ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ДОМА

В большинстве стран мира, а особенно в Западной Европе и Скандинавии, регулирование требований к повышению тепловой защиты зданий и сооружений, является важным аспектом в строительстве энергосберегающих домов.

В Европе повышение энергоэффективности зданий в последние десятилетия стало одним из основных направлений развития строительной индустрии. С 1976 года нормируемые величины теплозащиты конструкций в большинстве европейских стран увеличились в 2–3,5 раза. Введение ужесточенных мер было необходимо с точки зрения охраны окружающей среды, рационального использования невозобновляемых природных ресурсов, уменьшения влияния парникового эффекта, а также сокращения выделений двуокиси углерода и других вредных веществ в атмосферу.

В настоящее время нормы Российской Федерации по тепловой защите зданий приведены в соответствие с аналогичными зарубежными нормами развитых стран: введены в действие СНиП 23-02-2003 и СНиП 23-101-2004. Так, при приемке зданий в эксплуатацию СНиП 23-02 требует осуществлять выборочный контроль кратности воздухообмена (проницаемости) в помещениях или в зданиях при разнице давлений внутреннего воздуха обследуемых помещений и наружного атмосферного воздуха Δ P = 50 Па. Акт обследования помещений на воздухопроницаемость наружных ограждений вводимого в эксплуатацию здания является необходимой составной частью приемно-сдаточной документации.

Как в Финляндии, так и в России нормы воздухопроницаемости являются рекомендательными. В российских нормах говорится, что если при сдаче в эксплуатацию у здания высокий или низкий класс воздухопроницаемости наружных ограждений, то нужно принимать меры по устранению обнаруженных недостатков. Однако в настоящее время этим нормам соответствует лишь незначительная доля всего жилого фонда, введенного в эксплуатацию в последние 5–7 лет.

Около 90% жилья – построено до принятия первого СНиПа. В домах, возведенных до 1995 года, потери тепла за счет очень высокой воздухопроницаемости, могут составлять от 20 до 40%. По данным экспертов (Баджин, Верстов, 2000) многоквартирные жилые дома в России расходуют на отопление 350–600 кВт (м²/год). А, например, в Финляндии этот показатель в обычных многоэтажных жилых зданиях составляет 120–135 кВт (м²/год), в домах с низким потреблением энергии – 50 кВт (м²/ год).

В финских строительных нормативах рекомендуется, чтобы кратность воздухообмена была бы максимум 1 (n₅₀, ч–1) при Δ P = 50 Па. В малоэтажном строительстве средняя воздухопроницаемость составляет 5 (n₅₀, ч–1). В домах с деревянным каркасом – средний коэффициент воздухообмена 3,9 (n₅₀, ч–1). В последнее время создаются новые и улучшаются старые технологии строительства энергосберегающих домов. В прессе и в Интернете активно обсуждается тема – как построить экологический дом, сберегающий энергию.

В новых строительных нормах предлагается установить кратность воздухообмена 4 (n₅₀, ч–1) – как предельное значение (минимум), а также использовать для домов следующую классификацию энергоэффективности: классы A–G, которые будут влиять на стоимость жилья. Дома, построенные согласно нормативного минимума, попадают в самый плохой класс. Предполагается, что через несколько лет покупатель всегда будет спрашивать класс энергоэффективности продаваемого дома. Жилые дома, попавшие в классы E–G, будет также трудно продать, как и сейчас дома, в которых есть плесень.

Эксперты предлагают использовать опыт Германии. Там государственные органы выплачивают субсидии, если здание строится герметичнее, чем обычно. Изготовители домов и строительные фирмы гарантируют уже на стадии предложения определенный коэффициент воздухопроницаемости, который потом измеряется в готовом доме. Если обещанной герметичности нет, то либо недостатки устраняют сами строители, либо клиент получает от поставщика дома компенсацию.

По словам министра жилищного хозяйства Финляндии, единственное средство в подобной ситуации – это ужесточить строительные нормы на 30–40%. Новые строительные директивы вступят в силу в 2010 году. Известно, что при низком классе воздухопроницаемости наружных ограждений, снижается эффективность естественной вытяжной вентиляции более чем в 2 раза. Это приводит к накоплению в воздухе помещения вредных выделений и влаги, ведет к появлению плесени и грибка на поверхностях стен и пола.

Каким же должен быть экологический и энергоэффективный дом с кратностью воздухообмена 1 (n₅₀ , ч–1)? Финские специалисты утверждают, что дом из бревна или бруса, обработанного на заводской линии, является экологическим энергосберегающим домом, в котором легко дышать. Это обусловлено как особенностями геометрии сруба, так и самим природным материалом – деревом. Высокая плотность подгонки бруса и бревна обеспечивает барьер для движения воздуха и имеет большое значение при обогреве в отопительный сезон.

Так, в доме с показателем воздухопроницаемости 1,5 (n₅₀, –1) потребление энергии на 10% меньше, чем в доме с показателем воздухопроницаемости 3,9 (n₅₀, –1). Например, если при постройке дома использовать 205 мм ламельный брус, показатель воздухопроницаемости которого составляет 1,5 (n₅₀, –1), то потребность в энергии на отопление этого здания будет такая же, как и у дома из 300 мм ламельного бруса с показателем воздухопроницаемости 4 м (n₅₀, –1).

