Ода бревну или О! Да! бревно!

Давно хотел высказаться в пользу бревна.

Сначала ссылки на материалы которые попадались при изучении вопроса:
http://les.novosibdom.ru/book/export/html/519
http://astravision.com.ua/article/obrabotka-dereva/stroenie-drevesiny-mikrostroenie-drevesiny-2.htm
http://www.wood-work.ru/articles/articles_635.html
http://1brus.ru/vybor/60-chto-luchshe-brus-ili-brevno

Те бревна которые мы получаем свалив дерево состоят из множества трубок которые как буд-то склеены между собой.Причем структура этих трубок бывает очень и очень сложной. Даже бывает что некоторые трубки как-бы пронизывают друг друга. Это можно увидеть если начать колоть березовые чурки спиленные у комеля. Такие чурки даже после того как они расколоты на части трудно отделить друг от друга т.к. волокна одного слоя переплелись с волокнами другого слоя.
Немного картинок:

Итак чем же так хорошо бревно?

1. Прочность

Теоретически бревно состоит из вложенных друг в друга трубок. Трубки конечно не все с ровными стенками и не все с целыми стенками. Но разрыв стенок этих трубок находится в местах обрубленных веток. В итоге это все выглядит как переплетение слоев разной конфигурации и толщины. Вот все эти трубки несут на себе как изгибающие нагрузки так и сжимающе-разрывающие усилия. Получается, что нагрузку испытывают вложенные друг в друга трубы склеенные между собой.
Это довольно крепкая конструкция. Прочность конечно же зависит от диаметра бревна.
Но если мы будем сравнивать с брусом толщиной такой же как диаметр бревна, то брус тут явно проигрывает.

Картинка с сайта, где рассказывают как делать мозаику из чурочек:

Вот здесь на картинке видно, что слои дерева которые находятся в углах бруса они уже на являются частью одной, условно говоря, трубки. Или, иными словами, внешние трубки были разрушены когда бревно обрезалось на пилораме. И вообще говоря, теперь у бруса прочность в большей части зависит от прочности того "вписанного" в квадрат бревна.
То есть бревно того же диаметра как и толщина бруса крепче будет.
Самый лучший вариант когда брус был сделан из идеально ровного бревна и центр квадрата бруса совпадает с центром бревна. Но обычно или центры не совпадает или бревно не ровное.

И это означает, что когда на пилораме спиливают края, то повреждают слои более близкие к центру и поэтому прочность бруса резко уменьшается до прочности того условного бревна которое еще осталось целым. Кроме того сучки и пороки уменьшают прочность. Конечно положительно влияет на прочность, то что слои все-таки бывают сильно перепутаны и даже если не перепутаны,то между слоями есть связи за счет которых слои держатся вместе. Но если сравнивать прочность необработанного бревна (особенно если оно кривое), то сделанный из него брус будет намного слабее этого бревна.
Да еще нужно учитывать, что все бревна имеют разные диаметры на верху и внизу, и соответственно брус не может получиться больше чем самый малый диаметр.
Теперь мои мысли про оцилиндрованные бревна. Тут тоже не все хорошо.
Ну во первых опять же оцилиндрованное бревно не может получиться больше самого маленького диаметра изначально бревна.

Ну и опять же  - если бревно кривое, то вот такой станок срежет часть слоев.

Вот тут видите на бревнах разводы? типа текстура дерева... Вот это и есть срезанные слои  - те самые трубки которые создают прочность.

А вот тут что происходит? Все до единого слоя срезаны...

или вот - смещение центра:

НО! есть одно неоспоримое преимущество оцилиндрованного бревна если говорить про прочность - такое бревно практически никогда не используется в одиночку. такие бревна укладываются в срубы. Сруб стоит на фундаменте и все бревна давят на друг друга и поэтому не испытывают ломающих и изгибающих нагрузок. Хотя это не преимущество самого бревна, а преимущество его использования.

И еще! Не стоит использовать оцилиндрованные бревна в качестве балок перекрытия и прочих одиночных элементов каркаса, рассчитывая получить такую же прочность как от цельного бревна!

По прочности оцилиндрованное бревно объективно хуже чем цельное бревно .

Таким образом получаем, что используя целые, не обработанные (или почти не обработанные) бревна мы можем использовать более тонкие бревна и получать такие же прочностные характеристики как брус в квадрат которого вписывается диаметр используемого бревна.

Используя оцилиндрованные как обычные бревна тоже нужно брать бревна большего диаметра, с запасом.

2. Долговечность

И опять речь пойдет про те же самые слои. Они как раз и создают защиту для следующих слоев. Я имею ввиду защиту от внешний воздействий , таких как влага, которая может приносит споры грибов и разные бактерии, которые разрушают древесину. Споры грибов постоянно летают в воздухе и опять же первыми от них (от грибов) страдают внешние слои бревна. Это видно часто на спилах старых бревен. Снаружи более серые слои а потом идут более светлые слои.
Конечно всякие сучки и трещины дают возможность грибам и бактериям проникать глубже.
Но проникновение через слой древесины происходит дольше, чем между слоями. Это тоже видно на сколах и спилах бревен.

Отсюда делаем вывод, что нарушение целостности слоев дает больше возможности для проникновения гнили внутрь дерева.
Вот поэтому оцилиндрованные бревна категорически не рекомендуют использовать без пропитки и спец обработки от грибов, гнили и насекомых.
Собственно целые бревна тоже рекомендуется обрабатывать, но опять же если оценивать в сравнении, то цельное бревно опять выигрывает.

3.Усыхание и искривления

Не для никого не секрет, что любые пиломатериалы (брус, доски) делаются из сырого (недавно живого дерева). А после того как материал высыхает он начинает усыхать и искривляться примерно вот так как показано на картинке:

а после того как это все высыхает в собранном виде получается следующее:

Это все происходит из-за того что часть волокон срезана и поэтому при усыхании всех оставшихся слоев они стягивают к себе остальные. И из-за того что из одних слоев влага выходит быстрее чем из других.
Сдается мне что и целые бревна искривляются, но не так сильно, т.к. все слои на месте и усыхают все пропорционально.

