Проекты каркасных домов с двойным каркасом

Таким образом, можно выделить следующие плюсы таких строений:

Технология двойного каркаса дома впервые была применена для строительства в Канаде. Часть населения этой страны живет в довольно холодном климате и дополнительное утепление дома повышало комфорт в нем.Такая форма строительства оказалась эффективной и распространилась в Америку, Европу и Россию. Схожесть климата Канады и России позволила перенять полезный опыт и для нашей страны.Процесс возведения дома с двойным каркасом отличается именно возведением самой основы. В нем 2 ряда продольных опор со смещением по горизонтали. Два каркаса связаны между собой, что позволяет увеличить несущую способность, хотя это просто дополнительный положительный эффект. Изначально это было предназначено для возможности перекрытия потенциальных мостиков холода, проходящих по древесине.Смещение второго уровня каркаса позволяет располагать утеплитель внахлест относительно деревянных частей первого уровня. Внутренняя несущая конструкция перекрывается слоем утеплителя. Это исключает появление более холодных участков в стене в местах прохождения опор и конденсата на деревянных конструкциях. Такой подход позволяет увеличить теплоизоляцию здания, но каркасные дома с технологией двойного каркаса имеют и другие преимущества.

• в верхнем перекрытии или утепленной кровле – 500-600 мм;
• в наружных стенах – 400-450 мм;
• в нижнем перекрытии – 350-400 мм.

Зачем усложнять типовые конструкции каркасных домов

Казалось бы, в отточенных веками технологиях американо-канадских и европейских (норвежских, немецких, финских и т.д.) мастеров уже все учтено до мелочей. Конструкции их каркасных домов отличаются:

1. Надежностью и долговечностью. В той же Америке с её мощнейшими ураганами далеко не всегда стихии удается серьезно навредить каркасникам, некоторые из которых стоят уже более 100 лет.
2. Отличной теплоэффективностью. С этим сложно спорить, ведь не зря эти дома повсеместно встречаются в наиболее холодных регионах Канады или Скандинавии.
3. Рентабельностью проектов. Минимизация вложений в строительство заметна во всех его вопросах – от трудозатрат до закупки материалов.

Так что же пошло не так, если технология строительства каркасных домов, устоявшаяся за долгие годы, вдруг вновь начала широко модернизироваться? Ведь даже появление более эффективных материалов, например, минеральной ваты или пенопласта на замену глине, соломе, опилкам или камышу не внесло кардинальных новшеств в техпроцесс. Основную причину следует искать в значительном удорожании энергоресурсов, экологических проблемах, а значит, и в изменившемся подходе к вопросам теплосбережения.

Чем же не устраивают одинарные каркасные системы?

Чтобы ответить на этот вопрос, для начала обратимся к краеугольным параметрам, используемым при термодинамических расчетах строительных конструкций – коэффициентам теплопроводности материалов. Чем они выше, тем интенсивней протекает процесс переноса энергии (нагрева, охлаждения) через ограждения теплового контура. Для стены либо перекрытия дома с деревянным каркасом ключевое значение имеет теплопроводность утепляющих наполнителей и несущих конструкций. Первые обычно представлены минватами, эковатой, пенополистиролами, вторые – досками хвойных пород.Смотрим усредненные коэффициенты теплопроводности λ (Вт/(м*°C)) этих материалов при нормальной влажности:

• каменная вата – 0,043;
• стекловата – 0,044;
• пенополистирол (ПСБ, ПСБ-С) – 0,041;
• пенополистирол экструдированный (ЭППС, XPS) – 0,03;
• эковата – 0,04;
• сосна (поперек волокон) – 0,14;
• ель (поперек волокон) – 0,29.

Сравнивая, например, каменную вату и сосновую доску, видим разницу в теплопроводности более чем в 3 раза не в пользу древесины. Значит, зимой через скелет каркасного дома отток тепла наружу будет происходить гораздо интенсивней, чем через теплоизолирующий заполнитель. Таким образом, в относительно тонких ограждающих конструкциях каркасника древесина становится мостиком холода.

