Буферные свойства материалов

Специалистами и дилетантами в строительстве часто обсуждается такое свойство стеновых материалов, как способность «дышать». Его, в первом приближении, можно интерпретировать как проницаемость их для паров воды и газов, а также способность сорбировать и десорбировать химические вещества в поверхностном слое материалов. Такие свойства позволяют материалам демпфировать, сглаживать колебания  параметров внутренней среды (т.е. воздуха в помещении) при их изменении. Иначе это можно назвать буферными свойствами материалов.

Современные строительные материалы, как правило, имеют низкую буферную  емкость или не имеют ее вовсе (например, металлические сэндвич-панели). В то же время традиционные натуральные материалы имеют, как правило, высокую буферную емкость. В частности, такие утеплительные материалы, как прессованная солома и тростник, обладают необычайно высокой буферной емкостью, превосходящей емкость дерева, что и обуславливает высокие гигиенические качества зданий, построенных с их применением. Другие  природные материалы, такие как дерево, глина, известь, бумага, мох, костра,  также имеют значительную буферность.

 Пожаробезопасность несомненно относится к важным характеристикам строительной системы. Пожарную безопасность материалов, конструкций и зданий в целом характеризует ряд специальных критериев, в которых неспециалисту разобраться трудно. Этим пользуются составители рекламных текстов, выбирая из ряда параметров наиболее им выгодный. Так, один распространенный утеплитель не поддерживает горения, на что и делается акцент, но умалчивается о том, что этот материал обладает большой газообразующей способностью, и эти газы столь токсичны, что люди чаще погибают при пожаре от них, а не от огня. В данном исследовании мы сделали попытку оценить пожаробезопасность как всесторонний критерий  безопасности людей.

Кроме эксплуатационной пожаробезопасности, пришлось выделить построечную, поскольку для некоторых строительных систем эти два критерия не совпадают. Так, соломенные тюки пожароопасны на строительной площадке, но безопасны в готовой конструкции. 

 Ресурсообеспеченность – степень доступности на рынке – мы разделили на текущую и перспективную, поскольку можно с хорошей долей уверенности предполагать наступление дефицита по одним материалам и расширения предложения по другим. Так, предложение будет сужаться для материалов, требующих больших затрат энергии на их производство.  

 Теплоинерционность характеризует быстроту/медленность остывания дома при прекращении его отопления зимой и скорость нагревания под лучами солнца летом. Особенно важен этот показатель в сельской местности при периодическом печном отоплении. Следует различать обитаемую и необитаемую теплоинерционность. В первом случае предполагается, что в остывающем зимой доме остаются его обитатели и пытаются существовать по-прежнему: готовят пищу, пользуются искусственным освещением и, как обычно, пользуются электроприборами. Второй – предполагает, что люди покидают «тонущее» здание. Разница между ними может оказаться весьма существенной, так как внутренние тепловыделения в обитаемом, хорошо утепленном доме, не намного меньше необходимой мощности системы отопления. 

По поводу теплоинерционности господствуют весьма вредные предрассудки. Практически все, в том числе и специалисты-строители (коим это непростительно), считают, что теплоинерционность обеспечивается преимущественно теплоемкостью строительных конструкций, поэтому чем массивнее и тяжелее дом, тем лучше. А легкие дома, несмотря на все их преимущества, попадают в категорию изгоев. Доводы о том, что хорошо утепленный дом, даже легкий, будет остывать (и нагреваться от солнца) медленно, игнорируются.

Одним из авторов этой работы (у нас на первой странице только один автор), проведены расчеты сравнительной скорости остывания тяжелых (кирпичных) малоэтажных домов обычной конструкции и хорошо утепленных легких каркасных домов. Расчеты показали, что в необитаемом режиме они остывают примерно с одинаковой скоростью, а в обитаемом легкие остывают значительно медленнее и, что еще более важно, стабилизируются при значительно более высоких температурах. Иначе говоря, в то время как в кирпичном доме уже минусовая температура, в легкокаркасном – еще плюсовая (лишь немногим меньшая, чем зимняя нормативная для жилищ в Китае – +8^оС.) Худо-бедно, но можно существовать. Таким образом, вопреки всеобщему мнению, оказалось, что хорошо утепленные легкие каркасные дома обладают существенно лучшими характеристиками теплоинерционности, чем традиционные кирпичные. С  учетом этих обстоятельств в рассмотрение включена обитаемая теплоинерционность, как представляющая наибольший практический интерес.

 Звук и вибрации с физической точки зрения – одно и то же (механические колебания), но воспринимаются они по-разному, и методы защиты от шума и вибрации также отличаются, поэтому они рассматриваются отдельно. Критерий звукоизоляции не требует комментариев.

Некоторые материалы, обладая хорошей упругостью, хорошо передают механические колебания. К ним относится, в частности, дерево, не случайно из него делают луки и музыкальные инструменты. Это не означает, что эти материалы нельзя использовать в строительстве, их плохие виброизоляционные свойства можно компенсировать конструктивными мерами: устройством разрывов и применением прокладок из вибропоглощающих материалов. Однако системы с использованием таких материалов получают меньшие оценки из-за необходимости использования дополнительных материалов и конструкций.

  Легкость модификации (реконструкции) 

Легкость модификации дома –  преимущество конструкции дома, позволяющее в будущем приспосабливать здание к новым требованиям и условиям. В качестве частного случая сюда можно включить  концепцию растущего дома. Различные стройсистемы предоставляют неодинаковые возможности для этого, что и учитывалось в экспертных оценках.

 Экологичность утилизации (последняя часть полного жизненного цикла)

Хотя строительный мусор, образующийся после сноса старых зданий, по большей части нетоксичен, его сравнительно большие объемы составляют проблему. В настоящее время, в некоторых странах законодательно запрещено вывозить на полигоны те строительные отходы, которые можно переработать. Во многих странах разрешают избавиться от отходов только в том случае, если компания-утилизатор докажет, что ни одна из известных технологий не позволяет переработать этот утиль (например, в Нидерландах такое законодательство действует с 1997 г.). В ряде стран свалки строительных отходов запрещены, в США и Канаде вывоз и складирование строительного мусора на пригородных свалках обходится столь дорого, что отходы выгоднее перерабатывать, чем вывозить.

Переработка строительных отходов позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды и получить недорогие «вторичные» строительные материалы. Однако различные материалы в разной степени могут быть подвергнуты такой переработке. Так, бетон и кирпич дробятся на щебень, пенополистирол же представляет проблему для утилизации, если он доживает до сноса здания.

Такому показателю, как включенная энергия, на западе сейчас уделяют достаточно большое внимание. Он характеризует суммарное количество энергии, затраченное на производство данного материала или изделия. Производство и распределение энергии всегда сопряжено с нанесением ущерба природной среде, поэтому данный показатель отчасти характеризует экологичность материала (меньше включенной энергии, выше экологичность). Данный показатель включен в группу специфических, скорее, в угоду существующим в нашей стране взглядам, не придающим пока большого значения экологическим характеристикам. Объективно его место во второй группе критериев.