Но главный вывод: сушить нужно все и цельные бревна и оцилиндрованные и брусья и доски.
И сушить нужно специальным образом. А вот бревна могут высохнуть и самостоятельно еще на корню, правда там есть опасность поедания насекомыми-древоточцами. Но это отдельная история.

Значит и тут бревно предпочтительней.

4. Удобность использования.

Вот тут то бревно проигрывает по все пунктам.
Чтобы использовать цельное бревно в срубах нужно много подготовительных работ, которые могут сильно уменьшить плюсы цельно бревна. Станки делают подготовку быстрее и точнее, но сильно портят защитные слои. Подготавливая бревна руками можно максимально сохранить цельность слоев.

Для каркасных конструкций цельные бревна это вообще великое зло...

Бревна часто кривые и искривляются во всех направлениях. Разные размеры срезов тоже создают много проблем и при сборке каркасов. Вообще это довольно затруднительная работа собрать каркасную конструкцию из бревен. Здесь нужно использовать специальные хомуты, которыми можно фиксировать концы бревен. И получается что узлы каркаса практически не возможно собрать из дерева. 

Получается что при существующих строительных технологиях все преимущества целого бревна уходят почти на нет?
Но нет! не для того я начинал писать эту статья , чтоб на этих строках сдаться...
Так вот есть все таки технологии, которые позволяют очень даже хорошо использовать цельные бревна в строительстве. Некоторые технологии уже забыты, но возрождаются, а некоторые появились совсем недавно и теперь начинают использоваться. Проблема с новыми технологиями заключается в том, что  они плохо изучены. Мало есть еще методов прочностных расчетов для конструкций.
Итак что за технологии:
Ну срубы из обычного бревна даже и рассматривать не будем, итак все понятно. Единственно хочется заметить что сейчас есть возможность использовать электроинструменты для подготовки бревен к сборке сруба и это значительно облегчает труд.
А вот дальше просто картинками покажу как же велико разнообразие использования бревен в каркасном строительстве:

Как видите здесь тоже специально готовит бревно. Нужно концы бревен подрезать соответственно узлу соединения.

Мой каркас из бревен для геокупола, тоже не исключение - концы бревен я обрезал под определенным углом:

а вот тут используются не прямые бревна и очень даже в тему и красиво и прочно:

А вот теперь про очень интересный способ использования бревен (и не только ) - Ресипрокальные конструкции! что это такое? все просто - это самоопирающиеся конструкции:
Для лучшего понимания вот такая картинка - на этом все основано:

На этом простом принципе можно собрать простые конструкции типа той которую я собрал из саморезов. Хорошая идея для возведения мостиков.

Но можно собирать более сложные конструкции, типа такой:

А вот так можно делать круглые крыши:

И вот вроде бы можно даже купол собрать... Но есть у меня сомнения по поводу как бревно на бревне держаться будет? не понятно. Здесь на картине трубки просто на скотче держится:

Так что есть где и как использовать бревно в строительстве, но к сожалению редко кто занимается таким строительством профессионально. А строительные компании, которые берут на себя гарантии сомневаются в долговечности и прочности. А сертифицировать некому...Нет методов как расчетов так и испытаний...
Надеюсь вот эта моя статья приблизит использование некоторых технологий с бревнами в широкой массе.

А кроме всего прочего есть еще и глиночурка:

В этой технологии подойдет любое бревно, любого диаметра и любой кривизны.
Здесь нужно соблюдать два главных принципа:
1. Толщина стен должна быть не меньше, чем у кирпичных стен, т.к. глина плотный материал и он будет являться мостиком холода.
2. Чурки должны располагаться в стене так, чтобы тот край который в дереве (из которого эту чурку выпилили) был ближе к корню оказался внутри дома. Это объясняют тем, что волокна в дереве так устроены что они "качают" влагу по капиллярам вверх по стволу. И соответственно влага должна выходить из дома а не входить в него.
Конечно фундамент для дома из глиночурки должен быть как для кирпичного дома - мощный.

Я вот пока не пойму как замазывают трещины в чурках? Это же сквозные дыры на улицу?

6. Стоимость

Из чего складывается стоимость готового материала для строительства? Будем опять же сравнивать стоимости использования целого бревна и обработанных материалов
Ну цена использования деляны для вырубки (есть какие-то расценки в лесничествах) она для всех видов материала будет участвовать в формировании себестоимости.
Доставка материала тоже. Правда здесь нужно учесть, что так как толщина бревна может быть меньше для выдерживания нагрузок по сравнению с обработанными (как мы говорили ранее), то одной погрузкой можно привезти больше полезного материала. То есть в случае, когда мы везем бревна на обработку, то мы везем еще и то, что будет от бревна отрезано и выброшено (хорошо если не выброшено...). Вот здесь мы явно экономим.
Ну сама обработка конечно же стоит денег. Имеется ввиду изготовление досок или брусьев. А если будет изготавливаться клееный брус, то здесь себестоимость сразу возрастает в разы. Сейчас некоторые клееные материалы дешевле, так как из изготавливают как раз из отходов производства. Типа кто-то оплатил доставку и обработку первоначальной древесины и теперь тот кто обработал получил бесплатные обрезки и теперь "по дешевке" продает всякие клееные материалы. Вся нагрузка при таком подходе ложится на того кто заказывает качественный пиломатериал изначально.
Далее идет сушка (некоторые виды пиломатериала не сушат, а сразу продают. Такой материал может высохнуть на складе, но обычно не успевает). Качественная сушка материала тоже не бесплатное удовольствие. Только по тому, что нужно достаточно большое помещение где нужно поддерживать температуры и влажность в нужных параметрах. И к тому же материал сушится обычно под нагрузкой, чтобы материал не сильно искривлялся и не шел винтом. Хотя я считаю это не сильно помогает, возможно я не прав.
Бревно же даже если сушить не требует нагрузки. И вообще у меня есть некоторые подозрения что сушить бревна нужно на корню еще в лесу. Валить нужно уже сухое дерево и сразу везти на стройку.
А еще есть пропитка и обработка от гнили и насекомых. И опять целое бревно выигрывает. Расходы на пропиточные материалы для него меньше в разы чем на обрезанные материалы.
У бревна нужно очень тщательно обработать торцы и места обрубленных сучков и трещины.
Остальная площадь не сможет впитать много пропиточных растворов. А вот пиломатериалы нужно пропитывать по всей поверхности со всех сторон.
И последний момент  - чем толще материал, тем дороже он обходится на всех этапах. Валить его тяжелей, грузить тяжелей, везти тяжелей. То есть нужно использовать дорогую мощную технику. Так как цельное бревно в любом случае может нести большую нагрузку, то мы экономим на всех этапах, потому что выбираем меньший диаметр бревна.
Например, для моего каркаса мы с ребятами вручную распиливали и грузили упавший сухостой (сухостой упал , но недоупал, а наклонился и оперся на ближайшие деревья). перевозили бревна на простой Газельке. То есть транспортные расходы были не значительными. и труд не тяжелым. 

