Schronienie ziemi

Aby zapoznać się z strukturami podziemnymi europejskiej epoki żelaza na Atlantyku, zobacz Souterrain .
Dom osłonięty ziemią w Szwajcarii ( Peter Vetsch )

Schronisko ziemne , zwane także domem ziemnym , domem ziemnym lub domem podziemnym , to konstrukcja (zwykle dom ) z ziemią ( glebą ) przy ścianach, na dachu lub całkowicie zakopana pod ziemią.

Ziemia działa jak masa termiczna , ułatwiając utrzymanie stałej temperatury powietrza w pomieszczeniu, a tym samym zmniejszając koszty energii potrzebnej do ogrzewania lub chłodzenia.

Osłony ziemne stały się stosunkowo popularne po połowie lat siedemdziesiątych, zwłaszcza wśród ekologów . Jednak praktyka ta istnieje prawie tak długo, jak ludzie budują własne schronienia.

Definicja

  • „Ochrona ziemi to [...] ogólny termin o ogólnym znaczeniu: projekt budowlany, w którym gleba odgrywa integralną rolę”. Definicja ta jest jednak problematyczna, ponieważ konstrukcje ziemne (np. ubita ziemia lub kolby ) zwykle nie są uważane za schrony ziemne, ponieważ znajdują się nad ziemią.
  • „Budynek można określić jako osłonięty ziemią, gdy jego zewnętrzna powłoka styka się z istotną pod względem termicznym ilością gruntu lub podłoża, gdzie „istotny pod względem termicznym” oznacza wnoszenie funkcjonalnego wkładu w efektywność cieplną danego budynku.
  • „Konstrukcje budowane z wykorzystaniem mas ziemnych przy ścianach budynków jako zewnętrzna masa termiczna, która ogranicza straty ciepła i utrzymuje stałą temperaturę powietrza w pomieszczeniach przez cały sezon.” [ potrzebne źródło ]
  • „Rezydencja z pokryciem ziemi na dachu lub ścianach”.
  • „Domy, które zostały zbudowane pod ziemią, częściowo lub całkowicie”.
  • „Wykorzystanie pokrycia ziemi do łagodzenia i poprawy warunków życia w budynkach”.

Historia

Wczesna historia

Domek Mandan w Północnej Dakocie. C. 1908
„Wnętrze chaty wodza Mandan ”: akwatinta Karla Bodmera z książki „Maksymilian, książę Wied's Travels in the Interior of North America, w latach 1832–1834”
Dom z murawy w Sænautasel, Islandia .

Ziemia osłonięta jest jedną z najstarszych form budownictwa. Uważa się, że od około 15 000 lat pne wędrowni myśliwi w Europie używali torfu i ziemi do izolowania prostych okrągłych chat, które również były zatopione w ziemi. Wykorzystanie jakiejś formy konstrukcji osłoniętej ziemią występuje w wielu kulturach w historii, szeroko rozpowszechnionych na całym świecie. Zwykle te przykłady kultur wykorzystujących budynki osłonięte ziemią pojawiają się bez jakiejkolwiek wiedzy o metodzie budowy gdzie indziej. Struktury te mają wiele różnych form i są określane wieloma różnymi nazwami. Terminy ogólne obejmują pit-house i ziemiankę .

Jeden z najstarszych przykładów bermingu, datowany na około 5000 lat, można znaleźć w Skara Brae na Orkadach w północnej Szkocji . Innym historycznym przykładem ziemnych schronów na wzgórzach jest Mesa Verde w południowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych. Budynki te są zbudowane bezpośrednio na półkach i jaskiniach na klifach. Przednia ściana jest zbudowana z lokalnego kamienia i ziemi, aby zamknąć konstrukcję.

W Ameryce Północnej prawie każda grupa rdzennych Amerykanów do pewnego stopnia korzystała z konstrukcji osłoniętych ziemią. Struktury te nazwano „ lożami ziemi ” (patrz też: Barabara ). [ potrzebne źródło ] Kiedy Europejczycy skolonizowali Amerykę Północną, na Wielkich Równinach powszechne były domy darniowe („soddies”) .

W Chinach od 2000 lat p.n.e. stworzone przez człowieka jaskinie były wykorzystywane jako schronienie. Na niektórych obszarach północnych Chin, takich jak prowincje Shaanxi i Shanxi, ponieważ ziemia lessowa jest strukturalnie jednorodna i zwarta, zapewniając łatwy dostęp do dobrej jakości materiałów budowlanych o stabilnej konstrukcji, domy osłonięte ziemią były używane od wieków.

Rozkwit lat 70. – 80. XX wieku

Kryzys naftowy z 1973 r. przyniósł dramatyczny wzrost cen ropy naftowej, co wpłynęło na ogromne zmiany społeczne, gospodarcze i polityczne na całym świecie. W połączeniu z rosnącym zainteresowaniem alternatywnymi stylami życia i ruchem „back-to-the-land” , opinia publiczna w Stanach Zjednoczonych i innych krajach coraz bardziej interesowała się oszczędzaniem energii i ochroną środowiska.

Już w latach 60. w Stanach Zjednoczonych niektórzy innowatorzy projektowali współczesne schrony ziemne. Po kryzysie naftowym i do wczesnych lat 80. XX wieku nastąpiło ponowne odrodzenie zainteresowania budową schronień ziemnych / podziemnych domów, które nazwano pierwszą falą domów przykrytych ziemią. Architekt Arthur Quarmby ukończył osłonięty ziemią budynek w Holme w Anglii w 1975 roku. Nazwany „ Underhill ”, został wpisany do Księgi Rekordów Guinnessa jako „pierwszy podziemny dom” w Wielkiej Brytanii.

Większość publikacji na temat ochrony ziemi pochodzi z tego okresu, a dziesiątki książek poświęconych temu tematowi opublikowano w latach poprzedzających 1983. Pierwsza Międzynarodowa Konferencja na temat Budynków Chronionych Ziemią odbyła się w Sydney w Australii w 1983 roku. Druga konferencja została zaplanowana na rok 1986 w Minneapolis, USA.

Inni znani zwolennicy ochrony ziemi działający w tej epoce to Mike Oehler , Rob Roy, John Hait, Malcolm Wells , Peter Vetsch , Ken Kern i inni.

Nowoczesne czasy

W ciągu ostatnich 30 lat domy osłonięte ziemią stały się coraz bardziej popularne. Technika ta jest bardziej powszechna w Rosji, Chinach i Japonii. Możliwe, że północne Chiny mają więcej schronów ziemnych niż jakikolwiek inny region. Szacuje się, że w regionie mieszka około 10 milionów ludzi w podziemnych domach.

Niektórzy twierdzą, że tysiące ludzi żyje pod ziemią w Europie i Ameryce. Godnymi uwagi europejskimi przykładami są „Domy Ziemi” szwajcarskiego architekta Petera Vetscha. W Szwajcarii jest około 50 takich ziemnych schronów, w tym osiedle z dziewięcioma ziemnymi schronami (Lättenstrasse w Dietikon ). Prawdopodobnie najbardziej znanymi przykładami współczesnych osłon ziemnych w anglojęzycznym świecie są Earthships , marka pasywnych osłon słonecznych sprzedawanych przez Earthship Biotecture. Statki ziemne są skoncentrowane w Nowym Meksyku w USA, ale rzadziej można je znaleźć na całym świecie. W innych obszarach, takich jak Wielka Brytania, osłony ziemne są rzadsze.

