Современные технологии строительства домов
С течением времени строительство домов постоянно совершенствуются. На смену старым методам приходят новые технологии, благодаря которым возрастает скорость возведения здания. Теперь на первый план выходят такие термины как качественно и быстро. Кроме того, значительно улучшается комфортность проживания. Это выражается в эффективности эксплуатации за счет установки современных систем коммуникации. Для постройки таких домов используются современное оборудование и новые материалы.
3D-печать
3D-технологии позволяют создавать здания с высокой степенью их детализации. Такой метод дает возможность вести возведение не только всего помещения, а и отдельно его элементов. Сюда относятся крыши, стены, а также различные более сложные архитектурные формы, создать которые традиционными способами не всегда предоставляется возможным.
Суть технологии и материалы
Под 3D-печатью понимается создание объектов в трехмерном измерении с помощью цифровой технологии. В качестве оборудования используются специальные 3D-принтеры, которые выдавливают материал и укладывают его слоями в соответствии с заданной компьютерной моделью.
Исходным материалом является мелкозернистная смесь, сильно отличающаяся от обычного бетона. Существует большое количество рецептов ее приготовления, но основными компонентами являются смола, пластик, пластификаторы и ряд других составляющих.
Заранее приготовленный раствор помещается в бункер принтера, а затем подается непосредственно к головке, через которую он выходит под давлением на заранее подготовленную площадку, где ведется строительство дома.
Для работы используются 3 вида принтеров:
- Портальные. Состоят из рамы, порталов, в количестве 3 единиц и головки. Принтеры обеспечивают возможность ведения постройки здания, как по частям, так и целиком. Основным условием является расположение помещения под его аркой.
- Типа «дельта». Это принтеры, в которых головка располагается на специальных подвешенных рычагах. Такая конструкция предоставляет возможность вести постройку более сложных фигур здания.
- Роботизированные. В данном случае оборудование представляет собой промышленный манипулятор в виде группы роботов. Они объединены общим управляющим компьютером.
Также существует еще ряд других методов 3D-печати. Примеры может служить формирование слоев из порошкового материала, которые соединяются между собой клеющим раствором.
Преимущества 3D-печати
Использование 3D-печати предоставляет в строительстве множество возможностей. Это выражается в следующих преимуществах:
- Возведение не только небольших домов, а и многоквартирных зданий. В процессе выполнения работы сокращаются сроки строительства и уменьшаются почти на 30% затраты использования рабочей силы.
- Здания изготавливаются из экологически чистых материалов.
- Еще на стадии проектирования создаются модели, которые с точностью в деталях отображают будущий дом.
- С помощью 3D-печати можно совершенствовать строительные элементы с учетом особенностей будущего дизайна помещения.
- Новая технология позволяет вести восстановительные и реставрационные работы различных исторических объектов. Сюда также относятся и памятники архитектуры.
- При необходимости всегда можно вести быстрое создание временных жилищ в случае возникновения природных катастроф.
- Постройка домов современным методом увеличивает скорость работы в 2 раза. В некоторых случаях этот срок составляет всего 3 месяца.
- 3D-печать позволяет вести экономию материалов. Достигается это уменьшенным количеством отходов, что снижает затраты почти на 20%.
При помощи 3D-печати фактически создаются строительные сооружения в реальном масштабе.
Модульное строительство
Задачи любых строительных работ состоят в возведении здания с наименьшими затратами. При этом качество не должно пострадать. Технология создания дома предоставляет оптимальное решение этого вопроса: оно дает новый импульс для развития строительного дела. С этой целью изготовление отдельных элементов будущей постройки ведется в заводских условиях.
После их создания сборка всей конструкции на выбранной территории уже происходит буквально за несколько дней.
Этапы строительства
Работа по воспроизведению модульного дома состоит из следующих этапов:
- Составление проекта. На этом этапе все зависит от пожеланий заказчика. Можно выбрать готовый проект, присутствующий в любой строительной компании. Если человек хочет построить помещение, которое отличается своей индивидуальностью, то ему следует заказать отдельно чертежи в соответствии с исходными данными. На конечной стадии первого этапа подготовленная документация согласовывается в муниципалитете. Именно эта организация дает разрешение на начало строительства.