7. Живое - не живое?

Тут я немного порассуждаю про то какое дерево лучше брать для строительства.
Сдается мне что брать для сборки каркасов и срубов лучше именно сухостой.
Почему?
Но сначала ссылки, потому что мои мысли рождались на основе изучения материала:
http://budmaydan.com/dom/suxostojnaya-sosna-chto-takoe-suxostoj/
http://xn--80ajbwpejjci7c.xn--p1ai/suhostoy/
http://doska46.com/chto-takoe-suxostoj/
Так почему? Потому что это уже готовая древесина, она усохла так как надо, ее не поведет и не изогнет.
Но как мы видим из статей по ссылкам сейчас строительство из сухостоя очень дорогостоящее мероприятие. Почему?
Потому что не любой сухостой подойдет. Сухостой это мертвое дерево  - почему оно умерло может быть несколько причин для этого: 

1. Естественное старение

2. Нарушение целостности важных слоев древесины, через которое дерево получает питательные вещества. Например был ураган и надломил дерево и оно умерло, но не упало.

3. Пожар в лесу.

4. Насекомые древоточцы.

5. Заболевание корней или всего дерева
Вот первые два случая мертвых деревьев вполне пригодны для строительства. Древесина при этом не пострадала и имеет хорошие прочностные характеристики.
А вот следующие причины очень сильно снижают прочность древесины. Конечно если вовремя обработать бревно от древоточцев, то можно получить вполне рабочую древесину, но это плохо контролируется в принципе.

Вот как пожар влияет на прочность древесины не могу понять, видимо древесина больше страдает от грибков и древоточцев сразу после пожара. И к тому же сразу после потушенного пожара древесина внутри может оказаться еще сырой и будет какое-то время сохнуть.
Так вот уберечь деревья в лесу от болезней, грибков и насекомых очень трудно. Поэтому найти качественный сухостой бывает не просто.
А потом если вы нашли сухостой где-нибудь на уступе горы  - как его оттуда забрать? Ну если только вы не собираетесь прямо на уступе строить себе жилище (такое бывает :)).
И получается объективно строиться из качественного сухостоя это дорого.
Но! если вы часто ходите по лесу и наблюдаете за ним и вовремя подрубаете деревья подлежащие санитарной вырубке, то тем самым можно специально подготовить себе сухостой и отследить чтобы он не успел заразиться насекомыми и грибком.
То есть и здесь есть выход, но он требует серьезных изменений в системе обслуживания лесов.
Вот если бы на некоторый участок леса был грамотный дорожащий им хозяин ил несколько хозяинов, то такая схема вполне могла бы сработать.
Здесь хочется коснуться вопроса традиций... Я слышал, что на Руси существовали традиции подготовки леса:
http://www.kramola.info/vesti/protivostojanie/derevo-v-russkoj-stroitelnoj-tradicii
http://casa-madera.ru/news/myths/306-kak-les-dlya-srubov-vybirali-i-zagotavlivali-mify.html

Естественно много разных мифов, но опора на логику, факты и знание основных законов физики помогает понять о чем идет речь.

Так вот если даже не было стойкой сформированной традиции подготовки строительного леса "на корню", то думаю стоить развивать такие традиции.
Сейчас попытаюсь описать как я это вижу:
Во-первых не плохо чтобы дети высаживали деревья вместе со взрослыми примерно с такой мотивацией: "вот эти деревья мне для постройки моего дома или для дома близких и друзей".
Здесь закладывается изначальные мысли о бережном отношении к природным ресурсам.
А дальше за деревьями нужно присматривать. Нужно наблюдать как идет процесс роста дерева. В нужный момент можно подготовить дерево к рубке.
То есть весь процесс  роста деревьев должен быть под контролем... Это конечно сложная кропотливая работа...Но вот такой выход я вижу...
Другой выход это просто покупать то, что продают и строить из того этого. Возможно это на первых порах будет дешевле. А во сколько обойдется реконструкция это сложно оценить, может 10 лет простоит, а может и 50.

То есть в последнем подходе есть элемент не предсказуемости...

Ну вот в общем что я хотел высказать в пользу обычного цельного бревна!

Бревна рулят! Особенно сухостой!

Присматривайте сухостой, используйте не очень толстые бревна - тоже сгодятся.
Дешево и сердито!

Всем Счастья!

Завершающий этап утепления геокупола

Итак теперь расскажу как происходило утепление купола.

Вот в этом посте я рассказывал про очередной этап утепления геокупола.

