Автономные модули малоэтажного жилого назначения в особо холодных условиях Якутии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автономные модули малоэтажного жилого назначения в особо холодных условиях Якутии

Ермолаева М.А., Студентка 4 курса, Матвеева А.А., Студентка 4 курса, бакалавриата Направления «Архитектура» Кошкин А.К., Старший преподаватель кафедры строительства ФГБОУ ВО ГУЗ Россия

Аннотация

Данная статья рассматривает строительство в Якутии малоэтажного жилого объекта в особо холодных погодных условиях. Производиться и испытывается данный комплекс на производственной линии в специальных лабораторных камерах со встроенной системой диспетчеризации и системами жизнеобеспечения.

Ключевые слова: Модуль, Объемный каменный блок, Автономный автоматизированный, Автоматизированный, Энергосбережение, Энергоэффективность; энергономика, Энерго возобновляемый, Светопрозрачный бетон, Полносборное строительство, Арболит (искусственный легкий бетон), Бесперебойное питание, Станция биологической очистки.

Annotation

This article considers the construction of a low-rise residential facility in Yakutia in particularly cold weather conditions. This complex is produced and tested on the production line in special laboratory chambers with a built-in dispatching system and life support systems.

Key words: Module, Volumetric stone block, Autonomous automated, Automated, Energy saving, Energy efficiency, energy, Energy renewable, Translucent concrete, Complete construction, Arbolite (artificial light concrete), Uninterrupted power supply, Biological treatment station.

Описание проблемы: Одно из решений проблем - расселение; новый тип строительства.

Цель статьи: Фантазийная идея, как можно развить автономные модули малоэтажного жилья

Определение, классификация и преимущество автономных модулей

1. Особенности объемно-блочного домостроения

Объемными блоками называются крупные железобетонные коробки, представляющие отдельные помещения или квартиры и изготовляемые в заводских условиях. При изготовлении блоков в заводских условиях выполняют также все работы по отделке и внутреннему оборудованию помещений. Объемные элементы применяют для возведения жилых домов, гостиниц, пансионатов и других зданий с одинаковой комнатной структурой.

Изготовленные на заводе объемные блоки, полностью подготовленные к эксплуатации, доставляют специальными транспортными средствами на строительную площадку, где их монтируют. Опыт строительства зданий из объемных блоков показывает, что можно достичь значительного повышения качества строительных работ, сокращения стоимости строительства и расхода материалов, повышения производительности труда и сокращения сроков монтажа на строительной площадке по сравнению с крупнопанельными примерно в 5-6 раз. При этом около 85% всех работ по возведению здания переносится в заводские условия. В настоящее время строительство зданий из объемных блоков перешло из стадии массового экспериментирования к массовому поточному строительству.

По способу изготовления объемные блоки бывают составные из отдельных панелей и монолитные. Составные блоки изготовляют из крупно-размерных панелей и делят на каркасные и бескаркасные. Каркасные блоки состоят из каркаса (стоек и ригелей), навесных панелей и плит полов. Бескаркасные собирают в специальных кондукторах из отдельных панелей затем соединяют между собой путем сварки закладных деталей.

По конструктивной схеме дома из объемных блоков условно подразделяют на три типа: блочные, панельно-блочные и каркасно-блочные. При блочной схеме дома состоят из отдельных блоков, устанавливаемых рядом и друг на друга. Эта схема наиболее индустриально, так как позволяет большую часть работ перенести в заводские условия. Недостатком этой схемы является наличие двойных внутренних стен и перекрытий, т. е. неоправданный расход материалов.

При панельно-блочной схеме наряду с блоками применяют панели, которые позволяют получать однослойные стены. Для этой схемы характерным является необходимость производства более половины отделочных работ на строительной площадке.

Каркасно-блочные схемы представляют собой сочетание каркаса из стоек и ригелей и объемных блоков, опирающихся на каркас. Учитывая то, что каждый блок воспринимает незначительные нагрузки, их можно изготовлять из легких материалов. Однако для зданий с этой схемой характерным является увеличение числа монтажных элементов, причем резко отличаются по своей массе и габаритам. Учитывая изложенное, наиболее предпочтительными являются блочные схемы. [1]

Этот метод приближает строительную индустрию к созданию заводов - автоматов, что позволит значительно сократить численность рабочих в строительстве и повысить качество строительных изделий. Уже сегодня делаются проработки, нацеленные на полную автоматизацию отдельных технологических циклов изготовления объемных блоков.

В Краснодаре созданы домостроительные конвейеры, обеспечивающие монтаж блоков с колес и работающие по принципам поточного заводского производства, наглядно и убедительно иллюстрирующие преимущества объемно-блочного метода.

