этот ас-
пект проектирования обычных
наземных зданий настолько
хорошо изучен, что он не тре-
бует к себе особого внимания.
Наземная часть обычного зда-
ния не несет значительных на-
грузок, а влияние дополнитель-
ных нагрузок (таких как сне-
говая или ветровая), которые
воздействуют на грунт, не
имеет слишком большого зна-
чения для проектирования.
Конструкции обычного здания
могут быть легко усилены, ес-
ли это требуется в соответст-
вии с хорошо известными нор-
мами, путем устройства двой-
ных ригелей или усиления кре-
пежных элементов (например,
вокруг оконных или каких-ли-
бо других проемов). Для на-
земного дома глубина заложе-
ния фундаментов обычно не
превышает 1,5—2 м. При та-
кой глубине можно применять
монолитный бетон, бетонные
блоки или обработанное дере-
во. Поскольку глубина зало-
жения (а следовательно, и
давление грунта) невелика,по-
этому для обычного здания не
требуется особенно тщательно
72
анализировать характеристи-
ки грунта и давление от него
на конструкции.
В свою очередь, заглублен-
ное здание имеет большую
глубину заложения, а нагруз-
ки на крышу весьма значи-
тельны (приблизительно
156,8 Н на каждый метр глу-
бины заложения крыши), по-
этому конструкции должны
быть выполнены с расчетом на
восприятие этих нагрузок.
В некоторых случаях, напри-
мер, при использовании ароч-
ных конструкций, конструк-
тивное решение будет опреде-
лять планировку помещений.
Применение обычных конст-
рукций создает возможность
более свободного выбора пла-
нировки, однако в этом слу-
чае необходимо учитывать ус-
ловия работы конструкций,
ибо это существенно отража-
ется на их стоимости. Из-за
больших нагрузок на здание
решение различных проемов
должно выполняться особенно
тщательно.
В данном разделе неинже-
нер не получит сведений о
правильном выборе размеров
и конструкций заглубленного
здания. Большинство вариан-
тов нагрузок и соответствую-
щих решений конструктивных
элементов, воспринимающих
эти нагрузки, недоступно для
дилетанта. Применяемые стан-
дартные решения некоторых
элементов здания, рассчитан-
ные для различной степени за-
глубления и различных нагру-
зок, учитывают худшие усло-
вия их работы. При лучших ус-
ловиях работы, которые чаще
встречаются на практике, па-
раметры должны быть пере-
считаны в соответствии с ре-
альными условиями. Это не
имеет значения для конструк-
ций с малыми нагрузками
(т. е. для фундаментов обыч-
ного здания), но когда нагруз-
ки возрастают и требуется
увеличить несущую способ-
ность конструкций, то в этом
случае можно сэкономить оп-
ределенное количество средств
за счет тщательного проекти-
рования конструкций.
Мы рекомендуем обращать-
ся к инженерам высокой ква-
лификации, чтобы рассчитать
или проверить конструкции за-
глубленного здания. В некото-
рых случаях это делается не-
зависимо от желания будуще-
го владельца. Например, если
проектирование поручается
архитектору, то он обязатель-
но привлечет инженера для
оказания помощи в этой обла-
сти. В случае применения сбор-
ных конструкций также при-
нимают участие опытные ин-
женеры, которые входят в
штат предприятия, изготовля-
ющего конструкции, и кото-
рые проверяют условия их ра-
боты. Солидные подрядчики
имеют в своем штате инжене-
ра, который может быть при-
влечен для проверки условий
Работы и решения конструк-
тивных элементов. Такой ин-
дивидуальный подход к проек-
тированию заглубленных Зда-
ний может быть исключен со
временем, когда будет накоп-
лен достаточный опыт строи-
тельства их в данном районе
и, особенно, если это будет де-
лать одна фирма.
Не следует полагать, что
для заглубленных зданий ха-
рактерно наличие проблем,
связанных только с решением
конструктивных элементов. На
самом деле есть и ряд преиму-
ществ, обусловленных особен-
ностями этого типа зданий:
1)	здания сооружаются из
достаточно массивных и одно-
родных материалов, которые
обеспечивают длительный срок
их службы;
2)	заглубленное здание в
меньшей степени подвержено
влиянию колебаний температу-
ры наружного воздуха, чем на-
земное. В условиях Миннесо-
ты, например, температура
крыши обычного здания мо-
жет изменяться от —18 °C зи-
мой до +60 °C летом. Темпе-
ратура крыши заглубленного
здания, особенно если она изо-
лирована (как это было опи-
сано выше), колеблется лишь
5—10 °C; +12,2°С;
3)	рассмотренные преиму-
щества заглубленных зданий
обусловливают меньшие тре-
бования к эксплуатации кон-
струкций;
4)	заглубленные здания
решены в железобетоне, что-
обусловливает их высокую ог-
нестойкость. В случае возник-
новения пожара ущерб будет
меньше, так как опасности
воспламенения подвержены
только сгораемые предметы,
находящиеся внутри помеще-
ния;
73
5)	могут применяться бо-
лее простые планировочные и
конструктивные решения зда-
ния (что уменьшает его стои-
мость), так как внешний вид
(весьма дорогостоящий эле-
мент) в данном случае не
имеет значения. Для заглуб-
ленного здания, по сравнению
с обычным, эстетическая сто-
рона принятого решения боль-
ше зависит от рельефа и соче-
тания заглубленного здания с
окружающей средой.
Рассмотрим основные пара-
метры, влияющие на конструк-
тивное решение заглубленно-
го здания, в таком аспекте,
чтобы избежать планировоч-
ных решений, приводящих к
появлению дорогостоящих кон-
струкций.
Стоимость разработки кон-
структивной части проекта бу-
дет сведена к минимуму, если
уже в начальной стадии, до
передачи проекта конструкто-
ру, будет выбрана оптималь-
ная планировка. В этом слу-
чае необходимо только рассчи-
тать основные конструктивные
элементы, решить отдельные
узлы и детали, составить спе-
цификации и т. д. Если зда-
ние спланировано плохо, то мо-
жет потребоваться неоднократ-
ное перепроектирование эле-
ментов конструкций прежде,
чем будет найдено приемлемое
компромиссное решение.
4.2.	ГРУНТЫ
4.2.1.	Классификация грун-
тов. Тип грунта, в котором бу-
дет отрыт котлован под за-
глубленное здание, может
оказать то или иное влияние
на выбор проектного решения.
Все грунты имеют ннженерно-
геологическую классификацию,
приводимую ниже. В инженер-
но-геологическую характери-
стику грунтов входят их опи-
сание, а также дополнитель-
ные сведения об их плотности
(или пластичности для глин).
Несущую способность грунтов
и допустимые нагрузки для
небольших сооружений типа
жилых зданий обычно опреде-
ляют простыми методами. На-
пример, пенетрацию грунта
определяют путем погружения
в него пробника и замером
усилия или количества уда-
ров, необходимых для погру-
жения пробника на заданную
глубину.
Скальные грунты имеют
иную классификацию, посколь-
ку они обладают высокой проч-
ностью и способ рытья котло-
вана в них зависит от прочно-
сти породы.
4.2.2.	Влияние типа грунтов на
решение конструктивных эле-
ментов
Крыша. Большинство грун-
тов имеют близкие значения
плотности, поэтому некоторые
отклонения здесь не оказыва-
ют существенного воздействия
на проектные решения. Наибо-
лее точная информация о плот-
ности грунтов должна быть по-
лучена, конечно, на стадии раз-
работки рабочих чертежей
конструкций. Плотность грун-
та обычно не имеет значения
для проектирования крыши:
исключение составляют про-
странственные крыши, глуби-
на грунта над которыми мо-
жет достигать двойной вели-
чины от верхней до нижней
точки (нежелательный вари-
ант) .
Грунт на поверхности кры-
74
Таблица 4.1. Классификация грунтов
Типы грунтов			Описание
Грубозерни- стые (более 50% отсева крупнее сита № 200)	Гравий (граве- листые грунты более 50% грубой фрак- ции остается на сите № 4)	Гравий (не- большое коли- чество или от- сутствие тон- кой фракции)	Хорошо классифицирован- ный гравий, гравийно-пес- чаная смесь, небольшое ко- личество или отсутствие мелких фракций
			Плохо	классифицирован- ный гравий, гравийно-пес- чаная смесь, небольшое ко- личество или отсутствие мелких фракций
		Гравий с мел- кими включе- ниями (прием- лемое количе- ство)	Заиленный гравий, гравий- но-песчано-илистая смесь
			Глинистый гравий, гравий- но-песчано-глинистая смесь
		Песок (неболь- шое количест- во или отсут- ствие мелких фракций)	Хорошо классифицирован- ные пески, гравелистые пес- ки, небольшое количество или отсутствие мелких фракций
			Плохо классифицирован- ные пески, гравелистые пес- ки, небольшое количество или отсутствие мелких фракций
		Песок (прием- лемое количе- ство мелких фракций)	Заиленные пески, песчано- илистая смесь
			Глинистые пески, песчано- илистая смесь
•	Илы и глины	Содержание влаги меиее 50%	Неорганические илы и очень мелкозернистые пески, мел- кие камни, илистые и гли- нистые мелкие пески или глинистые илы слегка пла- стичные
			Неорганические глины ма* лой или средней пластично- сти, гравелистые глины, опесчаненные глины, или- стые глины, тошие глины
			Органические илы и орга- нические заиленные глины с малой пластичностью
75
Продолжение табл. 4.1
Типы грунтов			Описание
Более 50% от- сева мельче си- та № 200	Илы и глины	Содержание влаги более 50%	Неорганические илы, слю- дистые или диатомовые мелкозернистые пески или илистые грунты
			Неорганические	высоко- пластичные глины, жирные глины
			Органические глины сред- ней или высокой пластич- ности, органические илы
Органические грунты			Торфы, гумусы, болотистые грунты с высоким содержа- нием органики
ши обычно представляет собой
распределенную, постоянно
действующую нагрузку, кото-
рая зависит только от его ко-
личества. Подверженность
грунта пучению и способность
удерживать растительность —
наиболее существенные харак-
теристики. Пылеватые грунты,
особенно илы, наиболее под-
вержены пучению. При неболь-
шом заглублении крыши для
ее засыпки требуется немного
земли и поэтому можно про-
сто заменить грунт в случае,
если он непригоден.
Стены. Давление, оказыва-
емое на стены различными
грунтами, неодинаково. Боль-
шинство грунтов может быть
использовано для засыпки
стен, что весьма важно, по-
скольку желательно использо-
вать максимальное количество
местного материала для обрат-
ной засыпки и формирования
ландшафта. Кроме того, не-
экономично отвозить естест-
венный грунт, а затем заме-
нять его привозным. В то же
время с точки зрения устрой-
ства дренажа и отвода грунто-
вых вод необходимо засыпку
слоев, примыкающих непо-
средственно к степе, произво-
дить песком или гравием, что-
бы создать дренирующий слой,
который обеспечил бы отвод
воды к дренам, уложенным в
основании здания. Основной
тип грунта, которого следует
избегать — это пучинистые гли-
ны. При увлажнении в них
начинается процесс пучения, в
результате чего возникают до-
полнительные усилия, для уст-
ранения которых потребуются
большие дополнительные за-
траты. Пластичные глины так-
же осложняют производство
земляных и монтажных работ
из-за опасности обрушения
откосов.
Фундаменты. При проекти-
ровании фундамента основным
параметром является несущая
76
способность грунта. Нагрузка
на фундамент заглубленного
здания значительно выше, чем
у обычного, так как он вос-
принимает не только нагрузку
от конструкций, но и от зем-
ляной засыпки. Поэтому необ-
ходимо точно определять несу-
щую способность грунта (об-
щие строительные нормы уде-
ляют этому вопросу недоста-
точно внимания). Не рекомен-
дуется применять в качестве
основания слишком мягкие и
рыхлые грунты. Особое вни-
мание следует обращать на
культурный слой, потому что
он может иметь самые неожи-
данные характеристики, в ре-
зультате чего возможно воз-
никновение различных труд-
ностей в проектировании. До-
статочно уплотненный куль-
турный слой, однако, может
служить хорошим основанием.
Пол. При обычных услови-
ях проектирование пола не
встречает никаких осложне-
ний. Проблемы возникают в
следующих случаях:
1)	если не решен отвод вы-
сокостоящих грунтовых вод и
они создают давление на пол;
2)	подстилающий слой сло-
жен из пучинистых глин;
3)	глубокий котлован от-
рыт в мягких глинах. И если
здание построено на склоне,
то верхняя часть склона мо-
жет выдавливать грунт под по-
лом сооружения, как это по-
казано на рис. 4.1.
4.2.3.	Пригодность различ-
ных грунтов. Строго говоря,
большинство грунтов не соот-
ветствует приводимой ниже
классификации, так как нет
сведений о конкретных грун-
тах.
Рис. 4.1. Отпор грунта
Выбор участка. Для опре-
деления пригодности участка
должна быть получена исчер-
пывающая точная информа-
ция от компетентного архитек-
тора или инженера, знакомого
с местными условиями, либо от
еологической фирмы, которая
исследует физические свойст-
ва грунтов.
При проведении геологиче-
ских исследований необходимо
выполнение ряда условий.
1.	Следует пройти хотя бы
одну скважину на глубину до
30—60 см ниже предполагае-
мой кровли подстилающих по-
род или пока не станет очевид-
но, что это коренные породы
или что, исходя из местных ус-
ловий, дальнейшее изучение
не требуется. Бурение должно
производиться желонкой со-
гласно нормам ASTMD 1586.
2.	Образцы следует отби-
рать систематически по ходу
бурения и укладывать их в
контейнеры, сохраняющие есте-
ственное состояние грунта.
3.	Необходимо фиксировать
глубину появления грунтовых
вод, хотя это трудно сделать
из-за закачки в скважину бу-
рильного раствора.
4.	Если грунтовые воды за-
легают близко к подошве фун-
даментов устанавливают пер-
77
Таблица 4.2. Характеристика пригодности грунтов
Категория	Тип	Свойства	Пригодность
Несвязные	Гравий Пески	Очень рыхлые Рыхлые	Высокая дренирующая спо- собность, однако может возникнуть необходимость уплотнения для обеспече- ния несущей способности
		Средние плот- ные Плотные Очень плотные	Отличная и высокая дрени- рующая способность, высо- кая несущая способность, низкие осадочные деформа- ции
	Илистые пески Глинистые пески		Несущая способность зави- сит от преобладания связ- ных или несвязных компо- нентов. Обычно бывают пригодны для строительст- ва, если в составе не преоб- ладают рыхлые нли мяг- кие фракции
Связные	Илы Глины	Очень мягкие Мягкие	Требуют тщательного ана- лиза
		Среднеплотные Плотные Очень плотные Твердые	Не вызывают проблем при строительстве. Для устрой- ства дренажа необходимо замещение фильтрующим грунтом.	Строительство септиков проблематично
		Пучинистые	Непригодны
	Грунты с вы- соким содержа- нием органи- ческих веществ	Торф Гумус Болотистые грунты	Требуется замещение грун- та или применение Специ- альных фундаментов
форированные трубы для изу-
чения динамического уровня.
5.	Фирма, проводящая ис-
следования или консультиру-
ющая фирма, обязана дать ин-
формацию о пригодности грун-
тов в качестве основания под
сооружение. Они также долж-
ны дать рекомендации.
6.	Исследования не долж-
ны быть дорогостоящими. Их
78
следует проводить точно в гра-
ницах участка с целью получе-
ния предварительной инфор-
мации. Расположение, глубина
скважин и глубина проведе-
ния пенетрационных испыта-
ний зависят от объема этой
информации.
7.	При необходимости уст-
ройства септиков должны быть
проведены испытания на
фильтрующую способность.
Эти исследования можно про-
водить параллельно с исследо-
ваниями механических свойств
грунтов. Стоимость изысканий
без проверки фильтрующей
способности составляет от 250
до 500 долл, а с проверкой
фильтрующей способности от
350 до 700 долл.
4.3.	НАГРУЗКИ И РАБОТА
КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Рассмотрим основные типы
нагрузок, которые должны
учитываться при проектирова-
нии заглубленных зданий, и
выявим взаимосвязь между ха-
рактером нагрузки и элемен-
тами конструкции. Первая
группа нагрузок подразделя-
ется на три типа: статические,
куда входит также вертикаль-
ное и горизонтальное давление
грунта, динамические и нагруз-
ки, характерные только для
заглубленных зданий.
4.3.1.	Основные типы нагрузок.
Статические нагрузки ха-
рактеризуются тем, что они
действуют постоянно. К ним
относится вес элементов кон-
струкции здания, таких, как
ограждающие конструкции,
балки, колонны и т. д., а так-
же отделочных материалов,
например штукатурки, гидро-
изоляции и т. д. Когда нагруз-
ки и пролеты конструкций уве-
личивают, как это часто быва-
ет при проектировании заглуб-
ленных зданий, то статические
нагрузки имеют преобладаю-
щее значение в общей величи-
не нагрузок. Например, для
обычного здания снеговая на-
грузка . может составлять
1911 Н при собственном весе
конструкции 480 Н. Для за-
глубленного здания нагрузка
на крышу может быть 9564,8 Н
при собственном весе конст-
рукций более 4900 Н. Кроме
нагрузок от элементов конст-
рукций характер статической
нагрузки имеет давление грун-
та.
Вертикальное давление
грунта. Большинство заглуб-
ленных зданий воспринимают
полную нагрузку от земли, ко-
торая колеблется от 4802 до
5782 Н (490—590 кгс/м2) на
каждые 30 см толщины засып-
ки. Для гибких элементов кон-
струкции возможно уменьше-
ние нагрузки, если грунт обра-
зует свод. В некоторых случа-
ях вертикальная нагрузка от
грунта может быть больше
предельно допустимой. Рас-
пределение нагрузок от грунта
в зависимости от толщины за-
сыпки показано па рис. 4.2.
Горизонтальные нагрузки.
Для расчета бокового давле-
ния земли применяют коэффи-
циент /<, который определяют
для каждого типа грунта опыт-
ным путем. Обычно боковое
давление составляет 1435 Н
на каждые 30 см глубины, но
бывает и меньше, если здание
имеет искусственную засыпку,
или больше, если оно посаже-
но в склоне (рис. 4.3). Так как
на давление влияет не только
тип грунта, но и посадка зда-
ния, полную консультацию
можно получить у специали-
ста в области грунтоведения.
Динамические нагрузки
изменяются по величине, точ-
кам приложения или направ-
лению. Они включают в себя
нагрузки от снега, ветра, ме-
79
Рис. 4.2. Вертикальные нагрузки от земли
Рис. 4.3. Горизонтальное давление грунта:
а—боковое давление грунта; б — давле-
ние уменьшается при устройстве обвалов-
ки; в —давление увеличивается с глуби-
ной; г — давление увеличивается за счет
влияния расположенного выше склона
бели, людей, автомашин, ра-
стений и т. д. Весьма важно
различать статические и дина-
мические нагрузки, поскольку
расчет ведется иногда по пре-
обладающим нагрузкам, и,
кроме того, большинство кон-
структивных материалов по-
разному реагирует на кратко-
временные и длительные на-
грузки. Большинство динами-
ческих нагрузок учтено строи-
тельными нормами.
Большой интерес представ-
ляет характер распределения
нагрузок на крышу заглублен-
ного здания. Обычно крышу
рассчитывают на нагрузку от
пешеходов. Однако в случаях
80
когда засыпка находится на
одном уровне с поверхностью
земли, следует принять соот-
ветствующие меры, чтобы из-
бежать наезда на крышу ав-
томобилей.
Еще один тип динамической
нагрузки, нормируемый строи-
тельными нормами, — снего-
вая нагрузка. Для Миннесоты
они устанавливают снеговую
нагрузку 1435,7—2391,2 Н для
обычных крыш в зависимости
от района.
Если крыша расположена
ниже какой-либо преграды, то
снеговая нагрузка может ока-
заться больше предусмотрен-
ной строительными нормами,
что весьма характерно для за-
глубленных зданий. На такие
случаи следует обращать осо-
бое внимание.
Наконец, последний тип на-
грузки на крышу заглубленно-
го здания — нагрузка от расти-
тельности. За исключением де-
ревьев, нагрузка от раститель-
ности определяется массой
земли, необходимой для разви-
тия корневой системы, и мас-
сой подстилающего слоя. Вес
самих деревьев должен рас-
сматриваться как сосредото-
ченная нагрузка, а колебания
деревьев от ветра —как дина-
мическая.
Нагрузки в полостях камен-
ных массивов. Полости в ка-
менных массивах могут быть
самонесущими, если их разме-
ры не более пределов, при ко-
торых вес материала в них не
превышает предела прочности
самой породы. Когда удается
запроектировать здание с раз-
мерами, не превышающими
критические для конкретного
случая, то затраты на конст-
рукции могут быть весьма низ-
кими, а иногда и совсем исклю-
чены. Разработка камня буре-
нием с последующими взрыва-
ми либо с использованием
мощных проходческих меха-
низмов может быть весьма до-
рогостоящей, за исключением
разработки очень слабых по-
род. Если над такой слабой по-
родой не расположен пласт бо-
лее твердой породы, то создать
конструкцию, которая могла
бы выполнять функции само-
несущей, с достаточно боль-
шими размерами выработки не
представляется возможным.
Маловероятно, что можно соз-
дать самонесущую каменную
конструкцию для жилого до-
ма, так как он располагается
достаточно неглубоко и дол-
жен иметь ряд проемов в сте-
нах. Наиболее вероятное ре-
шение представляет собой от-
крытая выработка в каменной
породе, стены которой могут
быть самонесущими, во вся-
ком случае, если они не грани-
чат с оползневыми породами.
Наличие таких участков необ-
ходимо выяснить до или во
время разработки выработки.
Нагрузки от грунтовых вод.
Грунтовая вода создает до-
полнительные нагрузки на со-
оружение. Если грунт не яв-
ляется водонасыщенным, то
нагрузка от воды должна учи-
тываться как дополнительная
к нагрузке от сухого грунта.
В этом случае вода может
Увеличить нагрузку на соору-
жение. Кроме того, она может
вызвать пучение глин и неко-
торых органических грунтов,
что создает сжимающие уси-
лия на конструкции. Когда
Рис. 4.4. Нагрузки в каменных выемках:
а — полость в каменном массиве; б — от-
крытая выемка в каменном массиве
Рис. 4.5. Гидростатическое давление воды:
1 — выталкивающее давление; 2 — боко-
вое давление; 3 — уровень грунтовых вод
Рис. 4.6. Нагрузки, вызываемые промерза-
нием грунта:
1 — глубина промерзания; 2 — боковое
давление
грунт весьма водонасыщен, в
первую очередь следует учиты-
вать гидростатическое давле-
ние на сооружение; оно состав-
ляет более 2940 Н (300 кге/м2)
на каждые 30 см глубины.
При водонасыщенных грун-
тах возможно выпучивание по-
ла. Чаще всего с этим мы стал-
киваемся в каменистых поро-
дах. Поскольку вода создает
дополнительные нагрузки, не-
обходимо устройство хорошей
системы дренажа, уложенного
ниже здания.
Нагрузки при замерзании.
Нагрузки, возникающие при
расширении грунта, когда он
81
Рис. 4.7.
Сжатие	Растяжение
замерзает, еще не определе-
ны с достаточной точностью,
но наибольшее расширение ха-
рактерно при высоком уровне
стояния грунтовых вод и для
илистых грунтов. На практике
эта проблема может быть ре-
шена путем замещения пучи-
нистого грунта и устройством
дренажа. Парапет на крыше
может способствовать замерза-
нию грунта, поэтому такого
решения следует избегать или
же выполнять его очень тща-
тельно.
4.3.2.	Типы усилий. В кон-
струкциях под действием на-
грузки возникают следующие
усилия: центральное сжатие и
растяжение, момент и изгиб.
При центральном сжатии и
растяжении действующее уси-
лие встречает реакцию, на-
правленную по той же оси.
При конкретной длине элемен-
та это наиболее легко опреде-
ляемое усилие. В случае сжа-
тия в опасном сечении элемент
должен усиливаться хомута-
ми, препятствующими его раз-
рушению.
Момент (кручение) возни-
кает в том случае, когда уси-
лие и реакция действуют па-
раллельно. Необходимость оп-
ределения этого типа усилий в
конструкциях заглубленных
зданий очевидна.
Изгиб весьма часто вызы-
вает неэффективную работу
Момент
Прогиб
Изгиб при сжатии, когда
длина элемента значитель
но больше его толщины
Сжатие
необходимо
конструкций и его
стараться избегать. Момент и
изгиб часто возникают одно-
временно при работе конструк-
ций и преобладание одного из
них зависит от направления и
величины нагрузки. В корот-
ких и толстых элементах чаще
преобладают моменты. Вместе
с тем для длинных и тонких
конструкций более характерен
изгиб, который и должен учи-
тываться при проектировании.
4.3.3.	Работа конструктив-
ных элементов. Рассмотрим
действие нагрузок в основных
конструктивных элементах.
Колонны. — прямолинейные
элементы, предназначенные
для восприятия центрального
сжатия. В обычных зданиях
они чаще всего вертикальные,
а в заглубленных зданиях до-
вольно часто горизонтальные
и служат для восприятия бо-
кового давления. Колонны мо-
гут быть деревянными, сталь-
ными или железобетонными;
иногда требуют усиления хо-
мутами во избежание разру-
шения.
Связи — прямолинейные
элементы, предназначенные
для восприятия растягиваю-
щих усилий. Чаще всего их ис-
пользуют в виде стального эле-
мента прямоугольного или
круглого сечения, но они мо-
гут быть и деревянными.
Балки — прямолинейные
82
элементы, предназначенные
для восприятия боковых нагру-
зок и работающие на изгиб
или кручение. В обычных до-
мах преимущественно приме-
няются горизонтальные, одна-
ко в заглубленных зданиях
могут быть вертикальными для
восприятия боковых усилий.
Балки-стенки воспринима-
ют и осевые, и изгибаю-
щие усилия (например, стены,
засыпанные землей, и полы,
сопряженные со стенами).
Стены и диафрагма жестко-
сти— элементы, воспринимаю-
щие крутящие усилия. Они
должны иметь большую шири-
ну для восприятия нагрузок,
иначе будут работать как
балки.
Плиты — тонкие плоские
элементы, несущие нагрузки,
перпендикулярные к их пло-
скости. Это, по сути дела, двух-
мерные балки и они могут рас-
считываться как двухмерные
балки, если величина прогиба
не превышает половины их
толщины. В случае приложе-
ния сил с другими направлени-
ями они работают как диа-
фрагмы. Если плита тонкая,
то ее можно усилить, чтобы
избежать разрушения.
Арки — элементы, которые
воспринимают изгибающие
усилия более эффективно, чем
Преимущества
Низкая стоимость
Высокая прочность, огнестойкость
Высокая стойкость на изгиб и сжа-
тие
Достаточная водостойкость при хо-
рошем качестве работ
Достаточно^ тяжелые на всплывание
и сдвиг при наличии воды н давле-
ния грунта
Возможность изготовления конструк-
ций больших размеров и сложной
конфигурации
балки. Из-за кривизны их
труднее монтировать и экс-
плуатировать. Большие на-
грузки могут концентриро-
ваться в нижних точках и мо-
гут потребовать устройства
связей, колонн и мощных фун-
даментов.
Купола — трехмерный ва-
риант арки, который может
воспринимать весьма эффек-
тивно осевые и крутящие силы
и хуже — изгибающие. Из-за
сложной конфигурации их
трудно возводить и эксплуати-
ровать.
Фермы — сложный элемент,
представляющий собой балку-
колонну со связями, предна-
значенный для более эффек-
тивного восприятия изгибаю-
щих усилий, чем балки. Одна-
ко они могут иметь большую,
чем балки, высоту и занимать
больше места, что несколько
ограничивает их применение в
обычных зданиях.
4.4.	МАТЕРИАЛЫ
Для строительства заглуб-
ленных зданий преимущест-
венно употребляют бетон,
сталь, дерево. Рассмотрим их
характеристики.
Монолитный бетон исполь-
зуют при сооружении пола в
зданиях на склонах, стен при
толщине засыпки менее 1,8 м
и устройстве подготовки.
Недостатки
Низкая стойкость на растяжение, приво-
дящая к появлению трещин
Необходимость устройства мощных
фундаментов для тяжелых конструкций
Время твердения может увеличить про-
должительность строительства
Трудность производства работ в зимнее
время
Гигроскопичность, способная привести
к повышенной влажности в помещении
83
Монолитный железобетон применяют для устройства пола в зданиях на
склонах, самонесущего пола и крыш, при возведении стен на любой глубине, для
устройства подготовки большой площади, при возведении колонн и балок, арок
и пространственных покрытий.
Преимущества	Недостатки
Достаточная прочность, огнестой-
кость
Высокая прочность на сжатие, кру-
чение и изгиб
Хорошая водостойкость — арматура
уменьшает размеры трещин и, сле-
довательно, водопоступление
Хорошая сопротивляемость всплыва-
нию и сдвигу
Возможность укладки на большой
площади или на сложном рельефе
Требуются хорошие проектные решения,
направленные на повышение прочности
Требуются более тщательная подготов-
ка и массивный фундамент
Время твердения может увеличить про-
должительность строительства
Затруднено производство работ в зим-
нее время
Хорошая гигроскопичность может вы-
звать повышенную влажность в поме-
щении
Сборный и напряженный железобетон применяют для самонесущих полов и
покрытий стен, возводимых на любую глубину, колонн и балок, больших сводча-
тых конструкций.
Преимущества
Достаточная прочность, огнестой-
кость
Высокая прочность на сжатие, круче-
ние, изгиб
Высокая водостойкость при хорошей
заделке стыков
Удовлетворительная сопротивляе-
мость всплыванию и сдвигу
Возможность организовать экономич-
ное производство, использовать уни-
фицированные элементы
Не требует времени на твердение
Возможность монтажа в зимнее вре-
мя
Быстрота производства работ
Меньшая влажность в помещении
после окончания работ
Отсутствие каверн, лучшая исполь-
зуемость
Недостатки
Необходимость тщательного решения
сопряжения элементов
Тяжелый. Требует очень большой подго-
товки и тяжелых фундаментов
Высокая стоимость транспорта, если ба-
за отдалена
Течь в швах
Конфигурация обычно прямоугольная
Длительный срок изготовления конст-
рукций сложной формы
Армированную и простую кирпичную кладку применяют в стенах толщиной
1,8; в стенах прн максимальной высоте второго этажа с армированием а так-
же для внутренних перегородок.
Преимущества
Массивность, огнестойкость
Воспринимает умеренные сжимаю-
щие, крутящие н изгибающие усилия
Умеренно стойка к всплыванию и
сдвигу
Индустриальное^ производства эле-
ментов
Может применяться для больших и
сложных конструкций
Низкие расходы по доставке
Иедостатки
Легко образуются трещины, поэтому
водопроницаема
Требует очень большой подготовки и
тяжелых фундаментов
Требует очень хорошей гидроизоляции
Время твердения раствора может увели-
чить продолжительность строительства
Трудность производства работ зимой
Требует армирования при использова-
нии для заглубленных зданий
Сталь применяют для изготовления балок н колонн, арматуры, больших арок.
84
П реимущества
Н едостатки
Очень высокая прочность
Может принимать сложные очерта-
ния
Очень водостойка
Позволяет производство работ в зим-
нее время
Необходима защита от коррозии
Необходима защита от огня
Дорогостояща, кроме применения в
арочных конструкциях
Дерево применяют для самонесущих полов и покрытия, стен при высоте в
один этаж (стоимость резко возрастает с увеличением глубины), внутренних
стен, полов в зданиях на склоне.