Сразу скажу все кто хочет увидеть чистый натуральный эксперимент по использованию легкого самана в качестве утеплителя - у меня не получился этот эксперимент чистым. Почему?
Потому что чистый эксперимент предполагает, что первый (ну вернее второй после досок, которым обшит каркас) слой утепления будет сделан полностью от фундамента до самой крыши. А еще желательно и пол дом должен быть утеплен легким саманом. Тогда весь уходящий тепловой поток шел бы сначала через саман и мы могли бы замерить количество энергии которое тратится на поддержание температуры в доме. И на основании этого следать вывод о качествах самана в натуральном эксперименте.
НО! я не смог, по описанным в ранних постах, причинам делать утепление саманом в один однородный слой до самого верха и примерно на уровне головы (если стоять на полу в доме) саман у меня в стенах заканчивается а начинается лен (льняные маты "Экотеплин"). В прошедшем году (в 2015) я сделал еще один слой утепления это уже эковата и толщина его не велика по с равнению с остальными утеплителями. Это был завершающий этап утепления. Дальше можно будет утеплять только изнутри.
ВТОРОЕ НО! несмотря на то, что саман у меня заложен не полностью, он у меня заложен так , как обычно его закладывают в обычных не сферических домах. То есть только стены. Крыша в обычных домах все-же чаще утепляется не саманом а чем-то полегче. Хотя бывает конечно что перекрытия утепляют легким саманом. Но в общем если кому-то интересно как живется в доме, у которого только стены из самана, то мой дом вполне для этого годится. Так что не чистый, но все же эксперимент.

Ну так вот... прошлым летом (2015 года) после того как закончил свою изнурительную половую жизнь я принялся утеплять купол.

Начал я с самой верхней части, т.к. заказанная эковата была еще в пути, а солнечные деньки уже стояли и нужно было успевать утепляться.


Крышу башенки утеплил эковатой, которую взрыхлял строительным миксером. В этой работе мене сильно помог мой сосед Леня. Он мелкий и щуплый - залез внутрь крыши башенки и все там заложил эковатой и сверху закрыл мембраной.



Наверху под башенкой у меня 5 трапецевидных элемента, там были уже уложены маты из льна. Поверх этих матов я насыпал резанной в шреддере бумаги, которую тщательно перемешивал в большой пластиковой бочке с бурой и борной кислотой.

Вот это старая фотка, но на ней видно трапеции которые под башенкой. Вот туда я и уложил резанную бумагу, затем поверх бумаги еще 2 слоя "экотеплина", а затем поверх всего этого уложил мембрану Tyvek Solid.
Стены башенки там где нет окон утеплил так же.
Вставил самодельные стеклопакеты в проемы на башенки.

Вот здесь немного видно вставленный стеклопакет:

А это Сесиль из Аргентины, она приезжает в Россию уже второй раз и каждый раз проездом бывает у меня на стройке. Она всегда помогает мне с уборкой в доме :). Ну собственно на фото с ней стеклопакет виден лучше . Вокруг стеклопакета прикреплена мембрана для защиты дерева от внешней влаги. Мембрану я крепил обычным строительным степплером.

После того как я утеплил трапеции, я начал постепенно упускаться в низ по куполу.
Перед этим я прикрутил шарниры на каждый треугольник внешней обшивки. впрочем на трапециях сделано тоже самое. То есть можно открыть любую секцию купола в любой момент и проверить состояние мембраны и утеплителя.

Наверно если открыть все треугольники и трапеции, то выглядеть это будет как такой странный цветок с огромным бутоном :)))

Вся работа на высоте проводилась со страховкой. Для этого вокруг башенки я натянул стальной трос в полиэтиленовой оболочке (Его видно на фотках). Этот трос применялся для крепления веревки по которой я лазил и для крепления веревок, которыми поднимались треугольники.

Внутри треугольников я сначала натягивал мембрану так чтобы верхняя мембрана (с трапеций) накрывала сверху те куски мембраны , которые были ниже. Как черепицу. все соединения я проклеивал специальной липкой лентой Tayvek - очень качественная и очень липкая лента.

Затем я поднимал наверх садовый пылесос с одетым на его выхлоп утеплителем для труб. Этот полиуретановый утеплитель использовался только в качестве хобота, для лучшего задувания ваты под мембрану.
На фотках видно еще горизонтальную доску - это доска по которой можно ходить.
Очень неудобная работа я вам скажу...
прежде чем натягивать мембрану на треугольный каркас, нужно убедиться что при задувании вата не полетит в какие-либо щели. Я все щели заткнул тем же льном.
После того как мембрана была натянута, я делал надрезы в ней ближе к углам треугольника.
Не слишком близко, но так чтобы "хоботом" было удобно дотягиваться до углов.
Еще одно замечание - каждый треугольник мне пришлось разбить пополам , то есть мембрана была дополнительно притянута к доске, которая находилась в середине треугольника. Это Сделано было для того чтобы уменьшить задуваемую площадь, т.к. когда задуваешь большой треугольник, то вылазит такое "пузо", что расход ваты увеличивается в разы. Конечно и утеплительный эффект тоже улучшается, но углы все-равно страдают. Уж лучше удерживать середину треугольника от распухания, тем самым загонять вату в углы.
Кстати, саман места усох так сильно что в нем образовались сквозные щели и когда я задувал вату эти щели благополучно заканопатились. Кое-где внутри дома вылетало какое-то количество эковаты через щели усохшего самана.

Ну собственно когда вся наружная работа была проделана, я перебрался внутрь.

Вот например установил (с помощью профессионального установщика) входную дверь.
Утеплил проем вокруг двери.

Затем сделал утепленный тамбур с применением того же льна и мембраны.

И поставил вторую утепленную дверь.
Теперь у меня тепло не улетает напрямую на улицу.

Затем установил банную печь с баком на трубе. в первую зиму будет использоваться банная печь

Ой , похоже входную дверь я установил позже чем печь...Но не важно.

На окна я поставил поликарбонат 2 слоя снаружи и один слой внутри

Это оконный проем - его утеплять было вообще не понятно как, в итоге я просто прикрутил доску ближе  к внутреннему каркасу и под нее напихал опять же льна.

Это внутренний третий слой поликарбоната.
Свет кстати проходит весьма хорошо , даже через три слоя. В ясный день в доме вполне светло и ярко.