Как и в других видах массового жилищного строительства, индустриальность накладывает отпечаток на эстетические особенности жилища из объемных блоков, обостряет проблему однообразия в архитектуре. Сегодня на ряде примеров видно, что архитектура объемно-блочных зданий повторяет традиционные приемы решения панельных домов. Однако, если функциональные основы построения жилища типологически едины для жилых зданий всех конструктивных систем, то конструктивно-планировочные особенности объемно-блочного домостроения весьма специфичны. Поэтому ощущение конструктивной обусловленности, блочности обязательно должно присутствовать в эстетическом восприятии зданий, выполненных с применением объемных блоков.

Конструктивно-планировочная основа здания -- объемный блок представляет собой крупногабаритную пространственную конструкцию с определенным функциональным назначением и объемно-планировочными параметрами, укомплектованную инженерным и другим оборудованием. Поэтому взаимозависимость архитектуры, конструкции и технологии в объемно-блочном домостроении проявляется особенно отчетливо.

Это требует от архитекторов овладения новыми композиционными навыками, базирующимися на знании закономерностей взаимовлияния архитектурных, конструктивных, технологических, инженерных и других особенностей объемно-блочных зданий, делает необходимым дальнейшее совершенствование методики их проектирования, создает предпосылки для широкого применения современных методов математической оптимизации проектных решений.[2]

2. Типы и классификация объемно-блочного домостроения

Классификация объемно-блочного домостроения может проводиться по следующим параметрам:

- Материал: блоки могут быть сделаны из различных материалов, включая бетон (железобетон), керамзитобетон, пенобетон, газобетон, силикатный кирпич, керамический кирпич

- Технология производства: объемно-блочное домостроение может осуществляться как на заводах, так и на строительных площадках.

- Тип конструкции: объемные блоки могут быть монолитными или сборными, а также могут иметь разные формы и размеры.

- Назначение: объемные блоки используются для строительства жилых домов, общественных зданий и промышленных объектов:

По назначению автономные модули классифицируют на 4 типа, это:

1. Жилье модули: предназначены для обеспечения проживания людей, включая все необходимые удобства

2. Модули для сельскохозяйственного использования: обеспечивают возможность ведения сельского хозяйства в условиях отсутствия централизованных инженерных сетей.

3. Модули промышленного назначения: используются для размещения оборудования и обеспечения его работы в условиях, где нет возможности подключения к инженерным сетям.

4. Модули специального назначения: включают в себя модули для научных исследований в экстремальных условиях, а также модули для обеспечения работы в военных условиях

- Теплотехнические характеристики: объемные блоки могут обладать разными теплотехническими свойствами, в зависимости от используемого материала и технологии производства.

Теплотехнические характеристики объемно-блочного домостроения могут варьироваться в зависимости от используемых материалов и технологий производства. Некоторые из наиболее важных характеристик включают:

Коэффициент теплопроводности: этот параметр указывает на способность материала проводить тепло. Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем лучше материал сохраняет тепло.

Толщина стены: толщина стены также влияет на теплотехнические характеристики здания. Чем толще стена, тем лучше она сохраняет тепло.

Тип материала: материалы, используемые для изготовления объемных блоков, также могут влиять на их теплотехнические характеристики. Например, газобетонные блоки имеют более высокие теплотехнические характеристики, чем бетонные блоки.

Система отопления: система отопления также играет важную роль в обеспечении комфортной температуры внутри здания. Системы отопления, такие как радиаторы или теплый пол, могут улучшить теплотехнические характеристики здания.

По размерам и массе объемные блоки можно разделить на три группы.

Мелкие объемные блоки, к которым относят санитарно-технические блоки-кабины, имеющие широкое применение в строительстве многоэтажных зданий.[3]

Объемные блоки средней величины размером на комнату (блок-комната) имеют следующие габариты: размеры в плане от 2,4*4,8 до 3,6*6 ми массу от 5 до 10 т и более. В этих блоках-комнатах размещаются жилые комнаты, спальни, кухни, лестница или комбинации: спальня + коридор, кухня + санузел + прихожая и др. [3]

Крупноразмерные объемные блоки размером на две комнаты или на квартиру (рис. 13.1) имеют размеры в плане по ширине от 2,4 до 6 м и по длине 8--10 м и более. Масса их зависит от размеров и колеблется от 15 до 25 т.[3]

Блоки между собой крепят с помощью сварки закладных деталей. Чаще всего для зданий из объемных блоков устраивают столбчатые сборные фундаменты.[3]

3. Примеры использования автономных модулей в малоэтажном жилом строительстве, в том числе наше предложение

На данный момент строительство модульных домов начинает стремительно развиваться в Якутии. ООО «Дабан» совместно с Институтом физико-технических проблем Севера СО РАН в экспериментально-производственном корпусе института начали производство модульных офисно-бытовых домов. [4]

«Первый блок-модуль мы выпустили в апреле прошлого года. Можно их «наращивать» и делать двухэтажными. Такие блок-модули могут быть использованы для вахтовых поселков, объектов туризма, метеостанций, фельдшерско-акушерских пунктов, пунктов сбора, хранения, переработки сельхозпродукции, на дачных участках, теплых автобусных остановках и т.д. [4]. Но возведения модульных объектов в Якутии еще не популяризирована в сторону жилого строительства. Ведуться многочисленные работы, и эксперименты.