Ogólna budowa schronów ziemnych jest często postrzegana przez architektów, inżynierów i opinię publiczną jako niekonwencjonalna metoda budowania. Techniki wykonywania osłon ziemnych nie stały się powszechnie znane, a duża część społeczeństwa nie jest świadoma istnienia tego typu konstrukcji budowlanych. Ogólnie rzecz biorąc, koszt wykopów, zwiększona potrzeba izolacji przeciwwilgociowej i wymóg, aby konstrukcja wytrzymała większy ciężar w porównaniu z domami powyżej poziomu gruntu, oznaczają, że osłony ziemne pozostają stosunkowo rzadkie. Pod tym względem domów pasywnych (PassivHaus) stosowana do ponadklasowych hermetycznych, superizolowanych budynków niskoemisyjnych lub zeroemisyjnych zyskała znacznie szersze zastosowanie w czasach współczesnych. W Europie Północnej wybudowano ponad 20 000 budynków certyfikowanych zgodnie ze standardami PassivHaus. Niektórzy postulują, że z biegiem czasu zmniejszająca się dostępność powierzchni budowlanej oraz rosnące zapotrzebowanie i zainteresowanie mieszkalnictwem przyjaznym środowisku sprawi, że schrony ziemne staną się bardziej powszechne.

Szacuje się, że obecnie w takich ziemnych domach mieszka około 30-40 milionów Chińczyków, głównie wzdłuż Żółtej Rzeki w północnych Chinach. W okolicy występują głównie dwa rodzaje domów ziemnych. Pierwszym typem są mieszkania w jaskiniach. Zwykle ludzie kopią zatopiony dziedziniec, który jest prostokątnym podziemnym wykopem o głębokości około 10 metrów, a następnie urządzają pomieszczenia wykopane z głównego dziedzińca. Drugi typ to przestrzeń mieszkalna wykuta w ziemnych klifach, które często są skierowane na południe, a elewacje są czasami licowane cegłami lub kamieniem. Zwykle mają większe dziedzińce, ponieważ nie przeszkadza im kopanie.

typy

Opisano trzy główne typy schronień ziemnych. Istnieje również duże zróżnicowanie podejścia do ochrony ziemi pod względem stosowanych materiałów i wydatków. Podejście „niskiej technologii” może obejmować naturalne techniki budowlane, drewniane słupy i dachy w stylu szopy, recykling materiałów, pracę właściciela, wykopy ręczne itp. Stosunkowo bardziej zaawansowane podejście byłoby większe, przy użyciu betonu i stali. Chociaż zazwyczaj bardziej energooszczędna konstrukcja słupka, podejście zaawansowane technologicznie wiąże się z wyższą energią wcieloną i znacznie większymi kosztami.

Bermed

W typie obsypanym ziemią (określanym również jako „obwałowanie”), ziemia jest osadzona na ścianach zewnętrznych, opadając w dół od budynku. Nasyp może być częściowy lub całkowity. Ściana zwrócona w stronę bieguna może być otoczona, pozostawiając ścianę skierowaną w stronę równika bez osłony (w regionach o klimacie umiarkowanym). Zwykle ten rodzaj schronu ziemnego jest zbudowany na lub tylko nieznacznie poniżej pierwotnego poziomu . [ Potrzebne źródło ] Ze względu na to, że budynek znajduje się powyżej pierwotnego poziomu gruntu, mniej problemów związanych z wilgocią jest związanych z obsypywaniem ziemi w porównaniu z konstrukcją podziemną / w pełni zagłębioną, [ Potrzebne źródło ] i kosztuje mniej. Według jednego z raportów obsypanie ziemią zapewniło 90-95% przewagi energetycznej jako konstrukcja całkowicie poniżej poziomu gruntu.

Na wzgórzu

Konstrukcja na wzgórzu (nazywana również „pokrytą ziemią” lub „elewacją”) ma miejsce, gdy schron ziemny jest osadzony na zboczu lub zboczu wzgórza, a oprócz ścian ziemia pokrywa dach. Najbardziej praktycznym zastosowaniem jest użycie wzgórza skierowanego w stronę równika (południe na półkuli północnej i północy na półkuli południowej ), w kierunku aphelium (północ) w tropikach lub na wschód tuż za tropikami. W tego typu osłonie ziemnej jest tylko jedna odsłonięta ściana, ściana skierowana na zewnątrz wzgórza, wszystkie inne ściany są osadzone w ziemi/wzgórzu. Jest to najpopularniejsza i najbardziej energooszczędna forma schronienia ziemnego w klimacie zimnym i umiarkowanym.

Pod ziemią

Prawdziwe podziemne (nazywane również „komorowym” lub „podziemnym”) schronem ziemnym opisuje dom, w którym wykopana jest ziemia, a dom jest ustawiony poniżej poziomu. Mogą mieć atrium lub dziedziniec zbudowany w środku schronu, aby zapewnić odpowiednie oświetlenie i wentylację. Atrium nie zawsze jest całkowicie otoczone podwyższoną ziemią, czasami stosuje się atrium w kształcie litery U, które jest otwarte z jednej strony.

W przypadku ziemskiego schronu atrium pomieszczenia mieszkalne są zwykle zlokalizowane wokół atrium. Układ atrium zapewnia znacznie mniej zwarty plan niż w przypadku jedno- lub dwupiętrowego projektu z nasypem / na wzgórzu; dlatego jest zwykle mniej energooszczędny pod względem potrzeb grzewczych. [ potrzebne źródło ] Dlatego projekty atrium występują głównie w cieplejszym klimacie. Jednak atrium ma tendencję do zatrzymywania w sobie powietrza, które jest następnie ogrzewane przez słońce i pomaga zmniejszyć utratę ciepła. [ potrzebne źródło ] Projekty atrium są dobrze dopasowane do płaskich terenów i są dość powszechne.

Inne rodzaje

W zależności od tego, jaka definicja ochrony ziemi jest używana, czasami uwzględnia się inne typy. W domach z przepustami („Cut and Cover”) prefabrykowane kontenery betonowe i rury o dużej średnicy są łączone w celu utworzenia przestrzeni mieszkalnej, a następnie zasypywane ziemią. Eksperymentalny projekt budowlany z lat 80. w Japonii, nazwany „ Alice City ”, proponował wykorzystanie szerokiego i głębokiego cylindrycznego szybu zagłębionego w ziemi, z kopulastym świetlikiem dachowym. Sztuczne jaskinie można zbudować, wykonując tunel w ziemi. Spekulowano również o budowaniu szklarni pod ziemią. Szkoły, centra handlowe, budynki rządowe i inne budynki mogłyby być budowane pod ziemią.

Aplikacje

Energia słoneczna aktywna i pasywna

Osłony ziemne są często łączone z systemami ogrzewania słonecznego. Najczęściej wykorzystanie pasywnych technik projektowania słonecznego jest stosowane w schronach ziemnych. Na większości półkuli północnej struktura skierowana na południe, z północną, wschodnią i zachodnią stroną pokrytą ziemią, jest najskuteczniejszym zastosowaniem pasywnych słonecznych . Duże okno z podwójnymi szybami, potrójnie oszklone, rozciągające się na większą część południowej ściany ma kluczowe znaczenie dla pozyskiwania ciepła słonecznego. Warto dołączyć do okna ocieplane firanki, które ochronią przed utratą ciepła w nocy. Ponadto, w miesiącach letnich, zapewnienie nawisu lub innego rodzaju urządzenia zacieniającego służy do blokowania nadmiernego zysku słonecznego.