- Подготовка участка. На выбранной для строительства территории закладывается фундамент, и подводятся все необходимые коммуникации. Желательно предварительно провести инженерные изыскания, чтобы понять структуру почвы. В зависимости от результатов исследований выбирается тип фундамента, которые может быть ленточным или свайно-винтовым. Во втором случае его изготовление занимает не более 2 дней, а сваи допускается устанавливать на глинистых грунтах. Также для модульных домов подойдут столбчатые фундаменты, которые изготавливаются из бетонного раствора.
- Производство модулей. На основании разработанных чертежей в заводских условиях производятся модули будущего здания. Они могут быть сделаны сразу с внутренней отделкой, а также с местами для приложения будущих коммуникаций. На изготовление всех элементов конструкции обычно уходит в районе 2 месяцев. Это является очень ответственным этапом, поскольку требуется точно выполнить размеры каждого модуля, чтобы они состыковались между собой. Все работы должны быть выполнены точно по чертежам.
- Доставка элементом к месту возведения. Изготовленные модули заворачиваются в пленку, и доставляются к месту их монтажа. Такая работа осуществляется очень осторожно. Для этого используются низкорамные тралы, погрузка на которые проводится с помощью манипулятора. Обязательным условием является подготовка подъездных путей к месту монтажа, о чем должен позаботиться хозяин строящегося дома. Особенно это касается зимнего периода времени, когда необходимо освободить дорогу от снега. Подвезенные модули также разгружаются с применением манипулятора.
- Сборка дома. Монтаж изготовленных модулей проводится с помощью строительного крана. Связано это с большим весом элементов, составляющим порядка 2-3 т. Их поднять вручную невозможно. Установка частей конструкции ведется на заложенный фундамент. Иногда в модулях заранее не изготавливаются оконные и дверные проемы. В этих случаях их требуется проделать на месте с помощью болгарки. В целом данный этап работы не отличается сложностью и занимает небольшой период времени.
- Отделка помещения. Чаще всего отделочные работы проводятся после сборки модулей. Для этого лучше использовать панели, которые имеют невысокую цену, и устанавливаются за небольшой период времени.
В целом сборка модульного дома представляет собой малоэтажное строительство. На основании расчетов количество этажей не может быть свыше трех.
Преимущества модульных домов
Модульные дома отличаются быстрым возведением. Кроме этого существенного преимущества, технология имеет еще ряд достоинств:
- Изготовление всех элементов ведется в закрытых цехах, поэтому материалы защищены от непогоды.
- Постройки имеют небольшой вес и не требуют закладки мощного фундамента.
- Работы могут проводиться на любых участках местности, включая сложный рельеф.
- При желании всегда можно расширить планировку здания, добавив к нему ряд модулей.
- В случае переезда имеется возможность ведения демонтажа здания с переносом его на новую территорию. По затратам это составит 20% от стоимости помещения.
При строительстве модульных домов основной упор делается на их энергосбережение и энергоэффективность.
Использование экологически чистых материалов
Изготовленный из экологически чистых материалов дом не влияет негативно на окружающую среду. Его эксплуатация не предполагает использование обычного топлива, а для этой цели используются альтернативные источники энергии — солнечная или биотопливо.
Дома, построенные из экологических материалов, предполагают использование современных энергоэффективных технологий, и такое условие закладывается уже на стадии проектирования зданий.
При возведении используются основные экологические методы:
- Сад на крыше. Для этой цели на поверхности домов располагаются растительные насаждения, что улучшает окружающую среду вокруг помещения.
- Установка солнечных панелей. В результате появляется возможность использовать солнечную энергию для производства электричества.
- Применение систем для сбора дождевой воды. Она используется для орошения посевных культур и бытовых нужд.
- Закладка возобновляемых материалов. Сюда относятся переработанные отходы. Примером являются древесно-полимерные композиты или изделия, изготовленные на основе растительных волокон.
С помощью таких методов не только уменьшается загрязнение внешней среды, а и происходит рациональное использование природных ресурсов. Уже давно пришло время обновлять технологии строительства зданий, и сейчас это совершается быстрыми темпами.
Материалы для строительства
Для строительства экологически чистых домов могут использоваться следующие виды материалов:
- Прессованная солома. Исходное сырье получается при обработке сельскохозяйственных культур. Фактически солома является отходом производства. Она обладает небольшим весом и создает минимальную нагрузку на фундамент. Такой дом имеет низкую теплопроводность, поэтому поддержание тепла в нем не требует больших энергетических затрат. Преимуществом использования соломы является ее низкая цена.
- Саман. В данном случае к соломе еще добавляется глина. Все составляющие имеют исключительно природный характер. Строение получается легкое и недорогое. При возведении саманного дома необходимо его постройку вести на 30 см выше стандартного помещения. Связано это с тем, что со временем такое здание обязательно даст усадку. Другой особенностью дома является необходимость проведения обработки саманных блоков штукатуркой, замешанной на основе извести.
- Дерево. Построенные из такого материала дома обладают высокой прочностью и хорошо удерживают тепло. Чтобы в нем не появлялась гниль, древесина обрабатывается специальными растворами. В результат дом может простоять длительное время без разрушения. Недостатком такого помещения является более высокая цена по сравнению с другими вариантами.
- Арболит. Выпускается в виде блоков, состоящих из цемента и дерева. Сверху возведенное помещение может отделываться любым удобным способом. Преимуществом материала является отсутствие необходимости его пропитки, потому что в нем никогда не появляется плесень. Построенному дому не грозит появление трещин в случае его усадки и это является его существенным преимуществом.
- Утрамбованная земля. Для этого используется прессованная почва, которая предварительно пропитывается водой. В результате формируются блоки, которыми ведется кладка помещения, что придает дому пожаробезопасность и надежность. В некоторых случаях вместо блоков используются тканевые мешки, наполненные сухой землей.
С помощью таких методов не только уменьшается загрязнение внешней среды, но и происходит качественное использование природных ресурсов.
Преимущества экологического строительства
Преимущества использования экологически чистых материалов для строительства домов выражаются в следующем:
- В окружающую среду попадает значительно меньше выбросов. В результате сокращается негативное воздействие на водные ресурсы и почву, что способствует сохранению природы.
- Наблюдается экономия энергии. Это связано с повышенной эффективностью здания.
- Происходит улучшение внутреннего микроклимата. В помещении создаются более здоровые условия для проживания.
С учетом всех этих преимуществ возведение домов с помощью экологически чистых материалов все больше занимает нишу в современной строительной индустрии.
Система «умный дом»
Если в помещении внедрены наиболее передовые технологии, то такое здание называется умным домом. В состав системы входят следующие компоненты:
- Климат-контроль. Она позволяет вести следующие виды интеллектуальных работ: вентиляцию, отопление и кондиционирование. Все действия осуществляются с максимальной точностью. За счет правильной регулировки во всех зонах помещения создается оптимальная температура.
- Датчики безопасности. Обеспечивают автоматическую подачу сигнала во время возникновения возможных угроз. К ним относится задымление или появления угарного газа. В результате дому гарантируется повышенная безопасность
- Камеры наблюдения. Обеспечивают круглосуточный обзор всей территории дома.
- Системы сигнализации. Подают знак звуком в случае возникновения опасности.
- Интеллектуальное освещение. Обеспечивает регулировку силы подачи света во всех комнатах квартиры по заранее заданной программе.
- Автоматизированные окна и двери. Данная система осуществляет проверку над попаданием в дом нужного количества тепла и света. Осуществляется это контролем над движением окон и дверей
- Системы автоматического полива. Следит за состоянием грунта в саду, поддерживая необходимую степень влажности.
Все перечисленные функции интегрированы в единую систему умный дом. Ее наличие обеспечивает хозяевам не только хороший уровень жизни, но и высокую степень безопасности. Кроме того, при эксплуатации такого дома осуществляется экономия энергетических затрат.
Энергосберегающий дом
Энергосбережению уделяется особое внимание при строительстве современных домов. Проживания в таком помещении требует затрат минимального количества ресурсов. Возведение дома состоит из следующих этапов:
- Проектирование. Для этого существуют специальные энергосберегающие технологии, на основании которых ведется разработка чертежей.
- Выбор архитектурного решения. Чтобы жилище было энергосберегающим, оно должно иметь правильную геометрию. Также внимание уделяется расположению относительно направления розы ветров и потока солнечных лучей.
- Прокладка теплоизоляции. Утеплению подлежат все стены, кровля и полы.
- Снабжение дома умными системами. Для комфортности проживания квартира снабжается специальными приборами, отвечающими за уровень освещенности в помещении, вентиляцию и отопление.
- Проведение коммуникаций. После постройки дома устанавливаются котлы для подогрева воды, и делается разводка труб. В качестве топлива лучше всего использовать биогаз
- Установка источников энергии. Этому вопросу уделяется особое внимание. С этой целью может быть проведен монтаж солнечных батарей или ветрогенератора.
В качестве материалов для постройки энергосбивающего дома лучше всего использовать натуральное сырье, к которому относится древесина или природный камень.
Существует большое количество современных технологий постройки дома. С каждым годом они постоянно совершенствуются. При этом основным вопросом всегда является их эффективное использование. Достигается это высоким энергосбережением и рациональным использованием ресурсов.
В формате замещения. Рынок пенополистирола
В настоящее время, по данным экспертов, продолжается сокращение производства и потребления вспененного пенополистирола. Освободившуюся нишу все активнее заменяет экструдированный вид этого теплоизоляционного материала.
Пенополистирол широко применяется в строительстве новых зданий и сооружений, а также при отделке помещений. В объеме потребления теплоизоляционных материалов его доля достигает 30%. По оценке экспертов, в ближайшей перспективе она будет постепенно увеличиваться и через 5-7 лет достигнет показателя в 40%.
Генеральный директор АПРИ «Флай Плэнинг» Владимир Савченков отмечает, что главными плюсами пенополистирола являются: широкая сфера применения (от утепления подвальных помещений до использования на балконах, лоджиях и фасадах), а также долговечность, высокие теплоизоляционные свойства, легкость в применении, экологичность и доступная цена. «В качестве недостатков можно указать следующее: это легковоспламеняющийся материал, он разрушается под долгим воздействием солнечных лучей, также он отличается хрупкостью. Поэтому при транспортировке и использовании нужно соблюдать меры предосторожности. Но стоит отметить, что указанные недостатки с лихвой покрываются достоинствами. Это современный технологичный материал с универсальными свойствами и широким перечнем возможностей», – считает он.
Путем продавливания
Отметим, что пенополистирол, как теплоизоляционный материал, подразделяется на два вида: вспененный (EPS) и экструдированный (XPS). Производители данных продуктов между собой достаточно жестко конкурируют.
Согласно исследованию аналитического агентства DISCOVERY Research Group, по итогам трех кварталов 2019 года, объем рынка (производство и потребление) EPS в нашей стране составил 5,49 млн куб. м, XPS – 6,21 млн куб. м. В том числе российскими компаниями за данный период времени было экспортировано 6 тыс. куб. м вспененного пенополистирола и 120 тыс. куб. м экструдированного.
Экструдированный пенополистирол, как рассказывает руководитель направления «Полимерная изоляция» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Алексей Касимов, создается из полистирола общего назначения (ПСОН) методом экструзии (путем продавливания вязкого расплава материала). В результате получается равномерная мелкопористая структура, что придает материалу прочность, практически нулевое водопоглощение и низкий показатель теплопроводности.
«Экструдированный пенополистирол может применяться в заглубленных конструкциях: фундаменты, подвалы, подземные паркинги, где эффективно защищает фундамент от теплопотерь и разрушительных сил морозного пучения. Также особенностью экструзионного пенополистирола является то, что он может использоваться при температуре от –70°С до +75°С. Благодаря этому материал активно используют в холодильных установках, катках и пр. В целом мы отмечаем ежегодное сокращение рынка EPS, при этом освободившуюся нишу замещает XPS», – добавляет Алексей Касимов.
