Дома-конструкторы для северных широт

Учёные СФУ представили на Красноярском экономическом форуме инновационную технологию строительства деревянные домов-конструкторов для северных территорий. Разработчики уверены, что наиболее целесообразно строить модульные здания в виде куполов, линз, сфер и конусов на фундаментах платформенного типа. Неслучайно коренные народы для своих жилищ издревле используют конусообразные формы.

Из-за жёстких климатических условий долгосрочное строительство на Севере считается делом непростым и требует особого подхода. Сильные ветры, метели, рыхлый грунт и воздействие каменной сечки с карьеров приводят к быстрому обветшанию. Вместо железобетонных и металлических зданий инженеры СФУ спроектировали купольные деревянные дома-конструкторы на платформе, которая будет создавать своеобразную подушку между жилым пространством и грунтом. Это поможет защитить грунт от прогрева и изменений структуры, а значит, сделает построенный объект более устойчивым.

Учёные Сибирского федерального университета уверены, что перенос существующих строительных технологий в высокие широты неэффективен — необходима их нордификация, адаптация к арктическим климатическим условиям.

«Умный дом» за полярным кругом

Коллектив учёных Инженерно-строительного института СФУ: Наум Абовский, Лев Енджиевский, Иван Инжутов, Сергей Амельчугов и Владимир Бирилёв на протяжении сорока лет разработали свыше 50 инновационных технологий строительства деревянных домов-конструкторов для Арктических и Заполярных территорий, которые позволят создать комфортные условия проживания в суровом климате.

Комплекс строительных технологий является инновационным во многих смыслах. Деревянные сборные конструкции более мобильны в отличие от нынешних строений из простого и клееного бруса, что облегчает их логистику к месту установки и сборку. Также их производство значительно экономичнее: ожидается, что при постановке на серийное производство стоимость строительства жилого дома будет в 2–4 раза ниже текущих цен.

Они созданы из экологичных материалов с заботой о будущем, то есть легко поддаются утилизации в отличие от металлических и железобетонных конструкций, которыми усеян русский Север после интенсивного строительства в советский период. Более того арктические дома предлагается оснастить интеллектуальными системами (аналог «умного дома»), мусоросжигающими установками, микрооранжереями, а также организовать в них многоступенчатое использование энергии.

Подобные дома разработали для специалистов, занимающихся освоением северных территорий, решением инженерных задач по использованию северных ресурсов, которые во время своих длительных экспедиций могли бы вместе со своими семьями проживать в них.

По словам доктора технических наук Сергея Амельчугова, эксплуатация такого дома на 60% дешевле обычного. Ещё одно достоинство разработанных сибирскими учёными технологий — быстровозводимость конструкций и простота монтажных работ.

В условиях российских реалий

Сейчас ноу-хау, разработанные учёными СФУ, проходят регистрацию прав интеллектуальной собственности и ожидают дальнейшего внедрения в жизнь.

В настоящее время для строительства в Арктике зачастую используются технологии скандинавских стран (Норвегии, Дании, Финляндии), климатические, а главное экономические, условия в которых далеки от российских реалий.

Ключевым отличием отечественного арктического домостроения от зарубежного является наличие большого багажа практических знаний, основанных на многолетних испытаниях и наблюдениях, ориентированных на создание максимально комфортных условий проживания и обеспечение безопасности людей. Использование строительных инноваций специалистов СФУ могло бы существенно повысить качество возводимого на Севере жилья и заменить импортные технологии отечественными.

Тем более, что уже сами зарубежные страны высказывают свою заинтересованность в российском модульном деревянном строительстве для проживания нефтегазодобытчиков на Севере.