Чем это чревато на практике? Во-первых, дополнительными затратами на отопление. Во-вторых, возникает риск, особенно в периоды сильных морозов, формирования условий точки росы в областях элементов каркаса. А это уже грозит увлажнением древесины, от которого напрямую страдает долговечность каркасных домов.

Как можно улучшить характеристики каркасных конструкций

Избавиться от конденсата поможет усиленный прогрев помещений. Фактически так во многом раньше и решались задачи теплового комфорта жильцов. В самые лютые морозы дома можно было ходить раздевшись, а о конденсате на стенах вообще мало кто слышал. Теперь подобный подход является неоправданной роскошью. Поэтому строители каркасных домов изыскивают всевозможные пути снижения теплопотерь, в данном контексте – наращивая термосопротивление ограждающих оболочек. Для этого:

• используются передовые теплоизоляционные материалы;
• увеличивается толщина частей теплового контура сооружения;
• устраняются мостики холода (конструктивными и монтажными методами).

Эффективная теплоизоляция

В любой современной каркасной технологии для внутреннего заполнения внешних стен и перекрытий стараются отдавать предпочтение материалам с минимальными коэффициентами теплопроводности. На сегодня они имеют достаточно эффективные значения, а их качественное улучшение в обозримом будущем не предвидится.Теплоизоляционную продукцию стоит выбирать из ассортимента положительно зарекомендовавших себя производителей. К ней относятся, например, базальтовый утеплитель Paroc или Rockwool, пленки для обеспечения пароизоляции или ветрозащиты Yuta. Особое признание у отечественных потребителей получили уникальные по своим свойствам супердиффузионные мембраны торгового бренда Tyvek от компании DuPont.

Толще, значит, теплее?

В общем случае, так оно и есть. Достаточно посмотреть на базовую формулу для расчета термосопротивления R ((м 2 *°C)/Вт) однородного материала с толщиной слоя σ (м):Из выражения следует, что тепловое сопротивление ограждающей конструкции будет возрастать с увеличением ширины её сечения, а также с использованием в наборе структурного пирога материалов с меньшими коэффициентами теплопроводности.В качестве примера сделаем грубую прикидку толщины слоя теплоизоляции для утепления стены дома, построенного по каркасной технологии. Грубую потому, что настоящий теплотехнический расчет учитывает более значительный объем данных. У нас должно выполняться условие R_о 2 *°C)/Вт, то минимальная толщина слоя утеплителя на основе стекловаты (0,044 Вт/(м*°C)) должна составить:σ=3,13*0,044=0,138 м или 138 мм.На практике, с учетом мостиков холода, погрешностей монтажа и коэффициентов запаса, получим не менее 150 мм. И все же остается риск локального переохлаждения одинарного каркаса, особенно в наиболее холодные периоды, приводящего к выпадению конденсата в области деревянных стоек и перемычек. Поэтому, чтобы не пострадала долговечность каркасного дома и гарантированно получить «теплую» стену по всей поверхности, её толщину увеличивают до 200-250 мм.

Стоит ли делать стены (перекрытия) еще толще и возникающие при этом проблемы

Указанные параметры теплового контура жилой постройки разрабатываются из расчета эксплуатации полноценной современной системы отопления, наделенной удельной теплопроизводительностью на уровне 60–100 кВт/м 2 . Однако сегодня в проектировании уже не только каркасников, но и иных типов строений, просматривается стремление приблизится к идеалу теплоэффективности. Инженеры и монтажники стараются создать так называемый «пассивный каркасный дом». Это сооружение с настолько незначительными теплопотерями, что на поддержание в нем теплового комфорта энергия специально не затрачивается. Для обогрева внутреннего объема пассивного дома вполне хватает тепла, выделяемого человеческим телом, электроприборами, поступающего извне с солнечным светом через оконные остекления.Конечно, добиться такого высокого КПД в процессе теплосбережения, можно лишь реализуя целые комплексы конструкторских решений. Они касаются и специальных энергосберегающих окон, и оптимизированной системы вентиляции с возвратом (рекуперацией) тепла, и многих других вопросов. Однако ключевое значение в ряду улучшений теплофизических свойств здания отводится наращиванию термосопротивлений стен и перекрытий путем создания усиленных каркасов, имеющих широкие поперечные сечения.