Pasywne roczne magazynowanie ciepła

Pasywne roczne magazynowanie ciepła to koncepcja budynku, której teorią jest tworzenie stałej temperatury przez cały rok w schronie ziemnym za pomocą pasywnego ogrzewania słonecznego z bezpośrednim zyskiem i efektu baterii termicznej trwającego kilka miesięcy. Uważa się, że ziemne schronienie zaprojektowane zgodnie z tymi zasadami będzie magazynować ciepło słoneczne latem i powoli uwalniać je w miesiącach zimowych bez potrzeby stosowania innych form ogrzewania. Metoda ta została po raz pierwszy opisana przez wynalazcę i fizyka Johna Haita w jego książce z 1983 roku. Głównym elementem jest ocieplony i wodoodporny „parasol”, który wystaje ze schronu na kilka metrów we wszystkich kierunkach. Stąd określenie „dom parasolowy”. Ziemia pod tym parasolem jest utrzymywana w cieple i suchości w stosunku do otaczającej ziemi, która podlega ciągłym dziennym i sezonowym zmianom temperatury. Tworzy to duży obszar magazynowania ciepła na ziemi, faktycznie ogromną masę termiczną. Ciepło jest pozyskiwane za pośrednictwem pasywnej energii słonecznej w osłonie ziemnej i przekazywane do otaczającej ziemi przez przewodzenie. Tak więc, gdy temperatura w schronie ziemnym spadnie poniżej temperatury otaczającej ziemi, ciepło powróci do schronienia ziemnego. Po pewnym czasie osiągana jest stabilna temperatura, która jest średnią rocznych zmian ciepła w środowisku zewnętrznym. Niektórzy krytykują tę technikę (wraz z techniką osłony ziemi jako całości), wyrażając obawy, w tym trudności i koszty budowy, wilgoć i brak dowodów.

Roczna geosłoneczna

Inny projekt mający na celu pasywne sezonowe magazynowanie energii, roczny geosolar, jest czasami stosowany do schronów ziemnych. [ potrzebne źródło ]

Wentylacja rury uziemiającej

Chłodzenie pasywne , które wciąga powietrze za pomocą wentylatora lub konwekcji z powietrza o prawie stałej temperaturze do rur chłodzących zakopanych w ziemi , a następnie do przestrzeni mieszkalnej domu. Zapewnia to również świeże powietrze mieszkańcom i wymianę powietrza wymaganą przez ASHRAE .

Porównanie ze standardową obudową

Zalety

W 1981 roku Oehler promował swój niskobudżetowy projekt budynku (prosty otwór w ziemi ze ścianami z drewnianych desek wspartych plastikową folią), twierdząc, że nie wymaga fundamentów, zużywa mniej materiałów budowlanych i robocizny, wymaga mniej konserwacji, jest estetyczny, miał wówczas niższą stawkę podatkową w Stanach Zjednoczonych, kosztował mniej regulacji temperatury, był mniej dotknięty burzową pogodą, miał rury, które nie zamarzały w miejscu, w którym wchodziły do ​​​​domu, był „zdrowy ekologicznie”, względnie ognioodporny, dźwiękoszczelny i miał większa powierzchnia ogrodu w porównaniu do zwykłego domu na działce o podobnej wielkości.

Twierdził również, że widok z okna znajdującego się pod ziemią był lepszy niż z innych okien, a podłoga, której użył w swoim podziemnym domu (plastikowa folia na gołej ziemi) była „lepsza” od tego, co jest dostępne gdzie indziej.

Twierdził, że zapewni wbudowaną szklarnię w projekcie.

Twierdził, że jego domy mogłyby służyć jako schrony przeciwatomowe w przypadku wojen nuklearnych, a także twierdził, że w przypadku całkowitego upadku społeczeństwa jego projekt byłby bardziej obronny niż zwykły dom w przypadku przypadkowych ataków, a także byłby lepszy ukryty przed potencjalnymi wrogami (bez mapy i nieznajomy terenu). Uważał, że pod ziemią mieszkańcy będą lepiej chronieni przed „promieniowaniem atmosferycznym” ( Fallout ). Ponieważ jego projekt nie był wodoodporny, znajdowałby się „bliżej źródła wody” i potencjalnie mógłby po prostu wykopać studnię na środku pokoju.

Ponadto twierdził, że każdy może zbudować jeden z jego projektów, niezależnie od umiejętności i zdolności, za jedyne 50 USD.

Pasywne ogrzewanie i chłodzenie

Schemat przedstawiający wpływ masy termicznej i izolacji w konstrukcji osłoniętej ziemią. oś y reprezentuje temperaturę; oś x reprezentuje czas. Niebieska linia: wahania temperatury zewnętrznej między maksimum dziennym a minimum nocnym (może również reprezentować wahania temperatury maksimum letniego i minimum zimowego w dłuższej skali czasowej). Czerwona linia: temperatura wewnętrzna. 1: Przesunięcie fazowe (opóźnienie między maksymalną/minimalną temperaturą zewnętrzną a temperaturą wewnętrzną). 2: Tłumienie amplitudy (obniżenie maksymalnej lub minimalnej temperatury wewnętrznej w stosunku do temperatury zewnętrznej).

Ze względu na swoją gęstość ubita ziemia działa jak masa termiczna , co oznacza, że ​​magazynuje ciepło i powoli je oddaje. Zagęszczony grunt jest bardziej przewodnikiem ciepła niż izolatorem. Stwierdzono, że gleba ma wartość R około 0,65-R na centymetr (0,08-R na 1 cal) lub 0,25-R na 1 cal. Wahania wartości R gleby można przypisać różnym poziomom wilgotności gleby, przy niższych wartościach R wraz ze wzrostem poziomu wilgoci. Najbardziej powierzchowna warstwa ziemi jest zwykle mniej gęsta i zawiera systemy korzeniowe wielu różnych roślin, przez co działa bardziej jak izolacja termiczna , co oznacza, że ​​zmniejsza szybkość przepływu temperatury.

Około 50% ciepła słonecznego jest absorbowane na powierzchni. W związku z tym temperatura na powierzchni może się znacznie różnić w zależności od cyklu dnia i nocy, pogody, a zwłaszcza pory roku. Pod ziemią te zmiany temperatury są stępione i opóźnione, zwane opóźnieniem termicznym . Termiczne właściwości ziemi oznaczają zatem, że zimą temperatura pod powierzchnią będzie wyższa niż temperatura powietrza przy powierzchni i odwrotnie latem temperatura na ziemi będzie niższa niż temperatura powietrza przy powierzchni.

Rzeczywiście, w wystarczająco głębokim miejscu pod ziemią temperatura pozostaje stała przez cały rok, a temperatura ta jest w przybliżeniu średnią temperatur letnich i zimowych. Źródła różnią się pod względem podanych wartości dla tej stałej temperatury głębokiej ziemi (nazywanej również współczynnikiem korekcji amplitudy). Zgłoszone wartości obejmują 5–6 m (16–20 stóp), 6 m (20 stóp), 15 m (49 stóp), 4,25 m (13,9 stopy) dla gleby suchej i 6,7 m (22 stopy) dla gleby mokrej. Poniżej tego poziomu temperatura wzrasta średnio o 2,6 ° C (36,7 ° F) co 100 m (330 stóp) z powodu ciepła unoszącego się z wnętrza Ziemi.

Dobowe zmiany temperatury między temperaturami maksymalnymi i minimalnymi można modelować jako falę, podobnie jak sezonowe zmiany temperatury (patrz diagram). W architekturze związek między maksymalnymi wahaniami temperatury zewnętrznej w porównaniu z temperaturą wewnętrzną nazywa się tłumieniem amplitudy (lub współczynnikiem amplitudy temperatury). Przesunięcie fazowe to czas, w którym minimalna temperatura zewnętrzna dociera do wnętrza.

Częściowe pokrycie budynku ziemią zwiększa masę termiczną konstrukcji. W połączeniu z izolacją skutkuje to zarówno tłumieniem amplitudy, jak i przesunięciem fazowym. Innymi słowy, konstrukcje osłonięte ziemią otrzymują zarówno pewien stopień chłodzenia latem, jak i ogrzewania zimą. Zmniejsza to zapotrzebowanie na inne środki ogrzewania i chłodzenia, oszczędzając energię. Potencjalną wadą termicznie masywnego budynku w chłodniejszym klimacie jest to, że po dłuższym okresie zimna, kiedy temperatura zewnętrzna ponownie wzrasta, temperatura wewnętrzna konstrukcji ma tendencję do opóźniania się i nagrzewania trwa dłużej (zakładając brak innej formy ogrzewania).

