Итоги безответственной жизнедеятельности
Шумиха вокруг приоритетных нацпроектов о жилье в последнее время превращается в громогласную какофонию. Такая динамика ощущается даже в смене названий в общем-то схожих мероприятий, но разнесенных по времени и месту. Если до оглашения жилищного нацпроекта в рамках 3‑го Международного строительного форума «ИНТЕРСТРОЙЭКСПО-2003» проходил круглый стол под простым названием «Развитие деревянного домостроения на Северо-Западе России» (23.04.2003, Санкт-Петербург), то 8-я Международная конференция в рамках более чем скромной 2-й Международной выставки дерева в строительстве WOODBUILDING-2006 (14-16.03.2006, Москва) уже утверждала: «Деревянное домостроение - путь к доступному и комфортному жилью». А уже через год в аналогичных рамках подобная конференция (5-6.04.2007) категорично вещала: «Малоэтажное домостроение как важнейшее условие обеспечения достойной жизни и безопасности граждан России в эпоху глобализации».
Невольно напрашивается сравнение с неким крещендо от едва слышного звучания колокольчика до громового раската набатного колокола. Мне же небезразлично, о чем и по ком звонит колокол.
Ирония индустриализации
Фото 1. Серое море панельной посредственности
Примечательно, что интенсификация городского и деревянного домостроения многими видится в модернизации индустриальных методов. Я не владею вопросами стратегии градостроительства, но как инженер знаю, что индустриализация любой отрасли предпочитает иметь дело с массовой продукцией и ей чужды интересы индивидуума. Более того, она навязывает человеку стандартную «красоту», стандартный набор, например, мебели, жилья и т.д.
В подтверждение сказанного всего две ссылки: директор отдела архитектуры и проектирования Музея современного искусства в своей статье «Архитектура США», в частности, отмечал: «Остается неразрешенной проблема, как достичь того, чтобы высокое эстетическое качество стало не исключительным, а повсеместным явлением в архитектуре». Автор утверждает, что эта проблема будет существовать всегда. И далее: «Новые промышленные методы, как, например, массовое производство сборных строительных элементов, лишь усугубляют эту проблему. Массовость ведет к распространению по всей стране плохих образцов архитектуры чаще, чем хороших. Более того, даже наиболее удачное по своей красоте или функциональности решение утратит первоначальную прелесть, если оно станет попадаться на глаза, куда ни посмотришь» (Дрекслер, 1965).
В качестве иллюстрации предлагаю вид из окна моего дома на фото 1. Многие могут узнать панораму, характерную для разных городов и стран, но купол Исаакиевского собора...
Апофеоз индустриализации строительства наглядно представил через десять лет в замечательной рождественской сказке для взрослых Эльдар Рязанов («Ирония судьбы»). Несомненно, что все апологеты модернизации индустриальных методов за тридцать лет демонстрации ленты хорошо запомнили ее содержание, но, похоже, мимо их внимания прошла немая двухминутная анимация перед титрами. А жаль...
Очевидно, выявлять и решать проблемы - извечная миссия человека разумного. Но среди множества проблем должно быть ранжирование. Я убежден, что без решения глобальной проблемы - безопасности здоровья человека в его собственном жилье (будь то элитное, социальное, загородное и т.п.) все остальные должны отойти на второй план. Если проблема безопасности здоровья не будет решена, то в мире останется одна‑единственная: как выжить виду «человек разумный».
Проблемы в жилищном секторе можно рассматривать с политических или макроэкономических позиций, что иллюстрирует, например, очередной кремлевский продукт, который немногим отличается от аналогичного, созданного там же около 50 лет назад «съездом строителей коммунизма», один из пунктов решения которого звучал примерно так: каждой советской семье - бесплатную отдельную квартиру.
А можно разобраться с ними с точки зрения потребителя жилья. Взгляд этот будет не умозрительным, не субъективным, но вполне объективным, основанным на знании строительной физики и акустики, анализе результатов исследований строительных материалов, научно-технической литературы и проспектов производителей.
Автор надеется на то, что если внимание ученых и чиновников обращается на мероприятия, экономический эффект которых составляет десятки процентов, то эффект в несколько сотен процентов и в объемах всех развитых стран не пройдет незамеченным.
«Когда есть о чем поговорить - лучше это делать маленькими порциями», - высказался герой Харуки Мураками в романе «Dance. Dance. Dance». Эта реплика в полной мере относится к накопившимся вопросам в строительстве за сто лет. Именно поэтому я намерен в форме небольших сюжетов, используя принципы комплексного подхода и от простого к сложному, представить анализ проблем и варианты их решений.
Дискомфортность деревянного дома
Знакомство с элементарными законами строительной теплофизики и акустики, научно-технической литературой и публикациями убедительно доказывает, что в современном доме комфорт по теплу и шумам сопровождается биологической и химической агрессивностью к человеку, а рубленые дома по тепло- и шумозащите абсолютно не удовлетворяют нормативным требованиям.
Ни у кого не вызывает сомнений, что древесина - наилучший конструктивный материал, имеющий определенные недочеты: низкую био- и термостойкость (+50°С), горючесть, усушечные растрескивание и коробление. Однако при известных мероприятиях и правильной эксплуатации деревянные постройки служат человеку сто и более лет. Уместно напомнить, что все химические способы борьбы с гниением и горючестью носят относительно кратковременный характер и, по данным испытаний, отрицательно влияют на механическую прочность древесины, которая в результате химического воздействия понижается на 15% (Павлов, 1955).
Сушить или не сушить
Фото 2. Вопреки заверениям производителей клееный брус растрескивается и по массиву, и по месту склейки
Очевидны и общеизвестны преимущества строительства домов из свежесрубленной древесины, но она содержит много влаги. Поэтому традиционно дом строится в два этапа: рубится сруб без прокладки уплотнителя между венцами, выдерживается до воздушно-сухого состояния дерева 6-9 месяцев, разбирается и вторично собирается с уплотнителем, как правило, из волокнистой растительной органики.
Строительство возможно и в один этап, если в качестве уплотнителя применять прессованную пробку, но не подвергать древесину принудительному освобождению от излишней влаги. Сторонники принудительной сушки, в большинстве своем производители сушильных камер, голословно утверждают, что их древесина не растрескивается и не дает усадки. А древесиноведы на основании многочисленных исследований заявляют, что задача высушивания без растрескивания толстых сердцевидных сортиментов относится и сегодня к актуальным проблемам теории и техники сушки древесины (Кречетов, 1980). За прошедшую после этого заявления четверть века человечество не нашло путей устранения остаточных напряжений при любых видах сушки.
А исследования показывают, что «жесткие» режимы сушки провоцируют растрескивание уже в камере и даже при использовании пара имеют место остаточные напряжения, которые долго сохраняются и проявляются в растрескивании и короблении деревянных элементов во время эксплуатации здания (Уголев, 1971). Происходит это оттого, что сторонники камерной сушки забывают об анизотропности свойств и свойстве равновесной влажности древесины.
Теоретически в сушильной камере можно получить материал даже с нулевой влажностью, но как только камера раскроется, то, в зависимости от соотношения температуры и относительной влажности окружающей среды, в древесине установится равновесная влажность. Например, в жилом доме при нормальных условиях эксплуатации влажность древесины в стенах и перекрытиях колеблется от 12 до 18%.
Природную способность впитывать и отдавать влагу в зависимости от градиента влажности древесина сохраняет многие десятки лет (разве неинтересно установить этот срок?), а соответственно за это же время будет происходить разбухание и усадка стен и проявляться действие внутренних напряжений, которые и вызовут усушечные растрескивания и коробления элементов дома.
В этом можно наглядно убедиться, внимательно просматривая проспекты известной компании HONKA, использующей древесину камерной сушки. Другие финские компании, предлагающие дома из клееного бруса, признают, что их дома дают усадку в 1см на метр высоты стены (Rovaniemi), а фирма Vuokatti декларирует усадку не более 1,5см на метр высоты. На фото 2 представлены образцы клееного бруса с выставки.
Следует отметить, что вертикальные трещины практически не снижают добротности дома, а горизонтальные не только снижают прочность конструктивных элементов и их теплосопротивление, но и являются каналами проникновения грибной инфекции во внутренние слои древесины (Вакин и др., 1969). До настоящего времени российские древесиноведы принимают за эталонное значение эксплуатационной прочности прочность древесины, прошедшей атмосферную сушку и не подвергавшейся воздействию высоких температур.
Между прочим, созданная вовремя, в нужном месте и нужных размеров «искусственная» трещина в бревне или брусе не менее чем на 90% снижает появление остаточных напряжений. Этот способ, описанный 150 лет назад, проверен на практике. Не стоит забывать и экономический аспект сушки и склеивания древесины. Принудительная сушка увеличивает стоимость пиломатериала в 1,5 раза, а клееный брус дороже высушенного, строганного и профилированного почти в 3 раза.
Может ли рубленый дом быть комфортным по теплу...
Наибольшая толщина массивного или клееного бруса на рынках Северо-Запада России и в Скандинавских странах порядка четверти метра. Архитекторы, проектировщики, производители материалов и строители на выставках, форумах, в печатных публикациях единогласно заявляют, что дом, построенный из бруса такой толщины, пригоден для постоянного проживания в Северо-Западном регионе и даже северней. Но подобные заверения абсолютно не согласуются с нормативами, обеспечивающими энергосбережение в домах.
Существует прямая зависимость между сопротивлением теплопередаче и толщиной ограждающей конструкции. С допустимым приближением его можно определять через отношение толщины однослойного ограждения к коэффициенту теплопроводности материала, из которого выполнено ограждение. Если толщину рыночного бруса разделить на коэффициент теплопроводности сосны, то получается, что по российским нормативам дом из бруса толщиной в четверть метра не пригоден для постоянного проживания даже в районе... Новороссийска (44°43' с. ш.). Конечно, в таком доме можно создать комфорт по теплу, если увеличить время или мощность отопления. Правда, одновременно увеличатся не только эксплуатационные расходы, но и тепловое загрязнение среды, а расходоваться будут не только деньги, но и кислород. Таким образом, из-за безграмотного подхода со стороны человека деревянный дом представляет угрозу для окружающей среды и для самого «разумного» вида.
И все-таки ответим на вопрос: какой толщины должна быть стена рубленого дома для постоянного проживания в районе Петербурга (59°56' с. ш.), чтобы выполнялись требования норматива по теплозащите зданий в начале XXI века? Элементарные расчеты показывают, что таким требованиям удовлетворит профилированный брус толщиной не менее полуметра. Отмечу для сторонников бревенчатых срубов, что именно такой ширины надо рубить паз между венцами. А это возможно сделать в бревне, имеющим диаметр в отрубе не менее 65см.
Очевидно, что человеку предоставлена возможность устанавливать природные законы, снижать их неблагоприятные проявления, но он не вправе их отменять. На практике же российские строители слепо подражают скандинавским соседям, которые, в свою очередь, игнорируют известные законы строительной физики.
...А по шумам?
Так же как и загрязнение окружающей среды, обременительные и всепроникающие шумы - спутники нашей цивилизации. Расчеты и практика показывают, что существует зависимость между так называемым индексом изоляции воздушного шума и массой квадратного метра однородной конструкции. Данная зависимость у специалистов носит название «закон масс». Следствия этого закона лучше всего понять на примерах.