Дело всей жизни

Для профессора СФУ Ивана Инжутова проект по нордификации высокоширотного строительства без преувеличения можно назвать делом всей жизни. Он начал работать над ним ещё в студенческие годы, а затем продолжил в аспирантуре Новосибирского строительного института под руководством Петра Дмитриева. Сейчас Иван Инжутов развивает проект в качестве научного руководителя на базе СФУ. Иван Семёнович надеется, что в течение трёх лет увидит результаты своего труда и в Норильске будут построены первые здания по технологии, разработанной им и его коллегами. И эти надежды основаны не на пустом месте, поскольку администрация г. Норильска и ГК «Малтат» уже являются официальными партнёрами проекта.

Мнение

«В северных условиях железобетонные конструкции зарекомендовали себя не очень хорошо. Причин несколько. Во-первых, если говорить о Норильске, то все стройматериалы там привозные. Учитывая, что железобетон сам по себе тяжёлый, он значительно проигрывает в логистике.
Второе: поскольку в материале присутствует вода, циклы оттаивания-замораживания негативно сказываются на прочности, долговечности, потребительских качествах. Древесина в этом смысле очень долговечна в условиях сухого резко-континентального климата. Учитывая перечисленные плюсы, нашими разработками заинтересовался не только Норильск, но и Архангельск.

Они отличаются от технологии CLT, когда дома собираются из плит и панелей, сделанных из перекрёстно склеенных досок. Преимущества таких панелей в том, что они обладают хорошей тепловой инерцией и в случае отключения отопления помещение долго сохраняет тепло. Однако, хотя применение массивных деревянных элементов в строительстве — направление перспективное, для северных территорий эта технология не годится, а вот адаптированная, доработанная на основе предложений профессора Аничугова с использованием криволинейных конструкций, позволяет, как ни парадоксально, получить огнестойкие здания с сохранением вышеперечисленных плюсов.

Сергей Аничугов разработал огнестойкий клей, который не позволяет огню распространяться вглубь элемента. Верхние слои могут обуглиться, а дальше идёт затухание. Как ни парадоксально, огнестойкость деревянных зданий выше, чем из железобетона и металла. Это понятие означает время, которое конструкция во время пожара может выдерживать, сохраняя несущую способность. При пожаре металл начинает течь, шарниры падают, арматура тоже плавится и растягивается, в результате чего происходит обрушение. А деревянный брус, например, если нет ветра, обуглится, но не разрушится.

По последним данным, на Диксоне ветровые нагрузки возросли в три раза, увеличились снеговые нагрузки, климат потеплел и стала наблюдаться более интенсивная деградация вечной мерзлоты. Это значит, нужно предусмотреть фундаменты, которые должны быть построены немного по-другому принципу. В этом смысле мы развиваем идею профессора Абовского, связанную с пространственными фундаментными платформами. А с другой стороны, ветровые нагрузки. В этих условиях здания надо выполнять аэродинамичных, «обтекаемых» форм, которые бы не сопротивлялись ветру, как самолёты, автомобили. Поэтому мы и предлагаем использовать купольные формы. Возможно совмещение функционала помещений. Например, плавательный бассейн в случае ЧС может использоваться как резервуар.

Деревянные сооружения я считаю панацеей. И в этом есть рациональная нить. Из дерева можно строить жилые здания, социальные, общественные. Красноярский край обладает невиданными запасами древесины — 14,5 млрд кубометров. И в то же время дома для погорельцев в Лесосибирске мы строим из железобетона… Ну не противоречит ли это здравому смыслу?

Если говорить о Норильске, то, по нашим оценкам, в ближайшие годы городу нужно будет переселить из ветхого жилья порядка 3000 человек. Сначала предусмотрено восстановление исторический центра так называемой ленинградской застройки, а потом наступит очередь нового строительства. И это как раз время для применения новых технологий. По программе реновации предстоит большая работа, в том числе и для СФУ. Необходимо провести социологические опросы жителей, обсудить архитектурную эстетику зданий и новых микрорайонов. Мы продвигаем идею системы зданий в муниципальных образованиях, которая подразумевает, что помещения между собой соединены переходами и человеку практически не нужно выходить на улицу и подвергаться воздействию экстремальных погодных условий».

Текст: Елена Скуратова