Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ЖИЛЫЕ ДОМА В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Нуштаева С.А. 1 Нуштаева А.В. 1
1 Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Экстремальные природно-климатические условия характеризуются низкими (или, наоборот, высокими) температурами, сильными ветрами, угрозой возникновения бурь, тайфунов и других чрезвычайных ситуаций. Жилые дома, предназначенные для эксплуатации в подобных экстремальных клима-тических условиях должны быть мобильными, компактными, легко собираемыми, с одной стороны, а также автономными и энергоэффективными, с другой стороны. Автономность и энергоэффективность подразумевают особые конструктивные детали теплоснабжения, электроснабжения, организацию воз-душных потоков. Автономность постройки снижает влияние окружающей среды, понижает стоимость содержания и повышает безопасность. Мобильность здания может быть обеспеченна за счет использования модульных конструктивных элементов как, например, сооружения капсульного типа. Перспективными направлениями являются оснащение жилых зданий высокочувствительными датчиками и защитными механизмами, а также организация их в единое информационно-транспортное пространство.
автономные жилые дома
энергоэффективные здания
экстремальные климатические условия
капсульные сооружения
1. Igloo // Wikipwdia / [Electronic resource]. – Access mode: https://ru.wikipedia.org/wiki/Иглу (date of treatment 20.12.2014 г.).
2. Koleychuk V.F. Mobilnaya architecture: obsor. – M.: Rotaprint CNTI po grazhdanskomu stroitelstvu i architecture, 1973.– 47 p.
3. Pogonin A.O. Principi formirovania avtonomnih zhilih zhdaniy v extremalnih usloniyah prirodnogo characktera: Aphtoref. dis. … kand. arch. – Moscow, 2010. – 30 p.
4. Porosenkova K.V., Puchkov M.V. Proectirovanie novogo goroda v extremalnih usloviyah kraynego severa // Architecton: isvestia vusov, prilozhenie k № 34, 2011 / [Electronic resource]. – Access mode: http://archvuz.ru/2011_22/48 (date of treatment 25.12.2014 г.).
5. Sadykova S.Sh. Mobilnaya architecture kak interpretaciya architectury dvizheniya // Eurasian National University im. L.N. Gumileva / [Electronic resource]. – Access mode: http://repository.enu.kz/bitstream/handle/123456789/2282/SadykovaSSH-Maratova-MM-Mobilnaiya-architektura.pdf (date of treatment 20.12.2014 г.).
6. Tabunschikov Yu.A. Intellectualnie zdaniya // ABOK, Library of scientific articles / [Electronic resource]. – Access mode: http://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=125 (date of treatment 25.12.2014 г.).
7. Yaponskie kapsuli dla zhilya // Interyer kak on est. Vse ob interyere I vnutrennem obustroystve zdaniy i sooruzheniy / [Electronic resource]. – Access mode: http://interiors-ru.livejournal.com/59830.html (date of treatment 25.12.2014 г.).
8. Pacific yurts / [Electronic resource]. – Access mode: http://www.yurts.com/ (date of treatment 20.12.2014 г.).
В нашей стране принципы формирования жилой застройки в экстремальных природно-климатических условиях являются актуальной темой для исследования.

К районам Российской Федерации с экстремальными условиями природного характера относятся Крайний Север с преобладанием в течение всего года низких температур, высокой скоростью ветра, перепадами давления; Сибирь и Дальний Восток, характеризующиеся длительным периодом низких температур, сильными ветрами, повышенной влажностью. В связи с этим в данных районах, часто возникают чрезвычайные ситуации природного характера, к которым относятся [3]:

- гидрометеорологические явления (тайфуны, град, наводнения, засухи, смерчи, пылевые бури, ливневые дожди, гололед, сильные морозы, обледенение, стихийные пожары, ураганы, сильная жара, сильные туманы); 

- гидрогеоморфологические (лавины, оползни, сели);

- эндогенные (землетрясения, цунами, вулканизм). 

Экстремальные условия климата и связанные с ними перечисленные выше явления, безусловно, оказывают значительное влияние как на эксплуатационные характеристики конструкции жилой застройки, так и на психологическое, эмоциональное состояние человека, проживающего в этих районах.

Таким образом, здание, построенное в подобных условиях, должно быть полностью автономным. Автономность подразумевает собственное теплоснабжение, устроенное с учетом местоположения, вентиляцию, свой источник электроэнергии (аккумуляторная батарея или альтернативный источник) и другие конструктивные детали.

Грамотная организация воздушных потоков в здании является основой распространения полученного тепла по помещениям за счет естественной конвекции. Для северных климатических районов страны форма автономного здания должна быть компактной, учитывающей особенности окружающего ландшафта и рельефа местности, по возможности, заглубленной в грунт, с подветренной стороны. На данной стороне должны располагаться технические помещения для размещения и обслуживания автономного инженерного оборудования здания. В южных и дальневосточных районах рекомендуется устраивать теплицы с южной стороны фасада, все основные помещения направлять также на юг. Форма здания, по возможности, должна быть приближена к кубу, для большего энергосбережения.

Автономность постройки снижает влияние окружающей среды, понижает стоимость содержания и повышает безопасность. 

Автономные здания могут использоваться на различных труднодоступных территориях, удаленных от централизованных городских сетей, в случаях чрезвычайных ситуаций природного характера.