Преимущества
Удовлетворительная прочность
Малый вес, несложная подготовка,
легкий фундамент
Легкость производства работ
Быстрота производства работ
Возможность производства работ в
зимнее время
Малая стоимость
Недостатки
Необходимость усиления при крутящих
усилиях
Требует химической обработки для
предотвращения разрушения
Требует хорошего дренажа
Сгораемость
Из-за малого веса всплывает и легко
сдвигается, требует устройства дренажа
Необходимость решения проблемы вред-
ного воздействия на людей антисептиче-
ской пропитки
4.5.	ОСНОВНЫЕ
КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Конструктивные элементы,
применяемые для строительст-
ва заглубленных жилищ, мож-
но подразделить на две груп-
пы. К первой группе относятся
наиболее часто употребляемые
системы с вертикальными сте-
нами и плоской либо скатной
крышей: это обычные железо-
бетонные стены и пустотные
плиты покрытий, а также де-
ревянные или стальные карка-
сы. Ко второй группе относят-
ся железобетонные, стальные
арки и купола.
Наружные стены. Сущест-
вует четыре типа нагрузок, вос-
принимаемых стенами заглуб-
ленного здания. Три из них
показаны на рис. 4.8. Стены А
п С воспринимают боковые на-
грузки и в небольшой степени
вертикальные нагрузки, кото-
рые главным образом воспри-
нимает крыша, между стенами
В и D. Стена В должна вос-
принимать нагрузки от боко-
вого давления грунта и верти-
кальную нагрузку от заглуб-
ленной крыши. Стена D сов-
сем не воспринимает бокового
давления, но воспринимает
вертикальные нагрузки от
крыши. Четвертый тип нагруз-
ки мог бы возникнуть, если бы
крыша имела вылет в проти-
воположном направлении.
В этом случае стена D не вос-
принимала бы никакой нагруз-
ки, за исключением ветровой.
Однако ветровые нагрузки не-
велики по сравнению с давле-
нием грунта.
Стены, воспринимающие
давление грунта, работают как
плиты с боковой нагрузкой в
отличие от стен, воспринима-
ющих давление крыши. Эти
стены должны иметь опоры,
выдерживать большую нагруз-
ку и при этом обладать устой-
чивостью к опрокидыванию.
Различные типы усилий, воз-
никающих в стенах, показаны
на диаграммах.
85
Рис. 4.8. Усилия от земляной засыпки,
поддерживающие стены здания
Стена консольного типа
представляет собой весьма до-
рогостоящее решение в тех
случаях, когда крыша и дру-
гие стены создают опрокиды-
вающие моменты. Стену кон-
сольного типа следует рассчи-
тывать на большие опрокиды-
вающие моменты, кроме того,
эти моменты необходимо учи-
тывать при решении фунда-
ментов.
Вместе с тем уравновеши-
вающие реакции между стена-
ми А и С создают небольшие
усилия сжатия в крыше и по-
лу, которые не усложняют про-
ектирование.
В том случае, когда давле-
ние земли на стену не уравно-
вешивается давлением на про-
тивоположную стену (напри-
мер, между стенами В и D),
крышу следует решать как
диафрагму, передающую уси-
лия между стенами А и С.
Эта передача усилий, воспри-
нимаемая полом, легко может
быть перенесена на плоскую
железобетонную крышу. Де-
ревянная крыша не может ра-
ботать как хорошая диафраг-
ма, хотя при небольших раз-
мерах одноэтажного здания и
небольшой толщине засыпки
также можно создать доста-
точно надежную конструкцию.
Стена, опирающаяся на
две боковые стены, хотя в
очень малой степени воспри-
нимает нагрузки от крыши,
86
тем не менее несколько услож-
няет проектирование. Посколь-
ку высота ее около 2,5 м, а
эпюра нагрузок треугольная,
такая стена требует усиления.
Оно не всегда может совпа-
дать с внутренними перегород-
ками и поэтому может потре-
бовать дополнительных кон-
структивных элементов. Что-
бы обеспечить прочность, та-
кие элементы целесообразно
устанавливать через каждые
40 см. Нижнюю часть стены
следует рассчитать на вос-
приятие максимальной нагруз-
ки. В этом случае решение мо-
жет быть либо неэкономично,
либо может потребовать изме-
нения конструкции стены по
высоте.
Стены заглубленного зда-
ния во многих случаях долж-
ны работать на восприятие
момента, в частности, когда
они воспринимают нагрузку от
крыши или от любой единич-
ной силы. Работающие таким
образом стены аналогичны
диафрагме и, как уже упоми-
налось, достаточно хорошо ра-
ботают на восприятие момен-
тов без всякого усиления.
Проектировать такие стены
следует особенно тщательно,
когда нагрузка на них слиш-
ком велика или когда они име-
ют малую эффективную длину
(из-за проемов в стене).
Если стена, воспринимаю-
щая момент, не отвечает тре-
бованиям конкретного проек-
та, возникает необходимость в
устройстве дополнительной
стены в середине здания, вос-
принимающей ту же нагрузку.
Стены двухэтажных зданий
обычно решают как вертикаль-
ные элементы, поддерживае-
a
б
Рис. 4.9. Реакции, обусловленные
влиянием грунта:
а — стена с консольным защемле-
нием; наибольший момент при-
ложен в защемлении; фундаменты
должны быть выполнены по спе-
циальному расчету; усилия в полу
и трение грунта создают боковые
реакции; б — пол и перекрытие
воспринимают боковое давление
грунта; в — крыша работает как
диафрагма; воспринимает нагрузки
за счет треиия
Разрез
Рис. 4.10. Стена, работающая на изгиб в
двух направлениях:
А— стена может изгибаться в вертикаль-
ной н горизонтальной плоскостях; В—
стена, воспринимающая момент
Рис. 4.11. Стены двухэтажного здания:
а — стена, работающая по неразрезной
схеме; б — то же, по разрезной схеме
мые крышей, полом и перекры-
тием первого этажа. В этом
случае стена работает анало-
гично большепролетной балке.
Максимальный момент при та-
ком решении значительно
уменьшен из-за относительно
небольшого пролета, однако
по сравнению с одноэтажным
зданием максимальный мо-
мент больше вследствие боль-
шего заглубления здания и,
следовательно, большего давле-
ния грунта. Момент от реак-
ции перекрытия первого этажа
больше, чем момент от реак-
ций пола и крыши. Эта особен-
ность предъявляет более же-
сткие требования к проектиро-
ванию двухэтажных зданий.
Открытые наружные стены
либо воспринимают вертикаль-
ную нагрузку от крыши, либо
служат для защиты помеще-
ния от погодных воздействий.
По открытой наружной стене
здания обычно располагаются
оконные проемы. По этой при-
чине стена не может иметь та-
кую же несущую способность
как и остальные стены. Когда
стена воспринимает верти-
кальные нагрузки, возникает
необходимость в установке
стальных балок по верху каж-
дого проема. Если же стена не
предназначена для восприятия
вертикальных нагрузок, то
иногда приходится в ней уста-
навливать колонны, служа-
87
Рис. 4.12. Открытые наружные стены:
/ — балка; 2 — колонна; 3 — открытая
несущая стена; 4 —- внутренняя перегород-
ка; 5 — открытая ненесущая степа
щие опорой для балок. При
проектировании таких стен с
учетом только погодных усло-
вий расчетные нагрузки долж-
ны быть увязаны с решением
крыши и проемов в стене.
Рассмотрим некоторые осо-
бенности основных конструк-
ций стен и таблицу ориентиро-
вочной стоимости различных
стен для района Миннеапо-
лис — Сен-Пол.
Общие характеристики.
ф Максимальный момент при
полном заглублении стены
возрастает в кубической зави-
симости от высоты стены. По-
этому высота стен, засыпае-
мых землей, должна быть ми-
нимальной с целью уменьше-
ния стоимости конструкций.
Если пол и крыша запроек-
тированы как поддерживаю-
щие элементы для стен, засып-
ку стен следует производить
только после монтажа крыши
и пола.
Неармированные кирпичные
стены.
ф Напряжения, возникающие
в растворе, — это наиболее
критический параметр, поэто-
му нагрузка на стены от засы-
панной крыши или каких-ли-
бо наземных сооружений ока-
зывает очень большое влия-
ние на проектные решения.
Ф Не допускаются горизон-
тальные нагрузки, если стена
имеет одинаковое сечение.
Кладка стены с переменным
сечением наиболее эффек-
тивна.
ф Раствор должен быть мар-
ки М или S.
ф Наибольшая допустимая
глубина при отсутствии допол-
нительных вертикальных на-
грузок, согласно Единым стро-
ительным нормам, около 1,5 м.
С учетом собственного веса
одноэтажного здания глубина
заложения фундаментов мо-
жет быть около 1,8 м.
ф При использовании 30-см
блоков неармированные стены
одноэтажного здания высотой
2,5 м устойчивы только при
очень тяжелой крыше. Для
неармированных стен обычно
предельной должна быть глу-
бина до подошвы фундамента
около 1,8 м.
ф Стены из неармированной
кладки, работающие на вос-
приятие момента, представля-
ют серьезную проблему при
проектировании, кроме случа-
ев, когда они очень небольшие
(менее 3 м) или имеют боль-
шую площадь проемов.
ф Максимальное отношение
высоты или длины стены к ее
толщине составляет 18. Поэто-
му при кладке из 30-см блоков
несущие перегородки или пи-
лястры следует устраивать че-
рез каждые 5,4 м.
Армированная кладка.
Ф Ар мирование осуществля-
.ется для повышения стойкости
на растяжение. Арматурные
стержни устанавливают в пу-
.стотах, заделываемых раство-
ром.
Ф Расчетными параметрами
являются сечение, расположе-
ние арматуры и марка блоков.
88
Ф Ар мированную кладку из
30-см блоков можно приме-
нять для строительства как од-
ноэтажных, так и двухэтаж-
ных зданий, поскольку стены
могут воспринимать нагрузку
от перекрытия первого этажа.
С увеличением глубины стои-
мость возрастает быстрее, чем
стоимость железобетонных
конструкций, так как кладка
имеет переменное сечение, а
расположение арматуры не
всегда оптимально.
ф Для кладки бетонных бло-
ков следует использовать ра-
створ марки М или S.
ф Максимальное отношение
высоты или длины усиленной
стены к ее толщине составля-
ет 25: 1.
ф Существует минимальная
площадь армирования, кото-
рая по вертикальному и гори-
зонтальному направлениям
(общая площадь арматуры),
должна быть более 0,2% пло-
щади наибольшего сечения
стены, по другим направлени-
ям площадь минимального ар-
мирования должна быть не
менее 0,07% сечения стены.
ф Максимальное расстояние
между стержнями 1,2 м.
ф Дополнительное армиро-
вание проемов требуется, ес-
ли их размер больше 60 см.
ф Решение степ, воспринима-
ющих момент, не вызывает
трудностей, если их длина не-
велика.
Монолитный бетон.
ф Высота цокольных стен из
монолитного бетона должна
быть меньше высоты этажа.
Для обеспечения водостойко-
сти бетона максимальное во-
доцементное отношение долж-
но быть 0,48. Более плотный и
водостойкий бетон можно по-
лучить при низком значении
водоцементного отношения и
хорошей вибрации во время
укладки.
@ Минимальная толщина цо-
кольных стен 200 мм.
Ф При высокой концентрации
сульфатов в грунте следует
применять сульфатостойкий
цемент.
ф Если в бетон замоноличи-
ваются трубы (например, для
системы отопления), то темпе-
ратура среды в них не долж-
на превышать 65° С, а давле-
ние 1,4 МПа. Не следует замо-
ноличивать алюминиевые тру-
бы. Площадь сечения труб без
специального расчета не долж-
на превышать 4% площади
расчетного сечения конструк-
ции. Трубы, заделываемые
в бетон, следует проверить пе-
ред заделкой на давление в те-
чение 4 ч. Это требование не
относится к дренажным тру-
бам и трубам, работающим
при давлении <0,007 МПа.
ф Монолитный бетон работа-
ет на моменты лучше, чем кон-
струкции из бетонных блоков.
Монолитный железобетон.
ф Монолитный железобетон
можно использовать как для
одноэтажных, так и для двух-
этажных зданий.
ф Допускается применять
различные типы армирования.
Ф для подавляющего боль-
шинства жилых зданий тол-
щина степ может быть 200 мм.
ф Минимальная толщина
слоя бетона при толщине ар-
матурных стержней более
19 мм должна быть 50 мм, а
при толщине стержня менее
16 мм — 38 мм.
ф Минимальная толщина бе-
89
тона при замоноличивании ар-
матуры непосредственно в
земле принимается 75 мм.
ф Стоимость монолитного же-
лезобетона с увеличением глу-
бины возрастает ненамного,
значительно повышается толь-
ко стоимость арматуры.
Сборный железобетон.
ф Сборные железобетонные
конструкции можно применять
как для одноэтажных, так и
для двухэтажных зданий.
ф С увеличением высоты зда-
ния стоимость растет незначи-
тельно, поскольку трудозатра-
ты на 1 м2 стены уменьшаются,
ф Сборные конструкции обыч-
но подвергают тщательному
контролю; благодаря хороше-
му качеству поверхности обыч-"
но эти элементы используют
в строительстве без последую-
щих отделочных работ.
ф В случае применения сбор-
ных конструкций строительное
проектирование обычно осуще-
ствляется поставщиком, кото-
рый должен иметь сертификат,
выдаваемый Институтом сбор-
ного железобетона, и иметь в
штате инженера, зарегистри-
рованного в объединении ин-
женеров-строителей, или со-
гласовывать свои решения с
таким инженером.
ф Чем больше элементов по-
ставляется одним изготовите-
лем, тем дешевле стоит 1 м2
конструкции. Если расстояние
до строительной площадки ве-
лико, то бригаду монтажни-
ков нанимают на полный ра-
бочий день, хотя собственно
монтажные работы могут быть
выполнены за 2—3 ч. Таким
образом, дополнительные кон-
струкции могут быть установ-
лены только за счет увеличе-
90
ния транспортных расходов и
стоимости материалов.
ф Обычная ширина панелей
составляет от 0,6 до 2,4 м. При-
менять более узкие панели не
рекомендуется из-за увеличе-
ния стоимости монтажных ра-
бот и необходимости заделки
большого числа стыков.
ф Сборные конструкции ча-
сто проектируют и применяют
для одноэтажных подвалов.
ф Элементы, воспринимаю-
щие нагрузки от моментов,
рассчитывают на допускаемое
трение, что представляет оп-
ределенные трудности, если
элемент не очень короткий.
Дерево.
ф Для деревянных стен одно-
этажных зданий можно при-
менять бревна самой различ-
ной толщины. Но дерево эко-
номично, когда оно использу-
ется для одноэтажных заглуб-
ленных зданий; с увеличением
глубины экономические пока-
затели резко ухудшаются.
ф Расчет восприятия нагру-
зок от моментов довольно сло-
жен, если величина реакций
от пола велика. Возможность
забивки гвоздей уменьшается
с увеличением нагрузок от мо-
ментов. Деревянные конструк-
ции можно применять только
для одноэтажных зданий с не-
большой толщиной засыпки.
ф Из-за сложной конфигура-
ции элементов применение де-
ревянных стен наиболее прак-
тично при устройстве деревян-
ной крыши.
ф Срезы в бревнах следует
обрабатывать антисептиком.
ф Поставщики деревянных
конструкций рекомендуют
принимать меры по борьбе с
влажностью.
Таблица 4.3. Ориентировочная стоимость1 1 м5 стены, долл.
	Материал				
Глубина земляной засыпкн стен	дерево	бетонные блоки	монолит - ный бетон	монолит- ный желе- зобетон	сборный железобе- тон
1,5—1,8 м	2,45	2,70	3,75	5,40	—.
1 этаж + 5 см засыпки	3,55	3,20	—	5,80	4
2 этажа	7,05	3,60	—	6,45	4,20
2 этажа + 12,5 см засыпки	—	4,50	—.	6,55	4,40
1 Приводятся средние данные; в каждом
меняться.
ф Применять креозот и пен-
тахлорфенол для защиты кон-
струкций жилых зданий не до-
пускается.
ф При повышенной влажно-
сти рекомендуется применять
гвозди и скобы из нержавею-
щей стали или из стали с галь-
ваническим покрытием.
Крыша, прежде всего, вос-
принимает вертикальные на-
грузки от грунта, снега и т. д.
Плоская крыша (не обязатель-
но горизонтальная) вследст-
вие этих нагрузок работает на
изгиб.
Как уже было сказано вы-
ше, изгиб — это не самый эф-
фективный вид нагрузки, и
с точки зрения экономичности
конструкции в целом особое
внимание должно уделяться
конструкциям, поддерживаю-
щим крышу. Промежуточны-
ми опорами могут служить
внутренние перегородки, бал-
ки и колонны. Если принять в
качестве наиболее экономич-
ной конструкции такую, в ко-
торой каждый элемент выпол-
няет несколько функций, то
предпочтение следует отдать
внутренним перегородкам, ко-
торые не только воспринима-
ют усилия от крыши, но и фор-
мируют интерьер здания. Из-
отдельном случае стоимость может
гибающие моменты, возника-
ющие в крыше, пропорцио-
нальны приложенной нагрузке
и площади пролетов, поэтому
пролеты должны быть как
можно меньше. Экономич-
ность пролетов зависит от тол-
щины засыпки, общих разме-
ров здания и применяемых ма-
териалов.
Для сооружения крыш наи-
более часто используют моно-
литный и сборный железобе-
тон, а также древесину тяже-
лых пород.
Сборные балки Т-образно-
го сечения (тавровые), широ-
ко применяемые в обычном
строительстве, непригодны для
строительства заглубленных
зданий из-за того, что их пол-
ки слишком тонки для воспри-
ятия больших нагрузок от зем-
ляной засыпки. Сборные пане-
ли обычно укладывают в од-
ном направлении — только по-
перек крыши. При толщине за-
сыпки 45—60 см 9-метровые
пролеты уже неэкономичны.
Максимальный оптимальный
пролет, очевидно, будет 7,6 м.
Когда требуется рассчитать
восприятие конструкциями мо-
мента, плиты перекрытий с
целью их усиления следует вы-
полнять без пустот.
91
Разрез
Разрез
Рис. 4.13. Покрытие, воспринимающее уси-
лия в двух направлениях (диафрагмовые
усилия):
/ — боковые нагрузки от грунта; 2 — кры-
ша работает как сжимаемый элемент; 3 —
крыша работает как диафрагма; 4—ре-
акция в боковых стенах; 5 —нагрузка от
грунта на открытую стену отсутствует
Возможно устройство про-
летов с использованием моно-
литного железобетона и в двух,
направлениях, что позволяет
уменьшить толщину бетона.
Однако такое решение воз-
можно при условии, если рас-
положение опор в плане близ-
ко к квадрату. Если же длина
крыши в 2 раза превышает ее
ширину, то такое решение поч-
ти невозможно. Размер эконо-
мичного пролета для монолит-
ного железобетона меньше,
чем для сборного. При толщи-
не засыпки 45—60 см пролет
должен быть меньше 6 м, но
предпочтительнее 4,5. Приме-
нение плит, уложенных по бал-
кам, допускает устройство
больших пролетов, чем обыч-
ное перекрытие из плоских
плит. Однако конструкция бу-
дет выше.
Крыши из тяжелой древе-
сины также должны иметь
пролеты одного направления с
таким расположением плит,
которое позволяет им воспри-
нимать вместе с балками бо-
ковые нагрузки. Экономич-
ность пролета зависит от раз-
92
меров балок, по, вообще гово-
ря, она должна быть аналогич-
ной для монолитного железо-
бетона.
При устройстве плоских
крыш следует учитывать, что
под воздействием нагрузок они
способны прогибаться, созда-
вая условия для накопления в
прогибе воды, а это, в свою
очередь, приводит к увеличе-
нию нагрузки на конструкции.
В этом случае критическим па-
раметром будет величина про-
гиба, при больших значениях
которой нагрузки на крышу,
за счет скопившейся воды, мо-
гут быть весьма значитель-
ными.
Наибольшая опасность об-
разования прогиба характер-
на для крыш с большими про-
летами и малыми нагрузками.
Для заглубленных крыш воз-
можность столь критической
ситуации маловероятна, пото-
му что они рассчитаны на воз-
действие значительных нагру-
зок. Тем не менее любая кры-
ша должна иметь прогиб
вверх, который компенсировал
бы прогиб вниз под действием
собственного веса и веса грун-
та. Такое решение позволяет
избежать устройства дополни-
тельной гидроизоляции, необ-
ходимой при опасности накоп-
ления воды на крыше.
Кроме того, крыша должна
быть рассчитана не на вес су-
хого грунта, а на вес грунта в
водонасыщенном состоянии.
Отделка потолков должна про-
изводиться после засыпки
здания, потому что деформа-
ции, возникающие при прогибе
конструкций, приведут к обра-
зованию трещин в отделке.
Еще одна функция крыши
заключается в обеспечении
устойчивости стен, находящих-
ся под воздействием боковой
нагрузки. В этом случае в по-
крытии возникают изгибаю-
щие усилия, действующие в
двух направлениях, которые
необходимо учитывать при
проектировании. В расчет по-
крытия из сборного или моно-
литного железобетона это не
вносит осложнений. Для по-
крытия из твердой древесины
усилия, действующие в двух
направлениях, и сжимающие
усилия, перпендикулярные
балкам, трудно учесть совме-
стно при больших боковых на-
грузках.
Перекрытия первого этажа.
Как уже говорилось, перекры-
тие первого этажа создает са-
мые большие реакции в сте-
не. Поэтому очень важно в
этом случае не допускать боль-
ших проемов в перекрытии
первого этажа в месте примы-
кания в стене, воспринимаю-
щей давление грунта. Наилуч-
шее решение заключается в
том, чтобы перекрытие служи-
ло в качестве балки для стены.
Так как реакции в месте
примыкания перекрытия в сте-
не имеют наиболее высокое
значение, применение обычных
деревянных конструкций не-
возможно, если перекрытие
работает как диафрагма, во
всяком случае, если конструк-
цией здания не предусматри-
вается устройство дополни-
тельных перегородок для
уменьшения моментов.
Внутренние стены воспри-
нимают значительные нагруз-
ки только в том случае, когда
они решены для поддержки
крыши или внешних стен. Ча-
а
^Появля-^
/~ ется ,
^.прогиб
Рис. 4.14. Работа покрытия различной кон-
струкции:
а—плоского ненапряженного; б—предва-
рительно напряженного
Рис. 4.15. Проем в перекрытиях:
а— у стеиы, воспринимающей нагрузку;
б — у стены, не воспринимающей нагрузку
ще всего эти стеньг изготовле-
ны из бетонных блоков, моно-
литного бетона либо железо-
бетона. Обычно внутренние
стены имеют проемы, по верху
которых укладывают стальные
перемычки для восприятия ве-
са расположенного над ними
материала.
Пол первого этажа заглуб-
ленного здания представляет
собой монолитную бетонную
плиту, так как это наиболее
рациональная и экономичная
в данном случае конструкция.
Минимальная толщина по-
ла 80—100 мм, потому что он
должен быть решен с учетом
возможного воздействия та-
ких нагрузок как давление
грунтовых вод или выпучива-
ние грунта. Обычно пол вос-
принимает несбалансирован-
ные нагрузки от стен и поэто-
му он работает не как диа-
93
Рнс. 4.16. Влияние пролета на момент:
а — момент очень большой; б — момент снизился до среднего значения; в — момент значи-
тельно уменьшился после устройства дополнительных перегородок
План
Рис. 4.17. Внутренние перегородки:
а — внутренняя перегородка может ис-
пользоваться в качестве несущего элемен-
та и уменьшать момент
фрагма. Наоборот, нагрузки,
на грунт от него представляют
собой моменты. Для двухэтаж-
ного здания пол первого эта-
жа необходимо проверять на
восприятие сжатия и момен-
тов.
Пол, рассчитанный на дав-
ление грунтовых вод, должен
иметь большую толщину и воз-
действовать на наружные и
внутренние стены аналогично
крыше. Когда расчетное дав-
ление воды весьма значитель-
но, вместо обычных конструк-
ций фундаментов и пола сле-
дует применять более монолит-
ные конструкции.
Фундаменты для стен, не-
сущих дополнительную нагруз-
ку от земляной засыпки, мо-
гут иметь большие размеры,
чем для стен обычных зданий.
Допустимые нагрузки на
грунт, согласно действующим
нормам, весьма малы. Инфор-
мация о допустимых нагруз-
ках должна быть обязательно
получена в период инженерно-
геологических изысканий.
В случаях, когда ширина фун-
даментов значительно превы-
шает толщину стен, предпочти-
тельнее усиление армирова-
ния, чем увеличение их высо-
ты. Фундаменты проектируют
на равномерное давление грун-
та без учета моментов.
Подпорные стенки отлича-
ются от наружных стен зда-
ния тем, что для их разгрузки
невозможно использовать до-
полнительные несущие стены
или пол. Приведем краткие
характеристики работы под-
порных стенок.
Гравитационная стенка1 —
масса стены противостоит оп-
рокидыванию и сдвигу.
Консольные стенки2 —
давлению грунта противодей-
ствует опрокидывающий мо-
мент самой конструкции, воз-
никающий за счет пригрузки,
препятствующей опрокидыва-
нию и сдвигу стенки. Требу-
ется выполнить дополнитель-
ный объем земляных работ.
Анкерная стенка — устой-
чивость обеспечивается приме-
нением тяжей, заанкеренных в
земле. Стенка удерживается
самим грунтом. Объем земли,
отделенный на рисунке пунк-
тиром, в этом случае должен
1	В отечественной литературе ее
называют «массивная стенка».
2	То же, «тонкая стенка». (Прим,
пер ев.).
94
Необходимо армирование
из-за большой площади
подошвы
Рнс. 4.18. Схемы фундаментов:
а — обычного; б — прн высоком уровне грунтовых вод; в — с малым удельным давлением
на грунт
/ — боковые усилия создают момент; 2 — суммарная нагрузка действует под углом 45°; 3 —
усиливающее армирование в месте стыка; 4— стык стены и фундамента; 5 — гидроизоляция
.Рнс. 4.19. Виды подпорных стенок:
а—массивная; б — консольная; в—анкерная; а—ар-
мированный грунт; д—ступенчатая блочная; е—верти-
кальная блочная
быть устойчивым благодаря
собственной массе. Такая кон-
струкция применима для на-
ружных стен зданий, кроме
двухэтажного здания, у кото-
рого перекрытие ограничивает
высоту этажа 2,4 м.
Армированный грунт—ар-
матура уложена в земле с
большой частотой. Она проти-
водействует любому растяги-
вающему усилию, возникаю-
щему в земле. Грунт преобра-
зует усилия в арматуре в мо-
менты и поэтому она будет
постоянно находиться под дей-
ствием растягивающих усилий.
Поверхность откоса не имеет
сплошного укрепления, одна-
ко не подвергается эрозии. Ар-
мирование грунта наиболее
приемлемо для высоких на-
ружных стен, которые созда-
ют большие опрокидывающие
моменты.
Оболочки. Поскольку на-
грузки на крышу и стены у за-
глубленных зданий более вы-
сокие, чем у обычных (из-за
наличия земляной засыпки),
оправдано применение криво-
линейных пространственных
95
Рис. 4.20. Пространственные конструкции:
а — объемные элементы, ие требующие устройства фун-
даментов; б — арка с небольшой стрелой подъема имеет
большие горизонтальные реакции; в — полукруглая арка
имеет, в основном, вертикальные реакции; г — арка с
продетом, превышающим расстояние между опорами,
в которой горизонтальные реакции взаимно погашаются
конструкций. Геометрия этих
конструкций позволяет обеспе-
чить более высокую несущую
способность при меньшем рас-
ходе материалов, чем у обыч-
ных конструкций. В результа-
те получается весьма эконо-
мичная конструкция, способ-
ная нести значительные на-
грузки.
Стальные или бетонные
криволинейные конструкции
могут стоить несколько доро-
же для одного здания, чем
обычные из-за более сложного
их проектирования и возведе-
ния. Однако применение гото-
вых элементов позволяет сни-
зить стоимость проектирова-
ния и возведения криволиней-
ных конструкций. Пример зда-
ния с использованием сталь-
ных криволинейных элементов
рассмотрен в части II.
К наиболее распространен-
ным элементам относятся кри-
волинейные из волнистой ста-
ли. Их собирают на болтах,
причем ширина пролета может
достигать 12 м. Эти конструк-
ции могут легко воспринимать
усилия от засыпки толщиной
более метра, но они неустой-
96
чивы, если нет хорошей засып-
ки. Тонкостенные конструк-
ции, подобные этой, наиболее
эффективны, когда к арке при-
ложено достаточно большое
равномерное усилие. Измене-
ние нагрузки приводит к воз-
никновению сосредоточенных
усилий, которых следует избе-
гать. При использовании таких
конструкций для жилых зда-
ний надо принимать во вни-
мание две особенности:
1) плоские арки обычно
применяют для дренажных си-
стем и транспортных соору-
жений, где их состояние легко
проверить осмотром изнутри;
замена в случае необходимо-
сти не представляет особой
трудности. Такое решение не
может быть применимо для
жилых зданий;
2) стальные элементы под-
земных сооружений подверже-
ны коррозии, поэтому большое
внимание должно уделяться
обеспечению долговечности
конструкций.
Более подробная информа-
ция о проектировании плоских
стальных арок может быть по-
лучена от изготовителей.
4.6. ТРЕБОВАНИЯ
К ПОСАДКЕ ЗДАНИЯ
Здесь даны общие харак-
теристики зданий трех различ-
ных конфигураций и рассмот-
рены основные особенности
проектирования.
Возвышающееся одноэтаж-
ное здание:
Ф крыша должна работать
как диафрагма;
• крыша может быть пло-
ской или скатной;
ф с заднего фасада здания
крыша может иметь свес, ра-
ботающий как консоль в про-
тивовес козырьку. В этом слу-
чае, однако, трудно выполнить
изоляцию достаточно тща-
тельно;
ф крыша может образовывать
навесы независимо от ко-
зырька;
ф крыша может иметь свесы
и по длинному фасаду здания
вместе с балками или несущи-
ми стенами. Консоль может
представлять собой независи-
мую панель, отделенную от
остальной конструкции темпе-
ратурным швом;
ф боковые и задняя стены
здания представляют собой
плиту между полом и потол-
ком, воспринимающую давле-
ние грунта;
ф боковые стены восприни-
мают усилия, возникающие в
диске покрытия. В этом слу-
чае они работают как диафраг-
ма жесткости;
ф стены, удерживающие кон-
соли, должны иметь такую
конфигурацию, при которой
можно полностью засыпать
боковые стены. Между стена-
ми здания и любой независи-
мой конструкцией, имеющей
низкие теплоизоляционные
свойства (например, любой бе-
тонной конструкцией), необхо-
димо устраивать температур-
ные швы;
ф к критическим элементам
проектирования, вероятно.сле-
дует отнести соотношение на-
грузки от засыпки на крышу и
усилий в диске покрытия, а
также расчет вертикальной
плиты, которую представляют
собой боковые стены. Для де-
ревянных конструкций крити-
ческими могут быть усилия,
действующие по двум направ-
лениям.
Возвышающееся двухэтаж-
ное здание:
ф должны быть учтены все
требования, относящиеся к од-
ноэтажному зданию. Перекры-
План
Рис. 4.21. Здание возвышающегося типа:
а — разрез здания одноэтажногд; б — TQ же« двухэтажного
4 Зар. 129,
97
П л э н
Разрез
Варианты пролетов
Рис. 4.22. Здание атриумного типа:
/ — пролет работает как широкая балка или диафрагма; 2 — пролет работает, главным об-
разом, на сжатие от стен; 3— стена, воспринимающая момент; 4 — балка нлн стена, вос-
принимающая усилия двух направлений
Рис.. 4.23. Здание скозного типа: .
а — план; б — разрез двухэтажного зда-
ния; 1 — большая вертикальная нагрузка
от грунта
тие первого этажа должно
быть рассчитано на макси-
мальные усилия, действующие
по двум направлениям;
ф к критическим элементам
относятся: соотношение на-
грузки на крыши от засыпки и
усилий в диске покрытия,кон-
струкция стены высотой в два
этажа и способность перекры-
тия первого этажа восприни-
мать усилия, действующие в
двух направлениях;
ф стены, воспринимающие
моменты, должны быть без
проемов. В длинном и узком
здании может возникнуть не-
обходимость в дополнитель-
ных стенах, предназначенных
для восприятия моментов.
Одноэтажное здание атри-
умного типа:
ф нагрузки от давления зем-
ли более сбалансированы, чем
у зданий возвышающегося ти-
па. Между задней стеной и
атриумным проемом необхо-
димо предусмотреть диафраг-
му для распределения нагру-
зок между стеной и оставшей-
ся частью перекрытия;
ф диафрагмы имеют неболь-
шую ширину и поэтому долж-
ны быть достаточно коротки-
ми, если нет внутренних стен,
воспринимающих моменты;
•	необходимо установить
внутренние стены или балки,
чтобы обеспечить опоры под
углы покрытия;
•	момент в стенах будет не-
большой; исключение состав-
ляют вертикальные ребра стен,
ограничивающих проем;
ф к критическим элементам
относятся: соотношение на-
грузки на покрытие и усилий
в диске покрытия, конструк-
ция боковых стен и располо-
жение внутренних опор для
крыши.
Двухэтажное здание атри-
умного типа:
ф такое здание требует атри-
ума больших размеров, чтобы
обеспечить достаточное осве-
щение первого этажа;
ф большие размеры атриума
сопряжены с более высокими
нагрузками от земляной засып-
ки, что вызывает большие уси-
лия (действующие по двум на-
правлениям), чем у одноэтаж-
ных зданий.
98
Рис. 4.24. Устойчивость склонов*.
а —разрез; б —фасад склона; / — линия возможного оползня; 2 — длина участка склона,
потерявшего устойчивость вследствие выемки грунта; 3 — выемка; 4 — выемка в холме; 5 —
арочные усилия над выемкой
Заглубленные в склон од-
ноэтажные здания:
•	нагрузка от земли сбалан-
сирована, поэтому покрытие
будет испытывать сжимающие
усилия;
•	все стены представляют со-
бой плиту между полом и
крышей;
@ боковые стены с проемами
лучше решать как независи-
мые конструкции, отделенные
температурными швами.
Заглубленные в склон двух-
этажные здания:
ф если площадь второго эта-
жа меньше, то труднее осуще-
ствить полную засыпку здания,
потому что масса грунта соз-
даст дополнительные усилия
на перекрытие первого этажа.
4.7. ОСОБЫЕ УСЛОВИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВА
Стабильность склонов, Рас-
положение заглубленного зда-
ния в склоне представляет со-
бой идеальный вариант реше-
ния. Однако при проектирова-
нии такого здания в крутом
склоне необходимо уделять
особое внимание обеспечению
стабильности склона и поддер-
жанию нормального давления
4*
естествен-,
откоса
Угол
ного
грунта
Рис. 4.25. Ступенчатые подпорные стенки
грунта. Крутые склоны в есте-
ственном состоянии обычно
стабильны, однако их естест-
венный угол откоса может
быть близок к критическому.
Устройство выемки в склоне
способно ослабить его, если не
применить специальных мер
обеспечения устойчивости.
В протяженном склоне эта
проблема может не возникать
столь остро, если только в
склоне не сделано несколько
выемок по соседству. Это объ-
ясняется тем, что вокруг не-
большой выемки грунт обра-
зует свод, а взаимное влияние
соседних выемок может соз-
дать критические условия для
устойчивости этих арок. Чем
больше делается в склоне вы-
емок, тем больше опасность
оползания склона.
Обратная засыпка выемок.
При обратной засыпке выемок
прежде всего следует убедить-
99
ся в пригодности используемо-
го грунта (см. гл. 5) и обеспе-
чить тщательное его уплотне-
ние. Комья глины или смерз-
шегося грунта плохо уплотня-
ются при обратной засыпке, но
впоследствии уплотняются под
собственным весом, образуя
пониженные участки около
здания (особенно это заметно
при засыпке двухэтажных
зданий). Уплотнение грунта
следует производить послойно;
обычно толщина слоев долж-
на быть 20—30 см. Уплотнение
при такой толщине слоев не
требует применения тяжелых
механизмов. Усилия, действу-
ющие на стены во время
уплотнения грунта, могут быть
больше, чем усилия при после-
дующей работе сооружения.
При установке и засыпке стен
допускается использовать вре-
менные подпорки, однако в
процесс^ засыпки они стано-
вятся бесполезными, так как
сказывается влияние пригруз-
ки основания стен. Для уплот-
нения крупнозернистых грун-
тов (например, песков и гра-
вия) требуется меньше усилий
и выполнять работы с таким
грунтом значительно легче.
Ступенчатые подпорные
стенки могут применяться для
уменьшения давления грунта
на сооружение. Как видно из
рис. 4.25, каждая ступень на-
ходится на линии устойчивого
откоса, обеспечивая ее устой-
чивость. Грунт (см. под пунк-
тирной линией) также устой-
чив, а каждая ступень удер-
живает только свой собствен-
ный вес. Эффект уменьшения
давления грунта очевиден при
сравнении давления грунта на
всю высоту стенки и давления
на отдельные ступени.
Глава 5
БОРЬБА С ВЛАЖНОСТЬЮ И УСТРОЙСТВО ГИДРОИЗОЛЯЦИИ
5.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Борьба с повышенной
влажностью — одна из самых
серьезных проблем, возника-
ющих при строительстве за-
глубленных зданий.
До недавнего времени под-
вальные помещения не рас-
сматривались как жилые про-
странства. Пока цокольный
этаж или подвал служили до-
полнительным складским или
вспомогательным помещени-
ем, вопросам борьбы с влаж-
ностью уделялось недостаточ-
ное внимание. Такое отноше-
ние к цокольному этажу со-
100
храняется и по сей день, хотя
этот этаж уже довольно часто
используют в качестве жилого
помещения. Для борьбы с
влажностью стен можно при-
менять некоторые методы, од-
нако они малоэффективны.
Нельзя отрицать, что проб-
лема влажности остается наи-
более серьезной и большое
внимание должно уделяться
выбору эффективных мер борь-
бы с влажностью, особенно
применению различных систем.
Если будут приняты необходи-
мые меры, можно не бояться
сырого, протекающего подзем-
ного дома.
Стоимость мер борьбы с
влажностью нельзя назвать
маленькой. Ее можно срав-
нить с затратами, которые не-
обходимы для осуществления
мер, позволяющих оградить
человека, живущего в обыч-
ном здании, от влияния погод-
ных условий. Например, стои-
мость алюминиевой отделки
или отделки из красного дере-
ва (весьма эффективных мате-
риалов, не требующих боль-
ших эксплуатационных за-
трат), составляет приблизи-
тельно 1,75 долл, за 1 кв. фут,
включая стоимость войлочного
покрытия задней стороны
алюминиевых панелей (и от-
делку красного дерева), но
без учета стоимости изоляции.
Стоимость гидроизоляции под-
земного сооружения составля-
ет 0,5—1,5 долл, в зависимо-
сти от применяемого способа.
В среднем стоимость 1 кв. фут
гидроизоляции составляет
0,7—0,9 долл.
5.2.	ИСТОЧНИКИ
ПОВЫШЕННОЙ ВЛАЖНОСТИ
5.2.1.	Осадки. На первой
стадии проектирования и
строительства необходимо уде-
лить особое внимание выбору
участка, который максималь-
но отвечал бы строительным
требованиям. Однако такой
участок найти трудно; практи-
чески выбор достаточно хоро-
шего участка уже позволит
сэкономить денежные сред-
ства.
Пониженных и затопляе-
мых территорий следует избе-
гать при любом виде строи-
тельства. Потенциальная опас-
ность для заглубленных зда-
ний в отличие от обычных во
многом обусловлена решейиёМ
здания. Например, здание, по-
строенное на поверхности
земли и обсыпанное грунтом,
во время паводка будет под-
вергаться опасности не боль-
ше, чем обычное, а размеры
возможных повреждений бу-
дут еще меньше. Вместе с тем
здание атриумного типа (на-
пример, Эколоджи-Хаус см.
с. 141). подвержено значи-
тельно большей опасности, так
как находится ниже уровня
земли. У таких зданий обычно
невозможно устроить естест-
венный дренаж, и приходится
использовать систему дренаж-
ных трубопроводов, оборудо-
ванных насосами для откачки
воды. Такие системы рассчита-
ны на отвод притока грунто-
вых вод или воды, выпадаю-
щей с осадками, но они не в
состоянии справиться с павод-
ковыми водами. Для всех
остальных типов зданий необ-
ходимо будет учитывать дру-
гие возможные осложнения.
Если участок, расположен-
ный в низкой местности, при-
знан пригодным для строи-
тельства, тем не менее следу-
ет выяснить, возможно ли
скапливание больших масс
дождевой или талой воды на
прилегающих к нему участках.
Овраги. При выборе места
для строительства заглублен-
ного здания следует избегать
даже возвышенных участков,
на которых возможно образо-
вание оврагов во время силь-
ных дождей и паводков.
Склоны. При посадке зда-
ний на склоне необходимо учи-
тывать влияние осадков и, в
первую очередь, умеренных, а
также фильтрацию воды.
101
в
Направление
р стока
3
Небольшой
уклон
Отвод воды от заглублен-
ного здания, расположенного
у подошвы склона, можно осу-
ществить двумя методами
(рис. 5.1). На схеме А показа-
на дренажная канава, прокла-
дываемая вокруг здания, ко-
торая позволяет перехваты-
вать и отводить дождевую во-
ду, а на схеме В — дренирую-
щая траншея с гравийной за-‘
сыпкой, по дну которой уло-
жен дренажный трубопровод.
На схеме С показаны особен-
ности устройства дренажа, ко-
торые характерны для заглуб-
ленных зданий, имеющих дво-
рик. При таком решении луч-
шим может считаться рельеф
с уклонами падения на обе
стороны от здания, в этом слу-
чае нужно будет отводить
только воду, попадающую не-
посредственно на территорию
двора.
Уклон крыши выбирают в
зависимости от типа гидроизо-
ляции, грунта, используемого
для засыпки, и потребности в
воде растений, растущих на
крыше. Скопление воды на
крыше нельзя считать хоро-
шим решением, независимо от
типа применяемой гидроизоля-
ции, но вместе с тем и слиш-
ком быстрый отвод воды мо-
жет ухудшить развитие расте-
Рис. 5.1. Типы дренажных систем:
а — разрез А; б — разрез Б; в — разрез В
1 — водоотводная канава вокруг здания;
2 — дренажная траншея с гравийной за-
сыпкой; 3 — дренажная труба
ний на крыше. Уклон 1—5%
обеспечивает умеренный дре-
наж, но, как видно из схемы В,
допускается использование и
более крутого уклона. В этом
случае следует применять
грунт, который хорошо удер-
живает воду и обеспечивает
развитие растительности.
5.2.2.	Уровень грунтовых
вод. Надо избегать не только
пониженных участков, но и
участков с высоким уровнем
стояния грунтовых вод. Если
же по каким-либо соображе-
ниям для строительства за-
глубленного здания выбран
именно такой участок, то уро-
вень грунтовых вод может
быть понижен различными пу-
тями. Один из способов — уст-
ройство системы дренажа (бо-
лее подробно см. гл. 5.3). Если
же высокий уровень грунто-
вых вод наблюдается в грунте
с высокой водопроницаемо-
стью, дренажная система мо-
жет не справляться с прито-
ком воды и возникает необхо-
димость в устройстве достаточ-
но мощной гидроизоляции
внутри здания. Довольно ча-
сто устройство гидроизоляции
совмещают с применением си-
стемы дренажа (различные
способы гидроизоляции рас-
смотрены в гл. 5.5).
102
б
Рис. 5.2. Давление воды на стены здания
а —дренаж; б — гидроизоляция
/ — дренирующая засыпка (песок и гравий); 2 — депрссснонная кривая; 3 — дренажная тру-
ба; 4 — боковое давление воды должно восприниматься стенами; 5 — гидроизоляция; 6 —
уровень грунтовых вод; 7 — пол должен воспринимать выталкивающее усилие воды
Временное давление воды
на стены возникает даже тог-
да, когда фундаменты заложе-
ны выше уровня грунтовых
вод. Во время сильных дож-
дей приток воды может быть
интенсивнее, чем фильтрация
ее в нижележащие слои грун-
та. Его можно уменьшить, ес-
ли организовать уклон засып-
ки в направлении от здания и
обеспечить надлежащее уплот-
нение засыпки, которое позво-
лит избежать образования
полостей, способных накапли-
вать значительные объемы во-
ды, и создаст лучшие условия
для ее отвода. В тех случаях,
когда для обратной засыпки
используют хорошо фильтрую-
щий грунт, сверху необходимо
укладывать слой плотного
естественного грунта, глины
или же любого другого водоне-
проницаемого грунта, что поз-
волит организовать отвод дож-
девых вод по поверхности и
уменьшить, либо исключить,
их доступ к зданию. Устройст-
во систем отвода воды с по-
верхности и непосредственно
от здания также позволяет из-
бежать поступления дополни-
тельного количества воды в
подземные горизонты,
Временное давление воды
на стены возможно также вес-
ной, когда земля непосредст-
венно около здания оттаивает
раньше под воздействием теп-
ла, выделяющегося в помеще-
нии. Грунт, находящийся даль-
ше от здания, в этом случае
продолжает оставаться в мерз-
лом состоянии и водонепрони-
цаемым. Оттаявший грунт бу-
дет служить своего рода резер-
вуаром, в который поступает
вода, образующаяся при тая-
нии снега и выпадающая с
ранними дождями, что приве-
дет к созданию давления на
стены здания. Способность
грунта образовывать зазоры и
увеличивать водопроницае-
мость между засыпной стеной
осложняет решение проблемы.
Возможность постепенно-
го нарастания временного дав-
ления на заглубленное здание
создает наибольшие трудности
при проектировании системы
контроля влажности в здани-
ях, фундаменты которых рас-
положены выше горизонта
грунтовых вод. Если времен-
ное давление не поддается
расчету, то применение систе-
мы дренажа может не дать
желаемого результата, пото-
ЮЗ
му что она не рассчитана на
прием напорных вод. Это яв-
ление наблюдается во многих
домах как оборудованных, так
и не оборудованных системой
дренажа, в которых весной или
во время сильных дождей по-
является течь.
С небольшим протеканием
в складских или подсобных
помещениях можно смириться,
но оно должно быть совершен-
но исключено в жилых поме-
щениях. Необходимо также
отметить, что многие дома
строятся с маломощными си-
стемами дренажа или вовсе
без таких систем и при этом
в них никогда не возникает
протечка воды. Автор проекта
должен решать, насколько"
оправдана экономия средств
на системе отвода воды по
сравнению с возможностью
появления течи в здании.
5.2.3.	Передача пара. Су-
ществует мнение, что прони-
кание водяных паров через
стены сооружения увеличива-
ет влажность окружающего
грунта. На самом деле меха-
низм этого явления выглядит
несколько иначе. Давление во-
дяных паров зависит от их
температуры: чем выше тем-
пература, тем больше давле-
ние. Известно, что газы и па-
ры имеют тенденцию переме-
щаться из области высокого
давления в область низкого
давления, а так как темпера-
тура в заглубленном здании
почти всегда выше температу-
ры окружающего грунта, то
трансмиссия паров почти всег-
да будет направлена из поме-
щения в окружающий грунт.
В обычном здании тепло-
вой барьер создается на внут-
104
ренней поверхности стены та-
ким образом, чтобы водяные
пары не могли конденсиро-
ваться на этой поверхности и
вызывать повышенную влаж-
ность в помещении. Это же
справедливо и для заглублен-
ных зданий. Конденсация па-
ров воды будет наблюдаться
там, где температура конст-
рукций ниже температуры точ-
ки росы. Более подробно этот
вопрос рассматривается при
обсуждении особенностей раз-
мещения пароизоляции. По-
этому не имеет значения, слу-
жит ли гидроизоляция еще и
хорошей пароизоляцией. Эти
два качества часто удачно со-
четаются, тем не менее усло-
вия предотвращения капил-
лярной влажности будут рас-
смотрены ниже.
5.2.4.	Капиллярная влаж-
ность больше, чем конденса-
ция, вызывает самые серьез-
ные осложнения в цокольных
этажах. Влага, находящаяся
в грунте, по капиллярам мо-
жет проникать в стены. Если
влажность воздуха в помеще-
нии невелика, влага испаряет-
ся, что приводит к увеличению
относительной влажности. По-
явится влага на стенах- или
нет, будет зависеть от соот-
ношения скорости проника-
ния ее через стену и скорости
испарения. Если скорость ис-
парения влаги достаточно ма-
ла из-за высокой влажности
воздуха или его низкой темпе-
ратуры, а количество влаги,
проникшей в стены, достаточ-
но велико, то поверхность сте-
ны станет влажной. Если же
скорость испарения окажется
высокой, то влага может испа-
риться еще до трго, как она
достигнет поверхности стёны.
Стена окажется сухой, но мо-
жет резко увеличиться относи-
тельная влажность воздуха.
Существует два метода
устранения этого капиллярно-
го потока. Первый состоит в
том, что применяют водоне-
проницаемый барьер, напри-
мер гидроизоляцию, или паро-
изоляцию, используя пароизо-
лирующие материалы, проти-
водействующие капиллярно-
му потоку; наличие небольших
дефектов в них не ограничи-
вает возможность применения
материалов, если только речь
идет не о воде, находящейся
под давлением.
В качестве более эффек-
тивного метода используют
воздушные полости, которые
разрывают капиллярный по-
ток. Исследования, проведен-
ные в Швеции и Норвегии (см.
библиографию) показали, что
наибольший эффект дает при-
менение воздушных полостей
или же пароизола из грубых
волокнистых материалов тол-
щиной 5 см. Действительно,
использование воздушных по-
лостей позволяет отказаться
от пароизолирующих материа-
лов, потому что капиллярный
поток прерван. Следует еще
раз напомнить, что воздушная
пароизоляция не может при-
меняться при наличии грунто-
вых вод; в этом случае обяза-
тельно требуется устройство
Дренажа вокруг здания. При
большом количестве воды во-
круг здания она заполняет воз-
душные полости и делает их
бесполезными. Согласно ис-
следованиям, проведенным в
Швеции, при наличии грунто-
вых вод по низу стены требу-
Рис. 5.3. Шведская система:
1 — фундаментная стена, оштукатуренная
на 100 мм ниже поверхности земли; 2—
верхний слой грунта; 3 — слой минерало-
ваты минимальной толщиной 50 мм; 4 —
стена из бетонных блоков толщиной
200 мм; 5 — песчано-гравийная засыпка;
6 — штукатурка; 7—битумная обмазка
в два слоя; 8 — цементный раствор с ук-
лоном 2:1; 9 —бетонный пол толщиной
100 мм
ется устройство двойной би-
тумной изоляции на высоту
60 см над фундаментом.
5.3.	УСТРОЙСТВО ДРЕНАЖА
Использование дренажа
позволяет уменьшить перио-
дичность и продолжительность
воздействия воды на конструк-
ции. Применение дрен, уло-
женных ниже уровня грунто-
вых вод, кроме того, позволя-
ет отказаться от необходимо-
сти рассчитывать стены и пол
здания на давление воды.
В тех случаях, когда дрены за-
кладывают ниже уровня грун-
товых вод, необходимо макси-
мально увеличить глубину их
укладки, что обеспечивает
лучшие условия работы фун-
даментов и пола здания. Даже
105
Рнс. 5.4. Виды дренажа:
а— плохо дренирующие грунты (илы, глины); б — хорошо дренирующие грунты (пески,
гравий)
1 — дренирующая гравийная засыпка; 2 — дренаж недостаточен; вода выпирает пол здания;
3 — плохо дренирующий грунт; 4 —гравийная засыпка обеспечивает необходимое пониже-
ние уровня грунтовых вод и предотвращает появление капиллярной влажности
при отличной работе дрен уро-
вень грунтовых вод всегда бу-
дет несколько выше отметки
верха трубы, при этом крутиз-
на депрессионной кривой за-
висит от водопроницаемости
грунта.
Рассмотрим некоторые по-
ложения, касающиеся проек-
тирования дренажных систем:
1)	для обратной засыпки
здания желательно использо-
вать хорошо дренирующий
грунт, за исключением верхне-
го слоя, который должен быть
водонепроницаем;
2)	чтобы предотвратить
попадание частиц ила и глины
в дренажные трубопроводы,
засыпка должна выполнять
роль фильтра. Для более на-
дежной защиты дрен от заиле-
ния следует применять фильт-
рующие материалы. Крупность
и материал засыпки, которая
работает в качестве фильтра,
можно обговорить с фирмой,
производящей инженерные
106
изыскания на площадке стро-
ительства;
3)	если депрессионная кри-
вая, создаваемая дренами,уло-
женными по периметру, будет
находиться выше уровня пола,
то под полом следует уложить
дополнительные дрены;
4)	на падающем рельефе
дрены желательно выводить
непосредственно на поверх-
ность земли. При ровном рель-
ефе систему дренажных тру-
бопроводов можно подсоеди-
нить к ливневой канализации
или же к колодцу, из которого
затем будет организована от-
качка воды. Обычно подсоеди-
нить дренажную систему к бы-
товой или ливневой канализа-
ции невозможно, поэтому воду
следует откачивать и отводить
в соответствующие водоприем-
ники либо разбрызгивать по
поверхности земли;.
5)	желательно предусмот-
реть прочистку дренажных
трубопроводов.
5.4.	МЕТОДЫ ПАРОИЗОЛЯЦИИ
Пароизолирующие мате-
риалы прерывают капилляр-
ный поток в стене. Однако са-
ми по себе они слишком тон-
ки, имеют очень малую стой-
кость при образовании в сте-
не трещин и весьма недолго-
вечны, чтобы их можно было
считать хорошими гидроизо-
лирующими материалами. Хо-
тя пароизоляция позволяет
решить некоторые проблемы,
связанные с влажностью, од-
нако эффективность ее неве-
лика; она не предотвращает
проникания воды и ее ремонт
невозможен. Рассмотрим не-
которые способы пароизоля-
ции.
Состав бетона. Существу-
ет несколько способов умень-
шения водопроницаемости бе-
тона: максимальное уменьше-
ние водоцементного отноше-
ния, тщательное вибрирова-
ние бетона при укладке, пра-
вильное распределение арма-
туры во избежание появления
трещин в бетоне, которые по-
являются при его высыхании.
Введение некоторых видов до-
бавок позволяет заполнить ка-
пиллярные каналы в бетоне,
другие добавки действуют при
повышении влажности. Эти
способы позволяют уменьшить
влагопроницаемость стен, но
бетон имеет тенденцию к тре-
щинообразованию при высы-
хании (за исключением случа-
ев применения расширяюще-
гося цемента), что приводит к
нарушению плотности конст-
рукции. Устранение протечек
в конструкциях, в первую оче-
редь, особенно важно при
строительстве резервуаров, од-
нако оно не менее важно и для
зданий, где самые небольшие
протечки могут испортить от-
делку стен, потолка и пола.
Штукатурку можно нано-
сить как на наружную, так и
на внутреннюю поверхности
стены, однако лучше всего вы-
полнять по наружной поверх-
ности стены, так как в этом
случае вода будет прижимать
ее к стене. Между тем при
оштукатуривании внутренней
поверхности стены под давле-
нием воды штукатурка может
отслаиваться (наружная шту-
катурка, кроме того, предохра-
няет арматуру от влаги и, сле-
довательно, от коррозии). По-
явление трещин в стене приво-
дит к появлению трещин к
штукатурке.
Битумное покрытие можно
выполнять в холодном или го-
рячем виде, а наносить раз-
брызгиванием, кистью или об-
мазыванием. Нанесение обмаз-
кой более эффективно, так как
позволяет получить более плот-
ный слой и обеспечивает луч-
шую адгезию. Покрытие, нане-
сенное в горячем виде, при
остывании становится хруп-
ким, а покрытие, нанесенное в
холодном виде, хорошо закры-
вает трещины в конструкциях,
если эти трещины невелики.
Битумные эмульсии постепен-
но разрушаются под воздейст-
вием воды, а качество битума,
поставляемого в строительст-
во за последние годы, ухудши-
лось.
Смолы — более стойкий ма-
териал, чем битумная эмуль-
сия. Смолы, которые могут в
настоящее время использо-
ваться в строительстве, не по-
лучили широкого распростра-
107
нения, так как во время экс-
плуатации выделяют сильный
запах. Наиболее широко при-
меняется только смола для
изоляции крыши. Она размяг-
чается при температуре 65 °C и
для заглубленного здания не
обладает достаточной пластич-
ностью.
Полиэтиленовая пленка —
очень дешевый материал. Под
воздействием солнечного све-
та она стареет, но будучи
укрыта землей долго сохраня-
ет свои свойства. Пленка спо-
собна длительное время пре-
дохранять конструкции от ка-
пиллярной влажности и паро-
передачи, если настил выпол-
нен аккуратно, без поврежде-
ний. Полотна пленки обычно
не соединяются и поэтому в
качестве гидроизоляции она
не может работать. Пленкой
закрывают трещины, возника-
ющие в бетоне. Ее применяют
в качестве пароизоляции для
пола в случае, если уровень
грунтовых вод высокий, если
функционирует дренажная си-
стема и имеется гравийная
подготовка.
Жидкие герметики имеют
те же недостатки, что и боль-
шинство перечисленных мате-
риалов. С появлением трещин
в бетоне целостность покрытия
также нарушается.
5.5.	ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ
Рассматриваемые методы
гидроизоляции не охватывают
всех возможных решений; мно-
гие из них в настоящее время
находятся в стадии изучения.
Рулонная гидроизоляция
представляет собой бумаж-
ную или войлочную основу, на
которую нанесен слой битума
108
или смолы. Рулонную гидро-
изоляцию укладывают мини-
мум в 3—4 слоя. Обычно ее
применяют для изоляции крыш
и стен здания. Те особенности
битума и смол, на которые об-
ращалось внимание при опи-
сании пароизоляции, харак-
терны и для гидроизоляции,
выполненной с их применени-
ем. Картон достаточно прочен,
но малоэластичен. Рекоменду-
ется использовать гидроизоля-
цию на основе стекловолокна,
так как войлок подвергается
гниению при контакте с во-
дой, а заменять гидроизоля-
цию на войлочной основе очень
трудно.
Среди специалистов не су-
ществует единого мнения о
том, какой вид рулонной гид-
роизоляции наиболее эффек-
тивен. Серьезный недостаток
ее заключается в том, что при
повреждении вода просачива-
ется между изоляцией и сте-
ной, нарушая адгезию изоли-
рующего слоя; при этом не-
возможно установить место
повреждения, особенно в за-
глубленных зданиях.
При изоляции вертикаль-
ных поверхностей очень труд-
но применять горячую смолу,
что сказывается на качестве
изоляции. Для рулонной гид-
роизоляции характерно воз-
никновение протечек в период
между ее укладкой и провер-
кой и засыпкой здания. Изо-
ляция должна быть эластична
и перекрывать трещины, воз-
никающие в бетоне, иначе она
теряет изолирующие свойства.
Рулонная изоляция крыши не
обладает достаточно хорошей
способностью перекрывать
трещины и сохранять свои ха-
рактеристики при температу-
рах, которые присущи конст-
рукциям заглубленных зда-
ний. Тем не менее рулонная
гидроизоляция находит самое
широкое применение для за-
глубленных зданий и других
подземных сооружений и до-
статочно высоко оценивается
специалистами.
Битуфен представляет со-
бой полиэтилен, покрытый вул-
канизированным битумом.
Этот рулонный материал обла-
дает хорошей адгезией, что
позволяет использовать его
для изоляции стен и крыш.
Защищенный от разрушающе-
го воздействия ультрафиолето-
вых лучей, он способен слу-
жить длительное время. Биту-
фен характеризуется удовлет-
ворительной трещиностойко-
стью. Однако он не выдержи-
вает длительного воздействия
давления воды. Крыши, изоля-
ция которых выполняется из
этого материала, должны
иметь соответствующий уклон
для лучшего отвода воды. При
нанесении битуфена на влаж-
ную или холодную (около
8 °C) поверхность его адгези-
онные свойства ухудшаются.
Битуфен имеет недостатки, ха-
рактерные для всех рулонных
материалов.
Полиэтилен иа бит”мной
мастике. Мастику наносят не-
посредственно на стеньг, а на
нее наклеивают полиэтилен;
при этом стыки также прома-
зывают мастикой. Хотя эта
изоляция тоже плохо противо-
стоит длительному давлению
воды, но она достаточно эф-
фективна при непродолжи-
тельном ее воздействии.
Полиэтилен на битумной
мастике не рекомендуется ис-
пользовать для крыш; для
фундаментов его можно приме-
нять только при наличии дре-
нажной системы. Эта изоля-
ция имеет недостатки, харак-
терные для всех рулонных ма-
териалов.
Рулонные материалы на ос-
нове битумированной резины,
цпдм и неопрена обладают
хорошей трещиностойкостью.
Хотя они достаточно прочны,
тем не менее возможность
случайных протечек воды су-
ществует. Часто применяют
дополнительное уплотнение,
проклеивая полотна через оп-
ределенные интервалы, чтобы
уменьшить протечку воды при
повреждении изоляции и лег-
че обнаружить место возник-
новения протечек. Основная
трудность применения этих
материалов — заделка швов
между полотнами на строи-
тельной площадке. Этот про-
цесс требует большого внима-
ния и тщательного контроля.
Оценки специалистов каче-
ства этих материалов различ-
ны: от неудовлетворительных
до исключительно высоких.
Малькольм Уэллс, применив
для заглубленных зданий бу-
тилированную резину и
ЭПДМ, получил весьма хоро-
шие результаты, которые мож-
но объяснить тщательной
укладкой и контролем за изо-
ляцией. Эти материалы допу-
скается использовать для изо-
ляции стен и крыш зданий.
При возможности их следует
.проверять путем заливки во-
дой.
Жидкие полимерные по-
крытия. Чаще всего применя-
ют полиуретан, который луч-
109
3
Рис. 5.5. Гидроизоляция швов:
Г —конструкция Дамбелла; 2 — стык; 3 — допускает большое движение; 4 — гидроизоляция
на наружной поверхности
ше всего наносить мастерком.
При нанесении жидких поли-
мерных покрытий не возника-
ет проблемы швов. Эти покры-
тия легко наносить на поверх-
ности со сложной конфигура-
цией, например, вентиляцион-
ные трубы и т. п. Однако в
процессе работы трудно конт-
ролировать толщину гидро-
изоляции и равномерность на-
несения покрытия.