Отвечая новым требованиям
Эксперты считают, что рост потребления экструдированного пенополистирола связан с трендом повышения энергоэффективности зданий. В частности, стандартный слой плит из этого материала в 50 мм сохраняет тепло в помещении так же, как метровая кирпичная или бетонная стена толщиной 2,5 м. Также XPS все активнее применяется в дорожном строительстве для предотвращения морозного пучения полотна. Материал препятствует промерзанию грунта и значительно увеличивает срок эксплуатации дорожного покрытия. Кроме того, экструдированный пенополистирол более прост в переработке – и его производители могут заниматься выпуском вторичных продуктов.
В целом, как отмечают игроки рынка, применение XPS позволяет существенно усовершенствовать и ускорить технологию строительства, значительно снизить затраты при создании новых конструкций, отвечающих новым требованиям строительных норм.
При этом они подчеркивают, что EPS как теплоизоляционный материал не уйдет с рынка совсем. Он останется востребован в бюджетном строительстве и утеплении малоэтажных индивидуальных домов. Кроме того, за счет совершенствования технологий производства этого материала будут повышаться его качественные характеристики и расширяться область применения.
Кстати
С 1 января 2020 года, в соответствии с приказом Росстандарта, в общероссийском классификаторе ОКПД 2 выделены отдельные коды для теплоизоляционных плит из пенополистирола, сэндвич-панелей с пенополистиролом и сэндвич-панелей с минеральной ватой. Предполагается, что это новшество поможет лучше идентифицировать теплоизоляционные продукты в области их применения, а также повысит качество сбора статистической информации, необходимой в том числе для оказания мер господдержки. Изменения в классификаторы подготовлены на основании предложений технической рабочей группы «Ассоциация производителей и поставщиков пенополистирола» в рамках научно-технического совета по развитию промышленности строительных материалов, изделий и конструкций при Минпромторге РФ.
С точностью до миллиметра. Лазерное сканирование в геодезии
Лазерное сканирование, несмотря на необходимость использования сравнительно дорогостоящего оборудования, все активнее применяется в геодезии, проектировании и строительстве сооружений.
Технологии проведения инженерных изысканий не стоят на месте. Специалисты рынка считают, что в настоящее время одним из самых быстрых и точных методов получения характеристик о сооружении и месте, где оно будет или уже расположено, является лазерное сканирование. Применять в России эту технологию в единичных случаях начали 10–15 лет назад. Сейчас лазерное сканирование уже распространено, хотя чаще всего специалисты используют более традиционные приборы.
Практично и выгодно
Руководитель направления капитального строительства IТ-компании КРОК Анна Фейнберг отмечает, что принцип технологии лазерного сканирования заключается в измерении расстояния от сканера до поверхности объекта и формировании на основе этого облаков точек с пространственными координатами. «Современные модели лазерных сканеров позволяют вести съемку со скоростью более миллиона точек в секунду и высокой точностью. В результате получается цифровая копия объекта, что позволяет использовать полученные данные для создания обмерных чертежей. Также это позволяет создать цифровую модель здания. Технология лазерного сканирования довольно популярна, поэтому, например, в Москве, проблем с тем, чтобы найти необходимое оборудование, не возникнет. При этом не все компании обладают компетенциями, позволяющими построить на основе облаков точек BIM-модель здания и затем вести в едином информационном пространстве работы, связанные с модернизацией и эксплуатацией здания», – добавляет она.
Именно возможность создания трехмерной цифровой визуализации, с последующим использованием в связке с BIM-технологиями, считает основным преимуществом лазерного сканирования генеральный директор компании «КБК Проект» Василий Костин. «Лазерное сканирование – это прежде всего сокращение сроков работ при увеличении точности. Что особенно важно при реализации новых проектов с точной географической привязкой. При этом в сравнении с традиционными методами экономическая выгода от использования технологии составляет 40–80%», – отмечает он.
Полевое лазерное сканирование, применяемое в геодезии, проектировании и строительстве, можно подразделить на три подвида: наземное, мобильное, воздушное. Выбор производят специалисты, в зависимости от особенностей работ.
Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев отмечает, что наиболее широкое распространение получило наземное лазерное сканирование, в связи с универсальностью и простотой метода, разнообразием и более низкой ценой оборудования. Оно наиболее активно используются в строительстве (строительный контроль, авторский надзор), ведении маркшейдерских работ (подсчет объемов, регулярные замеры и съемки), осуществлении реконструкции геометрически сложных объектов наследия.
«Ручные сканеры получили широкое распространение при исследовании протяженных объектов, а также небольших закрытых помещений, складов. Воздушное лазерное сканирование имеет самую высокую стоимость оборудования при существенных рисках поломок. Поэтому большого распространения оно пока не получило. Но исследовательско-конструкторские центры активно ведут работы по удешевлению такого оборудования, и в дальнейшем оно может практически полностью вытеснить аэрофотогеодезию с рынка», – прогнозирует Сергей Лазарев.
Широкий выбор
В настоящее время производителями отраслевых систем лазерного сканирования являются только зарубежные компании. На рынке представлены такие бренды, как Leica, Trimble, Topcon, Z+F, Riegl, Faro и др. В силу изначальной сравнительно высокой стоимости этой техники многим геодезическим и проектным организациям, особенно небольшим, она оказалась не по карману. Но в последние три-четыре года предыдущие линейки приборов подешевели и стали доступнее. Кроме того, на рынке практикуется аренда или покупка бывшего в употреблении лазерного оборудования.
Ценовые сегменты очень разные и зависят от предъявляемых к технике требований, рассказывает Сергей Лазарев. К примеру, наземный лазерный сканер Leica BLK360 имеет низкие точностные характеристики, невысокую дальность и соответственную низкую цену, порядка 2 млн рублей. Наиболее точный и «дальнобойный» (до 1 км) сканер Leica ScanStation P50 стоит уже около 15 млн. Необходимо также учитывать и цену программного обеспечения для обработки данных, она варьируется от 100 тыс. до 2 млн рублей. «На мой взгляд, наиболее технологичным оборудованием на рынке сегодня является наземный лазерный сканер Leica RTC360. Этой весной должна выйти на рынок новинка – Trimble X7, представленная в 2019 году на выставке InterGeo. Предположительно, она будет иметь более низкую стоимость при сравнимых характеристиках и сможет составить конкуренцию», – считает эксперт.
По мнению ведущего специалиста ООО «Геодезические приборы» Григория Жукова, лазерный сканер GLS-2000 японской компании Topcon, благодаря своим характеристикам и стоимости, на сегодняшний день является одним из наиболее универсальных и распространенных решений для лазерного сканирования. «Помимо высокой скорости, точности, возможности работы при минусовых температурах, прибор обладает большой дальностью съемки – до 350 м. Это делает его универсальным при выполнении самых разных работ. Такая особенность позволяет легко применять этот сканер при съемке городских территорий и насыщенных объектами промышленных зон, а также для съемки фасадов зданий, архитектурных памятников и многого другого. Прибор автономен и не требует дополнительных средств управления и сохранения данных. Все установки сканирования выполняются через встроенную панель управления, а данные накапливаются на обычной карте памяти стандарта SD», – добавил он.
Мнение
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Главной технологической задачей геодезиста является предоставление достоверной и максимально полной информации о положении объекта в пространстве и его геометрических характеристиках. Основным видом оборудования, позволяющим в максимально быстрые сроки собирать большой объем информации, являются именно лазерные сканирующие системы. Они позволяют получить облако точек, в котором можно отследить огромное количество параметров исследуемого объекта.
Григорий Жуков, ведущий специалист ООО «Геодезические приборы»:
– Внедрение технологии лазерного сканирования позволяет получить массу преимуществ по сравнению с традиционными методами съемки. Основными ее достоинствами являются высокая скорость выполнения измерений, детальность съемки, а также полнота и точность получаемых результатов. Можно с уверенностью сказать, что эта технология открывает новые возможности для работы и дает необходимую информацию для развития современного метода трехмерного проектирования объектов.