В Якутии автономные модули могут использоваться для создания энергоэффективных жилых зданий, адаптированных к условиям холодного климата. Например, это могут быть дома с использованием геотермальной энергии для обогрева, а также с системами рекуперации энергии и утилизации тепла. Также могут использоваться модульные конструкции, которые легко монтируются и демонтируются, а также дома на колесах, приспособленные для эксплуатации в условиях низких температур.

4. Преимуществ объемной конструкции

Преимущество 1. Чем больше материалов, тем прочнее здание

В объемной конструкции часто при сборке каждого модуля используется больше материалов. Каждый модуль здания должен быть правильно сконструирован, чтобы полностью и безопасно поддерживать себя. В результате, как только весь объемный проект внешней застройки сложен и соединен воедино, вы получаете структурную прочность всего каркаса здания и каждого отдельного модуля, который находится на месте.

Преимущество 2. Организованная и эффективная реализация окончательного строительного проекта

Объемное строительство позволит вам реализовать проект в рамках бюджета, в соответствии с графиком и за меньшее время, чем другие типы строительства, которые используют ваши конкуренты.

Основные преимущества модульного строительства являются результатом четкого выполнения процесса проектирования и строительства. По завершении проектирования одновременно начинается подготовка фундамента на объекте и строительство модуля за пределами объекта.

Поскольку проектирование является тщательным, строительство завершается в контролируемой среде, контролироль производиться в каждой части строительного процесса, от проектирования до монтажа здания, объемное модульное строительство предоставляет вам наиболее точную первоначальную цену и ожидаемые сроки.

Преимущество 3. Настраиваемость

Преимущество 4. Объектная модульная конструкция выгоднее для бюджета

Погода - самый трудный член любой строительной бригады. Даже небольшой дождь может задержать реализацию проектов на несколько дней и привести к увеличению затрат. По большей части это не проблема в объемных модульных конструкциях. Это потому, что большая часть работы выполняется в контролируемой среде фабричного типа. Другими словами, это делается в помещении, поэтому погода не имеет большого значения.

Преимущество 5. Объемно строительство производит меньше отходов

Вандализм, кража, перекупка материалов, порча, повреждение от погодных условий -- все это ненужные побочные продукты традиционного строительного процесса, которых просто нет при объемном модульном строительстве. Это означает, что объемные строительные проекты производят меньше отходов.

К этому бонусу добавляется тот факт, что многие объемные модульные здания очень эффективны, то есть потребляют меньше энергии. Это сокращает как расходы на коммунальные услуги, так и ущерб окружающей среде.

4. Анализ условий Якутии

Якутия, расположенная в Сибири, является одним из самых холодных регионов мира. Здесь средняя температура зимой может опускаться до -40 градусов. В таких экстремальных условиях особенно важно обеспечить надежный и эффективный фундамент под дом.

Другим важным аспектом при строительстве фундамента в Якутии является глубина заложения. Из-за замерзания почвы на глубине более 2 метров, основание дома должно быть устойчивым и надежным. Поэтому большинство строителей рекомендуют закладывать фундамент на глубину от 2 до 5 метров, в зависимости от отдельных условий строения.

Таким образом, при строительстве фундамента под дом в Якутии необходимо учитывать особенности холодного климата и применять специальные решения для обеспечения долговечности и надежности конструкции. [5]

1. Климат и его особенности

Практически все населенные пункты заполярья выглядят выживающими, а не развивающимися. Причина - экстремальные климатические условия - полярная ночь и полярный день, длительностью до полугода, низкие температуры воздуха и ледяные грунты. Всё это объясняется географическим положением: в северных широтах угол падения солнечных лучей низок, и их энергия распределяется на весьма большую территорию.

Исследователи выделяют до 5 разных видов льда, варьирующихся по форме, размеру и расположению в слоях почвы. Глубина льда может достигать более 1 000 метров. Рекордная глубина залегания вечной мерзлоты, почти 1 500 метров, обнаружена в Якутии. Более 60 % территории России находится в зоне вечной мерзлоты.

Вечномерзлые грунты - одни из самых сложных для строительства. Из- за колебаний климата, как краткосрочных, так и долгосрочных, вечная мерзлота подвержена деградации. Лед начинает таять, что приводит к потере несущей способности грунта, осадке почвы. Вмешательство человека ускоряет данный процесс. Здания, элементы инфраструктуры и инженерные коммуникации, при создании которых не было учтено наличие в грунте льда и не изолированы теплопотери, неизбежно ослабят грунт, в результате чего частично или полностью разрушатся сами.