Redukcja infiltracji powietrza w schronach ziemnych może być korzystna. Ponieważ trzy ściany konstrukcji są otoczone głównie ziemią, bardzo mała powierzchnia jest wystawiona na działanie powietrza zewnętrznego. Eliminuje to problem uciekania ciepłego powietrza z domu przez szczeliny wokół okien i drzwi. Ponadto ściany ziemne chronią przed zimnymi zimowymi wiatrami, które w przeciwnym razie mogłyby przedostać się przez te szczeliny. Może to jednak również stanowić potencjalny problem z jakością powietrza w pomieszczeniach. Zdrowa cyrkulacja powietrza to podstawa.

Dzięki zwiększonej masie termicznej konstrukcji, otulinie termicznej gruntu, ochronie przed niepożądaną infiltracją powietrza oraz łącznemu zastosowaniu pasywnych technik solarnych, potrzeba dodatkowego ogrzewania i chłodzenia jest minimalna. W związku z tym następuje drastyczne zmniejszenie zużycia energii wymaganej dla domu w porównaniu do domów o typowej konstrukcji.

Ochrona przed wiatrem

Unikalna architektura domów ziemnych chroni je przed silnymi wichurami. Silny wiatr nie może ich zerwać ani przewrócić. Inżynieria budowlana, a przede wszystkim brak narożników i odsłoniętych części (dach), eliminuje wrażliwe powierzchnie, które w innym przypadku zostałyby zniszczone przez burzę.

Oszczędzanie zasobów naturalnych

W porównaniu z potrzebami materiałowymi standardowych budynków, domy osłonięte ziemią mogą znacznie zmniejszyć liczbę zasobów naturalnych. Dom o tradycyjnej konstrukcji drewnianej wymaga tarcicy do obramowania i wykończenia wnętrz, co jest dość dużym zapotrzebowaniem. Gleba jako główny materiał budowlany i wtapiając się w krajobraz, domy osłonięte ziemią drastycznie zmniejszają zapotrzebowanie na drewno.

Efekty biologiczne

Domy na ziemi organicznie obejmują zwierzęta i drób, a także wodę, glebę i rośliny. Arkologia bada związek między zwierzętami i roślinami oraz budynkami wykonanymi przez człowieka podczas rozwoju ekologicznego. Na przykład hodowla drobiu i zwierząt domowych jest ważną częścią tradycyjnych chińskich wiejskich osad ludzkich, a te elementy tworzą stabilny i zrównoważony cykl ekologiczny, który jest korzystny dla środowiska.

Ochrona krajobrazu i użytkowanie gruntów

W porównaniu z konwencjonalnymi budynkami, domy ziemne wpasowują się w otoczenie. Dachy pokryte ziemią ukrywają budynek w krajobrazie.

Niektórzy twierdzą, że metoda budowy jest korzystna dla wiązania azotu z gruntu na dachu, ponieważ w przeciwnym razie byłby on pokryty fundamentami tradycyjnego domu. W przeciwieństwie do konwencjonalnych dachów, dachy domów ziemnych pozwalają roślinom rosnąć na nich w sposób półnaturalny.

Domy takie można również budować w zabudowie szeregowej na zboczu w terenie pagórkowatym.

Ochrona przeciwpożarowa

W porównaniu z innymi materiałami budowlanymi, takimi jak drewno, domy ziemne charakteryzują się skuteczną ochroną przeciwpożarową zarówno dzięki zastosowaniu betonu, jak i izolacji zapewnianej przez dach. Biorąc przykład Earthships, odnotowano przypadek, w którym struktura przetrwała pożar lepiej w porównaniu z innymi typami budynków.

Ochrona przed trzęsieniem ziemi

Podczas gdy mieszkańcy domów chronionych ziemią zgłaszają zauważenie mniejszych trzęsień ziemi, domy są odporne na duże trzęsienia ziemi, ponieważ ich podziemny charakter pozwala im poruszać się wraz z ziemią. Wyobraź sobie mały domek z gałązek stojący na wannie z ziemią: potrząśnij ziemią, a dom zatańczy i zestresuje się. Ale jeśli zakopujesz dom w ziemi, możesz potrząsnąć wanną bez nadmiernego stresu dla domu.

Sadzenie dachu

Pokrycie dachu wykonuje się z wykopanego materiału, w którym można posadzić rośliny.

Przeżywalność bomby atomowej

Ze względu na masę ziemi między częścią mieszkalną domu z ziemią a poziomem powierzchni, dom z ziemi zapewnia znaczną ochronę przed uszkodzeniami spowodowanymi uderzeniem / wybuchem lub opadami atmosferycznymi związanymi z bombą atomową.

Dźwiękoszczelny

Schrony ziemne mogą zapewniać prywatność przed sąsiadami, a także izolację akustyczną. Podłoże zapewnia ochronę akustyczną przed hałasem z zewnątrz. Może to być główną zaletą na obszarach miejskich lub w pobliżu autostrad.

Estetyka architektoniczna

Mieszkanie osłonięte ziemią wyraża się dzięki harmonii kolorów gleby i ziemi. Tymczasem materialne właściwości gleby i ziemi nadają ziemskim domom prostotę brył geomatycznych. Również domy ziemne doskonale komponują się z krajobrazem i podkreślają piękno otoczenia, co jest istotną podstawą arkologii . Na przykład yaodong i jaskinie w północnych Chinach ukrywają się pod ziemią i doskonale wtapiają się w środowisko płaskowyżu lessowego. Solna katedra w halitowej górze w pobliżu miasta Zipaquirá w Kolumbii przylega do konturu i podkreśla naturalne cechy.

Niedogodności

Koszty finansowe

Trzy główne czynniki wpływają na całkowity koszt budowy domu, a mianowicie złożoność projektu, użyte materiały oraz to, czy właściciel (właściciele) wykonuje część lub całość budowy, czy też płaci za to innym. Domy niestandardowe o skomplikowanych projektach są zwykle droższe i trwają dłużej niż domy magazynowe. Domy z drogich materiałów będą droższe niż domy z tanich materiałów. Praca właściciela może radykalnie obniżyć koszty budowy.

Zarówno projekty osłonięte ziemią, jak i budowa zwykłych domów charakteryzują się znaczną zmiennością pod względem projektu, materiałów i robocizny. W związku z tym trudno jest dokonać dokładnego porównania kosztów między nimi, jednak generalnie schron ziemny jest znacznie droższy.

Mały „podziemny dom” zbudowany w stylu Oehlera, jako tylko prosty, niewodoodporny otwór w ziemi z prostymi deskami i plastikowym arkuszem do ściany, pomimo wykorzystania bezpłatnej siły roboczej (ignorując koszty alternatywne wynikające z braku czasu do pracy) i materiałów pochodzących z recyklingu, np. okien i desek do budowy ścian, szacuje się, że budowa jest o 30% tańsza w porównaniu z płaceniem wykonawcy za zbudowanie zwykłego domu przy użyciu nowych materiałów budowlanych po standardowych cenach, chociaż projekt Oehlera szybko zgnije i upaść po kilku latach.

