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!

О долгой, нудной и кропотливой половой жизни

Итак, сегодня я расскажу как я планировал и как реализовал многоуровневый пол в куполе.

Идея:
1. Нужно чтобы в доме был большой аккумулятор тепла;
2. Нужно чтобы аккумулятор был хорошо теплоизолирован и не терял тепло в пустую;
3. Нужно чтобы аккумулятор не мешал в доме и не занимал много места.
4. Нужно чтобы аккумулятор хорошо накапливал тепло и хорошо его отдавал

В итоге многих дней и месяцев раздумий (я всю зиму продумывал конструкцию пола), родилась такая идея:
Пол должен быть утеплен снизу, затем на среднем уровне нужно соорудить средний пол на который уложить обычные пластиковые бутылки с водой. У воды самый высокий коэффициент теплоемкости в нужном диапазоне температур. Есть конечно еще перенасыщенные растворы солей, которые накапливают тепло на фазовых переходах вещества (кристализация - плавление), но во первых эффект не намного выше простой воды , а во-вторых это дорого и замороченно покупать специальную соль (Сульфат натрия) как-то организовать разведение соли , хранение сухого вещества и т.д.
Бутылки должны быть уложены в продуваемом воздушном канале, воздух будет поступать из самого помещения. Механизмы подачи теплого воздуха опишу позже.
Итак вот картинка:

Здесь:

1 - это основные несущие балки из бруса 150 на 150 мм, на них опираются поперечные промежуточные опорные доски.

2 и 3 - это слой утеплителя, в самом низу расположена нарезанная на шредере бумага, коотрая обработана бурой, борной кислотой и купоросом. Слои утеплителя начинаются от нижней части основных опорных балок (к ним снизу прикреплены доски нижнего пола, на котором лежит утеплитель, на картинке этот нижний пол не указан).

4 - это мембрана Tyvek Soft, она предотвращает попадание влаги внутрь утеплителя, но вот снизу никакой мембраны и гидроизоляции я делать не стал т.к. весь пол находится на высоте примерно 40 см на землей на свайных опорах и все пространство под полом продувается свежим воздухом. Мой сосед советовал мне укрыть саму почву, чтобы влага испаряющаяся с ее поверхности не проникала в утеплитель снизу. Возможно это полезно, но пока я этого не сделал.

5 - это дополнительная опора для среднего пола и одновременно это рейка, которой мембрана прикреплена к лагам пола. На эту рейку укладывается доски среднего пола, на который будут укладываться бутылки с водой. Т.к. мембрана закрывающая утеплитель находится ниже на 2,5 см чем опоры для бутылок, то здесь есть продуваемое пространство чтобы просушивать влагу которая может оказаться по разным причинам на поверхности мембраны.

6 - доски среднего пола. Это опора для бутылок с водой.

7 - Бутылки с водой

8 - Это основной пол внутреннего помещения, по которому можно ходить.

 Ниже нарисовано схематично как располагались балки пола и фундамент дома.
Белый контур это фундамент дома с перемычками. как видно балки располагались примерно как паутина и таких паутин было наложено несколько из-за сложности пола.

Первый уровень балок (самые мощные из бруса). Здесь балки были расположены в основном к центру, но не все балки были направлены к центру, некоторые опирались на ближайшие перемычки фундамента. Когда я наполнил утеплителем пространства между первыми балками у меня возникло подозрение, что вдоль балок будут возникать щели. Бумага будет слеживаться, усыхать и может возникнуть мелкие щели и трещины. Но для того чтобы выровнять все следующие балки для среднего и основного пола, я уложил поперечные балки из досок 5 см толщиной. и наполнив пространство между этими досками я закрыл потенциально возможные щели вдоль первых основных балок, теперь воздуж мог напрямую проникнуть лишь через очень узенькие канальчики в местах пересечения балок первого и второго уровня. 

Для простоты работы с мембраной и для опоры среднего пола я уложил доски 10 см шириной и 2,5 см толщиной. доски были уложены строго от углов дома к центру. Затем я дополнил утеплителя до уровня этих досок и таким образом я третий раз перекрыл возможные щели около балок. Нужно заметить, что все балки использованные в полу были пропитаны или жидкостью Сенеж или купоросом с борной кислотой и бурой.
Далее на доски я уложил мембрану Tyvek Soft (вот здесь на видео проверка мембраны на способность пропускать пар.но не пропускать воду: http://www.youtube.com/playlist?list=PLOBX059xJlt8x8FSRJI1zS3nd8OErYQDF)
Мембрану я притянул к доскам рейками шириной 2,5 см.