Толщина ограждающих конструкций: какую выбрать?

В теории ширина их сечений может приближаться к метровой величине, что на практике способно слишком усложнить и неоправданно увеличить сроки строительства каркасного дома, сделать его чересчур дорогостоящим. Поэтому, чтобы создать близкий аналог пассивного дома (с затратами на отопление около 15 кВт/м 2 ) с вложениями, которые окупятся в обозримой перспективе, его ограждающие конструкции (для средней полосы РФ) должны содержать слой эффективной теплоизоляции толщиной:

• в верхнем перекрытии или утепленной кровле – 500-600 мм;
• в наружных стенах – 400-450 мм;
• в нижнем перекрытии – 350-400 мм.

Но и при создании таких тепловых оболочек по технологии одинарного каркаса возникает немало вопросов. Во-первых, с увеличением толщины сухого струганного леса возрастает его удельная себестоимость и дефицитность. Во-вторых, сквозные, через всю ширину сечения конструкционные элементы из древесины, в любом случае остаются участками с относительно высокими теплопотерями. В-третьих, накапливаются различные монтажные сложности, способные существенно ухудшить расчетные термодинамические параметры сооружения. Они касаются качественного закрепления и распределения теплоизоляции в объеме стены (перекрытия), плотной подгонки рядов стоек и их узловых соединений, а также других практических моментов. Решить эти вопросы помогает перекрестный каркас, двойной, ДОК и 3-D.

Рис. 1 Стены

Устройство тройного каркаса

Разбирать, как устроены тройные каркасные дома, лучше всего на примере разрезов.

Рис. 1 СтеныОбъемный каркас из бруса позволяет исключить появление мостиков холода. Применяется вертикально-горизонтальный перехлест внутренних строений. Для данного типа домов применяется калиброванный брус камерной сушки. Таким образом, невозможно появления плесени и различных грибков, которые негативно сказываются не только на материале, но и на здоровье человека. При строительстве стен используется утеплитель толщиной в 250 мм. Также используется наружная трехслойная мембрана с повышенными показателями гидро – и парозащиты. Чтобы увеличить пароизоляцию, применяется усовершенствованное металлизированное покрытие, отражающее тепло. Нельзя обойтись и без вентиляционных зазоров. Внешний имеет ширину в 40 мм и применяется для выветривания влаги, внутренний в 20 мм позволит осуществить прокладку электрики.

Рис. 2 Перекрытия первого этажаДля устройства перекрытий дома применяются лаги и специальная перпендикулярная обрешетка. В остальном используются те же материалы, что и для строительства стен сооружения.

Рис. 3 Межэтажные перекрытияВозведение перекрытий происходит из того же калиброванного бруса. Толщина утеплителя в данном случае уменьшается и составляет 200 мм. Он требуется для увеличения шумо и теплоизоляции.

Рис. 4 Внутренние перегородкиНа данном этапе возведения применяются калиброванные доски и базальтовый утеплитель с толщиной в 100 мм.

Рис. 5 КровляПри строительстве стропильной системы применяются стропила с горизонтальным перехлестом. Также укладывается утеплитель, используется наружная мембрана, внутренняя и внешняя паро- и гидроизоляция и вентиляционные зазоры.

Также как и двойной объемный каркас, стены, построенные с помощью ферм Ларсена создают воздушное пространство. Несущая стена из досок 5х10 покрывается 12 мм фанерой или OSB. Экзоскелет толщиной 20 см крепится к несущей стене и поддерживается широкой стеной фундамента. Платформа пола и несущие стены опираются на внутреннюю половину стены фундамента. Они утепляются традиционно. Наружная часть стены из ферм, которая не опирается на стену фундамента, закрывается снизу обвязкой из фанеры.