Жидкие материалы устой-
чивы к трещинообразованию,
йо их невозможно восстанав-
ливать при повреждении. Эти
материалы применяют в тех
условиях, когда трудно ис-
пользовать обычные рулонные
Материалы. Жидкие материа-
лы следует наносить только на
сухие и чистые поверхности.
Такую гидроизоляцию приме-
нять для крыш из сборного
железобетона не рекомен-
дуется.
Бентонитовые панели —
это картонные панели, запол-
ненные бентонитом — глиной,
которая при контакте с водой
резко увеличивается в объеме.
При расширении внутри пане-
ли бентонит хорошо уплотня-
ется и противодействует даль-
нейшему прониканию воды.
'Устройство такой изоляции до-
ступно даже для неквалифици-
рованных специалистов, и она
легко выполняется на верти-
кальных поверхностях. По-
скольку картон быстро разру-
шается под воздействием во-
110	......
ды, до окончания засыпки зда-
ния его необходимо укрывать
от дождя. Бентонит обладает
хорошей трещиностойкостью.
Однако следует отметить, что
слой картона, который нахо-
дится между бентонитом и
стеной здания, служит провод-
ником влаги. Этот материал
не подвержен старению и со-
храняет свои свойства в тече-
ние долгого времени. Его не
следует применять там, где
дождевые воды могут посте-
пенно вымыть бентонит, и
в тех случаях, когда грунтовая
вода насыщена солями, пото-
му что они влияют на процесс
расширения материала.
Бентонитовый раствор пред-
ставляет собой бентонит, сме-
шанный с вяжущим веществом
(мастикой). Его можно нано-
сить на поверхности стен или
крыш методом распыления
(набрызга). Хотя он более сто-
ек к значительному увлажне-
нию, чем бентонитовые панели,
тем не менее его следует за-
щищать от дождя до тех пор,
пока засыпка здания не будет
закопчена.
Бентонитовый раствор на-
носят слоем толщиной около
10 см, что обеспечивает пол-
ную гидроизоляцию сооруже-
ния даже при возникновении
трещин в бетоне. Распростра-
нение воды между слоем изо-
ляции и стеной весьма затруд-
нено и поэтому течи легко ло-
кализуются. В случае постав-
Ки качественного материала и
тщательного производства ра-
бот гарантируется пятилетний
срок службы изоляции до ре-
монта. Как и при любом по-
крытии, выполняемом методом
набрызга, существует пробле-
ма равномерного нанесения
материала. Для данного типа
гидроизоляции не имеет значе-
ния качество поверхности, на
которую он наносится, а тол-
щину покрытия можно легко
проверить, не повреждая его.
В Миннесоте уже построено
несколько зданий с бентонито-
вой гидроизоляцией и ряд спе-
циалистов дали ей высокую
оценку.
Гидроизоляция швов. При-
меняют различные виды гид-
роизоляции швов, назначение
которой предотвратить протеч-
ку в швах между панелями и
в температурных швах. Вода
проникает вдоль гидроизоля-
ции и в случае ее некачествен-
ного выполнения будет проса-
чиваться сквозь швы. Поэто-
‘ му гидроизоляция швов не ре-
комендуется в случаях, когда
выполняется полная гидроизо-
ляция здания. Если поврежде-
на гидроизоляция, очень слож-
Тип. изоляции
Пароизоляция
Железнение
Битумное и смоляное покрытие:
обмазанное (кистью)
набрызговая
обмазочное (мастерком)
дополнительная шпатлевка
Рулонное полиэтиленовое покрытие толщиной:
0,25 мм
0,1 мм
Гидроизоляция
Рулонная:
в один слой
в три слоя
в пять слоев
но обнаружить место протеЧ-
кп. Швы заделывают в тех
случаях, когда требуется осла-
бить течь, а не исключить ее.
Выступающие детали. Гид-
роизоляцию углов, световых
фонарей, вентиляционных
шахт и других выступающих
конструкций и деталей следует
выполнять внахлест либо для
их заделки применяют специ-
альные ленты. Нелистовая изо-
ляция в этих местах обычно
делается с утолщением.
Однако в каждом отдель-
ном случае рекомендуется по-
лучить консультацию у спе-
циалиста об устройстве гидро-
изоляции. Некоторые примеры
изоляции выступающих дета-
лей приведены в третьей части
книги.
5.6.	СТОИМОСТЬ ГИДРОИЗОЛЯЦИИ
Ориентировочная стоимость
различных систем гидро- и
пароизоляцин основана на
данных, полученных из раз-
ных источников, и соответству-
ет ценам 1977 г. Она может
изменяться в зависимости от
сложности и объемов работ,
места их выполнения и количе-
ства заказов у подрядчика:
Ориентировочная стои-
мость 1
изоляции, долл
0,75—1,10
0.20—0,35
0,22—0,25
0,30—0,45
0,20
0,13
0,8
0,32—0,55
0,65—0,90
0,85—1,35
111
Битуфеновай
Бутиловая, ЭПДМ, неопреновай
Обмазочная
Бентонитовая:
панельная
набрызговая
Приведенные . стоимости
могут служить только для
сравнения различных систем
гидроизоляции. Для каждого
конкретного случая следует
прежде всего выяснить реаль-
ные стоимости. Указанные
стоимости относятся только к
применению изоляции и в них
не входит стоимость мер по ее
защите.
5.7.	ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ
Назначение любой тепло-
изоляции— уменьшить неже--
дательную передачу тепла от
одной поверхности к другой.
Наиболее желательное распо-
ложение изоляции — на на-
ружной поверхности конструк-
ций. Такое решение позволяет
заключить здание в изолиру-
ющую оболочку. При этом соз-
дается высокая тепловая мас-
сивность, которая препятству-
ет быстрому изменению темпе-
ратуры внутри здания; это поз-
воляет решать систему ОВ и
КВ не для пиковых, а для
средних условий, а внутренняя
температура остается на ста-
бильном комфортном уровне.
Если по каким-либо причинам
невозможно расположить изо-
ляцию снаружи здания, она
может быть размещена внут-
ри, хотя это нежелательный
вариант с точки зрения усло-
вий комфортности.
Поскольку расположение
изоляции снаружи здания наи-
более предпочтительно, реко-
мендуется применять изолиру-
0,95—0,95
1,15—1,50
0,70—0,95
0,60—1
. _ ;	0,50—0,90
ющие материалы, обладаю-
щие:
1)	высокой стойкостью к
сжимающим усилиям, что поз-
воляет противостоять давле-
нию засыпки (2—3 кгс/см2);
2)	высокой стойкостью к
воде и малой гигроскопично-
стью для поддержания коэф-
фициента термического сопро-
тивления А?о на расчетном
уровне;
3)	высокой стойкостью к
агрессивным свойствам грун-
та, и таким образом, долговеч-
ностью;
4)	стабильностью разме-
ров и высоким коэффициен-
том термического сопротивле-
ния А?о (приблизительно в те-
чение 20 лет);
5)	эластичностью, кото-
рая необходима для уменьше-
ния образования точек утечек
тепла и протечек воды между
полотнами изолирующего ма-
териала;
6)	низкой стоимостью и
легкостью производства работ.
К изоляции, размещаемой
внутри здания, предъявляют-
ся следующие требования:
1)	высокая огнестойкость
и отсутствие токсичных выде-
лений при горении;
2)	то же, что в п. 4 выше
по тексту;
3)	то же, что в п. 6;
4)	высокий коэффициент
термического сопротивления на
1 см толщины для уменьшения
потерь внутреннего объема по-
мещения.
112
Таблица 5.1. Значение $0 на 1 доЛЛ. йАтраФ
Вид изоляции	Начальное1 значение на 1 дюйм	Конечное2 значение на 1 дюйм	Стоимость* за 1 фут бордсовый	На 1 доллар4 затрат
Полистирен повышенной плотности	5	4,54	0,16	28,38
Пористый картой	4	2,95	0,11	25,91
Полиуретан Стекловолокно	6,89	2,985 3,5 (для ср	0,19 авнения)	15,68
1 Начальное значение.
2 Значение /?0 спустя 10 лет.
3 Стоимость установки 1 бордсового фута в 1977 г.
4 Экономическая эффективность в течение 10 лет (для примера реальные Цены
колебались).
5 Эта цифра для полиуретана сомнительна, так как слишком мала.
Требование низкой стоимо-
сти относится к обоим типам
устройства изоляции. Может
быть предложена следующая
формула: низкая стоимость=
= максимальному значению
коэффициента термического
сопротивления в течение дли-
тельного периода времени на
каждый затраченный доллар.
Таким образом, изоляция,
имеющая высокую стоимость,
но долго сохраняющая свои
характеристики, может ока-
заться наиболее экономичной.
В табл. 5.1 иллюстрируются
характеристики четырех основ-
ных типов изоляции. Эти дан-
ные взяты из последнего отче-
та компании «Доу-Кемикал»
Дечоу и Эпштейном (см. биб-
лиографию). Поскольку обоб-
щенных данных в этой обла-
сти нет, приводимые цифры ха-
рактеризуют показатели ряда
образцов. В качестве таких
образцов была выбрана необ-
лицованная изоляция при от-
сутствии гидроизоляции.
Следует иметь в виду, что
начальное и конечное значения
/?□ колеблются. Пористый кар-
тон и полиуретан характери-
зуются меньшим коэффициен-
том термического сопротивле-
ния /Д из-за гигроскопичности.
Очевидно, что эти материалы
необходимо защищать от во-
ды. Облицовка изоляции или
устройство внутренней гидро-
изоляции улучшает тепловые
характеристики изоляции.
Если говорить о наружной
теплоизоляции, то наиболее
эффективным следует считать
полистирен повышенной плот-
ности, так как он отвечает
всем предъявляемым требова-
ниям, поэтому его можно ре-
комендовать в первую очередь.
Для внутренней теплоизоля-
ции наиболее подходит фи-
бергласс как наиболее деше-
вый и в данном случае наибо-
лее эффективный. Применять
внутреннюю изоляцию для
заглубленных зданий не ре-
комендуется. Кроме уже ука-
занных недостатков, изоляция
в слое гидро- или пароизоля-
ции создаст пониженную тем-
пературу этого слоя, что мо-
жет привести к конденсации
влаги и увеличению влажно-
сти самой изоляции, а следо-
вательно, и к уменьшению.
113
Глава 6
ОБЗОР ОБЩЕСТВЕННОЙ ПОЛИТИКИ
6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Строительные нормы регулируют
стандарты проектирования н строи-
тельства индивидуальных зданий,
включая стандарты на механическое,
электрическое и насосное оборудова-
ние, а также стандарты только на
возведение зданий. В тех случаях,
когда эти нормы утверждены госу-
дарственными или местными органа-
ми, они имеют силу закона.
Главным разработчиком стандар-
тов является Министерство жилищ-
ного строительства и городского раз-
вития (МЖСиГР). Эти стандарты не
имеют силы законов, но они служат
основанием для выделения государ-
ственных ссуд на жилищное строи-
тельство и поэтому имеют весьма
важное значение для финансирования
жилищного строительства в настоя-
щем или будущем, а также для воз-
можной перепродажи построенных
зданий.
Служба обеспечения безопасно-
сти труда и здравоохранения также
разрабатывает нормативы, которые
могут оказать влияние на процесс
строительства здания. Они связаны
с обеспечением безопасности произ-
водства работ и имеют силу закона.
Юридические аспекты рассматри-
вают взаимосвязь окружающей среды
со строительством. Они пересекаются
со строительным и местным законо-
дательствами, так как в этих законо-
дательствах могут содержаться по-
ложения, входящие в противоречие с
действующими законами.
Муниципальные законодательства
не рассматривают технологию произ-
водства работ по возведению зданий,
однако контролируют тип здания,
размеры и местоположение его с це-
лью предупреждения возможных ос-
ложнений с окружающей средой. Эти
законодательства могут существенно
различаться в противоположность
строительным нормам, которые весь-
ма схожи даже в самых разных час-
тях страны.
Финансовые положения включа-
ют вопросы налогового обложения,
аспекты страховой политики и финан-
сирования строительства заглублен-
ных зданий.
114
.6.2. СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ
Строительные нормы могут
применяться только в том слу-
чае, когда они утверждены со-
ответствующими местными
или государственными органа-
ми. Их влияние обычно рас-
пространяется на все города и
большинство пригородных тер-
риторий. Строительное законо-
дательство направлено глав-
ным образом на обеспечение
безопасности, здоровья, обще-
ственного благосостояния и
защиту имущества.
Имеется ряд национальных
законодательств (см. библио-
графию), разработанных в та-
кой форме, которая может
быть одобрена властями шта-
тов или местными органами.
Например, в Миннесоте Еди-
ные строительные нормы
(ЕСН) были одобрены с неко-
торыми изменениями и приня-
ты как строительные нормы
штата, а их действие распрост-
ранено на всю территорию
штата. Таким образом, сель-
ские ' территории, которые
раньше не были охвачены
строительным законодатель-
ством, теперь автоматически
попадают под влияние строи-
тельных норм штата. Посколь-
ку в книге рассматривается
строительство в Миннесоте, в
дальнейшем будем ссылаться
на положения Единых строи-
тельных норм, принятых шта-
том. Законодательные органы
совместно выработали доку-
мент под названием «Нормы
проектирования и строитель-
ства жилых зданий на одну и
две семьи», который учитыва-
ет требования всех националь-
ных норм. Основные положе-
ния, касающиеся строительст-
ва заглубленных жилых
зданий, т. е. требования к осве-
щению, устройству выходов
из здания, почти идентичны
требованиям ЕСН. Это озна-
чает, что приводимая здесь
информация имеет более ши-
рокое применение, чем только
на территории, где приняты
ЕСН. Международная конфе-
ренция строительных органи-
заций (МКСО) издает не толь-
ко ЕСН, но и другие нормы и
руководства (см. библиогра-
фию) .
Обычно строительные нор-
мы преследуют две цели:
1) определить условия экс-
плуатации сооружения, т. е.
надежность и безопасность
конструкций, обеспечение оп-
тимальных условий прожива-
ния людей, обеспечение по-
жарной безопасности и т. д.;
2) создать такие условия
для проектирования, чтобы
принятые строительные реше-
ния могли удовлетворять изме-
няющимся условиям эксплуа-
тации здания.
Инструктивные указания
предназначены для того, что-
бы облегчить взаимопонима-
ние между заказчиком и стро-
ительной администрацией. Они
обычно рассматривают вопро-
сы выбора площадки, способов
производства работ и имеют
весьма продолжительный срок
действия, поэтому автоматиче-
ски позволяют увязывать при-
нимаемые решения со строи-
тельными нормами. Это дает
возможность подрядчику быть
уверенным в том, что проект-
ная документация позволит
построить здание, отвечающее
требованиям строительных
норм, которое будет соответ-
ствовать своему назначению и
условиям эксплуатации. Рабо-
та строительной администра-
ции в этом случае также об-
легчена, потому что отпадает
необходимость в дополнитель-
ной проверке принятых реше-
ний, если они соответствуют
нормам.
К сожалению, различие
между двумя критериями не
всегда очевидно. Рассмотрим
это положение применительно
к заглубленным зданиям. Во-
первых, общее требование, что
каждая комната должна иметь
необходимый уровень освещен-
ности и вентиляции, в строи-
тельных нормах не находит
конкретного выражения. Вме-
сто этого в инструкции по про-
ектированию указано, что каж-
дая жилая комната должна
иметь оконные проемы сум-
марной площадью не менее
0,1 площади пола (при этом
допускаются небольшие от-
клонения). Такое положение
приводит к большим несоот-
ветствиям в местных строи-
тельных законодательствах,
так как они должны отвечать
лишь самому общему требо-
ванию. Поэтому местным за-
конодательным органам при-
ходится рассматривать самые
различные варианты, зача-
стую существенно отличаю-
щиеся от предписываемых
нормативами, хотя возможны
какие-то промежуточные ре-
шения. Принять решение, от-
личное от предписываемого
нормами, можно только при
условии, что эти отклонения
115
будут санкционированы соот-
ветствующим ведомством, и
эта процедура будет весьма
сложна и достаточно дли-
тельна.
В качестве другого приме-
ра могут служить требования,
предъявляемые к конструкции
крыши. Раздел 3201 ЕСН
устанавливает, что конструк-
ция крыши должна отвечать
требованиям, изложенным в
этих нормах, или другим тре-
бованиям к данному элементу
конструкции.
Обычно строительные нор-
мы не учитывают особенности
проектирования заглубленных
зданий, поэтому для этих зда-
ний решение крыши должно
соответствовать разделу 106
«Дополнительные требования
к материалам и методам, при-
меняемым в строительстве».
В этом разделе говорится:
«Применение настоящих тре-
бований не ограничивает ис-
пользование других материа-
лов или методов, не предусмот-
ренных этими требованиями;
применение любых других ре-
шений поощряется». Соответ-
ствие прочности, эффективно-
сти, огнестойкости, долговеч-
ности и безопасности здания
требованиям нормативов •— на
совести подрядчика. В этом
случае применение каких-ли-
бо иных материалов не всегда
должно подтверждаться зако-
нодательством; подрядчик мо-
жет сам принять решение при
условии его обоснования.
В качестве примера возь-
мем такой элемент заглублен-
ного здания, как крыша. В этом
случае строительный инспек-
тор вправе требовать только
проверки несущей способности
116
крыши квалифицированным
специалистом.
В течение длительного вре-
мени существовали разногла-
сия между защитниками пред-
писывающих и исполнитель-
ных норм. Предписывающие
нормы не устанавливают же-
стких ограничений и больше
подходят для обычных зданий,
для которых число индивиду-
альных разработок сведено к
минимуму. В других случаях
эти стандарты могут оказать-
ся неоправданно жесткими
или вовсе непригодными. Они
допускают лишь очень неболь-
шие отступления от установ-
ленных параметров. В то же
время исполнительные стан-
дарты определяют конечный
результат, не ограничивая пу-
тей его достижения. Однако
исполнительные стандарты
требуют одобрения оконча-
тельного решения местными
законодательными органами,
но возможны случаи, когда
эти решения окажутся вне
сферы компетенции местных
органов.
Положение, при котором
местные органы могут прини-
мать окончательное решение
относительно проектных реше-
ний, позволяет несколько смяг-
чить требования нормативов,
по в то же время это вносит
в проектирование элемент не-
определенности. Местные ор-
ганы, не принимающие участия
в разработке проекта, в этом
случае могут иметь больше ос-
нований для отрицательного
заключения, чем при примене-
нии предписывающих норма-
тивов. Привлечение к работе
квалифицированных архитек-
торов и инженеров может об-
легчить эту ситуацию. Такие
специалисты могут предста-
вить местным органам квали-
фицированную информацию
или необходимые данные, под-
тверждающие правильность
принятых решений.
Основные положения, вли-
яющие на выбор решения за-
глубленного здания, могут
быть сформулированы так:
1)	жилые комнаты долж-
ны иметь площадь остекления
более, чем 0,1 площади пола;
2)	площадь остекления
должна быть не менее ‘/го пло-
щади пола, если не применяет-
ся механическая вентиляция;
3)	спальни должны иметь
окна или двери, выходящие не-
посредственно на улицу.
Первое требование было
выдвинуто давно. Оно отно-
сится к разряду специфиче-
ских требований и законода-
тельные органы соглашаются
на какие-либо отступления от
него с большой неохотой. Ни-
каких изменений не было вне-
сено в этой области во время
последнего пересмотра энерге-
тических нормативов, и нет
никаких предпосылок, что это
будет сделано в ближайшее
время, хотя отдел стандартов
МЖСиГР предлагает умень-
шить минимальную площадь
остекления до 8% площади
пола.
Для большинства заглуб-
ленных зданий выполнение
этого требования не представи-
ло бы затруднений, хотя в не-
которых случаях процесс про-
ектирования мог бы услож-
ниться. Разница во взглядах
на эту проблему между энту-
зиастами строительства за-
глубленных зданий и законо-
дателями в строительстве не
касается жилых комнат, сто-
ловых и кухонь, для которых
почти все единодушно призна-
ют необходимость естествен-
ного освещения и наличия со-
ответствующего вида из зда-
ния. Разногласия возникают
по поводу рабочих комнат или
кабинетов и спален. Многие
считают возможным отказать-
ся от естественного освещения
для таких помещений и пред-
лагают размещать их у задней
стены заглубленного здания,
не имеющей оконных проемов.
Расположение этих помещений
по открытой стене осложняет
планировку здания и увеличи-
вает площадь этой стены. Из
трех приведенных требований
это требование вызвано лишь
необходимостью и, видимо, це-
лесообразно, чтобы каждый
человек мог сам определять,
нужно ли ему дневное освеще-
ние или нет.
Второе требование относи-
тельно соотношения естествен-
ной и искусственной вентиля-
ции представляется достаточ-
но обоснованным и позволяет
каждому проектировщику вы-
бирать любую из этих систем.
Выполнить механическую вен-
тиляцию нетрудно. В самом
деле, при наличии приточной
системы отопления или охлаж-
дения необходимая циркуля-
ционная система уже включе-
на в проект. Естественная вен-
тиляция заглубленных зданий
также допустима, и проекти-
ровщик всегда имеет возмож-
ность выбора любого решения,
описанного выше.
Третье требование о выхо-
де из спальных комнат пред-
ставляется наиболее неясным.
117
Рис. 6.1.
Причина, вызвавшая появле-j
ние этого требования, весьма
серьезна: в случае возникно-
вения пожара в другой части
здания люди могут быстро по-
кинуть его, минуя задымлен-
ную или даже горящую часть
здания. Поскольку в спальне
могут находиться пожилые
или больные люди, были вве-
дены ограничения на размер
окон и высоту их от уровня
земли. Следует отметить, что
окна не всегда могут служить
аварийным выходом. На вто-
ром этаже или выше окна обес-
печивают доступ свежего воз-
духа, однако использование их
в качестве аварийного выхода
связано с риском. Очевидно,
что в зданиях с ограниченны-
ми оконными проемами защи-
те людей от огня и дыма долж-
но уделяться самое серьезное
внимание.
Основной контрдовод воз-
в тех случаях, когда
необходимость
безопасность
другим
никает
существует
обеспечивать
людей каким-либо
способом. Прежде всего это
касается зданий для семей,
имеющих детей, когда родите-
ли и дети находятся в разных
частях здания и поэтому долж-
ны быть приняты другие ме-
ры обеспечения безопасности.
В этом случае существую-
щие нормы позволяют обеспе-
чить проектирование заглуб-
ленных зданий. В самом деле,
все приведенные в настоящей
книге планировки зданий
удовлетворяют требованиям
строительных норм. Например,
соблюдение минимальной пло-
щади остекления позволяет
осуществлять контроль за ка-
чеством проектирования.
118
В разных частях страны
были предложены и приняты
некоторые варианты требова-
ний строительных норм:
Вариант I. Дом Энди
Дэвиса в Армингтоне (Илли-
нойс), представляет собой же-
лезобетонную конструкцию с
отделкой из естественного кам-
ня. В отделке здания не при-
менялись сухая штукатурка,
дерево и т. д. и единственным
сгораемым материалом явля-
ется мебель, которая ври горе-
нии выделяет довольно боль-
шое количество токсических
веществ.
План здания показан на
рис. 6.1 (/ — общая комната;
2— спальня; 3 — ванная; 4 —
столовая-гостиная; 5 — спаль-
ня хозяев; 6 — туалет-ванная;
7 — кухня; 8 — кладовая).
Этот план был одобрен зако-
нодательными органами не-
скольких штатов, исходя из
следующих положений:
перед каждой спальней, не
имеющей аварийного выхода,
установлен сигнализатор за-
дымленности;
если внутренние перегород-
ки выполнены из сгораемого
материала, то световые фона-
ри служат аварийными выхо-
дами, для чего их оборудуют
приставными лестницами;
коридор расположен сзади
всех спален и ведет к запасно-
му выходу. Коридор должен
быть оборудован огнестойки-
ми дверями, которые задержи-
вают дым в течение времени,
достаточного для того, чтобы
люди могли покинуть здание
(это решение применяется при
устройстве перегородок из сго-
раемого материала);
в доме, проданном Солар-
Эёф Энерджи Хоуме (Огайо),
спальня 3 не имеет прямых
аварийных выходов. Здесь су-
ществуют два альтернативных
решения: один выход через
здание и второй через крытый
атриум (рис. 6.2: 1-—жилая
комната; 2— столовая; 3— об-
щая комната; 4 — кухня; 5 —
спальня 3; 6 — спальня 2;
7 — спальня 1; 8 — солярий;
9 — встроенный шкаф; 10 — га-
раж; 11 — кладовая).
В настоящее время мы не
можем уверенно сказать, что
установка датчиков задымле-
ния позволяет обходиться од-
ним выходом из здания. Вслед-
ствие того, что сейчас во всех
новых домах обязательна
установка датчиков задымле-
ния, не представляется воз-
можным сделать вывод: дости-
гаются ли этим требования,
предъявляемые строительными
нормами к пожарной безопас-
ности здания или обязательно
устройство аварийных выхо-
дов. Во всяком случае, только
за счет установки датчиков
можно обеспечить большую
безопасность людей, чем при
устройстве пожарных выходов
без установки датчиков.
Открывающиеся световые
фонари с приставными лест-
ницами в большинстве случаев
могут быть весьма эффектив-
ным средством эвакуации лю-
дей. Для старых, больных и
слабых людей этот способ эва-
куации непригоден. Однако
для таких людей выбраться
через окно высотой в 61 см и
шириной 60 см, находящееся
на уровне 112 см от земли,
также очень трудно.
Все это приводит к более
широкой постановке вопроса:
119
ДОЛ/Kcli ЛЙ человек проектиро-
вать дом с учетом собственных
нужд или же обязан прини-
мать во внимание потребности
будущего владельца и других
людей. С точки зрения адми-
нистратора, работающего в
области строительного законо-
дательства, ответ совершенно
ясен: все здания время от вре-
мени меняют владельцев и ка-
кие-либо особые требования
первого из них не должны соз-
давать угрозу безопасности по-
следующих.
С точки зрения возможно-
го подрядчика, вопрос сравни-
тельно ясен: почему мы обя-
заны строить заказчику дом,
учитывая требования, которое
не имеют никакого отношения
к его потребностям? К сча-
стью, строительные нормы
учитывают долговременный
опыт лучших образцов строи-
тельства, который позволяет
создать требования, приемле-
мые в подавляющем большин-
стве случаев. Потенциальный
подрядчик должен быть готов
встретиться с различными воз-
ражениями и опровергнуть их
вариантами проектных ре-
шений.
Коридор, объединяющий
спальни и позволяющий до-
стичь запасного выхода, обес-
печивает безопасность людей
в той же степени, что и окна,
выходящие на улицу. Кроме
того, создается дополнитель-
ное удобство: чтобы попасть в
спальню, не обязательно пере-
секать основные помещения.
Для старых и больных людей
эвакуация через дверь значи-
тельно удобнее, чем через ок-
но. Для больших зданий мож-
но рекомендовать устройство
120
ДЙуЯ пбжарйых выходов. На-
личие двух запасных выходов
в планировке Солар-Эёф
Энерджи Хоум обеспечивает
полную безопасность людей.
Если такое решение будет при-
нято в качестве альтернативы
строительным нормам, то при
планировке следует обеспечить
свободный выход из здания в
случае эвакуации, т. е. пожар-
ный выход не должен прохо-
дить через гараж, кладовую
и т. д. Основной недостаток
устройства второго выхода за-
ключается в том, что прихо-
дится вкладывать в него до-
полнительные средства, не по-
лучая дополнительной полез-
ной площади. Этот недостаток
может быть несколько умень-
шен, если второй запасный вы-
ход будет выполнять какую-
либо дополнительную функ-
цию, например, служить атри-
умом.
Дальнейшее улучшение
оборудования пожарного вы-
хода может предусматривать
применение механической вен-
тиляции, создающей в пожар-
ном коридоре или атриуме из-
быточное давление (например,
в больших зданиях для защи-
ты путей эвакуации от задым-
ления). Вследствие движения
воздуха из коридора или атри-
ума они остаются свободными
от дыма до тех пор, пока огонь
(за счет нагрева воздуха) не
создаст давление большее, чем
в остальной части здания. Еще
одним решением может быть
устройство окон, выходящих
на крытую веранду.
При проектировании выхо-
дов и естественного освещения
необходимо учитывать следу-
ющие два обстоятельства.
1. Может быть желатель-
ным устройство небольших вы-
соко расположенных окон, ко-
торые, обеспечивая макси-
мальную эффективность зем-
ляной засыпки, в то же время
позволяют осуществлять есте-
ственное освещение, вентиля-
цию и одновременно могут слу-
жить запасным выходом. Если
окно служит запасным выхо-
дом, то максимальная высота
подоконника не должна пре-
вышать 110 см. Это не позво-
ляет располагать их так высо-
ко, как хотелось бы.
Установка какого-либо
ящика, служащего для хране-
ния различных предметов, а
также в качестве сидения, или
устройство возвышения, пред-
усмотренного конструкцией
пола, может позволить поднять
подоконник на НО см от этих
конструкций и таким образом
поднять все окно. Однако та-
кая конструкция должна
иметь достаточные размеры и
высокую прочность. Кроме то-
го, может потребоваться уст-
ройство нескольких ступенек,
чтобы подняться на эту конст-
рукцию. Л1ожно сказать, что
здесь все зависит от габаритов
спасаемых. Трудно себе пред-
ставить, чтобы человек, кото-
рый в состоянии выбраться че-
рез окно высотой 61 см, шири-
ной 51 см, находящееся на вы-
соте 112 см от уровня земли,
не мог подняться на ступень
высотой 61 см. Даже пожилой
человек, сумевший подняться
на такую ступень, может эва-
куироваться через окно, но
если он не в состоянии сде-
лать этого, то спасательные
работы будут затруднены. Та-
кие аргументы возможны в
некоторых случаях, а простой
довод «что — если?» может
при некоторых условиях за-
труднить применение действу-
ющих норм.
2. В соответствии с разде-
лом 1405(a), для жилых ком-
нат возможно совместное ре-
шение проблем естественного
освещения и вентиляции. Наи-
лучшее решение может быть
найдено при открытой плани-
ровке здания для жилых ком-
нат, столовых и кухонь. Весь-
ма эффективно применять раз-
движные перегородки для ка-
бинетов, спален в небольших
зданиях или спален для го-
стей. Законодательные орга-
ны Миннесоты не считают, что
раздвижные перегородки пол-
ностью удовлетворяют требо-
ваниям строительных норм.
Все зависит от применяемых
перегородок: достаточно тя-
желые могут создавать раз-
личные трудности в эксплуата-
ции по сравнению с более лег-
кими.
Была сделана попытка пе-
ресмотреть Единые строитель-
ные нормы применительно к
требованиям проектирования
заглубленных зданий. Цель
работы — выяснить проблемы,
характерные для проектирова-
ния заглубленных зданий.
Вследствие некоторых причин,
эта работа не могла учесть
всех требований, предъявляе-
мых к проектированию заглуб-
ленных зданий. При проекти-
ровании для решения отдель-
ных проблем следует пользо-
ваться соответствующими
нормами по конкретным раз-
делам. Нормы на водоснабже-
ние, электроснабжение и меха-
ническое оборудование не пе-
121
ресматривались, так как в су-
ществующем виде они лишь в
малой степени применимы для
проектирования заглубленных
зданий. При включении в
строительные нормы новых ме-
тодов отопления, охлаждения
и аккумуляции энергии могут
быть учтены некоторые осо-
бенности. Как и во всем, что
касается разработки новых
строительных норм, следует
прибегать к помощи специа-
листов, которые могут дать
компетентные рекомендации.