Затем я уложил доски среднего пола с небольшими промежутками,чтобы воздух хорошо проветривал эти доски и они не прели. То есть эти доски среднего пола уложены на рейки, которыми притянута мембрана и поэтому они не касаются самой мембраны. Это нужно для того чтобы если вода из бутылки или просто пролитая на пол вода каким-то образом попадет на мембрану (это у меня реально потом случилось, когда на вводном коллекторе, продырявился шланг и из него целый день бил фонтан тонкой струйкой), то потом обдуваемая воздухом мембрана могла бы высохнуть а доски не намокали при этом.

После того как доски среднего пола были уложены, я еще раз пропитал их сенежем. Это получилось почти случайно - я вообще-то пропитывал каркас купола изнутри, но так как много брызг летело на пол, то он весь пропитался повторно.
Затем я установил несущие лаги и стал выравнивать их по уровню с помщью лазерного уровня.

Окончательно выравнивание я сделал с помощью досок 100 на 25 мм, которые прикрутил мощными саморезами к лагам.

На фотке ниже показаны готовые выровненные лаги

Перед тем как уложить бутылки нужно было сделать гидроизоляцию. Для этого я использовал обычный толстый полиэтилен.

Как видно на фотках выше полиэтилен я подвернул так, чтобы если вода из бутылки или которая протечет сквозь основной пол не протекала ниже.

На уложенный таким образом полиэтилен я уложил пластиковые бутылки с водой.

Подготовка бутылок и наполнение водой оказалось очень долгим и нудным занятием. пришлось даже нанимать знакомых школьников.
Нужно было отмыть бутылки от грязи как снаружи так и внутри, чтобы там ничего не гнило и не бродило. я постарался максимально убрать все бумажные наклейки с бутылок. Воду я наливал максимально чистую, постоянно менял воду в тазиках.

Всего получилось около 1200 бутылок. Они разного размера, но в общем можно считать что 1200 бутылок по 1,5 литра. Итого 1800 литров воды.

Дальше началось долгое нудное и кропотливое укладывание половых реек.

Купленный вскладчину отрезной станок снова пришел на помощь!

Очень удобно оказалось.

Пылесосом я высасывал все опилки из под досок среднего пола, чтобы там не оставалось никакого мусора, чтобы ничего не прело и не гнило.

Ну и к своему ДР я наконец закончил покрытие пола и получилось следующее:

На последней фотке показан инструмент собранный из кусков водопроводной трубы, мы его использовали при музицировании.

Так как доски я укладывал от стен к цетру, то естественно последний сектор я не мог уложить без щели:

Но т.к. как раз в этом месте будет находиться опорная стена, на которую будет опираться второй этаж, то здесь все равно нужно будет делать пропил чтобы опирать колонны на несущую балку. Да и сама стена закроет эту брешь.

Все то время пока у меня длилась эта половая жизнь, мне приходилось, то прыгать с балки на балку в страхе провалиться в утеплитель, то прыгать через балки , когда были уложены доски среднего пола, то вычищать мусор из под досок. Это очень утомительно... Кроме того очень много работ проводилось на коленях. Я купил специальные наколенники, которые стерлись через неделю использования. Когда я стал работать с половой рейкой, которая была сделана из лиственницы, я весь искололся занозами. Лиственница щепится на очень тонкие и твердые щепки - это просто Ёж какой-то.

Про то как я выравнивал доски и как подтягивал изгибы писать не буду - слишком уж специфично.
Короче весь этот процесс половой жизни в этот период сопровождался неимоверным трудом и никакого удовольствия не приносил. Не всего половая жизнь приятна.
Но когда я закончил (кончил), а это случилось как я и планировал к моему ДР, то чувство экстаза все-таки наступило. У меня в куполе наконец-то впервые появился ровный, чистый, красивый деревянные пол!
Немного красоты в студию:

Но самый мощный экстаз может наступить тогда когда все это реально заработает.

А что значит заработает? А это значит что аккумулятор тепла должен работать и перепад температур после топки печи и перед топкой должен не более одного градуса.