Стены с из ферм Ларсена и двутавровых балок

В этой статье мы опишем два популярных способа строительства энергоэффективных стен. Если вы еще не знакомы с основными принципами строительства пассивного дома, то прочитайте первую статью из цикла 6 опробованных методов строительства энергоэффективных стен. В этой статье вы узнаете зачем вообще нужно сильно утеплять дом, отчего зависит теплоизоляция дома и выгодно ли вкладывать в дополнительное утепление дома.

1.Стены из ферм Ларсена

Двойные стены строятся с того дня, с которого начали строить супер утепленные дома. Обычно они состоят из стандартной наружной каркасной стены из досок 5х10, обшитой 12 мм структурными панелями. Вторая не несущая стена со стйками 5х10 строится с внутренней стороны. Коробки из 12 мм или 18 мм фанеры встраиваются в дверные или оконные черновые проемы между внутренним и наружным каркасом. На глубине 30 см (экономичная разделка 120х240 панелей), эти коробки определяют точную толщину стены, которая образует зону непрерывного утепления в середине стены толщиной 10 см.В предыдущих проектах, моя фирма задувала целлюлозу после прокладки электрических кабелей. (Добавление высоко-эффективной стекловаты увеличивает R-фактор.) Несмотря, что все электрические кабели проходят внутри пространства стены, отопительные и вентиляционные трубы мы укладывали вне наружных стен.Задувка эковаты в глубокую полость стены требует предварительной подготовки. Мы либо устанавливали вертикальную сетку между внутренним и наружным каркасом, чтобы разбить пространство на два кармана и заполнить каждый по отдельности, или же мы разбивали процесс на два этапа задувки с помощью трубы меньшего диаметра, чтобы достичь одинаковой плотности 56 кг/м³ . Никаких паропроницаемых пленок мы не использовали, кроме обработки внутренних панелей перед покраской.R-ФАКТОР: 7.5, ПОДХОДИТ ДЛЯ: нового строительства, ремонта
ТЕРМО ИЗОЛЯЦИЯ: При R-0,04(м²*K/Вт) , эковата в этой системе дает общий фактор R-7,5.
ПЛЮСЫ:
• Строительство по знакомой технологии означает меньшую стоимость труда с доступными строительными материалами.
• Если используется эковата, то проект отрицательно не влияет на окружающую среду.
• Большой объем для накопления влаги позволяет постепенно высыхать пространству стены.
МИНУСЫ:
• Достаточно большой объем утепления увеличит и стоимость рабочего времени.
• Уменьшает внутреннюю площадь на 3%.

2. ФЕРМЫ ЛАРСеНА, СОЗДАЮЩИЕ ЭКЗОСКЕЛЕТ

Также как и двойной объемный каркас, стены, построенные с помощью ферм Ларсена создают воздушное пространство. Несущая стена из досок 5х10 покрывается 12 мм фанерой или OSB. Экзоскелет толщиной 20 см крепится к несущей стене и поддерживается широкой стеной фундамента. Платформа пола и несущие стены опираются на внутреннюю половину стены фундамента. Они утепляются традиционно. Наружная часть стены из ферм, которая не опирается на стену фундамента, закрывается снизу обвязкой из фанеры.

Платформа пола и несущие стены опираются на внутреннюю половину стены фундамента.

Пластиковый воздушный барьер и пароизоляционная мембрана полностью покрывают наружную обшивку 5х10 каркасной стены и крепятся либо к опорному брусу, либо непосредственно к бетонной стене фундамента. Эта сборка позволяет высыхать стене как внутрь, так и наружу. Наружные фермы Ларсена обычно изготавливают на стройплощадке и создают непрерывную полость для заполнения эковатой. Утеплитель задувается через отверстия во второй наружной обшивке. Поскольку систему с двойным объемным каркасом легче изолировать от потери воздуха, мы используем систему с фермами Ларсена, как альтернативный вариант. Также как и в стене с двойным объемным каркасом, мы и здесь изготавливаем дверные и оконные короба из 12 или 18 мм фанеры, они также обеспечивают дополнительные меры по укреплению экзоскелета. Во внутреннем каркасе стены из досок 5х10 мы можем провести коммуникации без риска потери воздуха через технологические отверстия.R-ФАКТОР: 7,5, ПОДХОДИТ ДЛЯ: нового строительства, реконструкции.
ТЕПЛО ЭФФЕКТИВНОСТЬ: Используемая в системе целлюлоза ( ок. R-0,04(м²*K/Вт) дает общий R-7,5.
ПЛЮСЫ:
• Сплошной предохраняющий воздушный барьер позволяет полости стены оставаться сухой.
• Большой объем для накопления влаги позволяет стене высыхать постепенно.
• Во время реконструкции, внутренние стены могут оставаться нетронутыми.
МИНУСЫ:
• Не традиционный каркас может увеличить время строительства и стоимость трудовых ресурсов.
• Увеличивает общую площадь строительства на 3%.