Szczególnym czynnikiem, który silnie wpływa na koszt schronienia z ziemi, jest ilość ziemi, która go pokrywa. Im więcej ziemi pokrywa konstrukcję, tym większy jest koszt posiadania konstrukcji zdolnej wytrzymać obciążenie (patrz też: Dach ). Innym ważnym czynnikiem kosztowym, który zwykle jest charakterystyczny dla schronów ziemnych, jest wykopy i zasypywanie terenu. Ilość hydroizolacji jest również bardziej kosztowna. Z drugiej strony schrony ziemne powinny charakteryzować się niższymi kosztami utrzymania, ponieważ są w większości przykryte mało odsłoniętą powierzchnią zewnętrzną.

Wiele instytucji finansowych wprost wyklucza finansowanie domów osłoniętych ziemią lub wymaga, aby tego typu nieruchomości były wspólne dla tego obszaru. [ potrzebne źródło ]

Złożoność projektu

Ogólnie rzecz biorąc, zaprojektowanie schronienia ziemnego jest trudniejsze technicznie niż w przypadku zwykłego domu. Ze względu na niekonwencjonalne projekty i konstrukcje domów osłoniętych ziemią, może być konieczne zbadanie i/lub zapoznanie się z lokalnymi przepisami budowlanymi i rozporządzeniami. Wiele firm budowlanych ma ograniczone doświadczenie lub nie ma go wcale z konstrukcjami osłoniętymi ziemią, co potencjalnie zagraża fizycznej konstrukcji nawet najlepszych projektów. Specyficzna architektura domów ziemnych prowadzi zazwyczaj do nieprostowanych, okrągłych ścian, co może powodować problemy z wystrojem wnętrz, zwłaszcza mebli i dużych obrazów.

Naprawy ścian są bardzo trudne w obsłudze; i może wymagać ponownej oceny i przebudowy domu od podstaw.

Nie można powiększyć schronu o dodatkowe pomieszczenie - będzie to wymagało zerwania uszczelnienia hydroizolacyjnego okładziny betonowych ścian budynku.

Zrównoważony rozwój

W „zielonym budownictwie” opisano cztery fazy „życia” budynku, a mianowicie źródła materiałowe, budowę, użytkowanie i rozbiórkę ( ocena cyklu życia ). Terminy budynki o zerowej i ujemnej emisji dwutlenku węgla odnoszą się do emisji gazów cieplarnianych netto w tych czterech fazach. Powstają zatem pytania, czy pewne konstrukcje są rzeczywiście przyjazne dla środowiska. Na przykład surowce muszą zostać wydobyte z ziemi, przetransportowane, a następnie przetworzone na materiały budowlane i ponownie przetransportowane w celu sprzedaży i ostatecznie przetransportowane na plac budowy. Podczas każdego z tych etapów można zużyć wiele paliw kopalnych.

Osłony ziemne często wymagają cięższych materiałów budowlanych, aby wytrzymać ciężar ziemi na ścianach i / lub dachu. W szczególności beton zbrojony musi być stosowany w znacznie większych ilościach na budynek. Produkcja betonu jest głównym źródłem gazów cieplarnianych.

Zastosowane materiały zwykle nie są substancjami biodegradowalnymi. Ponieważ materiały muszą zapobiegać przedostawaniu się wody, często są wykonane z tworzyw sztucznych. Wykopaliska w miejscu są również drastycznie czasochłonne i pracochłonne. Ogólnie rzecz biorąc, konstrukcja jest porównywalna z konstrukcją konwencjonalną, ponieważ budynek wymaga minimalnego wykończenia i znacznie mniej konserwacji.

Wilgotność i jakość powietrza w pomieszczeniach

Problemy z przesiąkaniem wody, wewnętrzną kondensacją , złą akustyką i niską jakością powietrza w pomieszczeniach mogą wystąpić, jeśli schron ziemny nie został odpowiednio zaprojektowany i wentylowany. Bardzo wysoki poziom wilgotności może umożliwiać pleśni lub pleśni, co wiąże się z zapachem stęchlizny i potencjalnie może powodować problemy zdrowotne. Podziemna orientacja wielu domów osłoniętych ziemią może umożliwiać gromadzenie się radonu (o którym wiadomo, że zwiększa ryzyko raka płuc) lub innych niepożądanych materiałów (np. wydzielanie gazów z materiałów budowlanych).

Zagrożenie podsiąkaniem wody występuje w okolicach przebicia warstw hydroizolacyjnych. Ziemia zwykle osiada stopniowo. Wywietrzniki i kanały wychodzące z dachu mogą powodować określone problemy ze względu na możliwość przemieszczania się. Prefabrykowane płyty betonowe mogą mieć ugięcie 1/2 cala lub więcej, gdy ziemia/gleba jest na nich ułożona. Jeśli otwory wentylacyjne lub kanały są sztywno utrzymywane na miejscu podczas tego odchylenia, wynikiem jest zwykle uszkodzenie warstwy hydroizolacyjnej. Aby uniknąć tej trudności, otwory wentylacyjne można umieścić po innych stronach budynku (poza dachem) lub zainstalować oddzielne odcinki rur. Można również zastosować węższą rurę w dachu, która pasuje ciasno do większego segmentu budynku. Zagrożenie przesiąkaniem wody, skraplaniem i złą jakością powietrza w pomieszczeniach można przezwyciężyć dzięki odpowiedniej hydroizolacji i wentylacji.

Ograniczone światło naturalne

Pomimo dużych okien (zwykle skierowanych na południe na półkuli północnej ), wiele domów osłoniętych ziemią ma ciemne obszary w obszarach naprzeciw okien. Całe naturalne światło padające z jednej strony domu może dać „efekt tunelu lub jaskini”.

Ryzyko upadku

Raporty o upadku wydają się rzadkie. W jednym przypadku autor i zwolennik ochrony ziemi zmarł, gdy zawalił się zaprojektowany przez niego dach ziemny.

Ograniczone drogi ewakuacyjne

W porównaniu z domami naziemnymi, schrony ziemne mogą mieć ograniczone drogi ewakuacyjne w nagłych przypadkach, co może zawieść przepisy budowlane dotyczące wyjścia i okien.

Zagadnienia prawne

Schronienie ziemne może nie być w stanie dostosować się do istniejących lokalnych przepisów budowlanych i może nie być legalnie zamieszkiwane.

projekt i konstrukcja

Projekt

Domy osłonięte ziemią są często budowane z myślą o oszczędzaniu energii i oszczędnościach. Specyficzne konstrukcje schronów ziemnych pozwalają na maksymalne oszczędności. W przypadku konstrukcji z nasypami lub na wzgórzach powszechnym planem jest umieszczenie wszystkich przestrzeni mieszkalnych po stronie domu zwróconej w stronę równika (lub północy lub wschodu, w zależności od szerokości geograficznej). Zapewnia to maksymalne promieniowanie słoneczne do sypialni, salonów i przestrzeni kuchennych. Pomieszczenia, które nie wymagają naturalnego światła dziennego i intensywnego ogrzewania, takie jak łazienka, schowek i pomieszczenie gospodarcze, zwykle znajdują się po przeciwnej (lub na wzgórzu) stronie schronu. Ten typ układu można również przenieść do projektu domu dwupoziomowego, w którym oba poziomy są całkowicie pod ziemią. Ten plan ma najwyższą efektywność energetyczną domów osłoniętych ziemią ze względu na kompaktową konfigurację, a także konstrukcję zanurzoną głębiej w ziemi. Zapewnia to większy stosunek pokrycia ziemi do odsłoniętej ściany niż jednopiętrowe schronienie.

Rodzaj gleby jest jednym z podstawowych czynników podczas planowania terenu. Gleba musi zapewniać odpowiednią nośność i drenaż oraz pomagać w zatrzymywaniu ciepła. Jeśli chodzi o drenaż, najodpowiedniejszym rodzajem gleby do osłony ziemi jest mieszanka piasku i żwiru . Dobrze sortowane żwiry mają dużą nośność (około 8000 funtów na stopę kwadratową), doskonały drenaż i niski potencjał falowania mrozu . Piasek i glina mogą być podatne na erozję . Gleby gliniaste, choć najmniej podatne na erozję, często nie pozwalają na właściwy drenaż i mają większy potencjał do wezbrań mrozowych. Gleby gliniaste są bardziej podatne na kurczenie się i rozszerzanie termiczne. Świadomość zawartości wilgoci w glebie i jej wahań w ciągu roku pomoże zapobiec potencjalnym problemom z ogrzewaniem. Fale mrozu mogą być również problematyczne w niektórych glebach. Gleby drobnoziarniste najlepiej zatrzymują wilgoć i są najbardziej podatne na falowanie. Kilka sposobów ochrony przed podciąganiem kapilarnym odpowiedzialnym za wypiętrzenia mrozowe to posadowienie fundamentów poniżej strefy przemarzania lub docieplenie powierzchni gruntu wokół płycizn ław fundamentowych, zastąpienie gruntów mrozoodpornych materiałem ziarnistym oraz przerwanie kapilarnego wchłaniania wilgoci poprzez ułożenie warstwy drenażowej z grubszej materiału w istniejącym gruncie.

Woda może spowodować potencjalne uszkodzenie schronów ziemnych, jeśli gromadzi się wokół schronu. Kluczowe znaczenie ma unikanie miejsc z wysokim poziomem wód gruntowych . Drenaż, zarówno powierzchniowy, jak i podpowierzchniowy, musi być odpowiednio rozwiązany. Hydroizolacja zastosowana w budynku jest niezbędna.

Projekty atrium wiążą się ze zwiększonym ryzykiem zalania, dlatego otaczający teren powinien być odsunięty od konstrukcji ze wszystkich stron. Rura spustowa na obwodzie krawędzi dachu może pomóc w zbieraniu i odprowadzaniu dodatkowej wody. W przypadku domów z nasypem zaleca się odpływ przechwytujący na szczycie nasypu wzdłuż krawędzi dachu. kanał odwadniający przechwytujący w środku nasypu lub tylna część nasypu może być tarasowana ścianami oporowymi. Na terenach pochyłych spływ może powodować problemy. Można zbudować studzienkę drenażową lub wąwóz, aby skierować wodę wokół domu, lub można zainstalować wykop wypełniony żwirem z płytką drenażową wraz z drenami fundamentowymi.

Należy również wziąć pod uwagę stabilność gleby, zwłaszcza przy ocenie terenu pochyłego. Te zbocza mogą być z natury stabilne, gdy są pozostawione same sobie, ale wcinanie się w nie może znacznie zagrozić ich stabilności strukturalnej. Konieczne może być zbudowanie murów oporowych i zasypek, aby utrzymać zbocze przed budową schronienia.

Na terenie, który jest stosunkowo płaski, najodpowiedniejszym projektem jest całkowicie zagłębiony dom z otwartym dziedzińcem. Dom położony jest na zboczu, bezpośrednio na wzgórzu. Nachylenie określi położenie ściany okna; najbardziej praktyczną orientacją w klimacie umiarkowanym do zimnego jest odsłonięta ściana skierowana na południe na półkuli północnej (i północna na półkuli południowej) ze względu na korzyści słoneczne. Najbardziej praktyczną orientacją w tropikach najbliżej równika jest skierowanie się na północ w kierunku aphelium (lub być może na północny wschód), aby złagodzić ekstremalne temperatury. Tuż za tropikami najbardziej praktycznym sposobem uniknięcia popołudniowego nadmiaru ciepła może być dom skierowany na wschód lub, jeśli znajduje się w pobliżu zachodniego wybrzeża, odsłonięcie wschodniego i zachodniego krańca, z dwoma długimi bokami osadzonymi w ziemi .

W zależności od regionu i miejsca wybranego do budowy osłony ziemnej, korzyści i cele budowy osłony ziemnej są różne. W przypadku klimatu chłodnego i umiarkowanego cele obejmują zatrzymywanie ciepła zimą, unikanie infiltracji, przyjmowanie zimowego słońca, stosowanie masy termicznej, zacienianie i wentylację latem oraz unikanie zimowych wiatrów i zimnych kieszeni. W gorącym, suchym klimacie cele obejmują maksymalizację wilgotności, zapewnienie letniego cienia, maksymalizację ruchu powietrza latem i zatrzymanie ciepła zimą. W gorącym, wilgotnym klimacie cele obejmują unikanie wilgoci w lecie, zapewnienie wentylacji latem i zatrzymywanie ciepła zimą.

Regiony o ekstremalnych dziennych i sezonowych temperaturach podkreślają wartość ziemi jako masy termicznej. W ten sposób ochrona przed ziemią jest najskuteczniejsza w regionach o dużym zapotrzebowaniu na chłodzenie i ogrzewanie oraz dużych różnicach temperatur. W regionach takich jak południowo-wschodnie Stany Zjednoczone osłony ziemne mogą wymagać dodatkowej uwagi podczas konserwacji i budowy ze względu na problemy z kondensacją w związku z wysoką wilgotnością. Temperatura gruntu w regionie może być zbyt wysoka, aby umożliwić ochłodzenie ziemi, jeśli temperatury zmieniają się tylko nieznacznie z dnia na noc. Korzystnie, zimą powinno być zapewnione odpowiednie nasłonecznienie i wystarczające środki do naturalnej wentylacji. Wiatr jest krytycznym aspektem do oceny podczas planowania miejsca, ze względu na chłód spowodowany wiatrem i utratę ciepła, a także wentylację schronu. Na półkuli północnej zbocza skierowane na południe mają tendencję do unikania mroźnych zimowych wiatrów, zwykle wiejących z północy. Całkowicie zagłębione schrony zapewniają również odpowiednią ochronę przed tymi ostrymi wiatrami. Jednak przedsionki w strukturze mają zdolność powodowania niewielkich turbulencji w zależności od wielkości. Latem warto skorzystać z przeważających wiatrów. Ze względu na ograniczoną rozmieszczenie okien w większości schronów ziemnych oraz odporność na infiltrację powietrza, powietrze w konstrukcji może ulec stagnacji, jeśli nie zostanie zapewniona odpowiednia wentylacja. Wykorzystując wiatr, naturalna wentylacja może zachodzić bez użycia wentylatorów lub innych aktywnych systemów. Znajomość kierunku i intensywności sezonowych wiatrów ma kluczowe znaczenie dla promowania wentylacji krzyżowej. Aby osiągnąć ten efekt, otwory wentylacyjne są zwykle umieszczane na dachu schronów z nasypem lub w pełni zagłębionych.