На момент написания данной статьи аккумулятор работает не в полную мощность, т.к. пока не обеспечены условия протока воздуха под полом. Сейчас все идет самотоком, но не применяется тяга от печи. В ближайшее время все это будет сделано. В том числе и принудительное с помощью вентиляторов.

В итоге сейчас у меня пол имеет воздушные каналы около стен и около печи. Эти каналы продувают мембрану, доски среднего пола, и бутылки с водой. Это обеспечивает просушивание мембраны и элементы пола, а так же нагрев бутылок водой.

Вот так!

Всем счастья! если есть вопросы - пишите.

Опишу свои ноухау и отпущу их

Давненько ничего не писал о стройке, а вот сейчас сделаю такое сильное заявление.

В моем геокуполе есть ноухау!
Во первых это первый устойчивый и уже жилой геокупол из бревен.
Я обыскал весь интернет, я общался с куполостроителями, нигде я не встречал нормального решения как сделать устойчивый купол из бревен.
Мне попадались решения где бревна каким-то странным образом стягивались веревками, даже были фотки собранного каркаса, но это все были экспериментальные сборки, не для жизни.
Если найдете жилые купольные дома - дайте мне знать, плиз.

А почему собственно не распространены купола из бревен? а потому что изготовление коннекторов для такого каркаса являются весьма не тривиальной задачей.
А вот здесь еще одно ноухау. Мы с друзьями придумали коннектор в котором дерево не контачит с металлом.
Конечно я рассматривал и варианты металлических коннекторов, но хотелось удолговечить конструкцию, а при контакте металла с деревом страдают оба элемента. На поверхности металла легко конденсируется влага, которая потом впитывается в дерево. И в итоге дерево гниет, а металл ржавеет. Поэтому стояла задача придумать коннектор который уменьшал бы количество соединений металла с деревом.
В чем суть коннектора? Правильно! фиксация всех ребер в одной точке. тоесть соединяясь в одном месте ниодно ребро не должно гулять в пространстве 3Д.
Но учтите, мы имеем дело с бревнами! они весьма не ровные цилиндры, как они представляются нам в разных программах проектирования. Мало того что они имеют разные диаметры на концах, они еще и кривые и к коннектору приходят не под теми углами как их осевые линии. То есть перпендикуляры от торцов бревен направлены не туда куда осевые линии бревен...
Сначала была мысль обработать края бревен под строгие цилиндры. Это очень сложно , т.к. нужна установка длиной с бревно (от 2,5 до 3 метров) которая бы задавала осевые линии и после этого нужно каким-то образом аккуратно снять часть дерева оставив цилиндр. Естественно при этом мы теряем прочность в месте среза. А дальше еще сложнее  - нужно изготовить деревянный коннектор с цилиндрическими отверстиями... сложно.
Так же бы вариант в с амих бревнах сделать вырезы под сами же бревна, чтобы одно бревно вставлялось бы в другое. Опять очень сложное фрезерование бревна. Хотя есьт все сделать очень точно , то это было бы идеальное решение без металла и почти без потери прочности, хотя я не уверен, нужно считать и моделировать.

Нужно сказать, что моделировал я как в программе так и в натуральных экспериментах.
В итоге мы пришли к выводу, что проще всего иготовить бревна заточенные как карандаши но только с двух сторон чтобы не мешать друг другу и создать дополнительную площать сопрокосновенияв месте стыка. С торца бревно всеже должно быть тупым и упираться в коннектор, который вот уж точно заточен как карандаш. Ну там где стыковались 5 ребер, у коннектора срезаны 5 граней, где 6 ребер - 6 граней.
Естественно все углы срезов просчитаны в программе и сделаны на специальной установке спомощью цепной электрической пилы.

На последней фотке показаны металлические уголки-  этот вариант тоже не подошел - уголки начало крутить и изгибать  - каркас не собрался - проверено. Потом эти уголки прменялись при сборке каркаса как вспомогательные чтобы удержать коннектор в месте стыковки, Затем некоторые уголки были сняты, т.к. мешались, некоторые остались для прочности, хотя толку от них мало...
Часть незаточенного коннектора торчит наружу дома.  То есть если мы имеем равномерную наружнюю нагрузку на купол, то все места стыков запираются и коннекторы удерживают торцы бревен. Но как удержать сами коннекторы? Ведь бревна могут вытолкнуть их наружу.
Решили удерживать "карандаши" спомощью пластин из фанеры и старой альпинистской веревки. Веревка просовывалась в отверстие в коннекторе и затягивалась внутрь анкером, который вставлен в пластину из фанеры.