3. ПОД ВПЕЧАТЛЕНИЕМ ПАССИВНОГО ДОМА, СДЕЛАЛИ СТЕНЫ ИЗ ДВУТАВРОВЫХ БАЛОК

Эта система использована Катриной Клингенберг для представления программы Немецкого Пассивного Дома в Соединенных Штатах. Стены Клингенберг были построены с использованием деревянных двутавровых балок шириной 30 см в качестве стоек стены. Внутренняя сторона двутавровых балок обшита OSB, которая выполняет функцию первоначального барьера, предохраняющего от потерь воздуха. Внешняя сторона двутавровых балок обшита мягкой древесно-волокнистой влагостойкой структурной плитой ( в России, например, продается ISOPLAAT), и позволяет пространству стены отдавать влагу наружу. Эти обшивки также добавляют стенам с каркасом из двутавровых балок структурную целостность. Это требует расположения оконных проемов по ширине так, чтобы черновой проем попадал между стойками стены. Стена опирается на монолитную бетонную плиту.

Эта система использована Катриной Клингенберг для представления программы Немецкого Пассивного Дома в Соединенных Штатах.

Стены могут быть собраны на стройплощадке как панели и установлены в вертикальное положение с помощью крана. Тем не менее, Клингенберг предпочитает панели заводского изготовления в два этажа шириной около 2,4 м и с заполнением пространства стен высокоэффективной распушенной стекловатой (R-0,03(м²*K/Вт). (Можно также использовать целлюлозу.) Соединения панелей сконструированы с нахлестом, который склеивается, во время сборки, чтобы обеспечить полное устранение щелей, через которые может уходить воздух.Если вам нужно до конца придерживаться стандарта для Пассивных Домов, то нужно построить дополнительную внутреннюю стену из стоек 5х7,5 и утеплить ее задувной целлюлозой влажным способом, это позволит опереть на нее перекрытие второго этажа и расположить в ней электрику и трубы с внутренней стороны от воздушного барьера. Установив влагостойкую OSB с внутренней стороны стены поможет уменьшить проблему с влагой в холодный сезон.R-ФАКТОР: 7.7, ПОДХОДИТ ДЛЯ: нового строительства.
ТЕПЛОЭФФЕКТИВНОСТЬ: Утеплен целлюлозой : R-0,031-0.04. Утеплен высокоэффективной стекловатой (R-0.03 (м²*K/Вт): R-7.5.
ПЛЮСЫ:
• Опционально утеплены каркасные стены из досок 5х7,5 и высокоэффективная стекловата добавляет потенциал для более высокого R-фактора.
• Большой объем для накопления влаги позволяет стенам высыхать постепенно.
МИНУСЫ:
• Панели часто изготавливаются вне строительной площадки, доставляются на площадку и разгружаются на месте краном, все это повышает стоимость строительства.
• Конструкция может потребовать одобрение производителя деревянных двутавровых балок. Если вам не подходят эти два способа строительства стен для пассивного дома, то можете изучить ещё три способа строительства энергоэффективных каркасных стен для пассивного дома: с оболочкой из распыляемого пенополиуритана, с двойным слоем из листов пенополистирола или из структурных утепленных панелей, известных под названием СИП-панели.