При этом длительные периоды стояния низких температур наружного воздуха отрицательно влияют на инженерные системы здания, использующие воду. Несоблюдение специальных мер по циркуляции и вентиляции приведет к замерзанию воды, разрыву трубопроводов и авариям в системах. [6 ]

2. Энергопотребление и энергоресурсы в Якутии

По причине географической отдалённости, большой площади и низкой плотности населения, энергосистема Якутии имеет сложную организацию, разделяясь на зоны централизованного и децентрализованного энергоснабжения. Зона централизованного энергоснабжения включает Западный, Центральный и Южно-Якутский энергорайоны, связанные с Единой энергосистемой России. Энергоснабжение здесь обеспечивают крупные тепловые электростанции и ГЭС. Оймяконский район обеспечивается электроэнергией из изолированной энергосистемы Магаданской области, посёлок Черский -- из изолированного Чаун-Билибинского энергоузла Чукотского АО. Талаканские ГТЭС и ГПЭС в западной Якутии обеспечивают электроэнергией изолированный Талаканский энергорайон.

Зона децентрализованного энергоснабжения расположена по большей части в северной Якутии и состоит из большого количества мелких энергоузлов, обеспечивающих электроэнергией отдельные поселки и предприятия по добыче полезных ископаемых. Энергоснабжение здесь обеспечивается преимущественно дизельными электростанциями

По состоянию на начало 2019 года, на территории Якутии эксплуатировались восемь крупных тепловых электростанций (Якутская ГРЭС, первая очередь Якутской ГРЭС-2, Якутская ТЭЦ, Нерюнгринская ГРЭС, Чульманская ТЭЦ, Талаканская ГТЭС) общей мощностью 1314,5 МВт, две гидроэлектростанции (Вилюйская ГЭС и Светлинская ГЭС) общей мощностью 877,5 МВт, 21 СЭС и 2 ВЭС, а также более 200 дизельных, газопоршневых электростанций и мини-ТЭЦ общей мощностью более 800 МВт. Большинство электростанций (общей мощностью 2177 МВт) принадлежат дочерним обществам ПАО «РусГидро» -- ПАО «Якутскэнерго» и АО «Дальневосточная генерирующая компания». Проектируется вторая очередь Якутской ГРЭС-2. [7]

3. Требования к строительным материалам и технологиям в условиях Якутии

Пожалуй, самый популярный материал, из которого строят дома в Сибири это газобетон. Он отличается:

¦ высокой морозостойкостью;

¦ хорошей теплоизоляцией;

¦ долговечностью;

¦ простотой в кладке;

¦ доступной ценой;

¦ огнеустойчивостью;

¦ относительной легкостью.

Перечисленные свойства в общем, соответствуют всем ячеистым бетонам. К ним также относятся:

¦ пенобетон;

¦ арболит;

¦ керамзитобетон.

Преимущества ячеистых бетонов исходят от их пористой структуры. Воздух в структуре блоков обеспечивает низкую теплопроводность и облегчает вес самого блока.

К минусам пористых бетонов можно отнести:

¦ Высокая влагопоглощаемость. Блоки могут впитывать воду и давать усадку, в результате чего могут появиться трещины.

¦ Довольно низкая прочность на удар и на изгиб. Блоки нужно транспортировать осторожно.

¦ Отсутствие идеальной геометрии в форме, что может создавать неудобства при кладке.

¦ Некоторые из материалов имеют непрезентабельный вид -- может потребоваться внешняя отделка. [8]

Заключение

В заключении можно сказать, что автономные модули являются перспективным направлением в малоэтажном жилищном строительстве, особенно в условиях особо холодных регионов, таких как Якутия. Они позволяют создавать энергоэффективные дома, адаптированные к суровым климатическим условиям, и обеспечивают комфортное проживание людей. В результате вышесказанного при крупной сборке мы понижаем естественные потери, человеческий фактор и как итог банковские риски. В условиях сурового климата в Якутии это замечательное решение.

автономный модуль домостроение якутия

Литература

1. Общие ресурсы по строительству: сайт StudFiles Файловый архив студентов

2. Общие ресурсы по архитектуре, искусству, дизайну (издательство Татлин): сайт Текст: В. Шарапов (Дата обращения: 18 апреля 2023)

3. Общие ресурсы по объемно-блочным зданиям

4. Общие ресурсы по строительству: Первый республиканский информационно- аналитический портал

5. Общие ресурсы по строительству, ремонту, садоводству

6. Общие ресурсы по строительству. Ремонт:

7. Общие ресурсы по энергетике:

8. Общие ресурсы по материаловедению: сайт: Девелопмент “Навигатор”

Размещено на Allbest.ru