Как строить высокоэффективные дома с меньшим количеством пиломатериалов – Ecohome

Как деревянные конструкции сравниваются со стальными и бетонными для углеродного следа

Анализ жизненного цикла трех основных материалов, используемых в качестве конструкционной поддержки зданий: дерево, бетон, сталь и воплощенный углерод.

Дерево, сталь и бетон имеют определенные конструкционные преимущества., каждый со своими особенностями. Ниже приводится сравнение жизненного цикла, проведенное Институтом устойчивых материалов Athena (ASMI) только для материалов, и не включает никаких соображений того, как каждый из них влияет на тепловые характеристики, движение пара или воздуха через стеновые сборки.

• Бетон позволяет проектировать очень прочные и долговечные здания, а использование его тепловой массы за счет удержания его внутри оболочки здания может помочь регулировать внутреннюю температуру. Сборный железобетон также все чаще используется в строительной отрасли, что дает преимущества с точки зрения воздействия на окружающую среду, стоимости и скорости строительства, особенно при выборе углеродоотрицательных бетонных блоков CMU с использованием Carbicrete, а также низкоуглеродистого бетона от CarbonCure.
• Сталь выделяется своей скоростью и эффективностью в строительстве. Относительный легкий вес и простота конструкции позволяют использовать рабочую силу примерно на 10–20% меньше, чем при строительстве аналогичной бетонной конструкции. Стальные конструкции также обладают отличной износостойкостью.
• Дерево намного легче по объему, чем бетон и сталь, с ним легко работать, и он легко адаптируется на месте. Он прочен, приводит к меньшему тепловому мостику, чем его аналоги, и легко включает сборные элементы. Его структурные характеристики очень высоки, а его прочность на сжатие аналогична прочности бетона.

Учитывая разнообразие доступных пиломатериалов и размеров (включая стены из стоек 2 × 4 и 2 × 6, стойки и балки и клееный брус), древесина предлагает отличную гибкость в архитектурном дизайне. Хотя он встречается в основном в жилом секторе (односемейные и малоэтажные многоквартирные дома), растет интерес к изучению зданий большей высоты. Например, Oakwood Tower, предлагаемый для Лондона в Великобритании, будет иметь 80 этажей и 300 метров в высоту.

Воздействие конструкционных материалов на окружающую среду:

Структурные продукты все чаще подвергаются тщательному изучению из-за их потенциально значительного воздействия на окружающую среду, включая выбросы CO2 во время производства и воплощенную энергию материалов, также называемую воплощенным углеродом и углеродным следом.

У производителей есть разные методы смягчения этих воздействий, и все эти материалы имеют сложный жизненный цикл. Для значимого сравнения материалы должны быть оценены в рамках анализа жизненного цикла (LCA) на глобальном уровне. LCA учитывает воздействие материалов на окружающую среду от колыбели до могилы.

Конкретный пример:

Канадский совет по дереву поручил Институту устойчивых материалов Athena сравнить воздействие на окружающую среду деревянных, стальных и бетонных конструкций. Изученный образец здания представлял собой типичный дом на одну семью площадью 2,300 квадратных футов в Северной Америке. В исследовании отличалась только несущая конструкция, все остальные строительные компоненты оболочки здания были постоянными и основаны на типичной канадской строительной практике.

The results were clear, that wood does an excellent job for virtually every component of a building and has the least impact on the environment. Certainly when sourced from sustainably managed forests, wood is the best choice in terms of environmental impact. It uses fewer natural resources and releases less contaminants into the air and water than metal or concrete.

Влияние бетона и стали по сравнению с деревом:

Как насчет переработанного контента?

Включение переработанных материалов в новые продукты является важной переменной в LCA, особенно в случае продуктов из невозобновляемых ресурсов. Во многих случаях это уменьшит воплощенную энергию материала и придаст ему дополнительное доверие в мире зеленого строительства. Например, сталь может получить баллы в рейтинговой системе LEED, потому что она содержит высокий процент вторичного сырья. При этом производство стали, даже при высоком уровне содержания вторичного сырья, остается одним из самых энергоемких секторов промышленности.

Да, но дрова – это уничтожение лесов!

Этот пункт является законным. Действительно, срубленное дерево больше не будет выделять кислород. Именно здесь очень важно устойчивое управление лесами. Древесина является обильным и возобновляемым ресурсом, особенно здесь, в Канаде, но важно знать, как использовать ее с умом.

Стандарт FSC (Лесной попечительский совет) предназначен для идентификации изделий из древесины из устойчиво управляемых источников, и большинство поставщиков изделий из древесины в настоящее время предлагают широкий ассортимент продукции, сертифицированной FSC. Древесина выделяется как экологически чистый продукт, особенно если она поступает из хорошо управляемых местных лесов.

А разве древесину не нужно обрабатывать?

Если бы вы сравнили деревянную конструкцию, пропитанную боратом, с конструкцией из оцинкованной стали, выбросы парниковых газов у ​​стали были бы в 1.8 раза выше, чем у дерева. Для цинкования стали также требуется в 83 раза больше воды, чем для обработки дерева боратом.