Вот в таком виде купол и ушел в зиму. Он полностью утеплен имеет печку и почти пригоден для жилья.
Я туда летом даже воду умудрился завести и на входе в дом в трубе установил греющий кабель, так что вода не перемерзнет.

В доме пока нет нормальной канализации.

Теперь немного про мышей (очень многие интересуются):
В прошлом году пока на полу не была уложена эковата полевые мыши постоянно шныряли туда-сюда. все жрали и везде срали (извините за прямоту). Полевые мыши это мелкие такие грызуны  - взрослая особь вполне можно в кулаке спрятать.
Когда на пол была уложена эковата начали появляться трупики этих мелких животных (я об этом писал в прошлых постах). После этого я мышей не видел все лето пока работал в доме (пол городил). Я прямо в доме жил и спал и еду варил. Еду мыши не воровали и не гадили.
Когда я утеплял оконные проемы я нашел несколько мышиных гнезд, но они были уже пустые. Там было совсем чуть-чуть мышиного меха.
Но вот когда настали холода, я стал отапливаться печкой, вот тогда начались реальные проблемы. Но источником проблем были уже не те самые мелкие мышки, а здоровенные мышищи. Эти в кулак явно не поместились бы. Это было какие-то крысоподобные мыши с длинными хвостами.
Они носились по ночам воровали крупу, картошку и все что плохо лежит.
И гадили на мой только что сделанные пол... :)

А потом я нашел кошку которая очень хорошо ловит мышей.
И она за одну ночь наловила мне целую толпу этих полукрыс.

После этого она еще нескольких поймала но мне не отдала, схрумкала где-то в уголочке и даже костей не оставила. Но я слышал ночью эти бои...

А потом я нашел внутри дома щели через которые сильно сквозило холодом. Эти щели я заделал и пока заделывал нашел ходы через которые эти звери попадали в дом. Нижнюю часть купола внутри (все что под окнами), я так же как и снаружи утеплил эковатой. То есть сначала натянул мембрану, а потом задул под нее эковату.

И после этого вот уже полтора месяца никаких мышей в доме я не видел, а кошка ходит голодная , если я ее не кормлю. Отсюда я делаю вывод что мышеподобные крысы или крысоподобные мыши ко мне больше не ходят...

Вот так!

В итоге что получилось: Стены  - изнутри саман 30-40 см, потом эковата 5-15 см и мембрана.
По расчетам на сайта теплорасчет.рф точка росы при таком варианте может оказаться внутри дома только при сильных морозах и при влажности внутри дома выше средней.
Условно говорят крыша - утеплена изнутри Экотеплин (лён)7-10 см дальше эковата15-25 см, дальше мембрана. Вот здесь наверно больше вероятности что точка росы даже при нормальных условиях будет внутри утеплителя. Тем более что теплый воздух уходит вверх и несет за собой влагу, а материалы весьма влагопроницаемые.

Видимо в будущем придется верх купола изнутри отделывать чем-то плохо проницаемым для пара. Например берестой... Это отдельная тема для обсуждений.

Про канализацию в следующих постах.

Всем добра!

Про многослойность утеплителя и почему и как это хорошо

Я что-то совсем забыл написать что-то около научное :))

Этот пост про то как я решил делать утепление для своего каркасного геокупола.
Сначала я конечно занялся доскональным изучением всего что уже сделано до меня.
Мне нужно было достигнуть некоторой степени ясности в тех процессах, которые происходят с утеплителем в доме, который находится в наших широтах (Новосибирск).

Сразу скажу, что опирался на формулы и объяснения показанные на сайте:
"http://теплопроводность.рф"

Конечно некоторые вещи я уяснил еще когда сам экспериментировал с саманом.

Ну во-первых стоит уяснить, что вот стоит себе дом, утепленный каким-либо способом и вроде бы ничего не происходит, но нет... там идут процессы, много разных процессов. несколько разных процессов происходят одновременно и они влияют друг на друга и вызывают цепочки других процессов.
Так как нам важно создать уютный микроклимат внутри помещения как можно долгое время, то нас будет интересовать только некоторое количество связанных процессов.
Рассмотрим самые важные процессы:

1. Процесс теплопотерь - Теплопроводность. Так как мы рассматриваем только стены с утеплителем, то потеря тепла переносом массы не будем рассматривать. То есть окна, двери, вентиляция - это для отдельного поста. Здесь только про теплопроводность. Излучение тоже малозначительно, т.к. температуры не поднимаются, до состояния когда объекты начинают светиться.

2. Паропрозрачность. В доме всегда накапливается влага, просто по тому что мы дышим и выдыхаем влажный воздух. Кроме того мы потеем и опять же повышаем влажность. Кроме этого много разных домашних приборов генерят влажность - кастрюли на плите, вода из под крана, высыхающая после дождя одежда, снег принесенный домой, тает и испаряется. Практически все строительные материалы содержат влагу и испаряют ее (ну наверно кроме пенопласта). Конечно материалы также и впитывают влагу. Деревянная мебель, одежда и т.п.

3. Теплоемкость. Это простой процесс и на него мало что влияет кроме массы и собственных характеристик материала. Точнее говоря, теплоемкость это и есть характеристика материала, но процесс накапливания тепла все же есть. Да! давайте будем называть его аккумулированием тепла.

4. Усыхание материала - ну понятный вроде процесс. это когда размер детали уменьшается при высыхании.

5. Гниение - тоже вроде ясно, но стоит уточнить. (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5). Гниение связано с микроорганизмами. Это они разрушают, а точнее сказать видоизменяют материал , его структуру, качество и соответственно его характеристики. Так как белков в структуре самана мало, то процесс этот нас практически не волнует. В самане может оказаться какое-то количество насекомых.

6. Плесневение - воздействие грибов (http://g.janecraft.net/griby-na-solome/). Это вообще интересный процесс.  О нем потом.

7. Замерзание воды и разрушение пропитанного этой водой материала.