Когда я собрал каркас с этими коннекторами было ясно что торцы не везде точно подходили с коннекторам, некоторые бревна упирались не всей поверхностью торца...И вообще весь каркас ходил ходуном. И я ждал когда же он развалится... Но потом проанализировал и понял что вся устойчивость каркаса сохраняется тонкими веревочками, которыми я отмерял расстояние от центра купола до центров коннекторов (я таким образом выравнивал "сферичность" купола).
Таким образом коннекторы выполняли роль держателя нагрузки от бревен, а малые усилия по выраниванию  "сферичности", которая в итоге влияла на общую устойчивость , взяла на себя обшивка из досок.


 Кстати после того как купол простоял одну зиму под снеговой нагрузкой, несколько досок отвалились (сломались саморезы), но это скорее от того что доски пошли винтом, т.к. если бы гулял каркас, то отвалились бы все доски с этом треугольнике.
Всем хорош коннектор получился, НО он работает только на сжатие. Если силы выпирающие какой либо узел превысят силы сжимающие узел во внутрь, то  такой коннектор не сможет ничего удержать... Я конечно прокрутил фанерные пластины с бревнам саморезами шестеркой (вот кстати небольшой контакт металла с деревом), но надежды что эти саморезы выдержат такую массу бревен мало...
Чтобы устранить возможность разваливания каркаса наружу,  я натянул стальной трос 10 мм  на всех уровнях, где есть коннекторы. Таким образом все проблемы с устойчивостью каркаса были решены...

После этого каркас простоял еще 2 года. Правда эти два года он был защищен от внешней снеговой и ветровой нагрузки еще одним внешним каркасом. Внешний каркас был собран таки из досок и без коннекторов, по методу гудкарма.

Таким образом внутренний каркас из бревен работает и украшает внутренний интерьер.
Коннекторы тоже на месте. и подконтрольны.

Видел в сети что-то подобное, но не совсем то:

Короче пользуйтесь, так сказать, на основе лицензии GPL, то бишь бесплатно. и не пытайтесь это продавать... почему? потому что это ответственность! за чужие жизни. Пусть каждый решает для себя хочет он жить в подобном каркасе или нет. Если кто -то все сам проверил и убедился в своей безопасности, пусть берет и делает также...

Я, кстати, еще не до конца уверен в надежности этой конструкции и постоянно слежу за ней при ветре, при тепловых расширениях и т.п.

Пишите, критикуйте.
Кстати, расчеты на нагрузки мне так и не удалось произвести, т.к. купольные сооружения считаются по методам статически не определенных систем. Это очень сложный итерационный метод... Тут жизнь обогнала теорию.

Трехкамерный деревянный стеклопакет обычной ручной циркуляркой

Долгими зимними вечерами пока купол заносится снегами, я решил заняться изготовлением окон для "фонаря" купола.

Там должно стоять три стеклопакета ориентированных на юго-восток, юг и юго-запад.
За три предыдущих года я собирал оконные рамы, которые выбрасывали те, кто поставил себе пластиковые стеклопакеты.
Я выбрал самые хорошо сохранившиеся рамы, разобрал, вытащил стекла. После этого обжег старую краску на деталях рам.
А потом стал сооружать установку для изготовления шипов и пазов для сборки рам.  И получилась вот такая композиция:

Обычная ручная циркулярная пила фирмы "Интерскол",  к которой была прикреплена фанерка с прорезью под пилу. Для того чтобы прикрепить фанерку я просверлил в алюминиевой пластине циркулярки два отверстия под болт, а затем приболтил фанерку в пиле. Затем я закрепил циркулярку к столу с помощью струбцины. Здесь мне повезло, что на циркулярке есть ровное место для крепления. Угол 90 градусов пришлось подбирать деревянными пластинками.

 Глубина пазов и высота пазов ограничены выносом режущего инструмента пилы. Прорезание пазов выполняется с торцов деталей. Ширина прорезей регулируется набором пластин, которые подкладываются под детали рамы. Работу нужно выполнять очень осторожно, т.к. режущий инструмент открыт.