Materiały budowlane

Przy wyborze materiałów budowlanych należy wziąć pod uwagę typ konstrukcji, charakterystykę miejsca, klimat, rodzaj gleby i projekt. Głęboko zakopane konstrukcje wymagają mocniejszych, trwalszych materiałów budowlanych. Należy również zastosować wodoodporne i izolowane materiały, aby wytrzymać ciśnienie i wilgoć otaczającego gruntu. Na przykład beton i żelbet, drewno i stal to opłacalne materiały. Beton jest najczęstszym wyborem do budowy budynków osłoniętych ziemią ze względu na swoją wytrzymałość, trwałość i ognioodporność. Beton wylewany na miejscu jest stosowany w przypadku niekrytycznych elementów konstrukcyjnych, takich jak betonowe fundamenty, płyty podłogowe i ściany zewnętrzne o grubości mniejszej niż 6 stóp (1,8 metra) przykrycia ziemi, podczas gdy prefabrykowany żelbet można stosować do podłóg, ścian, i dachy. Betonowe elementy murowe powinny mieć grubość 8 cali (200 milimetrów) lub większą, z zastosowaniem „A” lub „H” ułatwiających umieszczanie elementów wokół pionowych prętów zbrojeniowych, w zależności od wymaganej integralności strukturalnej. Zwykle zaleca się stosowanie zaprawy typu S, zaczynu o minimalnej wytrzymałości 2000 psi (14 MPa) oraz płyty betonowej o minimalnej wytrzymałości 2500 psi (17 MPa) i grubości 4 cali (100 mm). Mur z cegły lub kamienia zbrojony prętami stalowymi można wykorzystać do budowy ścian, które będą poddawane bocznemu lub pionowemu naciskowi z okrywy gruntowej. Murowanie generalnie kosztuje mniej niż beton wylewany na miejscu. Drewno może być szeroko stosowane w budynkach osłoniętych ziemią do prac konstrukcyjnych i wewnętrznych, w tym podłóg, dachów i ścian zewnętrznych. Jednak drewniane ściany szkieletowe, które muszą wytrzymywać nacisk boczny, są ograniczone do głębokości zakopania jednej kondygnacji, gdy są używane jako materiał konstrukcyjny. Powyżej tej głębokości koszt gwałtownie wzrośnie przy użyciu drewna jako materiału konstrukcyjnego. Chociaż drewno może być tańsze niż inne materiały, brakuje mu wytrzymałości stali, dlatego może nie być idealnym rozwiązaniem jako materiał konstrukcyjny w niektórych domach osłoniętych ziemią, zwłaszcza w wilgotnych glebach. Stal jest używana do belek, kolumn, belek stropowych i zbrojenia murów. Zaletą jest to, że stal ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie, a wadą jest to, że musi być chroniona przed korozją, jeśli jest wystawiona na działanie powietrza, wody lub innych chemikaliów. Trzeba go efektywnie wykorzystywać, bo jest też drogi.

Wykop

W konstrukcjach osłoniętych ziemią często wykonuje się rozległe wykopy na placu budowy. Wykonano wykop o kilka stóp większy niż planowany obwód ścian, aby umożliwić dostęp do zewnętrznej strony ściany w celu uszczelnienia i izolacji.

Podwaliny

Po przygotowaniu terenu i ułożeniu przewodów zasilających wylewany jest żelbetowy fundament. Następnie instalowane są ściany. Zazwyczaj są one albo wylewane na miejscu, albo formowane na miejscu lub poza nim, a następnie przenoszone na miejsce. Najczęstszym wyborem jest żelbet. Proces jest powtarzany dla konstrukcji dachu. Jeśli ściany, podłoga i dach mają być wylewane na miejscu, można je wykonać za jednym razem. Może to zmniejszyć prawdopodobieństwo wystąpienia pęknięć lub przecieków w miejscach, w których beton stwardniał w różnym czasie. Fundamenty budynków projektowanych przez Vetscha budowane są w sposób konwencjonalny.

Ściany

Z powodzeniem zastosowano kilka różnych metod konstrukcji ścian zewnętrznych ( nośnych ) w schronach ziemnych. Należą do nich bloczki betonowe (konwencjonalnie łączone zaprawą lub klejone powierzchniowo), mur z kamienia , mur z drewna kordowego , wylewany beton i drewno poddane obróbce ciśnieniowej . Statki ziemne klasycznie wykorzystują ściany opon z ubitej ziemi, które są pracochłonne, ale poddawane są recyklingowi zużytych opon.

Oehler zalecił bardzo niskobudżetową metodę, którą nazwał „słupkiem, podporą i polietylenem”. Wiąże się to z zakopanymi drewnianymi słupkami pełniącymi rolę ramy, wzmocnionymi deskami iz barierą hydroizolacyjną z arkusza polietylenu między deskami a zasypką, ale bez fundamentu i niczego na podłodze oprócz plastikowego arkusza i wykładziny.

Niezabezpieczone drewno mające bezpośredni kontakt z gnijącymi ziemiami w ciągu pięciu lat od użytkowania w budowie schronów ziemnych, ale może być użyte do konstrukcji wsporczej w dobrze izolowanym i odpornym na wodę/wilgoć domu. Beton zbrojony jest najczęściej stosowanym materiałem konstrukcyjnym do budowy schronów ziemnych. Jest mocny i łatwo dostępny. Można użyć stali, ale musi ona być otoczona betonem, aby nie dopuścić do bezpośredniego kontaktu z glebą, która powoduje korozję metalu. Cegły i betonowe elementy murowe są również możliwymi opcjami w konstrukcji schronów ziemnych, ale muszą być wzmocnione, aby zapobiec ich przesuwaniu się pod naciskiem pionowym, chyba że budynek jest zbudowany z łukami i sklepieniami.

Niestety żelbet nie jest materiałem najbardziej przyjaznym dla środowiska. Przemysł betonowy pracuje nad rozwojem produktów, które są bardziej przyjazne dla środowiska w odpowiedzi na wymagania konsumentów. Produkty takie jak Grancrete i Hycrete stają się coraz bardziej dostępne. Twierdzą, że są przyjazne dla środowiska i zmniejszają lub eliminują potrzebę dodatkowej hydroizolacji. Jednak nie były one jeszcze szeroko stosowane w budowie schronów ziemnych.

Dach

Siatkowa metalowa konstrukcja z elastycznej siatki

Dach schronu nie może być pokryty ziemią (tylko nasyp ziemny) lub dach może podtrzymywać zielony dach z minimalną grubością ziemi. Ewentualnie większa masa ziemi może pokryć dach. Dachy takie muszą radzić sobie ze znacznie większym obciążeniem własnym i użytkowym (np. zwiększonym ciężarem wody w gruncie po deszczu czy śniegu). Wymaga to mocniejszej i solidniejszej konstrukcji nośnej dachu. Niektórzy radzą, aby warstwa ziemi na dachu była wystarczająca do utrzymania zielonego dachu (około 15 cm), ponieważ oznacza to mniejsze obciążenie konstrukcji. Zwiększenie ilości ziemi na dachu powyżej tej wartości daje jedynie niewielki wzrost korzyści przy jednoczesnym znacznym wzroście kosztów.

Pomimo tego, że znajduje się pod ziemią, odprowadzanie wody jest nadal ważne. Dlatego schrony ziemne zwykle nie mają płaskich dachów. Płaski dach jest też mniej odporny na ciężar ziemi. Projekty schronów ziemnych często mają łuki i płytkie kopułowe dachy, ponieważ ta forma dobrze znosi obciążenia pionowe. Jedna metoda wykorzystuje metal o drobnych oczkach wygięty do zamierzonego kształtu i przyspawany do szkieletu nośnego. Na tę siatkę natryskuje się beton tworząc dach. Terra-Dome (USA) jest firmą specjalizującą się w budowie domów osłoniętych ziemią i sprzedaje modułowy system betonowych kopuł przeznaczonych do zasypania ziemią. Inni zalecają stosowanie dachów o konstrukcji drewnianej o nachyleniu co najmniej 1:12, aby ułatwić drenaż . Dachy statków ziemnych są zwykle jednospadowe , klasycznie przy użyciu vigas .

Hydroizolacja

Na zewnątrz betonu nakładany jest system hydroizolacji. Najczęściej stosowany system hydroizolacji obejmuje warstwę ciekłego asfaltu, na którą nakłada się membranę wodoodporną o dużej gramaturze, a następnie końcowy płynny uszczelniacz wodny, który można natryskiwać. Bardzo ważne jest, aby upewnić się, że wszystkie szwy są dokładnie uszczelnione. Bardzo trudno jest zlokalizować i naprawić nieszczelności w systemie hydroizolacji po zakończeniu budowy. Kilka warstw stosuje się do hydroizolacji w konstrukcji schronów ziemnych. Pierwsza warstwa ma na celu uszczelnienie wszelkich pęknięć lub porów w materiałach konstrukcyjnych, pełniąc jednocześnie funkcję kleju do membrany wodoodpornej. Warstwa membrany jest często grubą, elastyczną folią polietylenową zwaną gumą EPDM . EPDM jest materiałem powszechnie stosowanym do budowy ogrodów wodnych, oczek wodnych i basenów. Materiał ten zapobiega również przebijaniu się korzeni przez hydroizolację. EPDM jest bardzo ciężki w obróbce i może zostać przegryziony przez niektóre pospolite owady, takie jak mrówki ogniste. Jest również wytwarzany z produktów petrochemicznych, co czyni go niezrównoważonym dla środowiska.

Istnieją różne powłoki cementopodobne, które można stosować jako hydroizolację. Produkt rozpyla się bezpośrednio na niezabezpieczoną powierzchnię. Wysycha i zachowuje się jak ogromna warstwa ceramiczna między ścianą a ziemią. Problem z tą metodą polega na tym, że jeśli ściana lub fundament przesunie się w jakikolwiek sposób, pęknie i woda może łatwo przez nie przeniknąć.

Bituthene (nazwa zarejestrowana) jest bardzo podobny do procesu nakładania trzech warstw tylko w jednym kroku. Jest już ułożony warstwami w arkuszach i ma samoprzylepny spód. Ręczna aplikacja jest taka sama jak w przypadku metody warstwowej, dodatkowo jest wrażliwa na słońce i musi być zakryta bardzo szybko po aplikacji.

Eco-Flex to przyjazna dla środowiska membrana hydroizolacyjna, która wydaje się bardzo dobrze działać na fundamentach, ale niewiele wiadomo na temat jej skuteczności w ochronie ziemi. Należy do grupy płynnych produktów hydroizolacyjnych do malowania. Głównym wyzwaniem związanym z tymi produktami jest ich staranne nakładanie, upewniając się, że każdy obszar jest pokryty odpowiednią grubością, a każde pęknięcie lub szczelina jest szczelnie uszczelniona.

bentonitowa to alternatywa najbardziej przyjazna dla środowiska. Jest to zjawisko naturalne i samoleczące. Wadą tego materiału jest to, że jest bardzo ciężki, trudny do zainstalowania przez właściciela / budowniczego i narażony na uszkodzenia termitów.

Bi-membrany były szeroko stosowane w całej Australii, gdzie 2 membrany są ze sobą połączone - zwykle 2 warstwy żywicy epoksydowej na bazie wody jako „uszczelniacz” i zatrzymują wewnętrzne ciśnienie pary wilgotnego betonu, eksplodujące pęcherzyki pary pod membraną, gdy są wystawione na działanie gorące Słońce. Siła wiązania żywicy epoksydowej z betonem jest silniejsza niż wewnętrzna siła wiązania betonu, więc membrany nie „zdmuchną” ściany na słońcu. Farby epoksydowe są bardzo kruche, dlatego nakłada się na nie warstwę wierzchnią z grubopowłokowej elastycznej membrany akrylowej na bazie wody w wielu warstwach w różnych kolorach, aby zapewnić pokrycie filmem — jest ona wzmocniona włókniną polipropylenową w narożnikach i przy zmianach kierunku.

Izolacja

Na zewnątrz hydroizolacji dodaje się jedną lub więcej warstw płyty izolacyjnej lub pianki. Jeśli wybrana izolacja jest porowata, dodaje się wierzchnią warstwę hydroizolacji. W przeciwieństwie do konwencjonalnego budynku, schrony ziemne wymagają izolacji na zewnątrz budynku, a nie wewnątrz ściany. Jednym z powodów jest to, że zapewnia ochronę wodoodpornej membrany przed uszkodzeniem przez mróz, innym jest to, że schron ziemny jest w stanie lepiej utrzymać pożądaną temperaturę. Istnieją dwa rodzaje izolacji stosowane w budowie schronów ziemnych. Pierwszym z nich są arkusze polistyrenu ekstrudowanego o zamkniętych komórkach. Zasadniczo wystarczające jest przyklejenie dwóch do trzech cali na zewnątrz hydroizolacji. Drugi rodzaj izolacji to pianka natryskowa (np. izolacja z pianki poliuretanowej). Sprawdza się to bardzo dobrze tam, gdzie kształt konstrukcji jest niekonwencjonalny, zaokrąglony lub trudno dostępny. Izolacja piankowa wymaga dodatkowej ochronnej warstwy wierzchniej, takiej jak folia lub filtr z włókniny, aby zapobiec przenikaniu wody.

W niektórych niskobudżetowych schronach ziemnych izolacja może nie być nakładana na ściany. Metody te opierają się na współczynniku U lub termicznej zdolności magazynowania ciepła samej ziemi poniżej warstwy szronu. Te projekty są jednak wyjątkiem i stwarzają ryzyko uszkodzenia przez fale mrozu w chłodniejszym klimacie. Teoria stojąca za projektami bez izolacji opiera się na wykorzystaniu masy termicznej ziemi do magazynowania ciepła, a nie na ciężkich konstrukcjach murowanych lub cementowych, które istnieją w typowym pasywnym domu solarnym. Jest to wyjątek od reguły, a niskie temperatury mogą sięgać do ziemi powyżej linii zamarzania, co powoduje, że izolacja jest konieczna dla uzyskania wyższych wydajności.

Zasypywanie

Po zakończeniu poprzednich etapów budowy, ziemia jest zasypywana pod ściany zewnętrzne, aby utworzyć nasyp. W zależności od właściwości odwadniających ziemia może nie nadawać się do umieszczenia w bezpośrednim kontakcie ze ścianą zewnętrzną. Niektórzy radzą, aby wierzchnią warstwę gleby i darń (darń) odłożyć od początkowego wykopu i wykorzystać na dach z trawy oraz umieścić jako najwyższą warstwę na nasypie.

Wykończenia

W domach z ziemi zaprojektowanych przez firmę Vetsch ściany wewnętrzne są wykończone tynkiem glinianym, który zapewnia doskonałą kompensację wilgoci. Tynk gliniany jest ostatecznie pokryty wapienną białą farbą cementową.

Przykłady

Australia

Szwajcaria

  • Osiedle Lättenstrasse („Domy na ziemi”) w Dietikon , autorstwa Petera Vetscha.

Zjednoczone Królestwo

Stany Zjednoczone

Galeria

Zobacz też

Tematy:

typy:

Aplikacje:

Zwolennicy:

Notatki

  • Berge, Bjørn. Ekologia materiałów budowlanych. Prasa architektoniczna, 2000.
  • Campbell, Stu. Książka Dom pod ziemią. Vermont: Garden Way, Inc., 1980.
  • De Mars, John. Hydrofobowe szopy betonowe Produkty z betonu z membraną hydrofobową, styczeń 2006 r. [2] .
  • Debord, David Douglas i Thomas R. Dunbar. Krajobrazy osłonięte ziemią. Nowy Jork: Wan Nostrand Reinhold Company, 1985.
  • Edelhart, Mike. Podręcznik projektowania schronienia dla ziemi. Książki o delfinach, 1982.
  • Miller, David E. W kierunku nowego regionalizmu. University of Washington Press, 2005.
  • Reid, Esmond. Zrozumienie budynków. MIT Press, 1984.
  • Podziemne Centrum Kosmiczne Uniwersytetu Minnesoty. Projekt obudowy osłoniętej ziemią. Firma Van Nostrand Reinhold, wyd. 1978 i wyd. 1979.
  • Wade, Herb, Jeffrey Cook, Ken Labs i Steve Selkowitz. Passive Solar: Podziały, okna, pod ziemią. Kansas City: Amerykańskie Towarzystwo Energii Słonecznej, 1983.

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Earth_shelter&oldid=1133806981 ”