Конечно там происходит куча разных других процессов, но эти самые важные.

Про первые два процесса поподробнее:

1. Процесс передачи тепла.

Он  описывается и рассчитывается довольно просто, если мы рассматриваем кусок теплоизолирующей "стенки". Это подобно расчета в электрической сети:

I = U/R 

где, I - сила тока (в нашем случае этотепловйо поток , который принято обозначать буквой Q), U это разность электрических потенциалов или электрическое напряжение (в нашем случае это разность температур внутри и снаружи от теплоизолирующей стенки), R это сопротивление (в нашем случае это термическое сопротивление материала).
Вот этот последний параметр характеризует свойства утепляющего материала, это его неотемлимые качества. Его можно еще выразить через такой параметр как коэффициент теплопроводности.
На сайте "http://теплопроводность.рф" написано следующее:
"Расчет теплопотерь определяется на основании температуры внутреннего воздуха, температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции и температуры уличного воздуха."

"Температура внутри стен меняется линейно. Угол наклона графика зависит от значения термического сопротивления материала в разных его слоях.

Усредненное значение сопротивления теплопередачи внутри здания принимаем Ri = 0,13 м2 К / Вт. ГОСТ 8.524-85 и DIN 4108

Термическое сопротивление остальных слоев Re соответствует перепаду температур между внутренней поверхностью стены и уличным воздухом. (Т поверхности стены - T за пределами здания ) dTe.

Затем по следующей формуле:

Ri / dTi = Re / dTe

находим Re:

Re = Ri * dTe / dTi

Общее тепловое сопротивление R = Re + Ri

R = Ri (1 + dTe / dTi)

И, наконец, значение теплопотерь

ТП = 1 / R".
Поясню:
здесь  ТП  это Тепловой Поток (или Q как принято в учебиках физики).
Итого:
ТП = 1/0,13(1+dTe/dTi)

Вот пример с того же сайта:
"Температура в помещении: 20 ° C 

на поверхность стены: 18 ° C
температура окружающей среды: -10 ° C

dТ = 2 ° C
DTE = 28 ° C
Ri = 0,13 м2 К / Вт

dТi = 2 ° C
dTe = 28 ° C
Ri = 0,13 м2 К / Вт
R = R (1 + dTe / dТi) = 1,95 м2 К / Вт 

ТП = 0,5 Вт / м2 K

"
Это мы получили удельный тепловой поток на 1 квадратный метр утеплителя. Для строительства этот параметр нормируется. На этом сайте приводится вот такая запись "EnEV2009* U<0,24 Вт/м2/K" - это отсылка на немецкие регламенты по энегосбережению.
У нас в стране действует СНИП-II-3-79.
Посчитать потери в соответствии с этим документом можно вот тут:
http://www.teplo61.ru/tsten.html

Конечно все просто и замечательно когда мы считаем потери через кусочек плоской стены, НО в жизни мы никогда не имеем дел со "сферическими конями в вакууме" у нас есть стены, полы, потолки, окна, которые удерживают тепло в доме . Эти все стены и потолки могут быть весьма сложной конфигурации. Потеря тепла происходит через все эти элементы одновременно и поэтому посчитать теплопотери в доме сложной конфигурации очень сложная задача. Пример расчета потерь тепла в кубе утеплителя показан в моем посте этого блога:
Теория потери тепла нашего образца

Как видите даже в кубе это очень сложно...НО! сейчас существует куча интересных и мощных программ позволяющих производить очень сложные вычисления  различных процессов в том числе и тепло потерь.

Вот несколько из них:

Elmer - полнофункциональный математический пакет, ориентированный на математическое моделирование физических процессов и расчета конструкций при помощи метода конечных элементов (МКЭ) (англ. FEM, finite elements method).

Comsol - программа для конечно-элементных расчётов сложных научно-технических задач. Пакет COMSOL Multiphysics позволяет моделировать практически все физические процессы, которые описываются частными дифференциальными уравнениями.Salome  - открытая интегрируемая платформа для численного моделирования. Представляет собой набор пре- и постпроцессинга.

Последняя из указанных бесплатна. 
Продукты марки SALOME распространяются на условиях GNU Lesser General Public License.

Итак я думаю первый процесс Теплопроводность мы рассмотрели полностью.

2. Паропроницаемость.

Теперь процесс передачи влаги. Почему этот процесс так важен? Потому что для накопление влажности в помещении плохо влияют на здоровье человека. То есть влажность тоже нормируется. Норма это 30-45 % согласно СНиП 2.04.05-91. То есть необходимо выводить влагу из помещения, но она и сама пытается выйти из помещения. Конечно можно просто взять и принудительно вытянуть всю влагу через вентиляцию, тогда нам придется хорошенько продумать как выполнить притяжную вентиляцию чтобы восстановить температуру приятную для проживания...И кроме того вытягивая весь воздух можно вытянуть все тепло...Ну а раз влага сама пытается вылезти наружу, давайте посмотрим как она это делает и попытаемся совместить полезное с выгодным.

Вот здесь весьма хорошо описан процесс диффузии влаги: Паропроницаемость ограждений
Итак получается что зимой когда мы отапливаем помещение, то парциальное давление внутри больше чем снаружи (это еще связано с тем что зимой относительная влажность воздуха на улице ниже чем летом, видимо потому что вся влага замерзла. Но это для разных регионов по разному...). Поэтому влага диффундирует в утеплитель и в любые ограждающие конструкции. Чем плотнее материал тем ниже его паропроницаемость и в нем может накапливаться какое-то количество влаги. Если материал совсем не пропускает влагу (пенопласт, полиэтилен, поликарбонат), то при определенных условиях влага начнет скапливаться на поверхности материала. Вот теперь про эти условия... они тоже важны. Так как там где скапливается влага могут происходить не совсем приятные нам вещи. Это как раз те перечисленные выше побочные процессы (гниение, плесневение и т.п.). Влага конденсируется в "точке росы". Это такая температура при которой влага начинает конденсироваться. То есть в процессе теплопередачи сквозь утеплитель стен (пола, потолка) у нас падает температура (внутри +25 на улице -30). И где то между этими точками на пути теплового потока внутри утеплителя или непосредственно на поверхности его будет конденсироваться влага. Весь этот процесс так же можно посчитать на сайте теплорасчет.рф
Ясно что температура на улице меняется день ото дня , да и в доме она не всегда стабильна, поэтому точка конденсата будет постоянно перемещаться внутри утеплителя. И чем больше времени эта точка проводит внутри утеплителя тем больше влаги там накопится. Количество накопленной влаги зависит от начальной влажности (в доме), и от времени накопления. Например в стенах бани ,где влажность всегда высокая, влага накопится очень быстро. Всем понятно что влага внутри утеплителя это зло. Так как часто утеплитель портится от влаги, там появляются не приятные запахи, прочность утеплителя теряется, теплопрводность повышается, то есть он перестает утеплять. Такое происходит например при не правильной укладке минваты в стены.
Какие основные рекомендации по улучшению положения для утеплителя? на том же "теплорасчет.рф":

"5. Идеальный вариант - это когда температура внутреннего слоя равна или стремится к температуре воздуха внутри, а температура финишного слоя на фасаде здания равна или почти равна температуре уличного воздуха. График понижения (повышения) температуры должен иметь гладкую форму т.е температура должна понижаться без скачков. Зон образования конденсата быть не должно ни при средней температуры зимы и нежелательны при пико-низких температурах.

6. Чтобы добиться эффективности близкой к идеальной, располагайте слои с увеличивающейся паропрозрачностью от внутненнего слоя к наружному."

С пунктом 5 я немного не согласен в плане "температура финишного слоя на фасаде здания равна или почти равна температуре уличного воздуха", дело в том что очень редко мы имеем такие условия когда при нормальных теплопотерях мы имеем точку росы прямо на внешней поверхности утеплителя (чаще всего там располагается паропроницаемая мембрана) или точка росы вовсе выходит за пределы утеплителя и влага конденсируется в воздухе на улице. Чаще всего, если температура внешней поверхности утеплителя равна уличной - это значит что точка росы находится в утеплителе. Поэтому чтобы уберечь утеплитель нам придется терять немного драгоценного тепла и смещать точку росы наружу от утеплителя путем повышения температуры на поверхности стен снаружи, то есть сильнее греть внутри.

Стоит отметить, что использование двух и более слоев теплоизоляторов с разными паропроницаемостями просто необходимо, что бы точка росы не оказалась внутри утеплителя!
МНОГОСЛОЙНОСТЬ!

Это важно!

А вот в пунктом 6 я вполне согласен - нам нужно стараться препятствовать проникновении влаги в утеплитель и поэтому внутри сначала располагаются более плотные материалы, которые плохо пропускают влагу. А вот следующие должны выводит ее все легче и легче, чтобы все что проникло сквозь первый слой смогло довольно быстро "выветриться". Но при этом нужно не перестараться, чтобы не стало душно в помещении. То есть нужно все сделать в меру. Как показывает история деревянные дома показали себя именно так.
Картинок в этом посте как-то мало, но тут трудно что-то по теме найти...
Вот такой процесс паропроницания, который тесно связан с процессом теплопередачи.
Да! кстати! летом процесс паропроницания начинает работать в другую сторону. То есть влага снаружи начинает проникать внутрь помещения, но обычно т.к. разность температур чаще всего бывает не в пользу такого проникновения (иногда даже летом приходится подогревать помещение, особенно ночью), то за все лето влаги в утеплитель набирается ничтожное количество и она выходит при любом удобном случае :))
Не получится не теряя значительного тепла утеплиться одним слоем и при этом сохранить утеплитель на долго. Влага будет накапливаться все больше и больше. Поэтому именно МНОГОСЛОЙНОСТЬ!
К этим двум самым важным процессам примешивается еще один простой по своей сути, но тоже важный по использованию процесс - аккумулирование тепла.

3. Аккумуляция тепла.

Тепло просто аккумулируется в любых массивных предметах. Насколько много предметы могут накапливать в себе тепла зависит от их внутренних свойств определяемых коэффициентом теплоемкости и массой объекта. Самый теплоемкий из известных материалов в обычных температурных пределах это вода. Обычная вода.
Процесс накопления просто смещает время изменения температуры предмета. То есть когда мы начинаем нагревать например емкость с водой, то она становится горячей не сразу а через какое-то время. А вот воздух у которого теплоемкость очень мала, быстро нагревается. Но стоит проветрить помещение и все тепло улетит вместе в воздухом.
Т.к. материалы которыми мы утепляемся тоже имеют определенную теплоемкость, то и они способны на какое-то время удерживать тепло внутри себя. И даже когда источник тепла прекратил работу (печка потухла) стены все еще теплые. Нужно учитывать, что если материалы достаточно легкие (что часто бывает с хорошими утеплителями), то они мало накопят тепла внутри себя.
Кроме дерева есть еще разные материалы, которые приближаются к нему по совпадению таких качеств.
Опять же дерево показало себя как оптимальный утеплитель в этом плане и тепло проводит плохо и массу имеет достаточную. Камень имеет большую массу, но хорошо проводит тепло.
Например соломенные блоки или легкий саман. Тяжелый саман (классический) все же ближе к глине и кирпичу.
Про исследование свойств легкого самана я тоже писал здесь пост.
Вот я рассказал вам про три самых важных процесса, которые происходят всегда непрерывно и всегда взаимосвязанно. Промоделировать такое поведение строения даже всего при этих трех взаимосвязанных процессах является задачей весьма сложной. Хотя я надеюсь есть умельцы которые умеют это делать.
Но есть еще и другие процессы которые зависят от этих трех и сами могу опосредованно влиять на них.

4 Усыхание. 