Если некая бетонная плита дает некое снижение уровня звука, то удвоение ее толщины приведет к ослаблению уровня звука не в два раза, а всего лишь на 5 дБ. Подобный эффект можно получить заменой массивного элемента двумя самостоятельными, с меньшей объемной массой и с воздушным зазором между ними, полностью или частично заполненного, например, дробленым экспанзитом (вспученным пробковым агломератом).
То есть существует два типа стен: однородная тяжелая из бетона, цельного кирпича или каменной кладки либо двойная, стены которой выполнены из материалов разной плотности или толщины, чтобы исключить или снизить резонанс между ними. Данное правило часто игнорируется проектировщиками и строителями при создании межквартирных перегородок в монолитно-бетонных и панельных домах.
Разработано множество рекомендаций по созданию конструкций, способных препятствовать или снижать распространение структурных и ударных шумов: гибкие связи между перекрытиями и стенами, подвесные потолки, плавающие полы и т.д. Но на практике эти рекомендации применяются редко, и в этом трудно упрекнуть проектировщиков и строителей. На сегодняшний день мировая строительная практика разрабатывает и реализует проекты, ориентированные на экономию средств на стадии возведения объектов, а время требует другого подхода - ориентированного на комфортность жилья и минимизацию затрат в эксплуатационный период. Когда совершится подобный переход, то, наверное, и покупатели жилья с пониманием отнесутся к увеличению стоимости квадратного метра не менее чем на 50%, если к тому же жилье будет комфортно по теплу, шумам и не угрожать здоровью. Пришла пора осознать парадокс третьего тысячелетия: отходы цивилизации все больше снижают комфортность среды обитания, комфорт ценится все выше, а за него надо платить.
В деревянном доме борьба с шумами еще более осложнена. Мало того что древесина легче бетона в 4-5 раз, но, как известно, она прекрасно проводит звук: скорость звука в древесине больше, чем в кирпичной кладке, бетоне, мраморе, граните, всего на 10% ниже, чем в железобетоне и на 20% - чем в стали. Именно хорошая звукопроводность вызвала создание больших групп деревянных музыкальных инструментов: струнных, щипковых, духовых, ударных.
Если воспользоваться формулой ориентировочных инженерных расчетов индекса изоляции шума (Боголепов, 2001), то требования норматива по шумам в жилых помещениях (52 дБ) удовлетворит стена или перекрытие из дерева толщиной... почти в два метра!!!
Если же в эту формулу подставить толщину рыночного бруса в четверть метра, то индекс изоляции стеной из него будет чуть больше 40 дБ. Любопытно ответить на вопрос: с какими параметрами по шумоизоляции следует применить дополнительный материал, чтобы создался комфорт по шумам в доме из бруса в четверть метра? Решая задачу по тепловому комфорту, достаточно произвести арифметическое сложение сопротивлений теплопередачи каждого слоя комбинированной конструкции. Акустические же законы манипулируют логарифмами, а правила логарифмического сложения отличаются от арифметического. Поэтому в нашем примере введение дополнительной изоляции с индексом, равным 10 дБ, не даст существенного снижения уровня шумов, но норматив будет выполнен, если индекс изоляции воздушного шума дополнительного слоя будет не менее 49 дБ.
Таким образом, несложные расчеты и приведенные примеры убедительно показывают, что рубленые дома со стенами толщиной в четверть метра, а тем более тоньше, не обеспечивают комфорта по теплу и шумам в доме постоянного проживания.
Напрашиваются логические решения, реализованные на практике: либо рубленые стены дополнительно утеплять, либо стены делать каркасными, заполненными изоляционными материалами. За редким исключением деревянное домостроение заимствовало теплоизоляционные материалы (ТИМ), широко применяемые в жилищном и промышленном строительстве. Объемы выпуска строительной изоляции в развитых странах представляют следующую структуру: 95% - минеральные и пенопластовые ТИМ, 3% - ячеистые бетоны и 2% - прочие (Овчаренко и др., 1999).
Продолжение следует
Валерий ЛУДИКОВ, дипломированный инженер, технический руководитель проекта «Российская пробка»