6.3.	СТАНДАРТЫ МИНИМАЛЬНОЙ
ПРИГОДНОСТИ МЖСиГР
Это основной документ, оп-
ределяющий минимальную сте-
пень пригодности стандартов
на проектирование и строи-
тельство для различных про-
грамм Министерства жилищ-
ного строительства и городско-
го развития. Они также ис-
пользуются федеральной ад-
министрацией жилищного
строительства для определе-
ния возможности выделения
ссуд на сооружение здания.
Здесь будет дан лишь крат-
кий обзор строительных норм,
касающийся заглубленных
зданий. При разработке стан-
дартов для заглубленных зда-
ний ставятся три основные за-
дачи:
1.	Создание улучшенных
стандартов на проектирование
и строительство на базе уже
имеющихся знаний и опыта,
которые были бы применимы
в любых местных условиях.
2.	Ускоренное внедрение
новых технологий в проекти-
ровании и строительстве пу-
тем улучшения качества и
уменьшения стоимости.
122
3.	Улучшение условий
окружающей среды городских
территорий.
В настоящей книге приво-
дятся ссылки на стандарты,
предназначенные для проекти-
рования жилых зданий на од-
ну и две семьи (издание
1973 г.). Стандарты разрабо-
таны на основе большого чис-
ла данных, полученных в ре-
зультате осуществления луч-
ших решений в области строи-
тельства. Однако следует под-
черкнуть, что соответствие
проектных решений стандар-
там АПКСиГР еще не означает
целесообразность финансиро-
вания строительства. Эти ре-
шения должны быть одобрены
общественностью и только в
этом случае можно рассчиты-
вать на поддержку частных
банков.
Стандарты МЖСиГР и
строительные нормы совпада-
ют в своих основных положе-
ниях. Отметим лишь три су-
щественных отличия:
1)	минимальная площадь
остекления по стандартам
МЖСиГР в ближайшее время
может быть уменьшена до 8%,
между тем, согласно строи-
тельным нормам, площадь
остекления должна составлять
10%;
2)	согласно стандартам
МЖСиГР, наличие механиче-
ской вентиляции в жилых ком-
натах, столовых, спальнях
и т. д. необязательно;
3)	в спальне непременно
должны быть два пожарных
выхода вместо окна или две-
ри, выходящей на улицу.
Стандарты представляют-
ся более приемлемыми с точки
зрения развития новых путей
в строительстве, чем строи-
тельные нормы. При использо-
вании стандартов МЖСиГР
для подземных зданий в про-
цессе работы встретится мень-
ше трудностей. Местные стро-
ительные законодательства ча-
сто предъявляют довольно не-
ожиданные требования; напри-
мер, законодательство Минне-
аполиса предусматривает, что
глубина заложения фундамен-
тов должна быть на 120 см
выше уровня грунтовых вод.
Национальные стандарты в
свою очередь допускают уст-
ройство помещений ниже уров-
ня грунтовых вод при условии
наличия совершенной гидро-
изоляции конструкций.
6.4.	СТАНДАРТЫ
СЛУЖБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ
И ЗДРАВООХРАНЕНИЯ
Эти стандарты имеют силу
закона и направлены, прежде
всего, на обеспечение безопас-
ности людей при производстве
работ. Применительно к строи-
тельству заглубленных зданий
наибольшее отношение имеет
раздел, посвященный устойчи-
вости котлованов и траншей.
Очень много людей погибает
ежегодно при обрушениях от-
косов котлованов и траншей.
Стандарты службы обеспече-
ния безопасности и здравоохра-
нения требуют, чтобы стенки
котлованов и траншей глуби-
ной более 1,5 м имели естест-
венные откосы или крепления.
Они также предписывают уст-
ройство креплений откосов и
при глубине менее 1,5 м при
неустойчивых откосах. Для
укрепления откосов можно
применять инвентарные креп-
ления. При глубине траншей
более 1,2 м требуется устанав-
ливать лестницы не более, чем
через 7,5 м по длине траншей.
Стандарты также дают под-
робные рекомендации по креп-
лению откосов и углам естест-
венного откоса в зависимости
от типа грунта. Однако в
ближайшем будущем ожида-
ется внесение изменений в эти
стандарты.
6.5.	ЮРИДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
Юридические аспекты стро-
ительства заглубленных и
обычных зданий несколько
различаются. Поскольку для
многих заглубленных зданий
участок можно использовать
самым различным образом,
юридические аспекты строи-
тельства весьма сложны. Для
зданий, принадлежащих одной
семье, осложнений юридиче-
ского характера почти не воз-
никает, за исключением слу-
чаев, когда необходимо произ-
водство каких-либо работ на
участке.
Рассмотрим пять юридиче-
ских аспектов, характерных
для заглубленных зданий. Не-
которая информация получена
только для тех случаев, когда
требовалось мнение местных
юридических органов. Между
тем существует множество при-
меров, когда решение тех или
иных проблем зависит от раз-
личных обстоятельств и мне-
ние официальных органов не
играет решающей роли.
Разрывы. Еще неясно,
должны ли полностью заглуб-
ленные здания иметь те же
разрывы, что и обычные зда-
ния. Основные причины, вы-
123
зывающие необходимость уст-
ройства разрывов, следующие:
обеспечение пожарной без-
опасности, естественного осве-
щения и вентиляции, создание
эстетичной окружающей среды
и условий для правильной экс-
плуатации окружающих кон-
струкций.
Если участок невелик, вла-
делец может стремиться к
большим разрывам, чем они
есть на самом деле. Для пол-
ностью заглубленного здания
или его части три приведен-
ные выше требования не име-
ют серьезного значения. Воп-
росы эксплуатации уже были
рассмотрены при анализе тре-
бований стандартов МЖСиГР,
которые отвечают всем необ-
ходимым условиям. Противо-
пожарные требования пред-
усматривают наличие не ме-
нее чем 1,5-метрового разрыва
между стеной здания и грани-
цей участка; выполнение это-
го условия при строительстве
зданий с железобетонными
стенами не представляет тру-
да. Возражать могут только
местные Землеустроительные
органы. Возможность возник-
новения таких возражений лег-
ко установить уже на началь-
ном этапе проектирования.
Унификация. Когда проек-
тировщик разрабатывает од-
новременно проекты несколь-
ких зданий, он может огово-
рить унификацию ряда эле-
ментов. Такое решение позво-
лит лучше спроектировать от-
крытый фасад здания и глу-
хие стены. Большинство преи-
муществ заглубленных зданий
становится наиболее очевид-
ными, если используется мак-
симальное число унифициро-
ванных элементов. Это созда-
ет большую гибкость в плани-
ровке и использовании про-
странства. Унификация регла-
ментируется местной админи-
страцией и поэтому не может
быть распространена по всей
стране. В начале проектирова-
ния следует уточнить возмож-
ность использования унифици-
рованных элементов.
Влияние производства зем-
ляных работ на соседние со-
Рис. 6.3. Санитарные разрывы
1 — дворик; 2 — используемая площадь; 3 — подземная
часть здания; 4 — надземная часть здания
124
оружения. Большинство вы-
емок для заглубленных зданий
не превышает глубины зало-
жения фундаментов обычных
зданий и поэтому принятые
решения не требуют какого-
либо серьезного юридического
обоснования. Однако иногда
глубина выемки значительно
больше обычной или же котло-
ван расположен чрезвычайно
близко к границе соседних
владений. В этих случаях сле-
дует принять меры против воз-
можного обрушения грунта в
котлован или, еще хуже, об-
рушения соседних зданий.
Строительные нормы пред-
усматривают применение мер
по предотвращению возмож-
ных обрушений, кроме того,
ряд нормативов учитывает
решение этой проблемы. На-
пример, существуют нормы,
определяющие расстояние от
насыпей и выемок до соседних
владений (ЕСН, ч. 70). Они
также определяют порядок
уведомления владельцев со-
седних участков и регламенти-
руют глубину заложения в за-
висимости от характера сосед-
ней застройки. Хотя в строи-
тельных нормах установлена
ответственность владельца
соседних участков за принятие
мер по обеспечению устойчи-
вости фундамента на глубину
до 4 м, это не снимает ответ-
ственности с владельца строя-
щегося сооружения за их
устойчивость при разработке
котлована под строительство.
Но если владелец соседнего
строения извещен о предстоя-
щих работах и отказывается
усиливать фундаменты, то в
случае обрушения может не
получить полную компенса-
цию. Те же полбЖеййЯ отно-
сятся и к соседним домам, на-
ходящимся в аварийном состо-
янии. Рассмотрим такой при-
мер: дом построен на плохо
уплотненном основании. Со-
трясение грунта, вызываемое
движением автотранспорта при
строительстве, вызывает до-
полнительное уплотнение ос-
нования. Конечно, вибрации от
транспорта сами по себе не
опасны для сооружения, но
перемещение частиц грунта при
его дальнейшем уплотнении
может привести к нежелатель-
ным последствиям.
При проектировании соору-
жения, требующего значитель-
ных выемок грунта, например
метрополитена, большое вни-
мание уделяют укреплению
соседних сооружений и пред-
упреждению их разрушения
или появлению каких-либо де-
фектов. Если такие работы не
были выполнены, владелец со-
седнего сооружения может
предъявить иск о возмещении
ущерба.
Воздействие грунтовых вод.
Эта проблема существует для
любого типа зданий. Юриди-
ческие аспекты могут возник-
нуть в том случае, когда отво-
димая с соседних участков во-
да направляется в обход уча-
стка строительства, что дает
дополнительную выгоду для
застройщика, либо направля-
ется через участок, что вызы-
вает необходимость устройст-
ва дренажа. В последнем слу-
чае следует избегать концент-
рированного отвода дождевых
стоков, так как это может при-
вести к затоплению здания
или эрозии почвы во время
сильных дождей.
125
Рис. 6.4. Особенности затенения:
а — наземное здание; б — заглубленное здание (высота и расположение соседних строений
неприемлемы)
1 — солнечный коллектор; 2 — солнечное освещение зимой; 3 — площадь, находящаяся
в тени
Права на использование
солнечной энергии. Если со-
гласиться с тем, что права на
использование солнечной энер-
гии необходимы, возникает
вопрос, каким образом дол-
жен быть сформулирован за-
кон, чтобы обеспечить право
владельца земли на использо-
вание солнечной энергии и в
то же время не ущемлялись
права владельцев соседних
участков?
Солнечные коллекторы
(при использовании активной
солнечной энергии) или окна
(при использовании пассивной
солнечной энергии) у заглуб-
ленных зданий расположены
ниже, чем у обычных. Это об-
условливает возникновение не-
которых проблем в законода-
тельстве, когда речь идет о не-,
больших участках, для кото-
рых ограничения на располо-
жение и габариты зданий, а
также на высоту растений,
должны быть более жесткими.
По крайней мере в двух
штатах уже приняты законы об
использовании солнечной энер-
гии.
В штате Колорадо закон
предусматривает те же прави-
ла устройства конструкций, ис-
пользующих солнечную энер-
гию, как и для других уст-
ройств. Эти правила не обяза-
126
тельно должны быть оформле-
ны в виде закона, но будучи
законом, они становятся более
действенными.
В Миннесоте рассматривал-
ся закон о праве на использо-
вание солнечной энергии, но
еще не принят из-за необходи-
мости его доработки. Энерге-
тическое агентство Миннесоты
в настоящее время разрабаты-
вает новый закон, который за-
тем будет представлен на рас-
смотрение законодательных
органов.
6.6.	ПЛАНИРОВОЧНЫЕ
ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА И НОРМЫ
Планировочные законода
тельства и планировочные нор
мы представляют
ренные местной
одоб-
собой
администра-
циец правила, определяющие
тип, размеры и посадку зда-
ний на данной территории. Их
назначение заключается в
первую очередь в том, чтобь
избежать нерационального ис-
пользования земли; например
они запрещают размещать
шумные производства на ти-
хой селитебной территории.
Планировочное законодатель-
ство, кроме того, рассматрива-
ет характер использования
одиночных соседних строений.
Ряд небольших городов
района Миннеаполис-Сен-Пол
провели совместный анализ
планировочных законода-
тельств с целью возможного
запрещения или строгого огра-
ничения строительства заглуб-
ленных зданий. С точки зре-
ния администрации, ответст-
венной за планировочные ре-
шения,' если здание отвечает
требованиям строительных
норм, то осложнений с плани-
ровкой возникнуть не может.
Было рассмотрено так на-
зываемое «Законодательство о
цокольных помещениях», по-
явление которого вызвано по-
литикой в строительстве в по-
слевоенные годы, когда из-за
недостатка средств возводи-
лись лишь цокольные этажи
зданий, а строительство основ-
ных помещений откладывалось
на более позднее время. Строи-
тельство многих домов велось
в течение весьма длительного
времени и такие недостроен-
ные дома долго портили вид
прилегающих территорий. Од-
нако известен лишь один город
Мейпл-Гроув, принявший за-
конодательство в этой обла-
сти, согласно которому запре-
щалось жить в подвальных по-
мещениях (это требование
согласуется с «Едиными строи-
тельными нормами»). Строи-
тельный инспектор города Гро-
ув заявил, что действующее
законодательство будет пере-
смотрено, исходя из последних
достижений в области проекти-
рования и строительства за-
глубленных зданий.
Большинство планировоч-
ных законодательств предус-
матривают некоторые ограни-
чения относительно минималь-
ной площади участка или ми-
нимальной площади этажа, а
в некоторых случаях требуют
от жилого здания обязатель-
ного наличия гаража. Напри-
мер, законодательство города
Элк-Ривер устанавливает ми-
нимальную площадь этажа
для одноэтажного здания
70 м2; у двухэтажного здания
площадь верхнего этажа (ми-
нимальная) должна быть
65 м2, а для нижнего этажа
ограничений нет.
Применительно к заглуб-
ленным зданиям это положе-
ние трактуется следующим об-
разом: для основного жилого
этажа устанавливается мини-
мальная площадь 65 м2, а для
всех остальных помещений
ограничений не существует.
В городе Форест-Лейк за-
конодательство не вводит ка-
ких-либо ограничений на стро-
ительство заглубленных зда-
ний, за исключением террито-
рий, которые могут подверг-
нуться затоплению. Планиро-
вочное законодательство мо-
жет определять размеры раз-
рывов, для заглубленных зда-
ний они могут быть умень-
шены.
Главе 7. ПРИМЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ
7.1.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Проектные решения зданий, о ко-
торых упоминалось выше, проиллю-
стрируем двумя примерами. Эти зда-
ния просты и экономичны. Их можно
сравнить с хорошо выполненными,
тщательно изолированными обычны-
ми зданиями, хотя они не могут счи-
таться совершенными. Приводимые
примеры решений не следует рассмат-
ривать как оптимальные. Обращается
127

внимание на трн основные особенно"
сти проектов, в которых рассматривав
ются: во-первых, архитектурные и
планировочные решения; во-вторых,
вопросы сохранения энергии; в-тре-
тьих, экономические характеристики
по данным местных конструкторов.
Вопросы капитальных и эксплуатаци-
онных затрат имеют первостепенную
важность для строительства заглуб-
ленных жилищ.
7.2.	ВАРИАНТ А
Вариант А представляет
собой одноэтажное здание
простого возвышающегося ти-
па (рис. 7.1: 1 — спальня; 2—
вспомогательное помещение),
с окнами, расположенными по
одному фасаду. Три осталь-
ные стены засыпаны землей.
Толщина засыпки крыши
46 см. Так как проект разра-
ботан не для конкретного уча-
стка, остекленная стена ориен-
тирована на юг, что позволяет
использовать пассивную сол-
нечную энергию. Кроме того,
предусмотрена поверхность
для установки солнечных кол-
лекторов на южном фасаде
здания. Гараж, совмещенный
с входом в здание, располо-
жен па северной стороне зда-
ния, что позволяет разделить
общие помещения и изолиро-
ванные. Здание может быть
расположено как на плоском
рельефе, так и на склоне.
Проект А представляет со-
бой здание минимальной пло-
щадью 170 м2 на одну семью.
Оно имеет все необходимые
помещения, включая кладо-
вые, и помещения для механи-
ческого оборудования, обычно
пасполагаемые в подвалах.
В этом одноэтажном здании
все жилые комнаты и спальни
расположены вдоль южной
стены. Естественного освеще-
128
ния не требуют ванная, а так-
же помещения для механиче-
ского оборудования, стирки и
кладовая — вдоль северной
стены. Такое решение привело
к созданию длинного и узкого
в плане здания. Хотя внут-
ренние коммуникации в нем
имеют приемлемую протяжен-
ность, для здания больших
размеров подобное решение
будет уже непригодно.
Наличие скатной крыши
над жилыми комнатами, сто-
ловой и кухней позволяет обес-
печить высокий уровень есте-
ственной освещенности в зим-
нее время; для уменьшения
влияния солнечной радиации
летом предусмотрены затеня-
ющие элементы. Такое реше-
ние крыши также улучшает
вентиляцию, так как нагретый
воздух легче вытягивается че-
рез верхние окна.
Для проведения энергети-
ческого и экономического ана-
лиза был разработан вариант
А-2, согласно которому не
предусматривалась засыпка
крыши. Крыша гаража может
быть либо засыпана, либо нет.
7.3.	ВАРИАНТ Б
Аналогично решению А,
вариант Б представляет со-
бой большое двухэтажное эда-
кие возвышающегося типа с
окнами, расположенными по
одному фасаду. С целью мак-
симального использования
пассивной солнечной энергии
стена с окнами ориентирована
на юг; остальные три стены за-
сыпаны землей на всю высоту.
Толщина засыпки крыши
46 см. Кроме того, южная сте-
на частично засыпана землей,
Рис. 7.1.
Согласно проекту, вход пред-
усмотрен с южной стороны
здания; гараж находится в от-
дельной пристройке и соеди-
нен переходом с нижним эта-
жом здания. Такое решение не
обеспечивает четкого разделе-
ния общих и изолированных
помещений как в решении А,
что компенсируется путем от-
деления входа от наружного
пространства за счет исполь-
зования разных уровней и эле-
ментов ландшафта. Полностью
заглубленное двухэтажное зда-
ние наиболее целесообразно
располагать на склоне, однако
оно может быть построено и
на плоском рельефе с боль-
шим объемом обсыпки.
Здание Б, площадью
250 м2, значительно больше
здания А. Оно имеет три спаль-
ни, большую общую комнату,
мастерскую и отвечает по-
требностям. большой семьи.
Основные жилые помещения
расположены на втором эта-
же, что обеспечивает больший
обзор и позволяет лучше ис-
пользовать солнечное освеще-
ние. Спальни, кладовая, раз-
личные вспомогательные по-
мещения расположены на пер-
вом этаже. На обоих этажах
имеются ванные; кладовые,
мастерские, комнаты для ме-
ханического оборудования рас-
положены вдоль глухой север-
ной стены. Двухэтажное зда-
ние более компактно, чем од-
ноэтажное, и располагает луч-
шими внутренними коммуни-
кациями даже при большей
общей площади. Интересная
особенность здания Б — нали-
чие больших световых фона-
рей в жилых и общих комна-
тах. Они улучшают естествен-
ное освещение и вентиляцию
этих больших помещений. На-
весы над окнами второго эта-
жа и балконы над окнами пер-
вого позволяют регулировать
поступление солнечной радиа-
ции в зимнее и летнее время.
5 Зак. 1291
129
Рис. 7.2. Проект здания — вариант Л:
/ — двор; 2 — гостиная; 3 — столовая; 4 — камин; 5 — кухня;
спальня; 8 — спальня хозяев; 9— кладовая; 10 — вспомогательные
/2 — мастерская; 13 — гараж
6 — общая комната; 7 —
помещения; И — ванная;
7.4.	ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ
Сравнительные расчеты
расхода энергии были сделаны
в соответствии с результатами
анализа, приведенными в
разд. 3. Для каждого случая
рассмотрены два варианта.
Для одноэтажного строения
(вариант Л) расчеты произве-
дены при наличии засыпки
крыши и без нее. Двухэтаж-
ное здание (вариант Б) в од-
ном случае имеет световые
фонари, а в другом нет. При
этом наглядно иллюстрирует-
ся влияние световых фонарей
на характер потребления энер-
гии зданием. Типы конструк-
ций, для которых произведены
130
Рис. 7.3. Проект здании — вариант Б (а —план верхнего этажа; б —план нижнего этажа):
/ — балкон; 2 — общая комната; 3 — кухня; 4 —кухня; 5 — гостиная; 6 — световой фонарь;
7 —кладовая; 8 — комната для стирки; 9 — встроенный шкаф; 10 — камни; // — спальня хо-
зяев; 12— спальня; 13— мастерская-кладовая; 14 — ванная; 15 — комната для механическо-
го оборудования; 16— гараж
эти подсчеты, подробно рас-
смотрены при анализе стоимо-
сти зданий. Хотя производи-
мые расчеты выполнены на ба-
зе средних температур и мо-
гут варьировать в довольно
широких пределах, они, тем не
менее, отражают характер по-
требления энергии зданием
в первые три года эксплуата-
ции. Результаты свидетельст-
вуют об исключительно низ-
ком потреблении чистой энер-
ги как зимой, так и летом.
5.
Двухэтажное здание в ва-
рианте Б имеет более низкую
потребность в энергии, чем
одноэтажное в варианте А,
хотя его площадь в 1,5 раза
больше. Это можно объяснить
тем, что у двухэтажного зда-
ния в зимнее время более вы-
сокое теплопоступление, чем у
одноэтажного и в то же время
меньше теплопотери. Это озна-
чает, что внутренние теплопо-
ступлепия значительно превы-
шают теплопотери за счет теп-
131
Рнс. 7.4. Кармоди и Эллисон:
1 — кладовая; 2 — кладовая-мастерская; 3 — гостиная; 4 — спальня; 5 — комната для ме-
ханического оборудования; 6 — столовая; 7 — комната для стирки
лопередачи и вентиляции. Кро-
ме того, нагрузки на охлажде-
ние у здания Б меньше, чем у
здания А, хотя внутренние
теплопоступления несколько
выше. Такая высокая эффек-
тивность здания Б объясняет-
ся двумя причинами. Во-пер-
вых, планировка двухэтажно-
го здания более компактна,
чем планировка одноэтажного.
Хотя площадь двухэтажного
здания на 50% больше
(250 м2), чем у одноэтажного
(170 м2) его поверхность пре-
вышает только на 15% (537 м2
против 464 м2). Во-вторых,
здание Б имеет более глубо-
кую посадку и большее отно-
шение укрытых поверхностей
к открытым.
Интересно сравнить два од-
ноэтажных здания: с крышей,
13?
имеющей земляную засыпку и
не имеющей ее (варианты А и
Л-2). Нагрузка на отопление в
варианте Л-2 не намного выше,
чем в варианте А (1862 кВт-ч
по сравнению с 1630 кВт-ч), но
нагрузка на охлаждение летом
значительно больше. За счет
солнечной радиации через кры-
шу в варианте Л-2 теплопо-
ступления почти в 2 раза
больше, чем в варианте Л
(1741 кВт-ч по сравнению с
3315 кВт-ч). Однако это пре-
вышение незначительно по
сравнению с теплопоступления-
ми в обычных зданиях.
Как видно из таблицы, при-
менение световых фонарей в
двухэтажном здании несколь-
ко увеличивает потери тепла
зимой за счет теплопередачи и
вместе с тем теплопоступление
Таблица 7.1
Проект	Тнп здания	Теплопередача		Вентиля- ция	Внутренние тепло- поступления		Потребление чистой энергии	
		зимой	летом		зимой	летом	зимой	летом I
А	Одноэтаж- ное, с крышей, имеющей засыпку	—6023	+41	—1507	+5900	+1700	— 1630	+ 1741
А-2	Одноэтаж- ное, с крышей без засыпки	—6255	+1615	-1507	+5900	+ 1700	—1862	+3315
Б	Двухэтаж- ное, без световых фонарей	-3871	—771	—1720	+6600	+ 1800	+1009	+1029
Б-2	Двухэтаж- ное со световыми фонарями	—4170	—602	—1720	+6600	+ 1800	+710	+21198
в летнее время возрастает. Хо-
тя применение фонарей замет-
но влияет на потребление энер-
гии, но в целом оно невелико.
В данном примере были ис-
пользованы фонари более эф-
фективные, чем обычные пло-
ские или сферические, так как
они обеспечивают доступ сол-
нечной радиации зимой и зна-
чительно уменьшают ее летом.
7.5.	ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОИМОСТИ
Рассмотрим ориентировоч-
ную стоимость двух вариантов
зданий. Подсчет был выполнен
на основе ряда предположений
° типах конструкций и виде
отделки. Принято, что стены
зданий выполнены из 200-мм
монолитного железобетона; пол
представляет собой 100-мм бе-
тонную плиту. Крыша и пере-
крытие первого этажа двух-
этажного здания выполнены из
железобетонных плит, уложен-
ных в направлении «север —
юг», для поддержания этих
плит над окнами установлены
балки. В проекте Б плиты, уло-
женные в направлении «во-
сток— запад», опираются на
несущие железобетонные пере-
городки. В проекте Б южная
стена ненесущая, имеет стойки
50X150 мм и фиберглассовую
изоляцию толщиной 150 мм.
Принято, что стены и потол-
ки в обоих вариантах имеют
гидроизоляцию на бентонито-
вой основе и теплоизоляцию из
стирофома толщиной 100 мм,
133
покрывающую крышу и верх-
нюю часть стены на высоту
1,5 м. Оба здания оборудованы
воздушной системой отопления
и каминами. Цены на окна,
двери и другие элементы при-
няты по первой категории ка-
чества. Стоимость варианта Б
рассчитана как с учетом свето-
вых фонарей, так и без них.
Хотя фонари выглядят очень
красиво, применение их не обя-
зательно.
В дополнение к двум основ-
ным вариантам сделаны под-
счеты для варианта Л-2. Он от-
личается от варианта А тем,
что в нем отсутствует земляная
засыпка крыши. Стоимость
крыш учтена в обоих случаях.
Одна конструкция представля:
ет собой листы фанеры, уло-
женные по балкам сечением
50x300 мм и покрытые асфаль-
товой изоляцией. Эта конструк-
ция, кроме того, имеет фибер-
глассовую изоляцию толщиной
250 мм и подшивной потолок.
Вторая конструкция выполнена
из деревянных щитов толщиной
62 мм, уложенных по балкам
из клееной древесины. Она
имеет теплоизоляцию толщи-
ной 100 мм из стирофома и
укрыта битумно-гравийной
смесью. Эти два типа конструк-
ции крыши выбраны в качестве
образцов.
Хотя были сделаны лишь
предварительные подсчеты сто-
имости, тем не менее стало оче-
видным, что стоимость строи-
тельства заглубленных зданий
сравнима со стоимостью хоро-
шо выполненных работ по соо-
ружению обычных зданий. Сто-
имость строительства изменя-
ется в зависимости от местопо-
ложения, времени года и ин-
тенсивности строительства в
данном районе.
Предварительный подсчет стоимости здания, долл:
вариант А
170 м2 по цене 447,6 долл/м2	76 100
гараж:
с засыпкой крыши	7325
без засыпки крыши	5325
вариант А-2
обычная крыша
170 м2 по цеие 431,7 долл/м2	73’400
крыша с многослойными балками и гравийно-битумиым защит-
ным слоем
170 м2 по цене 465,8 долл/м2	79 100
вариант Б
250 м2 по цене 436 долл/м2	109 000
гараж (заглубленный)	6855
вариант Б-2
со световыми фонарями
250 м2 по цене 448 долл/м2
Примечания: 1. Стоимость земли не включали.
2.	Стоимость планировочных работ учтена и составляет почти 5 тыс. долл.
3.	Стоимость услуг учтена.
4.	Учтена стоимость отделочных работ (окраска, покрытие пола и т. д.).
5.	Стоимость приборов не включали.
6.	Показатели стоимости приведены для района Миннеаполиса-Сеи-Пол,
1978 г.
7.	Стоимость учитывает накладные расходы в размере 10%
184
Довольно часто подрядчик
устанавливает более высокие
цены на новые конструкции,
что объясняется, главным об-
разом, плохим знанием матери-
алов и технологии. Это может
привести к повышению стоимо-
сти заглубленного здания, хотя
производство работ может быть
очень простым. По мере накоп-
ления опыта работы с новыми
конструкциями цены на строи-
тельство могут постепенно по-
нижаться.
Еще одна трудность, с кото-
рой можно столкнуться при
строительстве заглубленных
зданий, состоит в том, что под-
рядчики, специализирующиеся
на возведении деревянных кон-
струкций, иногда не имеют
опыта или просто незаинтере-
сованы в возведении конструк-
ций другого типа. Многие ре-
шения заглубленных зданий,
например, двухэтажные, лучше
знакомы подрядчикам, имею-
щим опыт строительства ком-
мерческих зданий. Таким обра-
зом, может оказаться, что
лишь немногие подрядчики
способны строить здания по-
добного типа и заинтересованы
в строительстве таких неболь-
ших домов для одной семьи.
Этой проблемы можно было
бы избежать при массовой за-
стройке.
Сравнивая заглубленной
здание со зданием обычного ти-
па, важно учитывать эксплуа-
тационные затраты. Истинная
стоимость здания не может со-
стоять только из стоимости зе-
мельного участка и капиталь-
ных затрат. В нее должна
включаться стоимость отопле-
ния и охлаждения, а также экс-
плуатационные расходы. Раз-
меры этих затрат определить
заранее невозможно в связи
с постоянными изменениями
уровня цен. Во всяком случае,
очевидно, что цены на энергию
будут непрерывно расти. При
увеличении стоимости энергии
заглубленное здание становит-
ся экономически более эффек-
тивным, чем обычное. Напри-
мер, в разделе энергетическо-
го анализа показано, что на
6000 кВт-ч меньшая отопитель-
ная нагрузка заглубленного
здания позволяет его сравни-
вать с хорошо изолированным
обычным зданием. Принимая
стоимость 1 кВт-ч энергии рав-
ной 0,06 долл, (без учета ин-
фляции), можно определить,
что годовая экономия только
на энергии составит 360 долл.
Если же учесть расход энергии
на охлаждение, то экономия
будет еще больше.
Другая особенность заглуб-
ленных зданий состоит в том,
что они имеют лишь одну сте-
ну, которая требует затрат на
поддержание ее в рабочем со-
стоянии. Размеры эксплуата-
ционных расходов часто не учи-
тывают, а они могут быть весь-
ма значительными. Хотя капи-
тальные затраты на строитель-
ство заглубленного здания ино-
гда несколько выше, чем у
обычных зданий, но эксплуата-
ционные расходы у них значи-
тельно ниже. Идея строитель-
ства таких долговечных, мало-
энергоемких домов, требующих
небольших эксплуатационных
затрат, весьма привлекательна
в эпоху ограниченных матери-
альных и энергетических ре-
сурсов.
135
ЧАСТЬ II
ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ЗАГЛУБЛЕННЫХ ЖИЛИЩ
Рассмотрим различные типы, де-
тали и варианты проектных решений,
подтверждающие возможность строи-
тельства заглубленных зданий, кото-
рые отвечают различным потребно-
стям н вкусам. Причем земляная за-
сыпка позволяет использовать расти-
тельность в качестве «живого мате-
риала», который каждый сезон изме-
няет внешний вид здания.
Для большинства зданий приме-
няли обычные конструкции, хотя мы
приводим несколько примеров ис-
пользования арок, куполов и оболо-
чек. Информация, полученная рт
владельцев и архитекторов, свиде-
тельствует о том, что стоимость этих
зданий близка к стоимости обычных
зданий. Согласно имеющимся дан-
ным, осложнений в процессе эксплуа-
тации этих зданий не возникает; вла-
дельцы дали самую высокую оценку
своим заглубленным жилищам.
В настоящем разделе рассмотре-
ны 16 типов существующих зданий
и два проектных решения. Поскольку
возможность анализа была ограниче-
на только районом Миннесоты, в гла-
ве «Проекты для холодного клима-
та» описаны здания, расположенные
в этом климатическом районе, но в
главе «Проекты для теплого клима-
та» рассмотрены здания различных
типов. При выборе примеров не учи-
тывалась энергетическая эффектив-
ность или другие особенности; было
выбрано максимальное число домов
разных типов.
Глава 8
ПРОЕКТЫ ЗДАНИЙ ДЛЯ ХОЛОДНОГО КЛИМАТА
8.1.	«УИНСТОН-ХАУС»
Местоположение:
Лайм (Нью-Хемпшир)
Архитектор:
Дон Метц
Конструктор:
Фрэнк Замечник
Год строительства:
1972
Фото:
Дон Метца, Роберта Пер-
рона
Общая площадь:
260 м2, включая гараж
Толщина засыпки:
30 см
Конструкции: стены из бе-
тонных блоков; покрытие
из фанеры по деревян-
ным балкам
Изоляция:
для крыши — прессован-
 ный фибергласс толщи-
ной 4 см; для стен — зо-
нолит в пустотах бло-
ков, для пола — поли-
уретан толщиной 2,5 см
(только по периметру)
Гидроизоляция:
для крыши — пять слоев
угольной и битумной ма-
стики; для стен — два
слоя угольной и битум-
ной мастики; для пола
изоляции нет
Система отопления:
горячее водоснабжение,
местное отопление.
136
Дом, возводимый по проек-
ту архитектора Дона Метца,
был продан до окончания стро-
ительства. «Уинстон-Хаус» —
образец типичного здания воз-
вышающегося типа, располо-
женного на склоне, что обеспе-
чивает обзор на 50 миль (см.
рис. 81, план: 1—спальня; 2—
общая комната; 3 — гостиная;
4 — спальня хозяев; 5 — гараж;
6 — вспомогательное помеще-
ние; 7 — кухня; 8 — столовая;
9 — кладовая). Все вспомога-
84 1
86
85 |
2'
тельные помещения располо-
жены вдоль задней стены дома,
а спальни и жилые комнаты —
вдоль южной стены, имеющей
большую площадь остекления
для обеспечения обзора и ис-
пользования солнечной энергии
зимой. Затенение в летнее вре-
мя обеспечивается устройством
нависающих элементов. Несу-
щие стены здания выполнены
из бетонных блоков (внутрен-
ние из пенобетона) с крышей
из фанеры по деревянным бал-
кам, укрытой засыпкой тол-
щиной от 30 до 40 см.
Владельцы очень довольны
зданием и не испытывают ка-
ких-либо осложнений при
его эксплуатации. Архитектор
Метц остался также доволен
достигнутыми результатами и
вскоре начал проектировать
аналогичное здание для себя
на соседнем участке (см. Белд-
топ Дагаут).
8.2.	«БЕЛДТОП-ДАГАУТ»
Местоположение:
Лайм (Нью-Хемпшир)
Архитектор:
Дон Метц
Год строительства:
1977
Фото:
Дон Метца
Общая площадь:
205 м2
Толщина засыпки:
200 мм
Конструкции:
стены из бетонных бло-
ков; крыша из фанеры
по деревянным балкам
88
87
139
Рис. 90
Рис. 89. Белдтоп Дагаут. Разрез по во-
сточной (западной) стене:
1 — подвал; 2 — теплый воздух
Изоляция:
слой уретана; для кры-
ши 7,5 см, для стен 5 см.
Гидроизоляция:
асфальтовая мастика —
для крыши 5 слоев, для
стен 2 слоя
Система отопления:
дровяная печь, нефтяная
топка
Системы охлаждения:
нет
Дом построен на участке,
аналогичном тому, на котором
возведен «Уинстон-Хаус» и на
этом аналогия кончается. В от-
личие от «Уинстон-Хаус», име-
ющего четкую прямоугольную
планировку (7 — общая комна-
та; 2 — кухня; 3 — столовая;
4 — спальня хозяев; 5 — вспо-
могательное помещение; 6 —
спальня), этот дом имеет стены
криволинейных очертаний, в
ряде случаев применены ароч-
ные перекрытия отдельных по-
мещений и т. д. Метц хотел
продемонстрировать, что «за-
глубленное здание не имеет
ограничений в конфигурации и
предоставляет архитектору
полную свободу», а также, что
«технология строительства за-
глубленных зданий проста и
базируется на применении
обычных методов». Как и для
«Уинстон-Хаус», для строи-
тельства этого дома Метц ис-
пользовал бетонные балки и
дерево. Отопление здания осу-
140
Рис. 91
ществляется главным образом
дровяной печью, однако в цо-
кольном этаже находится не-
фтяная топка, которая также
может использоваться при не-
обходимости. Цокольный этаж
служит для складирования
дров, что способствует увлаж-
нению воздуха. Метц показал,
что для отопительного сезона
1977 г. ему было достаточно
около 30 м3 дров. Стоянка для
машин расположена на поверх-
ности земли с восточной сто-
роны здания. Толщина земля-
ной засыпки 200 мм, что впол-
не достаточно для роста и паз-
вития довольно крупной расти-
тельности. Большие световые
фонари обеспечивают естест-
венное освещение центрально-
го зала и кухни.
Оба проекта Метца решены
специально для района Нью-
Хемпшира с его суровой зимой;
оба здания прекрасно вписы-
ваются в окружающий ланд-
шафт.
8.3.	«ЭКОЛОДЖИ-ХАУС»
Первый из домов типа
«Эколоджи-Хаус» архитектор
Джон Бернард построил в
1973 г. для себя в качестве да-
чи и, в то же время, чтобы про-
демонстрировать характеристи-
ки заглубленных зданий. Ог-
ромный успех этого проекта
привел к тому, что Бернард за-
проектировал еще четыре зда-
ния атриумного типа (один с
двумя внутренними дворика-
ми) и три здания возвышаю-,
щегося типа, располагаемых на
склонах.
Решения, предложенные
Бернардом, вызвали дискуссию
по вопросу строительства под-
земных жилищ. К достоинст-
вам зданий этого типа следует
отнести в первую очередь
уменьшение (на 75%) расхо-
дов на отопление и охлажде-
ние, снижение (почти на 25%)
стоимости строительства, экс-
плуатационных затрат и мер
пожарной безопасности, а так-
же более низкие по сравнению
с обычными страховые расхо-
ды, затраты на изоляцию от со-
седних владений и источников
шума, а также на сохранение
окружающего ландшафта.
В проектах «Эколоджи-Ха-
ус» предусмотрено применение
простых, стандартных решений
и элементов конструкций, ко-
торые легко осуществимы цд
141
Разрез
Рис. 92. Проект «Эколоджи-Хаус»:
1 — общая комната; 2 — открытый атри-
ум; 3 — спальня; 4 — вход; 5— ванная;
6 — вспомогательное помещение; 7 — кух-
ня-столовая; 8 — камни
практике. Во всех зданиях
«Эколоджи-Хаус» используют-
ся монолитные железобетонные
стены, стальные каркасы и
сборные железобетонные эле-
менты покрытий. Простота про-
изводства работ позволяет при-
менять труд даже не очень ква-
лифицированных рабочих. Это
может быть очень выгодно вла-
дельцу-строителю и позволит
добиться ему еще большей эко-
номии в результате снижения
стоимости строительно - мон-
тажных работ.
Наиболее интересный вари-
ант представляет собой здание,
спроектированное на склоне и
построенное в г. Стоу (Масса-
чусетс). Крытый атриум обес-
печивает эффективное исполь-
зование пассивной солнечной
энергии. Воздух прогревается
в нижней части здания; за счет
естественной циркуляции до-
полнительное тепло поступает
в помещение. Владельцы этого
дома получают еще одно пре-
имущество, выращивая на кры-
ше овощи.
Местоположение:
Остервилль (Массачу-
сетс)
Архитектор:
Джон Бернард
Год строительства: 1973
Общая площадь:
112 м2
Толщина засыпки крыши:
от 250 до 500 мм •
Конструкции:
железобетонные стены;
покрытие из железобе-
тонных плит по сталь-
ным балкам
Изоляция стен и крыши:
из стирофома (толщина
слоя 50 мм)
Отопление:
солнечные коллекторы с
напорной воздушной си-
стемой, с топкой
Охлаждение:
142
Рве. М
143
0<24 S
Рис. 95,
A-A
Рис. 96. «Эколоджи-Xayc»:
/-вход; 2 — спальня №3;	3 —гараж-.
4 — ванная комната; 5 — вспомогательное
помещение; 6 — комната для механическо-
го оборудования; 7 — спальня К? 2; 8 —
кабинет; 9 — крытый атрнум; 10 — общая
комната; // — Столовая; 12— кухня; 13 —
спальня № 1
144

Рис. 97
Рис. 98
145
Рис. 99
напорная воздушная си-
стема
Расход энергии:
25% от обычного рас-
хода
Местоположение:
Стоу (Массачусетс)
Архитектор:
Джон Бернард
Общая площадь:
214 м2
Толщина засыпки:
146
Рис. 103.
375 мм
Конструкции:
стены железобетонные
предварительно напря-
женные толщиной
200 мм;
крыша из сборных желе-
зобетонных плит толщи-
ной 200 мм
Изоляция стен и крыши:
из стирофома (толщина
слоя 50 мм)
Гидроизоляция стен и по-
толка:
из трех слоев рубероида
с гудроном
Система отопления:
напорная воздушная с
тепловым насосом
Расход энергии:
50—60% расхода обыч-
ного здания тех же раз-
меров.
8.4.	«ДЖОУНС-ХАУС»
С восточной стороны здания
хорошо просматривается вход
и гараж. Кроме основной своей
функции блок «вход-гараж»
выполняет функцию опорной
конструкции для солнечных
коллекторов, ориентированных
на юг. Стены — пустотные же-
лезобетонные, покрытие из
сборных железобетонных плит.
В отличие от других зданий
«Джоунс-Хаус» имеет деревян-
ный пол, который служит пере-
крытием технического под-
полья. Техническое подполье
выполняет функцию системы
распределения теплого возду-
ха, поэтому пол в здании по-
стоянно теплый. Хотя стои-
мость его несколько выше, при-
менение такой конструкции по-
ла позволяет уменьшить стои-
мость системы отопления в це-
лом.
Еще одна интересная осо-
бенность конструкции этого
здания состоит в том, что тем-
пературные швы отделяют вну-
тренние стены и козырек от на-
ружных стен. Между внутрен-
ними и наружными элементами
конструкции уложен слой сти-
рофома толщиной 50 мм, что
значительно уменьшает тепло-
потери.
«Джоунс-Хаус», располо-
женный на крутом берегу реки
Сен-Крокс, представляет собой
образец здания заглубленного
типа, которое имеет простую
планировку и одну открытую
стену, что отражает желание
владельца построить заглуб-
ленное здание, стоимость кото-
рого аналогична стоимости
147
Рис. 102. Устройство теплоизоляции из стирофома и бентонитовой гидроизоляции
Рис. 100. «Джоунс-Хаус». Деталь крыши
1 — слой земли толщиной 300 мм; 2 — слой поли-
этилена; 3—песчано-бептоиитовая смесь; 4— пес-
чаная подсыпка (толщиной от 50 до 150 мм); 5 —
теплоизоляция из полистирола толщиной 200 мм;
6 — защитный слон, полиэтилен, бентонит; 7 —
железобетонная плита толщиной 200 мм; 8 —
температурный шов, заполненный полистиреном
толщиной 50 мм; 9 — гидроизоляция стыка (поли-
этилен); 10 — поясок
Рис. 101. «Джоунс-Хаус». План
1 — спальня хозяев; 2— встроен-
ный шкаф; 3 — ванная; 4 — кладо-
вая; 5 — спальня; 6 —столовая;
7 — общая комната; 8 — камин;
9 — вспомогательное помещение;
10 — кухня; // — гараж; /2 — тех-
ническое продуваемое подполье
148
обычного здания при макси-
мальной засыпке. Хотя ориен-
тировка окон на юг позволяет
максимально использовать пас-
сивную солнечную энергию,
тем не менее предпочтение бы-
ло отдано варианту здания, при
котором обеспечивается наи-
лучший обзор, когда окна ори-
ентированы на запад.
Местоположение:
Ниа-Стиллуотер (Вис-
консин)
Архитекторы:
Кармоди и Эллисон
Конструкторы:
Деррик Джонс и Джон
Кармоди
Общая площадь:
140 м2 + блок «вход-га-
раж» площадью 167 м2
Толщина засыпки:
300 мм
Конструкции:
стены монолитные желе-
зобетонные, покрытие из
сборных железобетон-
ных плит, пол деревян-
ный по балкам
Изоляция из стирофома:
для крыши толщина
слоя 200 мм, для стен
100 мм
Гидроизоляция:
на бентонитовой основе
Система отопления:
напорная воздушная с
электроподогревом и по-
дачей воздуха в техниче-
ское подполье; топка
дровяная.
8.5.	«КЛАРК-НЕЛЬСОН-ХАУС»
Местоположение:
Равер-Холлс (Вискон-
син)
Архитектор:
Майкл Макгир
Инженеры:
Пол Бред оу и ассоши-
ейтс, Сен-Пол (Минне-
аполис)
Год строительства:
1972
Общая площадь:
233 м2
Толщина засыпки:
не менее 150 мм
Конструкции:
стальные арки, пол бе-
тонный по лагам
Изоляция:
внутренняя набрызго-
вая, полиуретановая
(толщина слоя 50 мм)
Система отопления:
напорная воздушная с
нефтяной топкой
Система охлаждения:
нет
Расход энергии:
уменьшен на 25%
Вариант «Кларк-Нельсон-
Хаус» служит примером того,
как заглубленное здание мо-
жет быть вписано в окружаю-
щую среду. Оно расположено
в склоне холма, имеет круг-
лую форму и не выделяется на
местности. Естественная дре-
весная и кустарниковая рас-
тительность при строительстве
не была нарушена, на засып-
ке хорошо разрослась трава,
благодаря чему здание стало
частью пейзажа.
Стремясь максимально
удовлетворить интерес заказ-
чика к новым формам, Макгир
создал комбинацию, в кото-
рой, по его словам, совместил
«все преимущества обычного
дома с уникальным использо-
ванием стальных арочных эле-
ментов». Стальные арочные
конструкции, в свое время,
были разработаны для вос-
приятия нагрузок от больших
149
Рис. 105
Рис. 104. «Кларк-Нельсон-Хаус». План, разрез:	J
/ — общая комната; 2 —студия; 3 — световой фонарь; 4— спальня; 5 — ванная; 6 — гости- Ц
ная; 7 — кухня; в —комната для стирки; 9 —комната для механического оборудования!
15Q
масс земли, но сейчас, глав-
ным образом, используются
для сооружения систем водо-
отведения, дорожного и гидро-
технического строительства.
Расположив рядом две ароч-
ные конструкции (одну для
уединенных, а вторую для об-
щих помещений) и обеспечив
их вспомогательными помеще-
ниями, Макгир использовал
строгие геометрические фор-
мы для создания интересных
динамичных пространств. Вну-
тренние поверхности покрыты
слоем полиуретановой изоля-
ции методом набрызга, что
одновременно послужило от-
делкой помещения, придав
ему мягкие очертания. Однако
применять полиуретан для от-
делки наружных поверхностей
Рис. 107
151
не рекомендуется государст-
венными нормами.
По сравнению с конструк-
циями, где применяется пло-
ская кровля (бетонная или де-
ревянная), требующая мас-
сивных поддерживающих эле-
ментов, арочная конструкция
значительно более экономич-
на как по расходу материалов,
так и по стоимости. Переоце-
нить применение этого типа
конструкций для заглублен-
ных зданий невозможно, необ-
ходимо только найти возмож-
ности для более широкого ис-
пользования таких конструк-
ций, какие были применены
для Кларк-Нельсон-Хаус.
8.6.	«КАРСКИ-ХАУС»
Местоположение:
Сен-Кру Фоллс (Вис-
консин)
Авторы проекта и строи-
тели:
супруги Карски
Год строительства:
строится
Общая площадь:
186 м2
Конструкции:
стены из бетонных бло-
ков, применяемых в
сельском строительстве
для силосных ям; пол и
покрытия монолитные
железобетонные
Конструкция здания весь-
ма оригинальна. Здание спла-
нировано таким образом, что
80% стен находится на 1,5 м
ниже уровня земли, но с обоих
этажей открывается красивый
вид на пруд и луг. Толщина
стены с окном, ориентирован-
ной на юг, 250 мм; остекление
тройное. .Планировка здания
определилась в результате ис-
пользования блоков, применя-
емых для строительства силос-
ных ям, что привело к созда-
нию сооружения с криволи-
нейным в плане очертанием
стен, обеспечивающим лучшее
восприятие нагрузок от давле-
ния земли. Работы выполня-
ются исключительно просто:
необходимо лишь уложить
блоки. Показанные на фото-
графии стены смонтированы в
течение двух дней.
8.7.	«ТОПИК-ХАУС»
Местоположение:
Шейкопи (Миннесота)
Автор проекта:
Джо Топик
Год строительства:
1977
Общая площадь:
223 м2
Толщина засыпки:
430 мм
Конструкции:
стены и крыша из сбор-
ных железобетонных
элементов
Изоляция из стирофома:
для крыши слой толщи-
ной 150 мм, для стен
110 мм
Гидроизоляция стен и кры-
ши:
на бентонитовой основе
Система отопления:
тепловой насос
«Топик-Хаус»—здание воз-
вышающегося типа. Окна всех
жилых помещений выходят на
поверхность земли. Несмотря
на то, что с северной стороны
открывается прекрасный вид
на долину р. Миннесота, окна
здания были ориентированы
на юг с целью максимально-
го использования солнечной
энергии. С этой стороны перед
152
Рис. 108
зданием расположены поло-
гие холмы и прямо перед зда-
нием — искусственный пруд.
За счет концентрации всех
жилых помещений в централь-
ной части здания, а всех спа-
лен в одном крыле удалось
избежать длинного коридора,
характерного для зданий это-
го типа.
Стены здания выполнены
из предварительно напряжен-
ных железобетонных панелей,
а стены из пустотных панелей.
Снаружи стены покрыты сло-
ем стирофома толщиной
110 мм, а крыши — слоем тол-
щиной 150 мм. Кроме того,
внутренние поверхности отде-
ланы гипсовой штукатуркой
по стирофому толщиной 30 мм.
Поскольку наружные по-
верхности стен оштукатурены
и окна имеют виниловые уп-
лотнения, уменьшаются затра-
ты на эксплуатацию. Обычно
у зданий с низкими эксплуа-
Рис. 109. «Карски-Хаус», (а — план второ-
го этажл^^^— план первого этажа):
/ — спальня; 2 — ванная; 3 —гараж; 4 —
мастерская; 5— комната для стирки; 6 —
общая комната-, 7 — кухня; 8 — столовая;
9 — камни
153
0124 8
А-А
Рис. ПО. «Топик-Хаус»:
/ — спальня; 2 — вспомогательное помеще-
ние; 3—деревянная подпорная стенка;
4 — спальня хозяев; 5 —ванная хозяев;
6 — ванная; 7 — комната для стирки и
механического оборудования; 8 — заглуб-
ленный холл; 9— столовая; 10— гости-
ная; // — кухня; 12— общая комната;
13 — гараж
Рис. 111. Деталь стены:
/ — гипсолитовая штукатурка; 2 — арми-
рованная теплоизоляция из стирофома
толщиной 40 мм; 3 — железобетонная сте-
на толщиной 300 мм; 4 — бентонитовая
гидроизоляция; 5 — теплоизоляция из сти-
рофома толщиной 75 мм; 6 — грунт
Рис. 112
154
I
Рис. 114
155
Рис. ИЗ
тационными затратами стои-
мость материалов более высо-
кая. Однако из-за незначи-
тельной площади открытых
поверхностей заглубленное
здание требует небольших экс-
плуатационных затрат при не-
высокой общей стоимости.
8.8.	«ДЭВИС-КЕЙВ»
Местоположение:
Армингтон (Иллинойс) ’
Автор проекта и строитель:
Энди Дэвис
Год строительства:
1975
Общая площадь:
112 м2 + 74 м2
Толщина засыпки:
75—100 мм
. Конструкции:
пол, стены, потолок вы-
полнены из предвари-
тельно напряженного
монолитного железобе-
тона
Изоляция из стирофома:
для крыши толщина 1
слоя 25 мм, для стен 1
толщина 25 мм на глу- |
бину 2,5 м от поверхно- 1
сти земли	J
Система отопления:	|
печь Франклина	|
Система охлаждения:	1
не требуется	’
Энди Дэвис пришел к вы- j
воду, что заглубленное здание 1
может быть весьма эффектив- ]
но с энергетической точки зре- ]
ния и весьма удобно для j
жилья. Вместе с семьей он по- 1
строил «Дэвис-Кэйв» стой- ।
мостью 15 тыс. долл (включая j
стоимость отделки и оборудо- |
вания).	J
Основная часть здания 1
(прямоугольная секция была |
добавлена позже) решена в I
форме восьмигранника, чтобы!
уменьшить длину свободно-1
стоящих стен. Внутренняя I
часть выполнена из монолит- |
ного железобетона; толщина!
покрытия 300 мм, толщина!
156
назрез
Рис. 116
Рис. 115. «Дэвис-Кейв»:
/-—общая комната; 2 — столовая-гости-
ная; 3 — ваииая; 4 —спальня; 5 —спальня
хозяев; 6— кладовая; 7 — кухня; 8 — ту-
алет-ванная
Рис. 118
Рис. 117
157
Рис. 119
Рис. 120. «Биг-Аутдорз-доум» (а —
план второго этажа; б — план первого
этажа; в — разрез):
/—спальня хозяев; 2 — оконные про-
емы на всю высоту; 3 —общая ком-
ната; 4— комната для стирки; 5 —
крытая галерея-, 6 — солярий; 7 —
Спальня; 8 — вестибюль; 9 — общие
помещения; 10 — кухня; // — кладовая;
/2 — энергоблок; 13 — фойе
Разрез
153
задней и боковых стен 200 мм,
а передней и единственной от-
крытой стены 300 мм. На во-
прос о том, насколько целесо-
образно применять в качестве
отделки естественный камень,
Дэвис ответил: «Основная при-
чина использования естествен-
ного камня в том, что он дей-
ствительно красив и создает в
доме атмосферу, к которой мы
стремились. Мы хотели жить
в пещере... и камни, покрыва-
ющие стены и потолок, созда-
ют впечатление пещеры. Во-
вторых, камни будут сохра-
нять свой прекрасный естест-
венный вид в течение долгого
времени».
В первую зиму на отопле-
ние было израсходовано 9 м3
дров. Однажды во время бу-
рана дом занесло снегом и в
течениё четырех суток он не
отапливался из-за отсутствия
дров. Дэвис отмечает, что «су-
точное понижение температу-
ры в помещении составляло
только 2°. На улице в это вре-
мя было —27 °C, а температу-
ра в неотапливаемом здании
снизилась лишь с 21 до 17°С.
Говоря по правде, я мог бы
принести дров на день или два
раньше, чем сделал это в ито-
ге... но дома было так уютно,
что я не хотел выходить. Нам
не о чем было волноваться».
В настоящее время Энди
Дэвис оформляет авторские
права на здания.
8.9.	«БИГ АУТОДОРЗ ДОУМ»
Местоположение:
пока не построен
Авторы проекта: «Биг Аут-
дорз пипл»
Общая площадь
Толщина засыпки:
разная
Конструкции:
9-метровые купольные
конструкции
Изоляция:
из уретана (толщина
слоя 190 мм)
Система отопления:
напорная воздушная
Проект предусматривает
строительство дома на южном
склоне холма в виде трех по-
лусфер с засыпкой задней ча-
сти здания. В одной из полу-
сфер предполагается разме-
стить три спальни и ванную
комнату; в другой полусфере,
жилые помещения расположе-
ны на втором этаже, а на пер-
вом находятся кухня, столо-
вая и общая комната. Малая
полусфера служит крытой ве-
рандой и является частью вхо-
да в здание. Жилые помеще-
ния имеют окна сложной кон-
фигурации; в спальне обору-
дован солярий. Окна оборудо-
ваны затекающими элемента-
ми для уменьшения теплопо-
ступлений летом и надежными
запирающими устройствами,
обеспечивающими сохранение
тепла зимой. Преимущество
домов сферической конструк-
ции заключается в том, что
при минимальной поверхности
они позволяют создавать мак-
симальный объем. Эта конст-
рукция способна воспринимать
большие нагрузки; она пред-
ставляется весьма целесооб-
разной для строительства за-
глубленных зданий.
159
Глава 9
ПРОЕКТЫ ЗДАНИЙ ДЛЯ ТЕПЛОГО КЛИМАТА
9.1. «СОЛЯРИЙ»
Местоположение:
Винсентаун (Нью-
Джерси)
Архитектор:
Малкольм Уэллс
Год строительства:
1975
Общая площадь:
260 м2
Толщина земляной засып-
ки:
60 см
Конструкции:
стены из бетонных бло-
ков; покрытие из фане-
ры по деревянным бал-
кам
Изоляция стен, потолка и
пола:
из стирофома (толщина
слоя 62 мм)
из бутиловой резины
толщиной 3 мм; стены
оштукатурены
Система отопления:
солнечные коллекторы
(типа «Томсон») с не- .
фтяной топкой
Система охлаждения:
обычная с каменным на-
копителем
В отличие от рассмотрен-
ных проектов в «Солярии» по-
пытались совместить энергети-
ческую эффективность с вы-
сокими эстетическими харак-
теристиками заглубленного
здания. Это первый дом за-
глубленного типа с солнечной
системой отопления в Нью-
Джерси. Его нельзя в полном
смысле назвать заглубленным,
однако крыша и стены укрыты
земляной засыпкой. Устройст-
во уклона крыши улучшает
естественное освещение и
сквозную вентиляцию и позво-
ляет сделать вход в здание
непосредственно с поверхности
земли, не прибегая к измене-
нию уровней.
Архитектор Малкольм
Уэллс спланировал здание
«Солярия» аналогично плани-
ровке заглубленных зданий
возвышающегося типа: основ-
ные жилые помещения распо-
ложены вдоль южной стены, а
вспомогательные — вдоль се-
верной с небольшими окнами.
Высокий южный фасад позво-
ляет сделать окна на всю вы-
соту стены от пола до потолка,
плюс высота, необходимая для
установки коллекторов Томсо-
на. Большая высота здания
позволяет устроить в части
здания второй этаж.
В своем буклете «Проекти-
рование заглубленных зданий»
Уэллс пишет, что эффектив-
ность системы солнечного
отопления столь высока, что
зимой 1977 г. для отопления
«Солярия» не возникло необ-
ходимости в дополнительных
источниках тепла.
9.2. «РУССЕЛОТ-ХАУС»
Местоположение:
Таос (Нью-Мексико)
Архитектор:
Рон Макклур
Инженер:	;
Бак Роджерс
160
в-в
Полный разрез
Рис. 121. Солярий:
1 — спальня; 2 — встроенный шкаф; 3 —
холл; 4 — кладовая; 5 — воздуховод при-
точной системы; 6 — воздуховод вытяж-
ной системы; 7 — солнечные лучи зимой;
8 — то же, летом; 9 — вспомогательная
комната; 10— столовая; 11 — общая ком-
ната; 12 — студия; 13 — темная комната;
14 — кухня; 15 — комната для стирки;
16 — ванная
Рис. 122. Деталь крыши:
1 — балка; 2 — теплоизоляция толщиной
40 мм; 3 —защитный слой; 4 — рулонный
материал; 5 — брус вокруг всей крыши
для закрепления рулонного материала;
6 — наружная обшивка
6 Зак. 1291
161
162
Год строительства:
1971
Общая площадь:
326 м2
Толщина земляной засып-
ки:
от 300 до 400 мм
Конструкции:
крыша представляет со-
бой деревянные кон-
сольные плиты толщи-
ной 4X6 м, стены из бе-
тонных блоков
Изоляция крыши
выполнена только из
дерна, стен — из пемзы
в блоках, пола — из
слоя глинистого сланца
Гидроизоляция крыши
рулонная, а стен — об-
мазочная битумная
Система отопления:
6»
163
Рис. 127. «Русселот-Хаус»:
1— столовая; 2 — кухня; 3 — гостиная; 4 —
студия; 5 —общая комната; 6 — спальня;
7 — вспомогательные помещения для хо-
зяев; 8 — спальня хозяев; 9 — мастерская;
10 — ванная
Рис. 128. Деталь крыши:
1 — штукатурка; 2 — железобетонная бал-
ка; 3 — трубка для отвода конденсата;
4 — наружная штукатурка; 5 —гравий;
6 — обшивка; 7 — металлическая крепеж-
ная деталь; 8 — распыляющая насадка
для орошения травы; 9— деревянный
листовой материал; 10 — гудронный слой;
11 — деревянные щиты: 12— земляная за-
сыпка с травянистой растительностью
напорная воздушная с
электроподогревом.
«Русселот-Хаус» представ-
ляет собой невысокое здание,
выполненное в стиле жилых
помещений Юго - Западной
Америки. Оно носит черты, ха-
рактерные для района Нью-
Мексико: закругленные углы,
кладка из бетонных блоков. В
здании использовано много
элементов, присущих домам
индейцев, всегда населявших
эти территории, и домам из
дерна, которые строили пио-
неры. В данном случае их сле-
дует рассматривать не только
как дань истории, но и как
элементы, улучшающие тепло-
вые характеристики здания.
Архитектору Рону Макклу-
ру представилась возмож-
ность осуществить на практи-
ке мечту о заглубленном зда-
нии, которую он вынашивал
со времени окончания коллед-
жа. В заглубленном здании он
видит средство экономии энер-
гии и слияния архитектуры с
природой. Это здание внешне
значительно отличается от ок-
ружающих его и можно ду-
мать, что оно имеет сложную
планировку; на самом деле
его планировка очень проста
и рациональна. Говоря о про-
стоте планировки здания,
нельзя не отметить большого
разнообразия элементов, под-
держивающих крышу. Хотя
это здание отнесено к катего-
рии заглубленных, его можно
видеть на фоне прекрасного
ландшафта Таоса.
164
Рис. 131
165
9.3. РЕЗИДЕНЦИЯ «БОРДИ»
Местоположение:
Остин (Техас)
Архитекторы:
Коффее и Криер
Инженер:
Джордж Максвелл
Год строительства:
1975
Общая площадь:
186 м2
Толщина засыпки:
35—45 мм
Изоляция крыши:
уретановая (слой тол-
щиной 75 мм)
Гидроизоляция крыши
мембранная, стен — из
мастики по фиберглас--
су, пола — пластиковая
Система отопления:
водяная с солнечным
подогревом и напорная
воздушная с электро-
подогревом
Система охлаждения:
раздельная, электриче-
ская
Расход энергии:
около 50% расхода энер-
гии в обычных зданиях
В этом проекте учтены и
особенности климата, и требо-
вания владельца к заглублен-
ному зданию. В условиях ро-
ста цен на топливо и энергию,
клиент хочет, чтобы здание
было комфортабельным и в то
же время требовало мини-
мальных эксплуатационных
затрат. Благодаря климатиче-
ским условиям Техаса приме-
нение систем солнечного ото-
пления весьма эффективно;
размещение здания под землей
уже сейчас позволяет сокра-
тить расход энергии на 50%.
В результате прошедших двух
ураганов выявились дополни-
тельные преимущества заглуб-
ленных зданий, в том числе
решенных с атриумом.
Внутренний двор размером
6X9 м представляет собой
часть общей планировки зда-
ния. Он не только улучшает
естественное освещение и вен-
тиляцию, но и служит своеоб-
разным дополнительным поме-
щением, а кроме того, обеспе-
чивает внутренние коммуника-
ции в здании, соединяя дет-
ские комнаты с основными
жилыми помещениями здания.
Внутренний двор соединяет
различные части здания и в
том случае, когда оно исполь-
зуется для других целей. Хотя
такое решение коммуникаций
приемлемо только для усло-
вий теплого климата, но пере-
крытый внутренний дворик
может с успехом выполнять те
же функции в условиях север-
ного климата.
Дом «Борди» не является
полностью заглубленным, он
только частично заглублен в
невысокий холм и засыпан
слоем земли толщиной от 35
до 45 мм. Скатная крыша
обеспечивает большую высо-
ту комнат и вместе с тем соз-
дает видимую форму здания
снаружи. Солнечные коллекто-
ры смонтированы на самостоя-
тельной простой опорной кон-
струкции, а на земляной за-
сыпке высажена естественная
дикорастущая трава и цветы.
9.4. «ДЮН-ХАУС»
Местоположение:
Атлантик Бич (Флори-
да)
Архитектор:
Уильям Морган
166
План
Рис. 132. Резиденция Борди:
/ — общая комната; 2 — кабинет;
3— спальня хозяев; 4—вспомога-
тельное помещение; 5 —ванная;
6 — спальня; 7 — атрнум; 8 — кры-
тый вход; 9 — вспомогательное по-
мещение; /0 —кухня; 11 — кладо-
вая; 12 — столовая
Разрез
Конструктор:
Гей дер Бергер Ассо-
шиейтс
Механическое оборудова-
ние:
фирма «Рой Торкиет
Энджинирс»
Год строительства: 1974
Общая площадь:
70 м2 каждого блока
(всего 140 м2)
Минимальная толщина зем-
ляной засыпки 550 мм
Конструкции:
предварительно напря-
женные железобетонные
'оболочки
Изоляция:
не требуется
Гидроизоляция:
жидкая битумная ма-
стика
Отопление и охлаждение:
l'/г т воды, охлаждае-
167
Рис. 134. «Дюн-Хаус» (а — план I этажа;
б — план II этажа):
1 — терраса; 2 — общее помещение; 3 —
спальня; 4 — кухня-столовая; 5 — ванная;
б — помещения II этажа (спальня и ван-
ная)
мой реверсивным теп-
ловым насосом
В течение длительного вре-
мени Уильям Морган проек-
тировал заглубленные дома;
за последние годы он создал
несколько зданий, у которых
наружные стены засыпаны
землей, но крыша имеет обыч-
ную конструкцию. Представ-
ленный здесь «Дюн-Хаус» —
первое здание Моргана с кры-
шей, засыпанной землей; этот
дом сдается внаем. Он уника-
лен во многих отношениях и, в
первую очередь, потому, что
это первый дом на несколько
семей, построенный в стране.
Кроме того, это первое здание,
конструкция которого рассчи-
тана с учетом всех особенно-
стей восприятия нагрузки от
засыпки.
Экономия энергии не явля-
ется основной проблемой для
зданий этого типа, так как
они расположены в условиях
Рис. 135
168
,1
умеренного климата. Темпера-
тура воздуха внутри заглуб-
ленного здания почти постоян-
но поддерживается на уровне
21 °C, поэтому наибольшее
влияние на внутреннюю среду
оказывают пищеприготовле-
ние, освещение, стирка и суш-
ка, а также оставшиеся откры-
тыми двери. Основной целью
при строительстве заглублен-
ного здания Морган считал со-
хранение спокойного рельефа
морского пляжа.
Морган писал: «одна из ос-
новных идей этого проекта со-
стоит в том, чтобы построить
Рис. 137
здание из земли, а не в земле,
так как обычное здание, раз-
мещенное под землей, пере-
гружено. Мы решили наше
здание таким образом, что воз-
действие грунта на конструк-
ции сбалансировано и соответ-
ствующим образом распреде-
лено. Это приводит к тому, что
давление земли делает само
здание прочнее». Таким обра-
зом, предложенная Морганом
конструкция может рассматри-
ваться как основное направле-
ние в области проектирования
заглубленных зданий.
Рис. 13в
169
Местоположение:
Си-Ранчо (Калифор-
ния)
Архитектор:
Дэвид Райт
Год строительства:
1976
Общая площадь:
112 м2 + 37 м2
Толщина засыпки:
150 мм (с естественной
растительностью)
Конструкции:
стены из железобетон-
ных блоков, крыша де-
ревянная по деревянным
балкам, пол выложен с
применением кирпича
и песка
Изоляция;
из стирофома (для кры-
ши и стен толщина слоя
50 мм, для пола —
25 мм)
Гидроизоляция:
(см. детали)
Система отопления:
95% пассивной солнеч-
ной энергии
Система охлаждения:
вентиляция с естествен-
ным побуждением
Потребление энергии:
от 1 до 5% от обычного
потребления
Архитектор Дэвид Райт в
течение многих лет проектиро-
вал дома с солнечным отопле-
нием для юго-западных рай-
онов страны, поэтому весьма
логичным выглядит его следу-
ющий шаг в этой области —
создание заглубленного зда-
ния с солнечной системой ото-
пления, максимально сливаю-
щегося с окружающим ланд-
шафтом. Конструкция крыши
здания, покрытая естествен-
ной растительностью, делает
дом незаметным со стороны
побережья.
В доме всегда достаточно
солнечного освещения, по-
скольку он ориентирован та-
ким образом, что зимой полу-
чает максимальное количест-
во солнечного света. Крыша
имеет относительно неболь-
шой уклон,-что позволяет сол-
нечной радиации в зимнее вре-
мя проникать на всю глубину
помещений. Это привело к то-
му, что зимой 1976—1977 гг.
99% потребности здания в теп-
ле было покрыто за счет ис-
пользования пассивной сол-
нечной энергии. Такое решение
освещения заставляет приме-
нять для отделки материалы,
которые могли бы аккумули-
ровать солнечную энергию
(бетон для стен и кирпич для
пола). Световые фонари слу-
жат для улучшения естествен-
ного освещения и вентиляции
в летнее время.
Благодаря продуманной
планировке здания и устройст-
ву земляной засыпки удалось
создать помещение, подобное
атриуму, которое полностью
открыто на юг и закрыто от
господствующих ветров, и та-
ким образом, имеет свой мик-
роклимат. Райт убежден, что-
использование солнечной энер-
гии вместе с заглубленными
зданиями представляет собой
образец ландшафтной архи-.
тектуры и имеет большое бу-
дущее. В настоящее время он
проектирует еще несколько
аналогичных зданий для юго-
западных районов страны.
170
Рис. 138
Рис. 139
Рис. 140. «Сандаун-Хаус»:
/ — фрамуги: 2—окна с тепловой и ради-
ационной изоляцией (в теплые летние
дни нагретый воздух поднимается вверх,
создавая тягу); 3 — регулируемые пото-
лочные вытяжки (закрываются зимой, от-
крываются летом); 4 — вентиляционная
решетка; 5 —каменная стенка,- 6 — кир-
пичный пол
171

Рис. 141. «Сандаун-Хаус» (план):
/ — гараж; 2~ кабинет; 3~ ванная; 4 —
спальня; 5 — световые фонари; 6 — кухня;
7 — чердак наверху; 8 — комната для
отдыха; 9 — деревья
Рис. 142
Рис. 143
Рис. 144
9.6.	«АЛЕКСАНДЕР-ХАУС»
Местоположение:
Монтесито (Калифор-
ния)
Архитектор:
Роланд Коат
Год строительства:
1974
Общая площадь:
651 м2
Толщина земляной засып-
ки:
разная
Конструкции:
монолитный железобе-
тон
Система отопления:
газовая топка с напор-
ной подачей воздуха
Система охлаждения:
установлена, но не нуж-
на.
«Александер-Хаус» произ-
водит наибольшее впечатление
из всех зданий, построенных
где-либо за последние годы.
Оно расположено на берегу
Тихого океана, в Монтесито,
Калифорния. Местоположение
здания послужило базой для
его конструктивного решения,
а максимальное сочетание его
с ландшафтом отражает инте-
ресы архитектора Роланда
Рис. 145. «Александер-Хаус» (а —план верхнего этажа; б —• план иижнего этажа; в —раз-
рез):
1 — спальня хозяев; 2 — ванная хозяев; 3 — ванная; 4 — студия (внизу); 5—чердак; 6 —
общая комната; 7 — столовая; 5 —бассейн; 9 — кухня; 10— спальня; 11— фотолаборатория
и студия
173
J
Рис. 146
Коата, много лет занимающе-
гося разработкой подобных
сооружений. Владельцу зда-
ния, оказавшему поддержку
при его строительстве, был вы-
дан кредит, что позволило соз-
дать, по отзывам прессы, «один
из лучших образцов архитекту-
ры последнего времени».
На самом деле это не одно,
а два здания: основное здание
двухэтажное, имеет все необхо-
димые жилые помещения, сту-
174
дию, кабинет и темную комна-
ту. Окна выходят на все четы-
ре стороны, а внутренний дво-
рик обеспечивает хороший уро-
вень естественного освещения
жилых помещений. Атриум
служит одновременно для вхо-
да в здание и в качестве сто-
ловой на свежем воздухе. Вин-
товая лестница ведет в башню
и обеспечивает круговой обзор.
Отдельное здание для го-
стей, не показанное на фото-
Рис. 148
графиях, решено в виде пещер
и все окна в спальнях ориенти-
рованы на восток, а примыкаю-
щие к нему гаражи, решенные
аналогично, выходят на запад.
9.7.	«ГЕЙЕР-ХАУС»
Местоположение:
Цинциннати (Огайо)
Архитектор:
Филип Джонсон
Инженеры:
Б а кст ер, Ходель, Дон-
нелл и и Престон
Год строительства:
1965
Общая площадь:
372 м2
175
Толщина земляной засыпки:
275 мм
Конструкции:
железобетонное покры-
тие толщиной 150 мм,
железобетонные стены
толщиной 300 мм
Изоляция для стен и кры-
ши:
из фомгласа толщиной
50 мм
Гидроизоляция рулонная:
для крыши в 5 слоев,
стен — в 3 слоя, пола —
в 3 слоя
Система отопления:
четыре топки
• Это первое заглубленное
здание, построенное после вой-
ны не в качестве убежища, а в
качестве жилища. Оно пред-
восхитило нашу современную
заинтересованность в сохране-
нии энергии и использовании
земли как строительного мате-
риала.
Архитектор Филип Джон-
сон при проектировании этого
дома добился удачного сочета-
ния элементов земли и воды.
Все жилые помещения имеют
исключительно большие окна,
через которые открывается вид
на красивое озеро и его бере-
га. Поскольку рельеф участка
достаточно однообразен, Джон-
сон соединил здание и озеро в
одну архитектурную компози-
цию, установив на крыше зда-
ния декоративные элементы
цилиндрической формы, кото-
рые выполняют функции вспо-
могательных помещений и све-
товых фонарей.
«Гейер-Хаус» — образец
умелого использования земли в
качестве строительного матери-
ала свидетельствует о том, что
строительство заглубленных
зданий предоставляет огром-
ные возможности для архитек-
турного творчества.
После 12 лет эксплуатации
люди, проживающие в «Гейер-
Хаус», говорят, что «жизнь в
нем доставляет исключитель-
ное наслаждение».
9.8.	«террасол»
Местоположение:
не построен
. Архитектор:
Герман Дейонг
Общая площадь:
149 м2
Толщина земляной засыпки:
600 мм
Конструкции:
стены из бетонных бло-
ков толщиной 200 мм,
покрытие из сборных
железобетонных плит
толщиной 250 мм, пол из
бетонных плит
Изоляция крыши:
из фомгласа толщиной
100—50 мм
Гидроизоляция:
бутиловая мембрана тол-
щиной 25 мм
Система отопления:
солнечные коллекторы и
дровяная топка
«Террасол-1» — первый из
трех заглубленных домов с сол-
нечной системой отопления,
созданных архитектором Дей-
онгом, страстным защитником
проектов, предусматривающих
сохранение энергии и примене-
ние новых ее источников. За-
глубленные здания типа «Тер-
расол» — первый шаг к наибо-
лее совершенным конструктив-
ным решениям; они имеют сол-
нечные панели, обращенные на
юг, и засыпанную землей се-
верную стену, что обеспечивает
176
Рис. 149. Деталь светового фонаря:
1 — металлический корпус с покрытием;
2 — теплоизоляция из стекловаты толщи-
ной 50 мм; 3— рулонная кровля из пяти
слоев; 4 — покровный слой толщиной
200 мм; 5 — защитный гравийпый слой
толщиной 100 мм; 6 — полиуретановая
изоляция толщиной 25 мм; 7 — бетонная
несущая конструкция; 8 — пластиковый
фонарь; 9 — металлический усиливающий
ЦИЛИНДР
План
Рис. 151. «Гейер-Хаус»:
1— спальня хозяев; 2 — кабинет; 3— вестибюль; 4 — коридор; 5 — столовая; 6 — кухня; 7 —
вспомогательное помещение; 8 — спальня для мальчиков; 9 — спальня для девочек; 10—
бассейн; 11— общая комната; 12 — терраса; 13 — камин; /4 —ванная
177
152
153
154
012 4 8
Рис. 155. Террасол
I — тепловые аккумуляторы и солнечные коллекторы; 2 — спальня; 3 — терраса; 4 — кладо-
вые; 5— кухня; 6 — общая комната; 7 — механическое и теплоаккумулирующее оборудова-
ние; 8 — солнечные коллекторы
сохранение энергии. Дровяная
топка может быть необходима
при дефиците солнечной радиа-
ции, а установка ветряного
двигателя позволит обеспечить
полную энергетическую авто-
номность здания.
Все три здания типа «Тер-
расол» решены для плоского
рельефа, хотя могут быть раз-
мещены и на южном склоне.
Они практичны, и архитектор
считает их наиболее целесооб-
разными для пригородных зон.
В качестве конструктивных
элементов использованы обыч-
ные железобетонные плиты и
блоки. Окна кухни и двух мень-
ших спален выходят на юг, а
наиболее большие окна общей
комнаты и спальни хозяев —
Рис. 156. Деталь крыши:
/ — штукатурка; 2 — предварительно на-
пряженная железобетонная плита тол-
щиной 250 мм; 3 —бетонная стяжка тол-
щиной 50 мм; 4 — теплоизоляция из стек-
ловолокна	(50—100 мм); 5 — бутиловая
мембрана (1,6 мм); 6—прокладка, изо-
лирующая грунт; 7 —земляная засыпка
(600 мм); 8 — алюминиевое покрытие; 9 —
солнечный коллектор
на специальные террасы, защи-
щенные от северных ветров.
179
ЧАСТЬ III
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
ПРИЛОЖЕНИЯ
1.	ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ЗАГЛУБЛЕННОГО ЖИЛИЩА
Обычные методы расчета
теплового потока, поступающе-
го через ограждающие конст-
рукции, с учетом долговремен-
ных колебаний климатических
условий, для заглубленного
здания ие приемлемы, так как
приходится учитывать теплоем-
кость земляной засыпки. Вьь
сокая тепловая массивность
конструкции значительно уве-
личивает время изменения мик-
роклимата помещения при из-
менении погодных условий и,
кроме того, в большой степени
ослабляет воздействие этих из-
менений. Таким образом, мак-
симальные сезонные темпера-
туры не могут служить надеж-
ным критерием для расчетов,
так как реакция грунта учиты-
вает и характер процессов,
протекающих в период между
экстремальными значениями
температур.
В университете Миннесо-
ты разработана компьютерная
программа, учитывающая ха-
рактер этих изменений.
Для расчета теплопередачи
выбрана формула, которая не
учитывает внутренние теплопо-
ступления:
67	_
pCp-jr=V(KV7), (1)
где р — плотность материала, кг/м3;
Cf — удельная теплоемкость материа-
ла, Дж/кг-К); К — коэффициент
теплопроводности, Вт/(м-К); t—вре-
мя; Т — температура, выраженная в
соответствующих единицах.
Для сокращения времени
расчетов и расчета каждого из
элементов конструкции предло-
жены еще две формулы. Пер-
вая представляет собой вари-
ант (1) для процесса, идущего
в одном измерении:
„67	6 вт \
рСр ~ "л (/	№
ot	ox \ ox j
Эта формула исключительно
удобна для расчета крыши.
На основании этой первой
программы была разработана
программа, с помощью кото-
рой анализировались характе-
ристики различных типов грун-
тов и изоляции, уложенных на
железобетонные конструкции.
При этом изучались как часо-
вые, так и сезонные изменения
характеристик.
Вторая программа была ос-
нована на двухмерной тепло-
передаче:
67	в	/ 67	\
of	ох	\ ОХ	]
8	/	67 \
оу	\	Оу )
С помощью этой формулы
проводились исследования теп-
ловых свойств здания в тече-
ние года.
180
Для более точного сравне-
ния результатов, полученных
при расчете по формулам (2)
и (3), использовали метод ко-
нечных разностей. Для каждо-
го выбранного интервала опре-
деляли точные значения плот-
ности и удельной теплоемко-
сти; значения теплопроводно-
сти в правой части уравнения
изменились по гармоническому
закону. Преимущество приме-
нения гармонического закона
для анализа характера измене-
ния теплопроводности подтвер-
ждена сериями контрольных
замеров с помощью тепловых
сопротивлений. Анализируя ин-
тервалы, следует иметь в виду,
что лучше выбирать точки, рас-
положенные в середине, чтобы
избежать последующей интер-
поляции.
При составлении разности
уравнений (2) и (3) не следует
прибегать к специальной про-
изводной, в этом случае значи-
тельно упрощается задача
определения характеристик
различных грунтов по времени.
Это тот особый случай, когда
влияние движения влаги дол-
жно быть учтено при анализе.
Граничные условия между
поверхностью земли и соприка-
сающейся с ней поверхностью
ограждающих конструкций,
выраженные через энергетиче-
ский баланс поверхностей, оп-
ределяют по формуле
РГр V § —Qkohb-----
ЛЛПОВ (Т 7в03д)	(4)
где V — объем; ЛВов — площадь по-
верхности, через которую происходит
конвективный теплообмен.
Левая часть уравнения опи-
сывает изменение количества
накапливаемой энергии в ана-
лизируемом объеме. Первая
половина правой части уравне-
ния описывает количество теп-
лопоступлений в анализируе-
мый объем за счет конвекции,
а вторая половина — за счет
конвективного теплообмена.
Выражение граничной разно-
сти для уравнения (4) затем
модифицировали, чтобы иметь
возможность проводить расче-
ты для поверхностей любой
конфигурации. Коэффициент
конвективного теплообмена
определяли в соответствии с
рекомендациями Национально-
го бюро погоды при скорости
ветра 15,29 км/ч. Для расчета
внутренних конструкций ис-
пользовали коэффициент пле-
ночной проводимости, равный
1,29 Вт/(м2-К).
Температура наружного воз-
духа принята средней, по дан-
ным Национального бюро пого-
ды, за последние 30 лет (с 1940
по 1970 гг.). Был проведен
анализ с учетом экстремаль-
ных значений температур для
района Миннеаполис — Сен-
Пол; для этого была определе-
на среднесуточная летняя тем-
пература. Допускалось, что
температура в помещении в
это время соответствует темпе-
ратуре наружного воздуха.
Ожидалось, что в условиях
худшего естественного охлаж-
дения за счет внутренних теп-
лопоступлений температура
воздуха в помещении составит
25,6 °C, что приведет к увели-
чению теплопотерь через стены
при температуре наружного
воздуха 23,6 °C.
Предполагалось, что зда-
181
ние выполнено из монолит-
ного железобетона с коэффи-
циентом теплопроводности
0,45 Вт/(м-К), несколько мень-
шим, чем у пустотных конструк-
ций (0,81 — 1,4 Вт/(м-К). Но
поскольку бетонные конструк-
ции составляют лишь неболь-
шую часть тепловой изоляции
здания, эта разница составит
лишь 4,5% эффективности кры-
ши и будет незначительно ма-
ла для стен. Поэтому общие
выводы не зависят от приня-
того в этой части решения.
В качестве грунта рас-
сматривалась супесь, харак-
терная для юго-западного
района Миннесоты. Коэффици-
ент теплопроводности, равный
0,81 Вт/(м-К), показателен для
очень сухого грунта. Значения
удельной теплоемкости и плот-
ности были выбраны соответ-
ственно 858 Дж/(кг-К) и
1815 кг/м3. Так как движение
влаги в грунте подчиняется
очень сложным законам, для
удобства расчетов условно при-
нята равномерная влажность
грунта (от 18 до 37%). И тем
не менее выяснилось, что за
счет увеличения влажности
грунта количество теплопотерь
зимой увеличилось на 28%, а
естественное охлаждение ле-
том — на 49%. Таким образом,
при сравнении обычного и за-
глубленного зданий для общих
выводов относительно конст-
рукций эти колебания не учи-
тывались, но при определении
тепловых характеристик грунта
они имеют большое значение.
2.	ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
НАЗЕМНОГО ЗДАНИЯ
Энергетический расчет обыч-
ного жилого здания осно-
182
ван на некоторых допущениях.
Четыре здания, включенные в
вариант В, не имеют цоколя. *
Стены рамной конструкции:
наружная поверхность дере-
вянная, а внутренняя из гипсо-
лита; между ними — глино-
фиберглассовая изоляция. Кры-
ша плоская невентилируемая,
с гравийно-битумным защит-
ным слоем; потолок гипсолито-
вый; изоляция глино-фибер-
глассовая. Здание В имеет сле-
дующие размеры:
северная и южная стены
длиной 14 м;
восточная и западная стены
длиной 10 м;
высота потолка 2,5 м;
все окна имеют двойное остек-
ление. Ориентация окон и их
площадь зданий варианта В
следующие:
для вариантов В-1 и В-2
южная сторона, площадь
остекления 35% площади сте-
ны — 12,25 м2	J
для вариантов В-3 и В-4
северная сторона, площадь
остекления 5% площади сте-
ны — 1,72 м2
восточная сторона, площадь
остекления 10% площади сте-
ны —2,5 м2.	Т|
южная сторона, площадь
остекления 15% площади сте-
ны — 5,25 м2
западная сторона, площадь
остекления 10% площади сте-
ны — 2,5 м2.
Количество теплопотерь и
теплопоступлений определено
с учетом данных Основного ру-
ководства ASHRAE 1972 г„
ч. 22 и данных, приведенных в
табл. п. 2.1. Данные для север-
ной широты от 40 до 48° были
усреднены для широты 44°, что
Таблица П.2.1. Средние значения температур наружного воздуха
и процент возможного числа солнечных дней
Месяц	Среднемесяч- ная температу- ра наружного воздуха. °C	Среднемесячная температура наружного воздуха, °C		Возможное число солнечных дней, %
		ночью	днем	
Январь	—и	— 12,2	—8,5	51
Февраль	—8,6	—9,4	—6,7	51
Март	—2,1	—3,8	—0,4	54
Апрель	7,3	5	9,6	55
Май	13,9	10,3	16,6	58
Июнь	19,4	15,8	21,9	63
Июль	22,2	18,1	25,2	70
Август	21,2	18,6	23,8	67
Сентябрь	15,6	13,4	18,7	61
Октябрь	10	8,7	11,8	57
Ноябрь	0,2	0,3	1,7	39
Декабрь	—7,4	—8,2	—5,9	40
соответствует широте Миннеа-
полиса.
Окна приняты высотой 1,2 м
на уровне 1 м от пола. Южные
окна затенены сплошным наве-
сом шириной 0,9 м. Восточные
и западные окна затенены раз-
личными способами, обеспечи-
вающими затенение 25% пло-
щади окон. Согласно данным
ASHRAE коэффициент затене-
ния соответствует 0,83; коэф-
фициент теплопередачи окон
в дневное время равен 3,349
Вт/(м2-°С), а в ночное время —
2,555 Вт/(м2-°С). Коэффициент
теплопередачи окон в ночное
время ниже из-за того, что они
обычно закрываются шторами.
Количество теплопоступле-
ний через южные окна опреде-
ляли на основании данных
табл. 2 и ASHRAE. Процент
окон с южной ориентаци-
ей по отношению к солнцу оп-
ределен в зависимости от углов
стояния солнца над горизонтом
в дневное время. Количество
солнечной энергии, попадаю-
щей в здание, принято для юж-
ных окон согласно данным табл.
2 и ASHRAE, а для север-
ных с учетом затененности.
Формула для расчета количе-
ства солнечной энергии сле-
дующая: объем теплопоступле-
ний = суммарной солнечной
интенсивности X коэффициент
затененности X число дней в
месяце.
Объем теплопоступлений че-
рез западные и восточные окна
определен также, как и для
южных окон. Для северных
окон расчет был произведен
аналогично, только из подсче-
та исключили площадь окон, в
которые не попадает прямой
солнечный свет. Для всех окон
количество теплопоступлений
в облачную погоду принято в
размере 10% теплопоступлений
в солнечную погоду. Количест-
во теплопотерь через окна оп-
ределяли с учетом значений
коэффициента термического со-
противления, приведенных вы-
ше, и температур наружного
воздуха (см. табл. п. 2.1).
Объем теплопотерь и тепло-
поступлений через стены в те-
183
чение всех месяцев, кроме ию-
ня, июля и августа, подсчита-
ли по формуле Qr = QH + Qc;
это значит, что количество теп-
лопоступлений за счет солнеч-
ной радиации равно чистому
количеству тепла, отбираемому
у стены наружным воздухом
плюс количество тепла, переда-
ваемое от наружной поверхно-
сти стены внутрь здания. Све-
дения о количестве тепла взя-
ты из руководства ASHRAE
(1972 г.) и приводятся ниже.
Коэффициент теплопередачи
внутри стены тот же, что для
стены в целом, уменьшенный
на значение пленочного коэф-
фициента теплопередачи. Под-
счеты выполнены для двух ва-
риантов стены X и У. Стена X.
применена в вариантах В-1 и
В-3, а стена У — в вариантах
В-2 и В-4. Обе стены имеют
рамную конструкцию; наруж-
ная поверхность выполнена из
деревянного бруса сечением
19x25 мм, а внутренняя — из
доски толщиной 20 мм с гипсо-
литовой обшивкой. Рама сте-
ны X выполнена из бруса сече-
нием 50X100 мм и заполнена
глиняно-фиберглассовой изоля-
цией толщиной 88 мм. Стена У
сделана из бруса сечением
50X150 мм с такой же изоля-
цией, толщиной 138 мм. Для
расчетов использовали следую-
щие значения коэффициентов:
Е = 0,204 м2/ч; Н = 29,878
Вт/(м2-°С), t/х = 0,386 Вт/(м2Х
Х°С), Uy = 0,255 Вт/(м2-°С).
Объем теплопоступлений в
июне, июле и августе был оп-
ределен исходя из условия, что
все поступающее тепло абсор-
бируется наружной поверх-
ностью здания и поступает
внутрь.
184
Потери тепла в эти месяцы
не учитывались.
Количество теплопоступле-
ний за счет солнечной радиа-
ции регулировалось для юж-
ной, западной и восточной стен
путем затенения, а в пасмур-
ную погоду — методами, ана-
логичными способу регулиро-
вания поступлений тепла через
окна. Теплопоступление за счет
радиации в пасмурную погоду
было равно нулю. Аналогичные
подсчеты потерь и поступления
тепла были произведены для
крыш X и У. Крыша X приме-
нялась в вариантах В-1 и В-3,
а крыша У в вариантах В-2 и
В-4. Затенение крыши не учи-
тывалось. Обе крыши имеют
рамную конструкцию с гравий-
но-битумным защитным слоем,
выполненным по деревянному
настилу толщиной 50 мм и
13 мм, и гипсолитовым потол-
ком. Рама крыши X сделана
из бруса сечением 50X150 мм
с глиняно-фиберглассовой изо-
ляцией толщиной 148 мм, а ра-
ма крыши У — из бруса сечени-
ем 50X250 мм с такой же изо-
ляцией, толщиной 225 мм. Обе
крыши невентилируемые. Для
их расчета использовали сле-
дующие значения коэффициен-
тов: Е = 0,258 м2/ч; Н = 29,878
Вт/(м2-°С); t/x = 0,261 Вт/(м2Х
Х°С); Uv = 0,182 Вт/(м2-°С).
Теплопотери через пол оп-
ределяли по методике ASHRAE.
Максимальное количество теп-
лопотерь составило 32,4 ккал/ч
на 1 м лаги. В течение месяца
теплопотери изменялись ана-
логично изменениям темпера-
тур. Теплопотери в летнее вре-
мя не учитывались.
В варианте F здание имело
подвал; для расчета примени-
ли исходные данные варианта
В. В варианте F-1 использова-
лась стена и крыша X, а в ва-
рианте F-2 — стена и крыша У.
В обоих случаях площадь осте-
кления составляла 35% по-
верхности южной стены: на
остальных стенах окон не бы-
ло. Для расчета подвала при-
нимались данные для заглуб-
ленных стен и полов.
Во всех вариантах заглуб-
ленных зданий (Л, С и Е) от-
крытой была стена конструк-
ции У с площадью остекления
35%.
3.	ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
ЗАГЛУБЛЕННЫХ
НАЗЕМНЫХ ЗДАНИЙ
Рассмотрим потребность в
энергии заглубленных (вари-
ант D) и наземных (вариант
В) зданий. Эти варианты наи-
более просты и используются
для разработки остальных ва-
риантов. Представленные здесь
цифры получены на основе
критериев и допущений, изло-
женных в приложениях 1 и 2.
Их следует учитывать приме-
нительно к другим вариантам.
Конструктивные элементы
описаны в прил. 2. Заглублен-
ное здание имеет следующие
конструкции:
крышу, состоящую из желе-
зобетонных плит толщиной
30 см, полистиреновой изоля-
ции высокой плотности (10 см),
земляной засыпки толщиной
50 см;
стены железобетонные тол-
щиной 30 см с изоляцией из по-
листирена высокой плотности
(изоляция покрывает верхнюю,
половину стены);
пол железобетонный толщи-
ной 30 см.
В табл. П.3.1 приведены
теплопотери и теплопоступле-
ния через окна обычного зда-
ния, в табл. 3.2 сравнивается
количество энергии, необходи-
мое для заглубленного и на-
земного зданий. Приведены
данные как для обычной стены
(тип X), так и для хорошо изо-
лированной (тип У). Вслед-
ствие различного количества
поступающей солнечной радиа-
ции для обычного здания ха-
рактеристики стен представле-
ны с учетом ориентации.
В табл. П.3.3 приведены
теплопотери и теплопоступле-
ния через крышу (типы ХиУ).
В табл. П.3.4 представлены
данные расчета теплопотерь че-
рез пол зданий обоих типов.
Прямое сравнение не было сде-
лано из-за разных методик
расчета, однако все компонен-
ты, изменяющие потери, уч-
тены.
Во всех таблицах приведе-
ны итоговые сезонные данные.
Общегодовые показатели для
наземного здания с малой теп-
ловой массивностью имеют
меньшее значение. Не сравни-
ваются зимние и летние пока-
затели. Приведенные результа-
ты округлены. Во всех табли-
цах отрицательные числа соот-
ветствуют теплопотерям, поло-
жительные — теплопоступле-
ниям.
Таблица П.3.1. Теплопотери и теплопоступлеиия через окна, кВт-ч/м2
Месяц	Севец	Восток — Запад	Юг
Январь	—60,37	—48,95	+3,90
Февраль	—48,57	—31,48	+ 17,53
Март	—36,84	—11,02	+ 14,78
Апрель	—12,09	+ 16,34	+9,39
Май	+9,11	+ 37,43	+ 11,80
Июнь	+22,66	+55,77	+23,45
Июль	+25,87	+ 60,11	+27,90
Август	+ 18,26	+51,12	+41,62
Сентябрь	+3,19	+28,04	+55,74
Октябрь	—13,59	+3,99	+53,82
Ноябрь	—35,42	—26,68	+ 13,53
Декабрь	—54,61	—47,08	—5,56
Итого с июня	+70,79	+ 165	+ 92,26
по август	*		
Итого с октяб-	—261,94	—144,98	+ 107,40
ря по апрель:			
Таблица П.3.2. Теплопотери и теплопоступления через стены X
(без изоляции) и У (с усиленной изоляцией), кВт-ч/м2
Месяц	Одноэтаж- ное за- глубленное здание	Стена X		Юг	Север	Стена У	
		север	восток — запад			восток ~ запад	ЮГ
Январь	—1,91	-8,90	-8,90	-8,89	-5,89	—5,89	-5,88
Февраль	—2,32	—7,42	-7,42	—7,41	—4,91	—4,91	—4,90
Март	—2,57	—6,33	-6,32	-6,32	—4,19	—4,19	—4,18
Апрель	—2,61	—3,63	—3,53	—3,53	—2,34	—2,34	—2,33
Май	-2,45	—1,73	—1,73	— 1,76	—1,15	—1,15	-1,14
Июнь	—4,71	+0,45	+0,95	+0,43	+0,30	+0,63	+0,30
Июль	-3,68	+0,45	+ 1,04	+0,54	+0,30	+0,69	+0,36
Август	—3,09	—0,31	+0,88	+0,65	+0,21	+0,58	+0,42
Сентябрь	—0,17	—1,24	—1,2.3	—1,22	—0,82	—0,81	-1,81
Октябрь	-0,69	—2,87	—2,87	—2,86	—1,90	—1,90	—1,89
Ноябрь	— 1,01	—5,50	—5,49	—5,49	—3,64	-3,64	—3,63
Декабрь	— 1,42	—7,88	—7,88	—7,88	—5,22	-5,22	—5,22
Итого с июля по август	— 11,48	+ Н22	+2,87	+ 1,65	+0,81	+ 1,89	+ 1,09
Итого с октяб- ря по апрель	— 12,54	—42,44	—42,41	—42,38	-28,09	—28,07	—28,05
186
Таблица П.3.3. Теплопотери и теплопоступления через крышу, кВт-ч/м4
Месяц	Заглубленные конструкции 17=0,217 Вт/(м2.°С)	Крыша типа X U=0,261 Вт/(м2-°С)	Крыша типа У 1/==0,182 Вт/(уА°С)
Январь	—4,30	—6,02	—4,19
Февраль	—4,16	—5,01	—3,49
Март	—3,39	—4,27	—2,97
Апрель	—2,17	—2,37	—1,65
Май	—1,82	—1,15	—0,80
Июнь	—1,44	+ 3,20	+ 2,22
Июль	0,52	+ 3,48 •	+2,42
Август	—0,53	+2,86	+ 1,98
Сентябрь	+0,08	—0,82	—0,57
Октябрь	—1,18	—1,93	—1,34
Ноябрь	—2,53	—3,71	—2,58
Декабрь	—3,68	—5,33	—3,71
Итого с июня по август	—2,50	+ 9,54	+ 6,62
Итого с октяб- ря по апрель	—21,40	—28,63	—19,92
Таблица П.3.4. Теплопотери и теплопоступления через пол
Месяц	Пол заглубленного здания, кВт-ч/м2	Пол X и У, кВт-ч/м2 (опоры)
Январь	—0,71	—67,49
Февраль	—0,74	—56,26
Март	—0,78	—48,02
Апрель	—0,81	—26,80
Май	—0,83	—13,18
Июнь	—2,84	—
Июль	—2,28	—
Август	—2,14	—
Сентябрь	—0,04	—9,36
Октябрь	—0,44	—21,77
Ноябрь	—0,58	—41,67
Декабрь	—0,64	—59,75
Итого с июня по август	—7,26	—
Итого с октябрь по ап-	—4,70	—321,76
рель:		
187
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Энергетические вопросы
Minnesota Energy Use Trends
1957-73. February 1975, 25 pp., Min-
nesota Energy Agency Research Divi-
sion.
Alternative Energy Sources Conferen-
ce Summary Update, Technology and
Applications for Minnesota, April
27-28, 1976, Bloomington, MN, 57 pa-
ges
Minnesota Alternate Energy Research
and Development Policy Formulation
Project Minnesota Energy Agency Re-
search Division, 1977, V.I Draft execu-
tive summary & recommendations V.2
Solar 1, Active V.3 Solar Passive V.4
Urban Solid Waste pts. A-B
Energy Use and Conservation in the
Residential Sector: A Regional Analy-
sis. Stephen H. Dole R-1641-NSF,
June 1975 (Rand Corporation).
Energy Conservation in Building: its
Foundation, Costs and Acceptance
Paul Reece Achenbach, Energy Con-
servation Conf., Univ, of Minnesota,
1973, 38 pages.
Материалы конференций и симпозиу-
мов
Energy Use Management Rocco A.
Fazzolare and Craig B. Smith, ed.,
Pergamon Press, Inc. 1977. Four volu-
me proceedings of the International
Conference on Energy Use Manage-
ment held October 24-28, 1977, in
Tuscon, Arizona
Alternatives in Energy Conservation:
The use of Earth Covered Buildings
NSF/RA-760006 Proceeding and Notes
of Conference held in Fort Worth,
Техас, July 9-12, 1975, $3.25. Availab-
le from U. S. Govt. Printing Office,
Washington, DC 20402 Stock No.
038-000-00286-4
Legal, Economics and Energy Consi-
derations in the use of Underground
Space National Academy of Sciences,
Washington, DC, 1974
Need for National Policy for the use
of Underground Space Engineering
Foundation Conference. Berwick Aca-
demy, South Berwick, Maine, June
25-29, 1973, 232 pages
Proceedings of the Symposium on the
Development and Utilization of Un-
derground Space University of Mis-
souri, Kansas City, 1975
Going Under to Stay on Top Proceed-
ings
188
Общие вопросы
Going Under to Stay on Top
Charies Fairhurst, Underground Space
Vol. I, No. 2, July-Aug., 1976, pp. 71-
86
Energy Conservation by Building Un-
derground Thomas P. Bligh, Underg-
round Space, I, No. 1, May/June, 1976,
pp. 19-33
Conservation of Energy by Use of
Underground Space Thomas P. Bligh
and Richard Hamburger in: Legal,
economic and energy considerations in
the use of underground space National
Academy of Sciences, 1974, 15 pages,
Bibliography
Non-Traditional Military Uses of Un-
derground Space Lloyd S. Jones, Un-
derground Space, Vol. 2, No. 3, Nov.,
1977
Is it Time to go Underground? Lt.
Lloyd Harrison, Jr. The Navy Civil
Engineer, Fall 1973, 2 pages
Why I Went Underground Malcolm
Wells, The Futurist, February 1976,
pp. 21-24	'
What Your Home Will be Like in Fifty :
Years Malcolm Wells, Mainlines, Sep-
tember 1974.
Confessions of a Gentle Architect Mal-
colm Wells, Environmental Quality,
July 1973.
Conservation Architecture Malcolm B. -
Wells, Architecture & Engineering
News, September 1969, p. 27.
Down Under, Down Under, ... of How
Not to Build Underground Malcolm
Wells, Progressive Architecture, March
1968, 2 pages
Nowhere to go but Down Malcolm
Wells, Prog. Architecture, February
1965, pp. 174—179
Energy Essays Edmund Scientific
Company, Malcolm Wells, 1976, 70 pp.
$5.95
Geotecture Royce LaNier, Library of
Congress, Catalogue No. 76-139958,
1970, 72 pages.
Geotecture, Concept, Design, Construc-
tion and Economy of Geospace - The
Creation of Subterranean Accommoda-
tion Patrick Horsbrugh, Univ, of Not-
re Dame, 1973.
Underground Housing R. F. Dempe-
wolff, Science Digest, Nov. 1975, pp.
40-53
Underground Construction Buildings,
Jan. 1977, 6 pages
Underground Architecture: What Lies
Ahead May be Beneath Us Roy Ma-
son, The Futurist, Feb. 1976, pp. 16-20
Saving by Going Underground A1A
Journal, Feb. 1974
Down to Earth Housing Wybe J. Van
der Meer, Solar Age, Sept. 1976
The Earth’s the Ceiling James Gor-
man, The Sciences, March/April 1976
Energy Conservation Forces a Revolu-
tion in Buildings Engineering News
Record, N-703, 1975, 12 pages.
Houses: The Architect Speaks to
Man’s Needs P/А, May 1964, 5 pages
Возможное ти использования подзем-
ного пространства
Earth Covered Habitat - An Alternati-
ve Future Frank L. Moreland, Under-
ground Space, Vol. I, No. 4, Aug,
1977, pp. 295-307.
Planning the Underground Uses Do-
nald F. Hagman, Legal Economic, and
Energy Considerations in the use of
Underground Space. National Acade-
my of Sciences, 1974, pp. 52-68.
Earth Shelter Architecture and Land
use Policy Royce LaNier and Frank L.
Moreland, Underground Space, Vol. 1,
No. 4, Aug. 1977, I page editorial
Assessing Environmental Impact of
Earth Covered Buildings Royce LaNi-
er, Underground Space, Vol. I. No. 4,
Pergamon Press, Aug. 1977, pp. 309-
315.
Subterranean Urban Systems Gunnar
Birkerts, 1974, Industrial Development
Division, Institute of Science and
Technology, University of Michigan.
Liberating Land: A Blueprint for
Urban Frowth G. Birkerts, Progressi-
ve Architecture, Mar. 1973
Planning of Subsurface Use Birger
Jansson & Torbjorn Winguist, D7:
170 pages
I: Potential use of Underground Space
Minneapolis Campus, Univ, of Minne-
sota, Prepared by: Department of Civil
and Mineral Engineering U of M, Feb.
1975, 75 pages, $7.00
II: Preliminary Design Information
for Underground Space Minneapolis
Campus, Univ, of Minnesota, Prepared
by: Department of Civil and Mineral
Engineering. U of M, Aug. 1975, 98
pages, $7.00.
Архитектурное проектирование
Underground Designs Malcolm Wells,
1977, 87 pages, $6.00. Available from
Malcolm Wells, P. O. Box 1149, Brew-
ster, MA 02631 or some bookstores.
Earth Intergrated Architecture 1975,
1976, 17 pages.
Edited by and available from, James
W. Scalise, College of Architecture,
Arizona State University, Temple, AZ
Underground Architecture Malcolm
Wells, CoEvolution, Quarterly, Fall
1976, Box 428, Sausalito, California
94965
The Energy Factor-А Dimension of De-
sign David Bennett & Thomas P.
Bligh, Underground Space, Vol. 1 No.
4, Aug. 1977, pp. 325-332
Terratecture J. W. Scalise, 1974 publis-
hed by Arizona State University
The Architectural Underground Part I
Kenneth Labs, Underground Space,
Vol. 1 No. I May-June 1976, pp. 1-8.
The Architectural Use Underground
Space: Issues and Applications Ken-
neth B. Labs, Master of Architecture
Thesis, Washington Univ., St. Louis,
MO, May 1975
Subsurface and Underground Housing
in Hot Arid Lands A technical report,
U. S. Army Research Office, Durham,
North Carolina, 1964.
Underground - The Prairie Sod Hou-
se Returns Architecture Minnesota,
Sept.-Oct. 1977, pp. 24-31.
Principles of Natural Lighting J. A.
Lynes, 212 pages, 106 illus., 1968,
$15.00, Applied Science Publishers
Ltd., 22
Обзор практики строительства за-
глубленных жилищ
Solaria Edmund Scientific Company,
Bob and Nancy Homan, Dr. Harry
Thomason, Malcolm Wells, April 1974,
67 pp. with 10 detailed plans of Ho-
man House, $24.95, from Edmund Sci.
Underground Houses V. E. Smay, Po-
pular Science, p. 84, April 77
Your Next House Could Have a Grass
Roof R. F. Dempewolff, Popular Mec-
hanics, p. 78, March 1977.
Winston House, Lyme, New Hampshi-
re, Designer and Contractor Don Metz
Architectural Record Houses of 1974,
pp. 52-53, Progressive architecture,
May 1975, (See Part B)
My Cave Andy Davis, Underground
Space, Vol. 2, No. 3, Nov. 1977.
Plowboy Interview Andy Davis’ Cave,
Mother Earth News, July/Aug 1977.
Underground Living in This Ecology
House Saves Energy, Cuts Building
Cost, Preserves the Environment
V. Elaine Smay, Popular Science, Ju-
ne 1974, pp. 88-90
Living History Farms, The Farmhouse
of Today and Tomorrow Ames Design
Collaborative, Ray D. Crites, Sept. 28,
189
Going Underground: House of To-
morrow Bonnie Speer, Orbit Magazine,
The Sunday Oklahoman, April 10,
1977.
An Instinctive Home Progressive Arc-
hitecture, May 1964, p. 187, 8 pages
The Self-Heating, Self-Cooling House
Wendell Thomas, Mother Earth News
Reprint, #39
The Beale Solar-Heated Subterranean
Guest House Mother Earth News,
May/June 1977, p. 80-81.
Go Underground Young Man, Says
John Strickler Seattle Post-Intelligen-
cer Nirthwest, Sun., March 6, 1977, by
Linda Lewis, 3 pages.
30 Energy Efficient Houses ... You
can Build Alex Wade and Neal Ewen-
stein, Rodale Press, Emmaus, PA,
1977, 316 pages, S8.95
Потребление энергии в зданиях
ASHRAE Handbook of Fundamentals
American Society of Heating, Refrige-
rating and Air-Conditioning Engine-
ers, Inc., 345 East 47th Street, New.
York, NY 10017.
Heat Loss Through Basement Walls
and Floors F. C. Houghten, D. I. Tai-
muty, Carl Gutberlet and C. J. Brown,
Pittsburgh, PA, pp. 369-384, Transac-
tions American Society of Heating and
Ventilating Engineers, No. 1213, 1942.
Heat Losses From House Basements
Canadian Buildings, No. 10, Oct. 1969,
4 pages.
Temperature and Heat Loss Characte-
ristics of Concrete Floors Laid on the
Ground H. D. Bareither, A. M. Flem-
ing, and В. C. Alberty, University of
Illinois, Small Homes Council, PB
93920, 1948.
Measurements of Heat Losses from
Slab Floors R. S. Dill, W. C. Robinson
and H. E. Robinson, National Bureau
of Standards Report BMS 103,
March 10.
Heating and Air Conditioning of Un-
derground Installations Dept, of the
Army Technical Manual, Aug. 1965.
TMS-8554, Washington, DC.
Air Conditioning is Easier Undergro-
und Heating and Ventilating Engine-
er, Jan. 1963.
Numerical Analyses of the Thermal
Environment of Occupied Undergro-
und Spaces with Finite Cover using a
Digital Computer T. Kusuda, R. Ac-
henbach, ASHRAE Transactions, Vo.
69, No. 1853, 1963, 14 pages.
A Study of Thermal Environment in
Underground Survival Shelters Using
190
an Electronic Analog Computer E. E.
Drucker, J. T. Haines, ASHRAE Trans-
actions, Vol. 70, No. 1857, 1965, 14 pa-
ges.
Thermal Inertia - The Neglected Con-
cept M. J. Catani and S. E. Goodwin,
The Construction Specifier, May 1977,
5 pages.
Heavy Building Envelopes and Dyna-
mic Thermal Response M. J. Catani
and S. E. Goodwin, AC1 Journal, Feb,
1976, pp. 83-86.
Study Credits Use of Mass to Save
Energy in Heating and Cooling of Bu-
ildings Air Conditioning, Heating &
Refrigeration News, Nov. 29, 1976.
Field Laboratory for Heating Studiels
D. B. Anderson, G. A. Erickson, R. C.
Jordon and R. R. Leonard, ASHRAE
Transactions, 1961, 4 pages.
Infiltration Measurements in Two Re-
search Houses R. C. Jordan, G. A. Eri-
ckson and R. R. Leonard, ASHRAE
Transactions, 1963, 6 pages.
Skylight Energy Performance Center
for Industrial and Institutional Deve-
lopment, Univ, of New Hampshire,
Durham, New Hampshire, Oct. 1975,
16 pages.
Systems Analysis for Skyligth Energy
Performance Center for Industrial and
Institutional Development, Univ, of
New Hampshire, Durham, New Hamp-
chire, Oct. 1975, 23 pages.
Energy Conservation in Buidling De-
sign The American Institute of Archi-
tects, May 1974, reprinted June 1976,
156 pages.
Energy Conservation by Subsurface
Construction Drs. Ernest Eskert, Tho-
mas P. Bligh, and Emil Prender, NSF
RA-760431, Dept, of Meeh. Eng., Univ,
of Minnesota.
Грунты и их температурные характе-
ристики
Earth Temperature Beneath Five Dif-
ferent Surfaces T. Kusuda, National
Bureau of Standards, Report 10373,
Feb. 1971.
Thermal Properties of Soils M. S. Ker-
sten, U of M, Minnesota Engineering
Experiment Station Bulletin, No. 28,
Vol Lil, No. 21, June I, 1949, 94 pa-
ges.
Earth Temperature and Thermal Dif-
fusivity at Selected Stations in the
United States P. R. Achenbach, T. Ku-
suda, ASHRAE Transactions, Vol. 71,
No. 1914, 1965, pp. 61-75.
Collins’ Well Water Isotherms Ground
temperature distribution in the United
States, I page.
Soil Temperature in the United States
E. M. Fitton and C. F. Brooks. Month-
ly Weather Review, Vol. 59, Jan. 1931.
Soil Temperature B. J. Fluker, Soil
Science Journal, Jul.-Dec. 1958.
Soil Thermal Properties and Annota-
ted Bibliography A. Peters, The Frank-
lin Institute, Philadelphia, PA, 1962.
Fround Temperature Jen-hu-Chang,
Vol. I & II, Blue Hill Metrological
Observatory, Harvard University, Mil-
ton, MA, June 1958.
Thermal Soil Mechanics A. R. Jurnic-
kis, Rutgers University Press, 1966.
Оборудование для отопления, венти-
ляции и кондиционирования
Air Quality Maintenance in Undergro-
und Buildings Robert Thompson, Un-
derground Space, Vol. I, No. 4, Aug.
1977, pp. 355-364.
Symposium on Mechanical Ventilation,
its Application and Control for Ener-
gy Conservation DA-76-20 , ASHRAE
Transactions, Vol. 82, Part I, 1976,
pp. 1141-1181.
Recirculation of Exhaust Air U. S.
Dept, of Health, Education and Wel-
fare. Division of Physical Sciences and
Engineering, Feb. 1976, 266 pages.
Measurement of Natural Draft N. W.
Isenberg, OCDOS6264, Department of
Architectural Engineering, the Penn
State University, University Park, PA,
Dec. 1963.
Feasibility of Low Cost Ventilation
Techniques T. Hori.
Summary of Natural Ventilation of
Underground Shelter OCDO562114,
MRD Division, General American
Transportation Corporation, Niles,
Ohio, June 1964.
The Feasibility of Augmenting Below
Grade Shelter Habitability with Con-
ditioned Air John Jr. Everetts, De-
partment of Architectural Engineering,
Institute for Building Research, Penn.
State University, University Park,
Penn.
Heat Pump’s Ice Storage Cuts Hea-
ting-Cooling Costs Architectural Re-
cord, Nov. 1976, p. 133, 3 pages.
Выбор архитектурных и конструктив-
ных решений
The Owner Built Home Ken Kern,
1972, 1975
From the Ground Up John N. Cole
and Charles Wing, Atlantic Monthly
Press, Little Brown and Company,
1976, 244 pages.
Конструкции, гидроизоляция и тепло-
изоляция
Foundations on Swelling or Shrinking
Subsoils J. J. Hamilton, Canadian Bu-
ilding Digest, March 1977, pp. 184-1
to 184-4
Concrete Masonry Basements 13 pa-
ges, Available from: Portland Cerment
Association, 33 West Grand Ave., Chi-
cago, IL 60610.
Recommended Practice for Building
Watertight Basements with Concrete
1972, 5 pages, Available from: Port-
land Cement Association, 33 West
Grand Ave., Chicago, IL 60610.
Underground Concrete Mechanical
Engineering 92, October 1970, p. 45.
Evaluation of Buried Corrugated Steel
Arched Structures and Associated
Components G. H. Albright, U. S. De-
partment of Commerce, National Bu-
reau of Standards, Washington, DC,
Feb. 1961.
All Weather Wood Foundation System
Design, Fabrication, Installation Ma-
nual National Forest Products Asso-
ciation, 1619 Massachusetts Avenue,
N. W., Washington, DC 20036, 74 pa-
ges.
The All-Weather Wood Foundation:
Why, What and How 35 pages, Avail-
able from: The American Plywood As-
sociation.
The All-Weather Wood Foundation Sy-
stem Basic requirements, TSD Techni-
cal Report No. 7, (National Forest
Products Association).
CCA - Treated Wood Foundations,
A Study of Permanence, Effectiveness,
Durability and Environmental Consi-
derations R. D. Arsenault, American
Wood Reservers, Association, 1975,
23 pages.
Waterproofing Buildings Below Grade
G. W. Gill, Civil Engineering 29, Jan.
1959, pp. 3-5.
Subgrade Waterproofing Series in Bu-
ilding Research, Nov.-Dec. 1964.
Evaluation of Bentonite Clay for Wa-
terproofing Foundation Walls Below
Grade Stanley M. Kanarowski, Army
Construction Engineering Research
Laboratory, Champaign, IL AD-AO11
180, Hay 1975, 48 pages. Distributed
by: National Technical Information
Service.
New Basement Wall Designs for Be-
low-Grade Living Space A. Elmroth
and I. Hoglund, Canada Institute for
Scientific and Technical Information,
Ottawa, 44 pages, Technical translati-
on, No. 217.
New Method of Drainage of Basement
191
Walls Knut I. Edvardsen, National Re-
search Council of Canada, Technical
Translation 1603, Ottawa, 1972, 15 pa-
ges.
Synthetic Rubber Canal Lining M. E.
Hickey, Engineering Research Center,
Bureau of Reclamation REC-ERC-
71-22, April 1972, 34 pages.
Nylon-Supported and Unsupported
Rubber Linings Vernon L. Kuehn, En-
gineering and Research Center, Bure-
au of Reclamation, REC-ERC-71-39,
Oct. 1971, 20 pages.
Soil Considerations in Subgrade Wa-
terproofing Building Research, Nov.-
Dec. 1964, pp. 39-41.
Damp Diffusion and Buildings Karl
Seiffert, translated by A. B. Phillips
and F. H. Turner. 209 pages, 44 illus-
trations, 1970, S21.00, Available from:
Applied Science Publishers, Ltd.
Condensation in Buildings D. J. Croo-
ne and A. F. C. Sherratt, 271 pages,
52 illustrations, 1972, S25.00, Applied
Science Publishers, Ltd.
Thermal Insulation S. D. Probert and
D. R. Hub, 121 pages, 62 illustrations,
1968. S12.00, Applied Science Publis-
ers, Ltd.
Laboratory and Field Investigations
of Moisture Absorption and its Effects
on Thermal Performance for Various
Insulations F. J. Dechow and K. A.
Epstein, prepared for A. S. T. M. sym-
posium on advances in heat transmis-
sion measurements, Philadelphia, 1977.
Солнечная энергия
Designing and Building a Solar Hou-
se: Your Place in the Sun Donald
Watson, Garden Way Publishing,
Charlotte, Vermont, 05445, May 1977,
284 pages, S8.95.
The Solar Home Book - Heating, Cool-
ing and Designing with the Sun Bru-
ce Anderson with Michael Riordan,
Cheshire Books, Harrisville, New
Hampshire. 1976, S8.50, 297 pages.
Solar Dwelling Resign Concepts U. S.
Dept, of Housing and Urban Develop-
ment by the AIA Research Corporati-
on, Washington, DC, Contract IAA
H-5574, 146 pages, May 1967.
How to use Solar Energy in Your Ho-
me and Business Ted Lucas, Ward
Ritchie, Press, Pasadena, CA 1977,
315 pages, S7.95.
An Inexpensive Economical Solar He-
ating System for Homes J. W. Alfred,
-I. M. Shinn, Jr., E. Kirby, and S. R.
Barringer, Langley Research Center,
Hampton, VA 23665, July 1976, 56 pa-
192
pp. 333-346.
Landscape Architecture Above Buil-
dings Thomas E. Wirth, Underground
Space, Col. I., No. 4, Aug. 1977,
ges, NASA TM-X-3294.
How to Trap Solar Heat with your
Windows Edward Allen, Popular Sci-
ence, p. 108, Feb. 1975.
Lee Porter Butler: He Builds Houses
That Never Cool Off Hudson Home
Guide, Home Building and Remodel-
ing, pp. 62-64.
Solar Age Catalog Solar Vision, Inc.,
1977, 232 pages, S8.50.
Ландшафт и растительность
Plants, People and Environmental
Quality Gary O. Robinette, Govern-
ment Printing Office, 1972.
Roofscape Paul M. Friedberg, Archit-
ectural and Engineering News, Sept.
1969.
Buildings as Landscape: Five Current
Projects by William Morgan William
Morgan, Architectural Record, Sept.
1972.
The Climate Near the Ground Rudolf
Geiger, Harvard University Press,
1965.
Психология
On the Psychology of Eeath Covered
Buildings Paul B. Paulus, Undergro-
und Space, Vol. I, No. 2, July-Aug.
1976, pp. 127-130.
Studies of Children in an Undergro-
und School Frank W. Lutz, Undergro-
und Space, Vol. I, No. 2, July-Aug.
1976, pp. 131-134.
Abo Revisited Frank W. Lutz, P. D.
Lynch and S. B. Lutz, Defense Civil
Preparedness Agency, Contract DAHC
20-72-С-ОИ5, June 1972.
Interim Report of the Abo Project
Frank W. Lutz and B. Susan, Office
of Health, Education and Welfare,
Contract ОЕ-З-99-ООЗ, Jan. 1964.
Windowless Buildings Tigth spaces:
Hard architecture and How to Huma-
nize it. Robert Sommer, Englewood
Cliffs, NJ, Prentice Hall, Inc., 1974,
pp. 114—119.
The Availability of Sunshine and Hu-
man Requirements for Sunlight in
Buildings J. Longmore and E. Ne’-
eman, Journal of Architectural Rese-
arch, Vol. 3, No. 2, May 1974, 6 pages:
Windows and People: A literature
Survey, Psychological Reaction to En-
vironments with and Without Wind-
ows. June 1975, Belinda Lowenhaupt
Collins, ed., National Bureau of Stan-
dards, Gaithersburg, MD.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Часть I. Основные принципы проектирования........................................... 7
Глава I. Выбор местоположения заглубленного здания .
1.1.	Ориентация......................................
1.2.	Топография .....................................
1.3.	Растительность..................................
1.4.	Размеры участка и соседние постройки
1.5.	Грунты и грунтовые воды ........................
Глава 2. Аспекты, архитектурного проектирования .
2.1.	Выбор основных решений .	.	.	.	•
2.2.	Основные положения проектирования
2.3.	Детали проектирования............................
Глава 3. Использование энергии.......................
3.1.	Тепловые характеристики заглубленных зданий
3.2.	Вопросы энергетической эффективности
3.3.	Энергетический обзор.............................
Глава 4. Строительное проектирование ....................
4.1.	Общие положения .................................
4.2.	Грунты ....	........................
4.3.	Нагрузки и работа конструктивных элементов .
4.4.	.Материалы.......................................
4.5.	Основные конструктивные элементы ....
4.6.	Требования к посадке здания......................
4.7.	Особые условия строительства.....................
Глава 5. Борьба с влажностью и устройство гидроизоляции
5.1. Общие сведения..................................
5.2. Источники повышенной влажности ....
5.3.	Устройство дренажа...............................................
5.4.	Методы паронзоляции ............................................
5.5.	Гидроизоляция...................................................
5.6.	Стоимость гидроизоляции .	.	..........
5.7.	Теплоизоляция .	.............................................
Глава 6. Обзор общественной политики ...................................
6.1.	Общие сведения..................................................
6.2.	Строительные нормы..............................................
6.3.	. Стандарты минимальной пригодности МЖСиГР......................
6.4.	Стандарты службы обеспечения безопасности и здравоохранения .	. ' .
6.5.	Юридические аспекты.................................
6.6.	Планировочные законодательства н нормы..........................
Глава 7. Примерные решения .............
7.1.	Общие сведения .................................................
7.2.	Вариант А.......................................................
7.3.	Вариант Б .	..................................................
7.4.	Использование энергии .........................	.	.	.	.
7.5.	Предварительное определение стоимости ..........................
7
7
10
11
12
13
14
17
26
32
32
46
64
72
72
74
79
83
85
97
99
100
100
101
105
107
108
111
112
114
114
114
123
123
126
127
127
128
128
129
Часть И. Обзор существующих заглубленных, жилищ.136
Глава 8. Проекты зданий для холодного климата .........	136
Глава 9. Проекты зданий для теплого климата	.........	160
Часть Ш. Дополнительная информация.............................................180
Список литературы...............................................................188
р. СТЕРЛИНГ, ДЖ. КАРМОДИ, Т. ЭЛЛИСОН, П. ШИПП, Т. Л. ТИЛЛМАН, М. ЛАНДЕ,
Ч. НЕЛЬСОН, К. ЛЭБС, Ч. ФЕИЕРХЕРСТ, Т. БЛАИ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАГЛУБЛЕННЫХ ЖИЛИЩ
Редакция переводных изданий
Зав редакцией М. В. Перевалю*
Редактор М. Н. Кузнецова
Мл. редактор Л. Г. Беглецова
Технический редактор Ю Л. Циханкова
Корректор Е. А. Степанова
ИБ № 2848
Сдано в набор 16.11.82. Подписано в печать 24.02.83. Формат 60X90!/j«. Бумага № 1.
Гарнитура «Литературная» Печать высокая Печ. л. 12. Усл. печ, л. 12. Усл. кр.-отт. 12,37.
Уч.-изд. л. 13,07. Тираж 10.000 экз. Изд. № AVHI‘9271. Заказ 1291. Цена 95 коп.
Стройиздат, 101442, Москва, Каляевская, 23а
Московская типография № 4 Союзполиграфпрома при Государственном комитете СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли
129041, Москва, Б. Переяславская ул.» 46