Несмотря на высокую герметичность, стены изготовленных промышленным способом бревенчатых домов уравновешивают тепло и влажность, а это означает, что относительная влажность воздуха внутри здания почти всегда находится в оптимальном диапазоне между 30 и 55%. Таким образом, отличное качество воздуха и благоприятный микроклимат внутри дома из бревна или бруса гарантированы.

Только сруб дома, стеновые детали которого изготавливаются в заводских условиях, абсолютно плотно складывается при сборке, так как все его брусовые элементы производятся с высочайшей точностью и маркируются в соответствии с архитектурными и сборочными чертежами.

При этом стоит отметить, что все технологические операции подготовки древесины и начальных этапов ее обработки достаточно ответственны и нарушение технологических режимов сушки древесины или склейки бруса – при изготовлении клееного бруса, могут сказаться самым негативным образом на качестве конечной продукции.

Но, пожалуй, самыми значительными операциями в данной технологии следует считать конечный этап – чистовое строгание на размерноточный профиль бруса/бревна и все операции раскроя/пазований/сверлений. Качество и точность данных операций будут гарантировать удовлетворенность конечного клиента, а скорость их выполнения – производственные мощности завода и таким образом объем портфеля заказов. Какие технологии промышленного деревянного домостроения существуют?

1. Автоматические линии пазования

Компоновка таких линий выполняется как в виде линий с разобщенными обрабатывающими стадиями, позиционированием заготовок на которых управляют собственные автоматические толкатели, так и в виде линии с обработкой в компактном универсальном обрабатывающем центре. Оба варианта широко применяются, и конечными критериями выбора являются наличие ограничений по производственным площадям и требования по производительности.

Работа на автоматических линиях довольно проста – готовые проекты домов задаются в электронном виде в центральный компьютер линии через флэш-накопитель или по кабелю из компьютера проектировщика дома. Управляющая программа оптимизации выбирает оптимальный вариант раскроя каждой поступающей заготовки. Компьютерная установка (PC) передает данные обработки на управляющую логику обрабатывающего центра, которая на основании полученных параметров управляет работой его рабочих блоков.

Порядок осуществления технологических операций на автоматических линиях пазования обычно следующий: визуальный контроль качества строганого бруса /бревна, задача полезной длины в центральный компьютер линии, после чего уже полностью автоматически осуществляются операции механической обработки. Например — вырезка дефектов, фрезерование венцовых пазов, сверления под шканты, болтовые стяжки, электропроводку, пазования под обсаду, пазования под соединения типа «хвост», а также разметка ручных операций, раскрой на мерные размеры, кодировка бруса и распечатка упаковочных листов.

Задачей операторов линии является визуальный контроль поступающих заготовок и при необходимости выполнение операций на вынесенных в конец линии станках ручного управления. При этом разметка данных распилов или тому подобных обработок осуществляется автоматически специальным меточным устройством линии. Практически операторы только следят за работой линии и укладывают готовые стеновые элементы в пакеты. При этом комплектность изготавливаемых элементов контролируется автоматикой, и на каждый пакет элементов производится автоматическая распечатка упаковочных листов.

На рисунке примеры обработок, осуществляемых на автоматических линиях.

Автоматизированные производственные линии проектируются специально для обработки бруса и бревна. Производительность автоматических линий может достигать 1000–1300 пог./ метров за смену.

2. Полуавтоматические линии пазования

Обычной проблемой при осуществлении операций венцового пазования, распилов, сверлений и прочих операций по конечной доводке бруса и бревна до монтажной готовности является точность позиционирования данных обработок.

Чтобы максимально исключить человеческий фактор, но при этом оставить комплектацию линии такой, чтобы она была бы доступна среднему производителю, конструкторы спроектировали линию с позиционирующим толкателем бруса и бревна, имеющим ручное управление. Т.е. позиционирующий толкатель перемещает заготовку на основании задаваемых с его пульта управления данных позиционирования ее раскроя и венцового пазования и сверления.

Данные позиционирования бревна и бруса оператор считывает с чертежей стен дома или же с производственных спецификаций. При этом точность позиционирования составляет ± 0,5 мм! Производительность полуавтоматических линий может достигать 400–500 пог./ метров.

3. Линии пазования с ручным управлением

Проектирование данных линий базируется на максимальной функциональности включаемых в них станков. Т.е. их конструкция не включает в себя сложных механических и электронных компонентов, но, несмотря на простоту, они вполне справляются со своими основными технологическими задачами. Естественно, также, что данное оборудование не универсальное, а значит – для обработки бруса и бревна требуется свое собственное оборудование – свои отдельные линии. Но это обычно не является проблемой при данных мощностях производства, ведь тогда и проще работать, специализируясь только на брусе или только на бревне. Производительность линии ручного управления может составлять 200–250 пог./ метров.