Вот здесь сфотана готовая деталь для рамы.
Далее я переделал установку в установку для вырезание пазов для стекол.
Дело в том что детали рамы уже имели пазы для стекол но только с одной стороны, а мне нужно было получить еще и паз с другой стороны рамы, чтобы сделать стеклопакет с расстоянием между стеклами примерно 1 см.
 И получилось вот такое:

К фанерке была прикручена рейка, которая регулирует ширину паза для стекла, глубину паза можно регулировать выдвижением режущей части пилы.

 Циркулярка закреплена двумя струбцинами к столу. Система получилась весьма устойчивой.

Вот получаются такие пазы, ровные и аккуратные. Здесь тоже нужно работать очень аккуратно, чтобы не потерять пальцы.

Вот теперь можно собрать рамы нужного размера с пазами для стекол с обоих сторон.

Вот так собирается рама, шип и паз собирались на клее, на жидкие гвозди.

После того как рамы были собраны, я приклеил стекла на прозрачный герметик. Между рамами  положил пакетики с силикагелем, который выполняет роль осушителя. Это нужно чтобы зимой влага находящаяся в объеме между стеклами не конденсировалась на стекле и чтобы стёкла всегда оставались прозрачными. Пакетики с силикагелем я насобирал при покупке разных товаров (иногда накопительство это полезно, если цель ясна). В качестве  штапика для крепления стекла я использовал. то что вырезал из детали когда делал пазы для стёкол. Штапик я крепил мелкими саморезами - это может быть полезно если нужно будет поменять или вытащить стекло, т.к. Гвозди часто вытащить бывает трудно и штапик ломается при этом, а саморезы можно выкрутить.

Вот такой однокамерный деревянный стеклопакет.

А вот это склеенные и скрученные икеевскими саморезами два однокамерных стеклопакета. То есть после того как я помыл стекла, я положил один стеклопакет , намазал его герметиком, положил сверху другой стеклопакет и стянул их четырьмя струбцинами. После этого стянул эти стеклопакеты икеевскими саморезами для сборки мебели. Это оказалось очень удобно и аккуратно.

склееные стеклопакеты:

 между ними тоже есть пакетики с осушителем

Затем я обрезал края рам и обработал не ровности электрорубанком.
На этом этапе можно  проследить где остались не загерметизированные места и промазать их герметиком, что я и сделал. Особенно тщательно промазал места стыков шип-паз.

 процесс промазывания оставшихся пустот.

 Затем очищаем стёкла  от налипшего лишнего герметика.
Нужно сказать что перед наклеиванием очередного стекла и очень тщательно отмывал его от грязи и остатков прошлой герметизации и это занимало не мало времени. Герметик оставляет жирные следы, которые трудно отмываются.

В итоге получилось три трёхкамерных стеклопакета общей шириной около 7 сантиметров это даже меньше чем в классических (хрущевских) рамах, но при этом во много раз эффективней по теплоизоляции.
Я проверил (на глазок) насколько хорошо мои стеклопакеты пропускают свет, не увидел особой разницы если сравнивать с окнами дома, где я сейчас обитаю. Ну и на фотках видно каковы потери света сквозь пакет.

Теперь осталось покрыть рамы лаком и можно ставить в "фонарь" купола.

Нужно отметить, что перед тем как я начал делать рамы я научился резать стёкла, а для этого пришлось соорудить стол для резки стекла. Это очень важный момент. Место для резки должно быть идеально ровным и по площади не менее два на два метра. Если стекла больше двух метров, то стол дожен быть еще больше.

В итоге на материалы я потратил около 1000 рублей на герметик и около 2000 рублей на струбцины. Рамы и стёкла мне достались бесплатно, если не учитывать бензин, который мы с друзьями потратили на перевозку выброшенных рам к дому.
По времени это заняло недели две чистой работы, но это с учетом того, что приходилось выполнять много подготовительной работы и работы по уборке рабочего места от получившегося мусора. Ну и конечно же я местами просто тупил, пытаясь понять как сделать то или это.



Надеюсь мой опыт будет кому-то полезен.
Про опыт эксплуатации этих стеклопакетов напишу когда он появится.

Но надо сказать опыт эксплуатации похожих, но однокамерных у меня есть, вполне себе рабочий вариант, уже лет 7 как...


Всем добра!

Напоследок две видюшки про установки из циркулярки: