Úkryt Země - Earth shelter

Podzemní stavby evropské doby atlantické železné viz Souterrain .
Země chráněný dům ve Švýcarsku ( Peter Vetsch )

Země přístřeší , označovaný také jako zemi dům , země bermed dům nebo podzemní dům , je struktura (obvykle dům ) se zemí ( půdou ) ke zdi, na střeše, nebo který je zcela pohřben pod zemí.

Země funguje jako tepelná hmota , což usnadňuje udržování stálé teploty vnitřního vzduchu, a proto snižuje náklady na energii na vytápění nebo chlazení.

Úkryt Země se stal relativně populárním po polovině 70. let, zejména mezi ekology . Tato praxe však existuje téměř tak dlouho, jak si lidé staví vlastní úkryty.

Definice

  • „Ukrývání Země je [...] obecný termín s obecným významem: projektování budov, ve kterém hraje půda nedílnou roli.“ Tato definice je však problematická, protože zemské struktury (např. Naražená země nebo klas ) nejsou obvykle považovány za zemské úkryty, protože jsou nad zemí.
  • „Budovu lze popsat jako chráněnou vůči Zemi, pokud má tepelně významné množství půdy nebo substrátu v kontaktu s jejím vnějším obalem, kde„ tepelně významné “znamená funkční přispění k tepelné účinnosti dané budovy.
  • "Konstrukce postavené s využitím zemské hmoty proti stěnám budov jako vnější tepelné hmoty, která snižuje tepelné ztráty a udržuje stabilní vnitřní teplotu vzduchu po celé roční období."
  • „Sídlo se zemskou pokrývkou střechy nebo zdí.“
  • „Domy, které byly postaveny pod zemí, buď částečně, nebo úplně.“
  • „Využití zemského krytu ke zmírnění a zlepšení životních podmínek v budovách.“

Dějiny

Raná historie

Chata Mandan, Severní Dakota. C. 1908
„Interiér chaty náčelníka Mandanů“: aquatint od Karla Bodmera z knihy „Maximilian, Prince of Wied's Travels in the Inside of North America, during the years 1832–1834“
Trávní dům v Sænautasel, Island .

Chráněná Země je jednou z nejstarších forem stavby. Předpokládá se, že zhruba od 15 000 př. N. L. Stěhovaví lovci v Evropě používali trávník a zeminu k izolaci jednoduchých kulatých chatrčí, které byly také zapuštěny do země. Využití nějaké formy stavby chráněné zeminou se nachází v mnoha kulturách v historii a je rozšířeno po celém světě. Obvykle se tyto příklady kultur využívajících budovy chráněné zemí vyskytují bez znalosti stavebních metod jinde. Tyto struktury mají mnoho různých forem a jsou označovány mnoha různými názvy. Obecné termíny zahrnují pit-house a zemlju .

Jeden z nejstarších příkladů bermingu, který se datuje přibližně před 5 000 lety, lze nalézt ve Skara Brae na Orknejských ostrovech u severního Skotska . Dalším historickým příkladem přízemních úkrytů na kopcích by byla Mesa Verde na jihozápadě USA. Tyto budovy jsou postaveny přímo na římsy a jeskyně na čelní straně útesů. Přední stěna je postavena z místního kamene a země, která obklopuje konstrukci.

V Severní Americe téměř každá domorodá americká skupina do určité míry používala chráněné struktury Země. Tyto stavby byly nazývány „ pozemské lóže “ (viz také: Barabara ). Když Evropané kolonizovali Severní Ameriku, byly na Great Plains běžné drny („soddies“) .

Rozkvět 70. – 80

1973 ropná krize viděl cena ropy dramaticky zvýšit, což ovlivnilo obrovské sociální, ekonomické a politické změny po celém světě. V kombinaci s rostoucím zájmem o alternativní životní styl a hnutí back-to-land se veřejnost v USA i jinde začala více zajímat o úsporu energie a ochranu životního prostředí.

Již v 60. letech 20. století v USA někteří inovátoři navrhovali současné zemské úkryty. Po ropné krizi a až do začátku 80. let 20. století došlo k novému oživení zájmu o výstavbu přístřešku/podzemního domu, který byl označen jako první vlna obydlí pokrytých zemí. Architekt Arthur Quarmby dokončil stavbu chráněnou proti Zemi v Holme v Anglii v roce 1975. Pojmenována „ Underhill “. Je zapsána v Guinnessově knize rekordů jako „první podzemní dům“ ve Velké Británii.

Většina publikací o úkrytu Země pochází z tohoto období, přičemž desítky knih věnovaných tomuto tématu byly publikovány v letech před rokem 1983. První mezinárodní konference o budovách chráněných Zemí se konala v Sydney v Austrálii v roce 1983. Druhá konference byla naplánována na 1986 v Minneapolis, USA.

Mezi další významné zastánce úkrytu Země aktivní v této době patří Mike Oehler , Rob Roy, John Hait, Malcolm Wells , Peter Vetsch , Ken Kern a další.

Moderní doba

V posledních 30 letech jsou chráněné domy na Zemi stále oblíbenější. Tato technika je běžnější v Rusku, Číně a Japonsku. Je možné, že severní Čína má více zemských úkrytů než kterýkoli jiný region. Odhaduje se, že v této zemi žije v podzemních domech přibližně 10 milionů lidí.

Někteří tvrdí, že v Evropě a Americe žijí v podzemí tisíce lidí. Pozoruhodnými evropskými příklady jsou „Pozemské domy“ švýcarského architekta Petera Vetsche. Ve Švýcarsku je asi 50 takových zemských úkrytů, včetně obytného sídla devíti zemských úkrytů (Lättenstrasse v Dietikonu ). Pravděpodobně nejznámějšími příklady moderního úkrytu Země v anglicky mluvícím světě jsou Earthships , značka pasivních solárních zemských úkrytů prodávaných společností Earthship Biotecture. Pozemské lodě jsou soustředěny v Novém Mexiku v USA, ale po celém světě se vyskytují méně často. V jiných oblastech, jako je Velká Británie, je úkryt Země neobvyklejší.

Architektura, inženýři a veřejnost často vnímají stavbu pozemních úkrytů jako nekonvenční způsob stavby. Techniky úkrytu Země se nestaly běžnou znalostí a velká část společnosti o tomto typu stavby budov neví. Obecně lze říci, že náklady na hloubení, zvýšená potřeba hydroizolace a požadavek, aby konstrukce odolávala větší hmotnosti ve srovnání s nadzemními domy, znamená, že úkryt Země zůstává relativně vzácný. V tomto ohledu má standard energetické náročnosti pasivního domu (PassivHaus) uplatňovaný na vzduchotěsné, superizolované nízko uhlíkové nebo nulově uhlíkové budovy v moderní době mnohem širší využití. V severní Evropě bylo postaveno více než 20 000 budov certifikovaných podle standardů PassivHaus. Někteří předpokládají, že v průběhu času bude snižování dostupnosti stavebních prostor a rostoucí potřeba a zájem o bydlení šetrné k životnímu prostředí běžnější úkryty Země.

Typy

Jsou popsány tři hlavní typy zemských úkrytů. Existují také velké rozdíly v přístupu k úkrytu Země, pokud jde o použité materiály a výdaje. Přístup „nízké technologie“ může zahrnovat přírodní stavební techniky, dřevěné sloupky a střechy ve stylu přístřešku, recyklaci materiálů, práci vlastníka, ruční výkopy atd. Relativně vyspělejší technologický přístup by byl větší s použitím betonu a oceli. I když je typicky energeticky účinnější post stavba, high -tech přístup má vyšší ztělesněnou energii a výrazně vyšší náklady.

Bermed

U typu bermed (také nazývaného „bunded“) je země nakloněna proti vnějším stěnám a svažuje se dolů od budovy. Berm může být částečný nebo celkový. Polární obrácená stěna může být bermedovaná, takže stěna směřující k rovníku zůstane nezakrytá (v mírných oblastech). Obvykle je tento typ zemního úkrytu postaven na nebo jen mírně pod původním stupněm . Vzhledem k tomu, že budova je nad původní úrovní terénu, je v porovnání s podzemní/plně zapuštěnou stavbou spojeno s problémy s vlhkostí méně problémů s vlhkostí a stavba je méně nákladná. Podle jedné zprávy zemní berming poskytoval 90-95% energetické výhody jako zcela podúrovňová struktura.

V kopci

Konstrukce v kopci (také nazývaná „země pokrytá“ nebo „výšková“) je místo, kde je zemský úkryt zasazen do svahu nebo svahu a země kromě zdí pokrývá i střechu. Nejpraktičtější aplikací je použití kopce směřujícího k rovníku (na jihu na severní polokouli a na severu na jižní polokouli ), směrem k aféliu (sever) v tropech nebo na východ těsně mimo tropy. V tomto typu úkrytu Země je pouze jedna odkrytá zeď, zeď směřující ven z kopce, všechny ostatní stěny jsou zasazeny do země/kopce. Toto je nejoblíbenější a energeticky nejúčinnější forma zemského úkrytu v chladném a mírném podnebí.

Podzemí

Skutečný podzemní (také nazývaný „komorový“ nebo „podzemní“) zemský úkryt popisuje dům, kde je vyhloubena zem, a dům je zasazen do nižší třídy. Mohou mít atrium nebo nádvoří postavené uprostřed přístřešku, které zajišťují dostatečné světlo a větrání. Atrium není vždy zcela uzavřeno vyvýšenou zemí, někdy se používá atrium ve tvaru písmene U, které je na jedné straně otevřené.

U atria zemského přístřešku bývají obytné prostory umístěny kolem atria. Uspořádání atria poskytuje mnohem méně kompaktní půdorys než jedno- nebo dvoupodlažní bermed/in hill design; proto je obvykle méně energeticky účinný, pokud jde o potřeby vytápění. Proto se návrhy atria nacházejí hlavně v teplejších klimatech. Atrium však má tendenci zadržovat vzduch, který je poté ohříván sluncem a pomáhá snižovat tepelné ztráty. Návrhy atrií jsou vhodné pro plochá stanoviště a jsou poměrně běžné.

Jiné typy

V závislosti na tom, jaká definice ochrany Země je použita, jsou někdy zahrnuty i jiné typy. V domech propusti („Cut and Cover“) jsou prefabrikované betonové kontejnery a trubky o velkém průměru uspořádány do spojovacího designu, aby vytvořily obytný prostor, a poté zasypány zeminou. Experimentální konstrukční návrh z osmdesátých let Japonska, vytvořený jako „ Alice City “, navrhoval použít širokou a hlubokou válcovou šachtu zapuštěnou do země s klenutou střešní střechou. Umělé jeskyně lze vybudovat vytvořením tunelu do země. Spekulovalo se také o stavbě skleníků pod zemí. V podzemí by mohly být postaveny školy, obchodní centra, vládní budovy a další budovy.

Aplikace

Aktivní a pasivní solární

Zemní úkryt je často kombinován se solárními topnými systémy. V zemských úkrytech se nejčastěji používá využití pasivních solárních návrhových technik. Na většině severní polokoule je nejúčinnější aplikací pro pasivní sluneční soustavy struktura orientovaná na jih se severní, východní a západní stranou pokrytou zemí . Pro solární tepelné zisky je zásadní velké okno s dvojitým zasklením, trojsklem, pokrývající většinu délky jižní stěny. Je užitečné doprovázet okno izolovanými závěsy, které chrání před ztrátou tepla v noci. V letních měsících se také používá převis nebo nějaký druh stínícího zařízení k blokování přebytečného slunečního zisku.

Pasivní roční skladování tepla

Pasivní roční akumulace tepla je koncepce budovy teoreticky vytvořená pro celoroční konstantní teplotu v zemském krytu pomocí pasivního solárního ohřevu s přímým ziskem a efektu tepelné baterie trvající několik měsíců. Tvrdí se, že zemský přístřešek navržený podle těchto zásad by v létě ukládal sluneční teplo a v zimních měsících jej uvolňoval pomalu, aniž by bylo potřeba dalších forem vytápění. Tuto metodu poprvé popsal vynálezce a fyzik John Hait ve své knize z roku 1983. Hlavní součástí je izolovaný a vodotěsný „deštník“, který vyčnívá ze zemského úkrytu několik metrů ve všech směrech. Odtud pochází výraz „deštník“. Země pod tímto deštníkem je udržována v teple a suchu vzhledem k okolní Zemi, která podléhá neustálým denním a sezónním teplotním změnám. To vytváří velkou tepelnou akumulační oblast Země, ve skutečnosti obrovskou tepelnou hmotu. Teplo je získáváno pasivní solární energií v zemském krytu a přenášeno do okolní Země vedením. Když tedy teplota v zemském krytu klesne pod teplotu v okolní zemi, teplo se do zemského krytu vrátí. Po určité době je dosaženo stabilní teploty, která je průměrem ročních teplotních změn ve vnějším prostředí. Někteří kritizují tuto techniku ​​(spolu s technikou úkrytu Země jako celku) a uvádějí obavy, včetně obtížnosti a nákladů na stavbu, vlhkosti a nedostatku důkazů.

Roční geo solar

Jiný návrh zaměřený na pasivní sezónní skladování energie, anualizovaný geo solar je někdy aplikován na zemské úkryty.

Větrání zemskou trubicí

Pasivní chlazení, které nasává vzduch ventilátorem nebo prouděním ze vzduchu o téměř konstantní teplotě do podzemních chladicích trubek Země a poté do obytného prostoru domu. To také poskytuje čerstvý vzduch cestujícím a výměnu vzduchu požadovanou ASHRAE .

Srovnání se standardním bydlením

Výhody

V roce 1981 Oehler propagoval svůj nízkorozpočtový návrh budovy (jednoduchá díra v zemi se stěnami z dřevěných prken podložených plastovými fóliemi) tvrzením, že nepotřebuje žádný základ, používá méně stavebního materiálu a práce, má méně údržby, je esteticky příjemný, měl v té době nižší sazbu zdanění v USA, stál méně za regulaci teploty, byl méně ovlivněn bouřlivým počasím, měl potrubí, které by nezamrzlo, když vstoupily do domu, byly „ekologicky zdravé“, relativně ohnivzdorné, zvukotěsné a měly větší zahradní prostor ve srovnání s běžným domem na podobně velkém pozemku.

Také tvrdil, že pohled z okna pod zemí je lepší než z jiných oken, a že podlaha, kterou použil ve svém podzemním domě (plastové fólie přes holé nečistoty), byla „lepší“ než to, co je k dispozici jinde.

Tvrdil, že v návrhu poskytne vestavěný skleník.

Tvrdil, že jeho domovy by mohly být použity jako úkryty pro spád v případě jaderných válek, a také tvrdil, že v případě úplného společenského kolapsu bude jeho návrh v případě náhodných útoků lépe obhajitelný než běžný dům a že bude lepší ukrytý před potenciálními nepřáteli (bez mapy a neznámý v této oblasti). Věřil, že v podzemí budou obyvatelé lépe chráněni před „atmosférickým zářením“ ( Fallout ). Protože jeho design nebyl vodotěsný, člověk by byl „blíže ke zdroji vody“ a mohl by potenciálně jednoduše vykopat studnu uprostřed místnosti.

Dále tvrdil, že někdo může postavit jeden z jeho návrhů bez ohledu na dovednosti nebo schopnosti za pouhých 50 dolarů.

Pasivní vytápění a chlazení

Schéma znázorňující účinek tepelné hmoty a izolace ve struktuře chráněné zeminou. osa y představuje teplotu; osa x představuje čas. Modrá čára: kolísání vnější teploty mezi denním maximem a minimem noci (může také představovat letní maximum a kolísání minimální teploty v zimě v delším časovém období). Červená čára: Vnitřní teplota. 1: Fázové posunutí (zpoždění mezi maximální/minimální vnější teplotou a vnitřní teplotou). 2: Amplitudové tlumení (snížení maximální nebo minimální vnitřní teploty vzhledem k vnější teplotě).

Zhutněná Země díky své hustotě působí jako tepelná hmota , což znamená, že ukládá teplo a opět jej pomalu uvolňuje. Zhutněná zemina je více vodičem tepla než izolátorem. Půda má hodnotu R asi 0,65-R na centimetr (0,08-R na 1 palec) nebo 0,25-R na 1 palec. Změny hodnoty R půdy lze přičíst různým úrovním půdní vlhkosti, přičemž nižší hodnoty R se zvyšující úrovní vlhkosti. Nejpovrchnější vrstva Země je obvykle méně hustá a obsahuje kořenové systémy mnoha různých rostlin, takže působí spíše jako tepelná izolace , což znamená, že snižuje rychlost protékající skrz ni.

Přibližně 50% tepla ze Slunce je absorbováno na povrchu. V důsledku toho se teplota na povrchu může značně lišit podle cyklu den / noc, podle počasí a zejména podle sezóny. V podzemí jsou tyto teplotní změny tupé a zpožděné, nazývané tepelné zpoždění . Tepelné vlastnosti Země tedy znamenají, že v zimě bude teplota pod povrchem vyšší než teplota povrchového vzduchu, a naopak v létě bude teplota Země nižší než teplota povrchového vzduchu.

V dostatečně hlubokém bodě pod zemí zůstává teplota po celý rok konstantní a tato teplota je přibližně průměrem letních a zimních teplot. Zdroje se liší v uvedených hodnotách pro tuto hlubokou zemskou konstantní teplotu (také nazývanou korekční faktor amplitudy). Hlášené hodnoty zahrnují 5–6 m (16–20 ft), 6 m (20 ft), 15 m (49 ft), 4,25 m (13,9 ft) pro suchou půdu a 6,7 ​​m (22 ft) pro mokrou půdu. Pod touto úrovní se teplota zvyšuje v průměru o 2,6 ° C (4,68 ° F) každých 100 m (330 ft) v důsledku tepla stoupajícího z nitra Země.

Denní změny teploty mezi maximální a minimální teplotou lze modelovat jako vlnu, stejně jako sezónní změny teploty (viz diagram). V architektuře se vztah mezi maximálními výkyvy vnější teploty ve srovnání s vnitřní teplotou označuje jako tlumení amplitudy (nebo faktor teplotní amplitudy). Fázové řazení je doba, za kterou se minimální vnější teplota dostane do interiéru.

Částečné pokrytí budovy zeminou přispívá k tepelné hmotě stavby. V kombinaci s izolací to má za následek jak tlumení amplitudy, tak fázové posunutí. Jinými slovy, struktury chráněné Zemi přijímají jak stupeň chlazení v létě, tak topení v zimě. To snižuje potřebu dalších opatření pro vytápění a chlazení a šetří energii. Potenciální nevýhodou tepelně masivní budovy v chladnějších klimatech je, že po delší době chladu, kdy se vnější teplota opět zvyšuje, vnitřní teplota struktur obvykle zaostává a zahřívání trvá déle (za předpokladu, že neexistuje jiná forma vytápění).

Snížení infiltrace vzduchu uvnitř zemského krytu může být výhodné. Vzhledem k tomu, že tři stěny stavby jsou obklopeny převážně Zemí, je vnějšímu vzduchu vystaveno jen velmi málo povrchu. To zmírňuje problém s teplým vzduchem unikajícím z domu mezerami kolem oken a dveří. Zemní stěny navíc chrání před chladnými zimními větry, které by jinak mohly proniknout do těchto mezer. To se však také může stát potenciálním problémem kvality vnitřního ovzduší. Klíčová je zdravá cirkulace vzduchu.

V důsledku zvýšené tepelné hmoty konstrukce, tepelného zpoždění Země, ochrany proti nežádoucímu infiltraci vzduchu a kombinovaného využití pasivních solárních technik je potřeba dodatečného vytápění a chlazení minimální. Ve srovnání s domy typických staveb proto dochází k drastickému snížení spotřeby energie v domácnosti.

Ochrana proti větru

Jedinečná architektura pozemských domů je chrání před silnými vichřicemi. Silný vítr je nemůže odtrhnout ani převrhnout. Konstrukční inženýrství a především nedostatek rohů a odkrytých částí (střecha) odstraňují zranitelné povrchy, které by jinak utrpěly v důsledku bouřky.

Ochrana krajiny a využívání půdy

Ve srovnání s konvenčními budovami se pozemské domy mohou hodit do jejich okolí. Půdy pokryté střechy skrývají budovu v krajině.

Někteří tvrdí, že způsob stavby je výhodný pro fixaci půdy na střeše dusíkem, protože jinak by byla pokryta základem tradičního domu. Na rozdíl od běžných střech umožňují střechy pozemních domů rostlinám polopřirozeně růst na nich.

Takové domy mohou být také postaveny jako řadové stavby ve svahu v kopcovitém terénu.

Požární ochrana

Ve srovnání s jinými stavebními materiály, jako je dřevo, mají zemní domy účinnou protipožární ochranu, a to jak z důvodu použití betonu, tak izolačním materiálem poskytovaným střechou. Vezmeme -li si příklad pozemských lodí, je hlášen případ, kdy struktura přežila požár lépe ve srovnání s jinými typy budov.

Ochrana před zemětřesením

Zatímco obyvatelé domovů chráněných zemí hlásí menší zemětřesení, domovy jsou odolné proti velkým zemětřesením, protože jejich podzemní povaha jim umožňuje pohybovat se zemí. Představte si malý větvičkový domek sedící na vaně s hlínou: Zatřeste hlínou a dům bude tančit a stresovat. Pokud ale zahrabete dům do hlíny, můžete vanou zatřást, aniž byste dům tolik namáhali.

Střešní výsadba

Pokrytí střechy se provádí pomocí vytěženého materiálu, do kterého lze sázet rostliny.

Přežití jaderné bomby

Vzhledem k hmotnosti Země mezi obytnou oblastí pozemského domu a povrchovým stupněm nabízí pozemský dům významnou ochranu před poškozením nárazem/výbuchem nebo spadem spojeným s jadernou bombou.

Zvukotěsné

Zemské přístřešky mohou poskytovat soukromí od sousedů a také odhlučnění. Půda poskytuje akustickou ochranu proti vnějšímu hluku. To může být velkým přínosem v městských oblastech nebo v blízkosti dálnic.

Nevýhody

Finanční náklady

Celkové náklady na stavbu domu ovlivňují tři hlavní faktory, a to složitost návrhu, použité materiály a to, zda vlastník (vlastníci) provádí část stavby nebo celou stavbu, nebo za ni platí ostatním. Vlastní domy se složitým designem bývají dražší a jejich stavba trvá déle než skladové domy. Domy, které používají drahé materiály, budou dražší než domy, které používají levné materiály. Práce vlastníka může dramaticky snížit náklady na stavbu.

Projekty chráněné před Zemí i stavba běžných domů mají značnou variabilitu v designu, použitých materiálech a práci. Jako takové je obtížné provést přesné srovnání nákladů mezi těmito dvěma, obecně je však úkryt Země mnohem dražší.

Malý „podzemní dům“ postavený ve stylu Oehlera, jako jednoduchá, nevodotěsná díra v zemi s jednoduchými prkny a plastovou fólií na zeď, a to navzdory využití volné práce (ignorování nákladů příležitosti, kdy není čas jít) do práce) a recyklovaných materiálů, např. oken a prken na zeď, se odhaduje o 30% levnější na stavbu ve srovnání s placením dodavatele stavby běžného domu za použití nových stavebních materiálů za standardní ceny, ačkoli Oehlerův návrh rychle zhnije a po několika letech zkolabovat.

Zvláštním faktorem, který silně ovlivňuje cenu zemského úkrytu, je množství Země, které jej pokrývá. Čím více zeminy pokrývá konstrukci, tím větší jsou náklady na konstrukci schopnou odolat zatížení (viz také: Střecha ). Dalším důležitým nákladovým faktorem, který bývá pro zemní úkryty jedinečný, je hloubení staveniště a zasypávání. Množství hydroizolace je také nákladnější. Na druhou stranu by zemní úkryty měly mít nižší náklady na údržbu, protože jsou většinou pokryty málo odkrytým exteriérem.

Mnoho finančních institucí zcela vylučuje financování domů chráněných zemí nebo požaduje, aby byl tento typ majetku pro tuto oblast společný.

Složitost designu

Celkově je navrhování zemského úkrytu technicky náročnější ve srovnání s běžným domovem. Vzhledem k neortodoxnímu designu a výstavbě domů chráněných Zemí může být nutné prozkoumat a/nebo se v nich orientovat podle místních stavebních předpisů a vyhlášek. Mnoho stavebních společností má omezené nebo žádné zkušenosti s výstavbou chráněnou proti Zemi, což potenciálně ohrožuje fyzickou konstrukci i těch nejlepších návrhů. Specifická architektura pozemských domů obvykle vede k nespravedlivým, kulatým stěnám, což může způsobovat problémy s výzdobou interiéru, zejména pokud jde o nábytek a velké obrazy.

Opravy stěn jsou velmi náročné na údržbu; a může vyžadovat přehodnocení a přestavbu domu od nuly.

Zemní úkryt nelze rozšířit o další místnost - to bude vyžadovat rozbití hydroizolačního tmelu oplášťujícího betonové stěny budovy.

Udržitelnost

V „zelené budově“ jsou popsány čtyři „celoživotní“ fáze budovy, a to materiálové zdroje, stavba, užívání a dekonstrukce ( posouzení životního cyklu ). Pojmy budovy s nulovou a negativní uhlíkovou stopou se vztahují na čisté emise skleníkových plynů v těchto čtyřech fázích. Nabízí se proto otázky, zda jsou určité struktury skutečně šetrné k životnímu prostředí. Například suroviny musí být extrahovány ze země, přepraveny a poté zpracovány na stavební materiály a znovu přepraveny, aby byly prodány a nakonec přepraveny na staveniště. V každé z těchto fází lze použít mnoho fosilních paliv.

Zemní úkryt často vyžaduje těžší stavební materiály, aby odolaly hmotnosti Země vůči zdem a/nebo střeše. Zejména železobeton je třeba použít v mnohem větším množství na budovu. Výroba betonu je hlavním zdrojem skleníkových plynů.

Použité materiály mají tendenci být biologicky nerozložitelné látky. Protože materiály musí zadržovat vodu, jsou často vyrobeny z plastů. Výkop lokality je také drasticky časově a pracovně náročný. Celkově je konstrukce srovnatelná s konvenční stavbou, protože budova vyžaduje minimální úpravy a výrazně menší údržbu.

Vlhkost a kvalita vzduchu v interiéru

Problémy s prosakováním vody, vnitřní kondenzací , špatnou akustikou a špatnou kvalitou vnitřního vzduchu mohou nastat, pokud nebyl zemní kryt správně navržen a větrán. Velmi vysoká úroveň vlhkosti může umožnit růst plísní nebo plísní, spojený se zatuchlým zápachem a potenciálně se zdravotními problémy. Podzemní orientace mnoha domovů chráněných zemí může umožnit akumulaci radonového plynu (o kterém je známo, že zvyšuje riziko rakoviny plic) nebo jiných nežádoucích materiálů (např. Vypouštění plynů ze stavebních materiálů).

Hrozba prosakování vody se vyskytuje kolem oblastí, kde byly prostupovány hydroizolační vrstvy. Země se obvykle usazuje postupně. Větrací otvory a potrubí vystupující ze střechy mohou kvůli možnosti pohybu způsobit specifické problémy. Prefabrikované betonové desky mohou mít průhyb 1/2 palce nebo více, když je na ně navrstvena zemina/půda. Pokud jsou průduchy nebo potrubí během této výchylky pevně drženy na svém místě, výsledkem je obvykle porucha hydroizolační vrstvy. Aby se tomu zabránilo, mohou být větrací otvory umístěny na jiných stranách budovy (kromě střechy) nebo mohou být instalovány samostatné segmenty potrubí. Lze také použít užší trubku ve střeše, která pohodlně zapadne do většího segmentu budovy. Hrozbu prosakování vody, kondenzace a špatnou kvalitu vnitřního vzduchu lze překonat správnou hydroizolací a větráním.

Omezené přirozené světlo

Navzdory velkým oknům (obvykle směřujícím na jih na severní polokouli ) má mnoho domů chráněných před zemí tmavé oblasti v oblastech naproti oknům. Veškeré přirozené světlo přicházející z jedné strany domova může poskytnout „tunel nebo jeskynní efekt“.

Riziko kolapsu

Zprávy o kolapsu se zdají být vzácné. V jednom případě autor a zastánce zemského úkrytu zemřel, když se na něj zřítila zemská střecha, kterou navrhl.

Omezené únikové cesty

Ve srovnání s nadzemním domem mohou mít zemní úkryty v případě nouze omezené únikové cesty, které mohou selhat při průchodu a stavebních předpisech.

Legální problémy

Zemský úkryt nemusí být možné přizpůsobit stávajícím místním stavebním předpisům a nesmí být legálně obýván.

Design a konstrukce

Design

Země chráněné domy jsou často stavěny s ohledem na úsporu energie a úspory. Specifické konstrukce zemních úkrytů umožňují maximální úspory. Pro bermed nebo in-hill stavby, společný plán je umístit všechny obytné prostory na straně domu čelem k rovníku (nebo na sever nebo na východ, v závislosti na zeměpisné šířce). To poskytuje maximální sluneční záření do ložnic, obývacích pokojů a kuchyňských prostor. Místnosti, které nevyžadují přirozené denní světlo a rozsáhlé vytápění, jako je koupelna, sklad a technická místnost, se obvykle nacházejí na opačné straně (nebo v kopci) úkrytu. Tento typ dispozice lze také transponovat do dvoupodlažního domu s oběma úrovněmi zcela pod zemí. Tento plán má nejvyšší energetickou účinnost v chráněných domech na Zemi díky kompaktní konfiguraci a struktuře ponořené hlouběji v zemi. To mu poskytuje větší poměr zemského krytu k odkryté zdi než přízemní úkryt.

Typ půdy je jedním z podstatných faktorů při plánování lokality. Půda musí zajistit dostatečnou únosnost a odvodnění a pomoci udržet teplo. S ohledem na drenáž je nejvhodnějším typem půdy pro zemní úkryt směs písku a štěrku . Dobře tříděné štěrky mají velkou únosnost (asi 8 000 liber na čtvereční stopu), vynikající odvodnění a nízký potenciál zvedání mrazem . Písek a jíl mohou být náchylné k erozi . Hliněné půdy, přestože jsou nejméně náchylné k erozi, často neumožňují řádné odvodnění a mají vyšší potenciál pro mráz. Jílové půdy jsou náchylnější k tepelnému smršťování a roztahování. Vědomí obsahu vlhkosti v půdě a kolísání tohoto obsahu v průběhu roku pomůže předcházet potenciálním problémům s ohřevem. V některých půdách mohou být problematické také mrazy. Jemnozrnné půdy nejlépe udržují vlhkost a jsou nejnáchylnější na kypření. Několik způsobů, jak se chránit před kapilárním působením odpovědným za mrazové vlny, je umístění základů pod mrazivou zónu nebo izolační povrch země kolem mělkých základů, výměna půd citlivých na mráz zrnitým materiálem a přerušení kapilárního odvodu vlhkosti vložením hrubší drenážní vrstvy materiál ve stávající půdě.

Voda může způsobit potenciální poškození zemských úkrytů, pokud by se kolem přístřešku zdržela. Vyhýbat se místům s vysokou hladinou podzemní vody je zásadní. Odvodnění, povrchové i podpovrchové, musí být řádně ošetřeno. Hydroizolace aplikovaná na budovu je zásadní.

Návrhy atrií mají zvýšené riziko záplav, takže okolní pozemky by se ze všech stran měly svažit od konstrukce. Odtoková trubka na obvodu okraje střechy může pomoci zachytit a odstranit další vodu. U domků s bermedem se doporučuje záchytný žlab na vrcholu bermy podél okraje střechy. Nápomocná je také záchytná drenážní stěna uprostřed bermy nebo zadní část bermy může být terasovitě opřena o opěrné zdi. Na svažitých místech může odtok způsobit problémy. K odvádění vody kolem domu lze postavit drenážní svod nebo vpust, nebo lze instalovat štěrkopískový příkop s odtokovou taškou spolu s patními vpusti.

Je třeba také vzít v úvahu stabilitu půdy, zejména při hodnocení svažitého terénu. Tyto svahy mohou být ze své podstaty stabilní, když zůstanou samy, ale řezání do nich může značně ohrozit jejich strukturální stabilitu. Opěrné zdi a zásypy mohou být postaveny tak, aby držely svah před stavbou přístřešku.

Na relativně plochém pozemku je nejvhodnější plně zapuštěný dům s otevřeným dvorem. Na svažitém pozemku je dům zasazen přímo do kopce. Sklon bude určovat umístění okenní stěny; nejpraktičtější orientací v mírném až chladném podnebí je jižní orientovaná exponovaná zeď na severní polokouli (a na severní straně na jižní polokouli) kvůli solárním výhodám. Nejpraktičtější orientací v tropech nejblíže k rovníku je severní orientace k aphelionu (nebo snad severovýchod), aby se zmírnily teplotní extrémy. Těsně před tropy může být nejpraktičtějším způsobem, jak se vyhnout odpolednímu přebytku tepla, dům orientovaný na východ nebo, pokud je poblíž západního pobřeží, expozice východního konce a západního konce se dvěma dlouhými stranami zapuštěnými do země.

V závislosti na regionu a místě zvoleném pro stavbu chráněnou Zemi se přínosy a cíle stavby zemského krytu liší. Pro chladné a mírné podnebí cíle spočívají v udržení zimního tepla, zamezení infiltrace, přijímání zimního slunce, používání tepelné hmoty, zastínění a větrání v létě a vyhýbání se zimním větrům a chladným kapsám. Pro horké a suché podnebí patří cíle maximalizace vlhkosti, zajištění letního stínu, maximalizace pohybu vzduchu v létě a zachování zimního tepla. Pro horké a vlhké podnebí patří cíle vyhýbat se letní vlhkosti, zajistit letní větrání a udržet zimní teplo.

Regiony s extrémními denními a sezónními teplotami zdůrazňují hodnotu Země jako tepelné hmoty. Tímto způsobem je zemní úkryt nejefektivnější v oblastech s vysokými potřebami chlazení a vytápění a vysokými teplotními rozdíly. V oblastech, jako jsou jihovýchodní Spojené státy, může úkryt Země vyžadovat další péči při údržbě a stavbě kvůli problémům s kondenzací s ohledem na vysokou vlhkost. Teplota půdy v této oblasti může být příliš vysoká na to, aby umožnila ochlazování Země, pokud teploty kolísají jen mírně ze dne na noc. Přednostně by mělo být dostatečné zimní sluneční záření a dostatečné prostředky pro přirozené větrání. Vítr je kritickým aspektem, který je třeba při plánování lokality vyhodnotit, a to z důvodů týkajících se chladu a tepelných ztrát, jakož i větrání úkrytu. Na severní polokouli se svahy orientované na jih vyhýbají chladným zimním větrům, které se obvykle vanou ze severu. Plně zapuštěné přístřešky také nabízejí dostatečnou ochranu před těmito drsnými větry. Atria ve struktuře však mají schopnost způsobit menší turbulence v závislosti na velikosti. V létě je užitečné využít převládajících větrů. Vzhledem k omezenému uspořádání oken ve většině zemních úkrytů a odolnosti proti pronikání vzduchu může vzduch v konstrukci stagnovat, pokud není zajištěno řádné větrání. Využíváním větru může docházet k přirozenému větrání bez použití ventilátorů nebo jiných aktivních systémů. Znalost směru a intenzity sezónních větrů je zásadní pro podporu příčné ventilace. K dosažení tohoto efektu jsou větrací otvory obvykle umístěny ve střeše bermedových nebo plně zapuštěných přístřešků.

Vykopávka

Při stavbě chráněné zeminou se na stavbě často provádí rozsáhlé výkopy. Je proveden výkop o několik stop větší, než je plánovaný obvod stěn, aby byl umožněn přístup k vnější straně stěny pro hydroizolaci a izolaci.

Nadace

Jakmile je místo připraveno a instalovány inženýrské sítě, vylije se železobetonový základ. Poté se instalují stěny. Obvykle se buď nalijí na místo, nebo se vytvoří buď na místě, nebo mimo něj, a poté se přesunou na místo. Nejčastější volbou je železobeton. Proces se opakuje u střešní konstrukce. Pokud se mají stěny, podlaha a střecha nalít na místo, je možné je vyrobit jediným nalitím. To může snížit pravděpodobnost vzniku trhlin nebo netěsností ve spojích, kde beton v různých dobách vytvrzoval. Základ budov navržených společností Vetsch je postaven konvenčně.

Zdi

Úspěšně bylo použito několik různých metod konstrukce vnějších ( nosných ) stěn v zemních úkrytech. Patří sem betonový blok (buď konvenčně maltovaný nebo s povrchovou vazbou), kamenné zdivo , zdivo z kordového dřeva , litý beton a tlakově ošetřené dřevo . Pozemní lodě klasicky používají narazené stěny zemních pneumatik, které jsou náročné na práci, ale použité pneumatiky recyklují.

Oehler předepsal metodu s velmi nízkým rozpočtem, kterou nazval „sloupek, podepření a polyethylen“. To zahrnuje zakopané dřevěné sloupky, které budou působit jako rám, podložené prkny a s hydroizolační bariérou z polyetylenového plechu mezi prkny a zásypem, ale žádný základ a nic na podlaze kromě plastového plechu a koberce.

Neošetřené dřevo shnije do pěti let od použití při stavbě zemních úkrytů. Železobeton je nejčastěji používaným konstrukčním materiálem při stavbě zemních úkrytů. Je silný a snadno dostupný. Lze použít ocel, ale musí být uzavřena betonem, aby nebyla v přímém kontaktu s půdou, která koroduje kov. Cihly a betonové zdicí jednotky jsou také možnými variantami v konstrukci zemních úkrytů, ale musí být vyztuženy, aby se nemohly posouvat pod svislým tlakem, pokud není budova postavena s oblouky a klenbami.

Železobeton bohužel není ekologicky nejudržitelnějším materiálem. Betonářský průmysl pracuje na vývoji produktů, které jsou šetrnější k životnímu prostředí v reakci na požadavky spotřebitelů. Produkty jako Grancrete a Hycrete jsou stále dostupnější. Tvrdí, že jsou šetrné k životnímu prostředí a buď snižují, nebo eliminují potřebu dodatečné hydroizolace. Ty však dosud nebyly ve výstavbě zemských úkrytů široce používány.

Střecha

Konstrukce síťoviny z kovové síťoviny

Střecha zemního úkrytu nesmí být pokryta zeminou (pouze zemní zábrana) nebo střecha může podporovat zelenou střechu s minimální tloušťkou zeminy. Alternativně může střechu pokrýt větší masa Země. Takové střechy musí zvládat výrazně větší mrtvé zatížení a živé zatížení (např. Zvýšenou hmotnost vody v zemi po dešti nebo sněhu). To vyžaduje silnější a podstatnější střešní nosnou konstrukci. Někteří doporučují mít na střeše dostatečnou tloušťku zeminy, aby byla zachována zelená střecha (přibližně 6 palců / 15 cm), protože to znamená menší zatížení konstrukce. Zvýšení množství zeminy na střeše v minulosti to přináší jen mírné zvýšení přínosů a současně výrazně zvyšuje náklady.

Navzdory tomu, že je podzemní, je odvod vody stále důležitý. Zemní úkryty proto nemají ploché střechy. Plochá střecha je také méně odolná vůči hmotnosti Země. Je běžné, že konstrukce přístřešků mají oblouky a mělké klenuté střechy, protože tato forma dobře odolává svislému zatížení. Jedna metoda používá jemně pletený kov ohnutý do zamýšleného tvaru a přivařený k nosné armatuře. Na tento síťový beton se nastříká střecha. Terra-Dome (USA) je společnost specializující se na stavbu domů chráněných před zemí a prodává modulární systém betonových kopulí určených k pokrytí zeminou. Jiní radí používání dřeva zarámovaná , sedlovými střechami s roztečí alespoň 1:12 podporovat odvodnění. Střechy pozemských lodí bývají jednostranné , klasicky využívající vigas .

Hydroizolace

Na vnější stranu betonu je aplikován hydroizolační systém. Nejčastěji používaný hydroizolační systém zahrnuje vrstvu tekutého asfaltu, na kterou je připevněna těžká vodotěsná membrána, po níž následuje finální tekutý vodní tmel, který lze nastříkat. Je velmi důležité zajistit, aby všechny švy byly pečlivě utěsněny. Po dokončení stavby je velmi obtížné lokalizovat a opravit netěsnosti hydroizolačního systému. Několik vrstev se používá k hydroizolaci při stavbě zemních krytů. První vrstva je určena k utěsnění všech trhlin nebo pórů v konstrukčních materiálech a funguje také jako lepidlo pro vodotěsnou membránu. Membránová vrstva je často silná pružná polyetylenová fólie nazývaná EPDM kaučuk . EPDM je materiál obvykle používaný při stavbě vodní zahrady, jezírka a bazénu. Tento materiál také zabraňuje hrabání kořenů hydroizolací. EPDM je velmi těžké pracovat a může být žvýkán některým běžným hmyzem, jako jsou mravenci ohně. Je také vyroben z petrochemie, takže je ekologicky neudržitelný.

Jako hydroizolaci lze použít různé cementové nátěry. Produkt se nastříká přímo na nechráněný povrch. Suší a působí jako obrovská keramická vrstva mezi zdí a zemí. Problém této metody spočívá v tom, že pokud se zeď nebo základ jakkoli posune, praskne a voda přes ni snadno pronikne.

Bituthen (registrovaný název) je velmi podobný procesu třívrstvého vrstvení pouze v jednom kroku. Dodává se již navrstvený v listech a má samolepicí podložku. Ruční nanášení je stejné jako u metody vrstvení, navíc je citlivé na slunce a musí být zakryto velmi brzy po aplikaci.

Eco-Flex je ekologická hydroizolační membrána, která vypadá, že funguje velmi dobře na základech, ale o její účinnosti v zemním úkrytu se toho moc neví. Patří do skupiny tekutých nátěrů na hydroizolaci. Hlavní výzvou těchto produktů je, že musí být pečlivě aplikovány a zajistit, aby každá oblast byla pokryta správnou tloušťkou a aby každá prasklina nebo mezera byla pevně utěsněna.

Bentonitový jíl je alternativou, která je nejvíce šetrná k životnímu prostředí. Přirozeně se vyskytuje a samoléčí. Nevýhodou tohoto materiálu je, že je velmi těžký, obtížně se instaluje pro majitele/stavitele a podléhá poškození termity.

Bi-membrány byly široce používány po celé Austrálii, kde jsou 2 membrány spárovány dohromady-typicky 2 vrstvy epoxidu na vodní bázi jako 'tmel' a zastavují vnitřní tlak par vlhkého betonu explodující bubliny páry pod membránou, když jsou vystaveny horké slunce. Pevnost spojení epoxidu s betonem je silnější než vnitřní pevnost betonu, takže membrány na slunci „neodfouknou“ ze zdi. Epoxidy jsou velmi křehké, takže jsou spárovány s vrchním nátěrem z vysoce pružné flexibilní akrylové membrány na vodní bázi ve více vrstvách různých barev, aby bylo zajištěno pokrytí filmu-to je vyztuženo netkanou polypropylenovou textilií v rozích a změnami směru.

Izolace

Na vnější stranu hydroizolace se přidá jedna nebo více vrstev izolační desky nebo pěny. Pokud je zvolená izolace porézní, přidá se vrchní vrstva hydroizolace. Na rozdíl od konvenční budovy vyžadují zemní úkryty izolaci na vnější straně budovy, nikoli uvnitř zdi. Jedním z důvodů je to, že poskytuje ochranu vodotěsné membráně před poškozením mrazem, dalším je to, že zemský kryt dokáže lépe udržet požadovanou teplotu. Při stavbě zemních krytů se používají dva typy izolací. Prvním z nich jsou listy z extrudovaného polystyrenu s úzkými buňkami. Dva až tři palce nalepené na vnější straně hydroizolace jsou obecně dostačující. Druhým typem izolace je nástřik na pěnu (např. Polyuretanová pevná pěnová izolace). Funguje to velmi dobře tam, kde je tvar struktury nekonvenční, zaoblený nebo obtížně dostupný. Pěnová izolace vyžaduje dodatečný ochranný vrchní nátěr, například fólii nebo fleecový filtr, který jí pomůže odolat pronikání vody.

V některých nízkorozpočtových zemních úkrytech nemusí být na stěny aplikována izolace. Tyto metody se spoléhají na faktor U nebo tepelnou akumulační kapacitu samotné Země pod vrstvou mrazu. Tyto konstrukce jsou však výjimkou a v chladnějších klimatech hrozí poškození mrazem. Teorie, která stojí za návrhem izolace, se spoléhá na využití tepelné hmoty Země k ukládání tepla, místo aby spoléhala na těžké zdivo nebo cementové vnitřní struktury, které existují v typickém pasivním solárním domě. Toto je výjimka z pravidla a nízké teploty se mohou rozšířit až na zem nad linii mrazu, takže izolace je nezbytná pro vyšší účinnost.

Zasypání

Poté, co jsou dokončeny předchozí etapy stavby, je země zasypána vnějšími stěnami, aby vytvořila bermu. V závislosti na drenážních charakteristikách země nemusí být vhodné pro přímý kontakt s vnější stěnou. Někteří doporučují, aby se ornice a trávník (drn) odložily stranou od počátečního výkopu a použily se na travnatou střechu a aby se umístily jako nejvyšší vrstva na bermu.

Povrchové úpravy

V pozemských domech navržených Vetschem jsou vnitřní stěny vybaveny hliněným vykreslením, které poskytuje vynikající kompenzaci vlhkosti. Hliněná omítka je nakonec pokryta vápenně bílou cementovou barvou.

Příklady

Austrálie

Švýcarsko

  • Pozůstalost Lättenstrasse („Zemské domy“) v Dietikonu , Peter Vetsch.

Spojené království

Spojené státy

Galerie

Viz také

Témata:

Typy:

Aplikace:

Zastánci:

Poznámky

Reference

  • Berge, Bjørn. Ekologie stavebních materiálů. Architectural Press, 2000.
  • Campbell, Stu. Kniha Podzemní dům. Vermont: Garden Way, Inc., 1980.
  • De Mars, Johne. Hydrofobní betonové přístřešky Hydroizolační membránové betonové výrobky, leden 2006. [2] .
  • Debord, David Douglas a Thomas R. Dunbar. Krajiny chráněné Zemí. New York: Wan Nostrand Reinhold Company, 1985.
  • Edelhart, Mike. The Handbook of Earth Shelter Design. Dolphin Books, 1982.
  • Miller, David E. Směrem k novému regionalismu. University of Washington Press, 2005.
  • Reide, Esmonde. Pochopení budov. MIT Press, 1984.
  • The Underground Space Center University of Minnesota. Design chráněného bydlení na Zemi. Van Nostrand Reinhold Company, ed. 1978 a vyd. 1979.
  • Wade, Herb, Jeffrey Cook, Ken Labs a Steve Selkowitz. Pasivní solární: Subdivize, okna, podzemí. Kansas City: American Solar Energy Society, 1983.

externí odkazy