Одним из первых прообразов современного автономного жилого дома считается юрта (переносное каркасное жилище монгольских и тюркских кочевников, рис. 1а), которая является энергоэффективным архитектурным объектом, способным рационально использовать и сохранять полученную энергию биомассы. Современные юрты представляют собой более удобную для жилья конструкцию. Например, в американских юртах (рис. 1б) компании Pacific Yurts из штата Орегон в качестве материала для стен использован полиэфир, покрытый акрилом, а кровля изготовлена из тяжелого винила с открывающимся пластиковым сводом, обеспечивающим циркуляцию воздуха [8].

 

(а)          американская юрта зимний вариант(б)

Рис. 1. Казахская юрта XIX в (а) и современная американская юрта (б).

 

Наиболее эффективным автономным жилым зданием с точки зрения объемно-пространственного решения, является иглу – зимнее жилище эскимосов. Оно представляет собой куполообразную постройку диаметром 3-4 метра и высотой около 2 метров из уплотнённых ветром снежных или ледяных блоков (рис. 2). Иглу так же может быть «вырезано» из подходящего по размеру и плотности сугроба. Очень важно, чтобы вход в иглу был ниже, чем уровень пола – это обеспечивает отток из постройки углекислого газа и приток внутрь более лёгкого кислорода, а также не позволяет уходить более лёгкому тёплому воздуху. Рассеянный солнечный свет проникает в иглу прямо сквозь снежные стены [1].

 

Уникальный ледяной отель в Канаде (1)  (а)     Ответы@Mail.Ru: что такое иглу?(б)

Рис. 2. Жилище эскимосов – иглу:

внешний вид (а) и схема внутреннего устройства (б).

 

В зависимости от времени эксплуатации автономного объекта различают следующие типы автономного жилого здания:

1. Жилище для кратковременного пребывания (для пострадавших после чрезвычайных ситуаций, для экспедиций, объекты гражданской обороны, вспомогательные объекты при  строительстве и пр.). Период эксплуатации – от суток до  2 недель.

2. Временное жилище проектируется для вахтовых поселков, военных поселений, рабочих, студентов и прочие. Период эксплуатации – от нескольких недель до 2-3 лет при условии непрерывного использования и от недели до полугода при условии периодического применения.

3. Постоянное жилище. Период эксплуатации  – длительный, более 3 лет.

Автономные дома могут быть организованы в поселки с установкой общей системы энергообеспечения и дублированием технологических устройств по получению энергии отдельно, для каждого здания. Такие поселки, за счет градостроительных, конструктивных и объемно-пространственных решений зданий могут вырабатывать больше альтернативной энергии, чем дома индивидуального типа.

Для обеспечения кратковременного и временного жилья в природных условиях экстремального характера, с дальнейшим перемещением, автономное здание имеет свойство мобильности [2, 5]. Перемещение здания может осуществляться как целиком, так и отдельных его частей. Это может быть обеспеченно за счет модульных элементов конструкций стен и кровли. Мобильные сооружения, как уже упоминалось, впервые появились у народов, ведущих кочевой образ жизни. В качестве современного примера мобильной архитектуры можно привести сооружения «капсульного» типа, например, башня Накагин в Токио (Nakagin Capsule Tower, 1972 г, рис. 3) архитектора  К. Курокава [7]. Эта башня состоит из 144 стальных капсул, каждая из которых содержит необходимый для проживания минимум (встроенная мебель, кондиционер, санузел и т.п.) и представляет собой отдельное жилище площадью 2,5×4 м2. Такую капсулу по мере износа можно заменить. Сегодня в Японии, стране, где большое внимание уделяется экономии пространства,  построено немало таких отелей-капсул.

Модернизация, разумное усовершенствование автономных жилых зданий, а также организация их в единое информационно-транспортное пространство [4] являются сегодня перспективным направлением развития поселений в малонаселенных районах экстремального климата.

 

            

 Рис. 3. Башня Накагин (Nakagin Capsule Tower), архитектор  К. Курокава.

Дизайнеры из Германии создали дом с раздвижными стенами

 Рис. 4. Концепция интеллектуального здания от немецкой студии дизайна  Tjep.

 

По возможности жилое здание должно быть оснащенным защитными механизмами, интегрированными в жилище, способными защитить здание в случае возникновения стихийного бедствия. Например, при возникновении торнадо строение может опускаться в специально подготовленный для таких случаев котлован. Если же на дом обрушится наводнение, то конструкция будет способна поднять жителей на такую высоту, при которой вода в дом не попадет и не разрушит его. Для этого необходимы встроенные в дом высокочувствительные датчики (сенсоры), которые собирают, обрабатывают и анализируют информацию о погоде ежедневно. И в случае непогоды защитные системы дома будут готовы.

Дом, оснащенный сенсорами и управляемый компьютером или человеком с учетом обработки сенсорных данных, называют «интеллектуальным зданием» (рис. 4).  Интеллектуальное здание способно грамотно распределять ресурсы и снижать эксплуатационные затраты. Инженерные системы такого здания способны обеспечить адаптацию к возможным изменениям в будущем [6]. 

Intelligent Building (интеллектуальное здание), Sustainable Building (жизнеудерживающее здание), Energy-efficiency Building (энергоэффективное здание), Bioclimatic Architecture (биоклиматическая архитектура), Healthy Building (здоровое здание) – это новые направления в архитектуре и инженерии зданий, научные основы которых только создаются, но сами направления реализованы в большом числе строительных объектов в развитых странах [6].  В России таких зданий пока нет. Однако, даже в развитых странах «интеллектуальное строительство» является элитным, скорее экспериментальным занятием. 

 

Библиографическая ссылка

Нуштаева С.А., Нуштаева А.В. ЖИЛЫЕ ДОМА В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ // Международный студенческий научный вестник. – 2014. – № 4. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=11949 (дата обращения: 27.11.2022).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074