Как строить дома с высокими эксплуатационными характеристиками из меньшего количества пиломатериалов

Поскольку стоимость пиломатериалов всегда высока, а некоторые предполагают, что она может достичь +300%, мы решили посмотреть, как мы можем по-прежнему строить высокопроизводительные, но доступные дома.

Стоимость пиломатериалов всегда высока, и в связи с этим другие стеновые конструкции показывают себя более доступными по сравнению с ними. Так что это прекрасное время, чтобы выделить несколько альтернатив.

Стандартное строительство жилых домов в большинстве регионов с более холодным климатом теперь включает в себя 2×6 и изоляционные плиты из стекловолокна. Причина этого заключается не столько в снеговых нагрузках и структурной целостности, сколько в создании более глубокой полости для размещения более толстой изоляции.

Переход от стен 2 × 4 к стенам 2 × 6 упростил соблюдение требований строительных норм и правил для холодного климата, поскольку толщина изоляции могла быть 5.5 дюйма, а не всего 3.5 дюйма. Тем не менее, код во многих регионах (включая практически всю Канаду) теперь требует даже большей изоляции, чем те отсеки для стоек 2 × 6, которые могут вместить стандартные 5.5-дюймовые стекловолоконные плиты.

Быстрое решение этой небольшой проблемы обычно заключалось в добавлении изолированной внешней обшивки, которая представляет собой OSB с прикрепленным пенополистиролом толщиной 1 или 1.5 дюйма. Это было что-то вроде простого дополнения для удовлетворения тепловых требований с использованием небольшого количества пены, но есть проблемы с долговечностью.

Внешняя обшивка, изолированная пенопластом, может задерживать влагу в стенах.

Пена является, по крайней мере, «замедлителем» пара (который замедляет миграцию или влажность), а иногда и паровым «барьером», который полностью останавливает влагу. Вот почему нас беспокоит привычка утеплять стены снаружи пенополистиролом, поскольку пенополистирол, приклеенный к OSB, фактически является вторым пароизоляционным барьером.

Каждый строитель в холодном климате знает (или должен знать), что в стене нужна только одна пароизоляция, и она идет с теплой стороны утеплителя. Тем не менее, мы продолжаем устанавливать паронепроницаемую наружную обшивку, не понимая, что происходит на самом деле. «Пароизоляция» определяется не только листом полиэтилена; определение включает любой «барьер», который останавливает влагу, что легко может сделать изолирующая обшивка. Сама по себе OSB справится, но проблема усугубляется, если к ней приклеить пенопласт.

И это подводит нас к сути этой статьи — как построить прочные и хорошо изолированные стены с меньшим количеством древесины? Учитывая стремительный рост стоимости пиломатериалов в 2021 году, мы считаем, что сейчас самое подходящее время, чтобы рассмотреть более доступные способы каркаса и изоляции домов.

Ниже приведены некоторые альтернативные стеновые системы — большинство из которых, как мы думаем, уже являются улучшениями стандартной конструкции — просто сейчас проще заставить строителей переключиться, потому что цена на пиломатериалы очень высока, а эти методы внезапно становятся финансово конкурентоспособными. Итак, поехали –

Изоляционные ваты с самым высоким значением R

Стандартные плиты из стекловолокна, а также стандартные плиты из минеральной ваты, такие как Rockwool, часто не соответствуют требованиям кодекса во многих областях. Тем не менее, первое, что следует упомянуть — что противоречит предпосылкам этой статьи — это то, что Rockwool действительно предлагает изоляцию из войлока с более высоким значением R на R24, если вы можете ее найти. В некоторых более мягких климатических условиях это может помочь соответствовать нормам, но в любое время, когда Строительные нормы и правила требуют более R24 для стен, или если они требуют бесшовной изоляции и более высокого «эффективного» значения R, вам нужно немного улучшить свою игру.

Теплоизоляционные плиты Rockwool из минеральной ваты в деревянной структуре

Стены ICF теперь так же доступны, как дерево

В стенах ICF (изолированная бетонная форма) есть много того, что нам не нравится, но есть и много хорошего. Первое, что нам нравится — они просто отлично работают в определенных приложениях. Подвал, построенный с использованием ICF, не заплесневеет, как это происходит в стандартных подвалах. Если вы решите разместить стену ICF на инженерной плите на сборном комплекте, который полностью изолирован и защищен от влаги, вы получите сухой, здоровый и прочный подвал, в стенах которого не будет развиваться плесень, поскольку он разделен на всех поверхностях. от грунтовой влаги.

Стены ICF также воздухонепроницаемы, звуконепроницаемы, устойчивы к землетрясениям и достаточно хорошо изолированы. Так что же не любить? Ну… это весь атмосферный углерод, к которому это приводит. Блоки Insulated Concrete Form заполняются, как вы уже догадались, бетоном. А углеродный след производства цемента делает бетон одним из самых загрязняющих окружающую среду строительных материалов в мире, если рассматривать его отдельно.

Так как же сделать строительство ICF более устойчивым? Несколько способов — вы можете заполнить его бетоном, смешанным с переработанным содержимым, или, что еще лучше, использовать некоторые из новых бетонных растворов с низким содержанием углерода и накоплением углерода. В разработке находится много новых инноваций в производстве бетона, которые значительно сокращают выбросы углерода; проверьте, есть ли сейчас рядом с вами поставщики товарного бетона с низким содержанием углерода, если повезет, они уже есть, а если нет, то могут появиться в ближайшее время.

Не все стены ICF обладают сверхвысокими характеристиками, несмотря на то, что производители иногда заявляют об этом, но, по крайней мере, изоляция является непрерывной и не смешивается со шпильками с низким значением R. Таким образом, еще одним улучшением, которое вы можете внести в ICF, будет увеличение значения R путем добавления теплоизоляционных пенопластовых панелей снаружи.

Строительство с 2×4 вместо 2×6 для экономии пиломатериалов

Использование стеновых сборок, отличных от стандартной стены 2×6, может позволить должным образом изолировать дома, используя только 2×4, что может сэкономить деньги на пиломатериалах.

Например, каркасная стена 2×4 может быть построена следующим образом: приклейте наружную обшивку, чтобы она функционировала как воздушный барьер, установите 6 дюймов пенополистирола снаружи, и эти 6 дюймов дадут вам эффективное значение R, равное 24. , Это намного лучше, чем эффективное значение R 5.5 дюймов стекловолокна в стене 2 × 6, которое, вероятно, будет в лучшем случае R15. Еще лучше установить 7 или 8 дюймов пены. 8-дюймовая панель из пенополистирола на внешней стороне будет представлять собой тепловой барьер R32, что во многих случаях вдвое превышает требования кода, а также является более разумным долгосрочным вложением в более холодном климате.

Изоляционные панели из жесткого пенопласта Legalett ThermalWall

Эта настенная сборка не нуждается во внутренней поли-пароизоляции, так как пена будет пароизоляцией.

Плотно упакованные целлюлозные стенки с двойными шпильками

Целлюлоза — это изоляция из переработанной газетной бумаги, поэтому она является натуральным продуктом, и ее использование приводит к гораздо меньшему углеродному следу дома.. Плотно упакованные стены из целлюлозы могут быть построены со смещением 2×3, что опять же снижает потребность в пиломатериалах. Узнайте больше здесь о сборном доме Eco Home с низким содержанием углерода, чтобы узнать о деталях стен, а также о производительности и экологичности.

Сборный дом Ecohome LEED Platinum со стенами из плотной целлюлозы

SIPS – экономьте древесину с помощью конструкционных теплоизоляционных панелей

SIP-стена представляет собой пенопластовую панель с наклеенной с каждой стороны обшивкой (обычно OSB). Сами панели являются структурными, поэтому вам не понадобятся все пиломатериалы, которые вы найдете для типичного каркасного дома. Дома, утепленные пенопластом, по-прежнему имеют плохую репутацию в сообществе экологичного строительства, но мы считаем, что это немного незаслуженно, поэтому, прежде чем отказываться от SIPS из-за содержания в нем пены, прочтите здесь, чтобы узнать, является ли пена экологичной изоляцией. или нет.

Купить сборный дом

Нынешняя волатильность цен на пиломатериалы и другие строительные материалы означает, что цены на некоторые стеновые блоки могут сильно подскочить, а доставка материалов на строительную площадку может быть затруднена. Если вы подпишете контракт на сборный комплектный дом, который зафиксирует цены, вы можете избежать неожиданного повышения цен, поскольку в настоящее время цена на пиломатериалы уже на 150% выше, чем год назад, и никто не знает, насколько она поднимется. прежде чем он достигнет пика.

Если сборные дома звучат как некачественный вариант из-за предвзятого мнения о модульных домах, подумайте еще раз, потому что современные сборные дома часто лучше, чем дома, построенные на месте. Вы можете увидеть наши модели сборных домов, готовых к LEED и пассивному дому, здесь; каждая модель работает значительно лучше, чем код, и обычно стоит столько же денег или меньше.

Сборный дом LEED Platinum Eco Home

Обязательная энергетическая маркировка

Что-то, что станет шоком для большинства домовладельцев и покупателей в ближайшем будущем, будет обязательным энергетическим моделированием и маркировкой перед продажей домов. Это означает, что в будущем любой дом в Северной Америке должен будет соответствовать определенным требованиям, прежде чем он будет выставлен на продажу.

Таким образом, строительство дома сегодня просто для того, чтобы соответствовать нормам, может быть дорогостоящим решением в долгосрочной перспективе, если вы когда-нибудь захотите продать свой дом, поскольку перед этим вам может потребоваться выполнить повышение энергоэффективности (например, добавить больше изоляции). Лучше просто сделать это сейчас!