Это довольно простой процесс. Это происходит с древесиной и с саманом. Древесина трескается и изгибается и крутится. Саман просто съеживается можно так сказать.
Все это приводит к появлению щелей и трещин. Через трещины начинаются усиленные потери тепла.
Вывод какой? хорошо высушивать материал перед использованием, но это редко удается сделать хорошо. Как говорилось выше зимой относительная влажность воздуха ниже чем летом (а стойка ведется в основном летом). Поэтому зимой все усыхает. Сборку деревянных домов наверно можно вести зимой, а вот саман закладывается в опалубку мокрый - это возможно только летом.
Второй вывод - используйте несколько слоев утеплителя перекрывающие возможные щели от усыхания.
Вывод третий - доутепляйте после усыхания дополнительным заполняющим утеплителем.
Я для себя выбрал эковату методом сухой задувки. Она хорошо проникает в щели и трещины и закупоривает их. Кроме этого в ее составе есть бура и борная кислота. Эти элементы будут защищать от гниения и лишней влаги как саму вату так и растрескавшийся утеплитель.

5 Гниение.

Гниение может происходить если где - то в утеплителе кто-то умер... то есть там есть куча белковых соединений (может насекомые или мыши или еще какая гадость завелась, а потом умерла) и при высокой влажности эти белки начинают разлагаться гнилостными бактериями и все это сопровождается не приятными запахами, которые могут в конце концов и на здоровье повлиять... Короче плохо это .
Нужно предпринять все меры чтобы в утеплителе никто не жил и не умирал там...А если уж умер чтобы он там тихонько высох и никому не мешал бы. Есть кстати такие бактерии которые наоборот разлагают сухие трупы и по-моему это безвредно... Но этот процесс я не изучал.
Вообще конечно такой поворот событий маловероятен , но про него нужно помнить и знать.

 6. Плесневение (грибоводство). 

Ну очень похоже на гниение, однако это совсем другое.
Здесь все может начаться и без всяких трупов. Сам утеплитель (дерево, саман, бумага и пр.) являются пищей для плесени и грибов. При определенной влажности (при достаточно высокой) споры грибов, которые летают повсюду, начинают прорастать на поверхности утеплителя. Они уничтожают волокна клетчатки и материал теряет прочность, а потом и утепляющие качества. Споры некоторых грибов вредны для человека и могут вызывать заболевания легких и прочие
Дерево можно обработать от плесени и грибов специальными солевыми и прочими растворами.
С саманом все сложнее. Дело в том что на соломе содержаться споры грибов в огромном количестве они только и ждут удобного момента чтобы быстренько разложить на первоэлементы всю падшую на полях траву. Видимо там эволюция решила - так было выгодно всем. Но не нам когда мы хотим саманом утеплять дом. Ведь что такое саман? это смешанная с глиной солома. То есть мы берем и создаем все условия для развития грибка и плесени.
И если нам не удалось быстро высушить полученный саман, да еще если лето выдалось дождливым и влажным, то расцвет грибов неизбежен.
Вот так и произошло в моем случае: лето было дождливым а печки в доме не было. Не было и окон и дверей высушить дом изнутри было просто не реально. Грибы вылезли откуда только могли.


Вот эти свиные ушки и есть грибы...Наверно даже вкусные.

Черные шляпки на белых ножках упорно не хотят завядать даже после того как их купоросом обработали...

Вот эти свиные ушки меня очень расстроили...

Вот так я с ними боролся: это смесь гашеной извести с медным купоросом. После обработки грибов поубавилось, но пока были дожди и было сыро они пытались вылезти опять и только к зиме все утихло. Но на следующий год все было укрыто от дождей и грибы не  вылазили. Хотя не исключено что они вели свою подпольную скрытую деятельность и дальше.

Но с грибами не все так плохо как может показаться...

Вот например американцы научились специально разводить в опилках специальные грибы. Они выкладывали из блоков таких опилок стены и ждали когда грибы начнут развивать свою грибницу. И когда все блоки были слеплены одной большой белой липкой грибницей, то все это хозяйство подвергалось высокотемпературной обработкой специальными нагревателями. Грибок при этом погибал, но это грибница накрепко склеивала и опилки и сами блоки между собой... Вот такой хитрый строительный способ, но видимо широкого распространения он не нашел.

Короче сушите утеплители как можно скорее и всегда и будет у вас счастье!

Если примерно представить абстрактный дом с идеальной теплоизоляцией и теплоудержанием, то это будет массивный дом (деревянный, каменный или дом с каркасом внутри жилого помещения) с хорошо утепленным фундаментом или подвалом, а снаружи на него одеты несколько слоев теплоизоляторов с разной паропроницаемостью. Внутри более плотные снаружи более рыхлые. снаружи от теплоизоляторов обязательно мембрана (она препятствует проникновению влаги в виде капель снаружи, но выводит влагу в виде пара изнутри). А после мембраны фасад который защищает от ветра, снега , дождя и пыли. Но этот фасад должен иметь проветриваемые каналы, чтобы влага нигде не скапливалась под фасадом.

и соответственно должен быть выполнен отвод влаги из под фасада.

Итак представьте себе, что все эти процессы происходят всегда непрерывно и всегда взаимосвязанно. Эти процессы происходят еще до того ка вы начали стройку, просто потом у них появляются определенные условия. Один процесс неизменно влияет на другой. И корме того могут возникать неведанные ранее процессы...

Учитывая как все процессы, описанные вначале этого поста, работают одновременно, нужно разрабатывать методики утепления во время стройки. Например во время просушивать утеплитель специальными тепловыми пушками или делать присыпки из влагопоглащающих порошков таких как бура или борная кислота. Именно так я поступал, когда утеплял самый верх своего купола.

Когда есть понимание всего процесса тогда технологии рождаются сами из этого понимания!

Так же помогает изучение свойств утепляющих материалов. их сейчас довольно много, но важно понимать процессы которые в них происходят, тогда вам не смогут навешать лапшу на уши ушлые продаватели всего и вся...И Возможно вы найдете материал намного дешевле у себя под ногами, хорошо его подготовите ион будет вам служить долго и счастливо.

Удачи вам!