В условиях Крайнего Севера строительство жилых и промышленных объектов сопряжено с рядом серьезных трудностей. Экстремальные природно-климатические факторы, такие как вечная мерзлота, низкие температуры и сильные ветра делают применение специальных строительных материалов и технологий, способных выдержать суровые условия Арктики, жизненно необходимым. О том, почему эти технологии актуальны не только для отдаленных северных регионов, но и для Москвы, рассказал Андрей Софронов, главный архитектор и управляющий партнер проектной мастерской ITEM.
Вечная мерзлота и полярная ночь создают особые условия для строителей на российском Севере. Около 65% территории страны находится в зоне вечной мерзлоты, а четверть – за Полярным кругом. Чтобы возводить здесь объекты, рассчитанные на долгую жизнь, архитекторы применяют специальные технологии и материалы.
В суровых регионах России строительные материалы проходят серьезные испытания. Север становится для них полигоном, где в экстремальных условиях проверяется их надежность, чтобы в более мягком климате средней полосы они не подводили архитекторов и строителей. Ключевым требованием к строительным материалам в этих суровых регионах становится морозостойкость — способность не разрушаться при циклическом замораживании и оттаивании. Для обеспечения морозостойкости широко используются бетоны с противоморозными добавками, композитные материалы на основе полимеров, а также вакуумные изолирующие панели из пеностекла или аэрогелей. К примеру, при строительстве жилого комплекса в Воркуте применялись железобетонные конструкции, способные выдерживать морозы до -50°C, а стены были дополнительно утеплены высокоэффективными плитами из вспененного стекла.
Не менее важна влагонепроницаемость конструкций для предотвращения проникновения влаги, которая будет разрушать материалы при последующем замерзании. С этой целью применяются специальные гидроизоляционные составы, пароизоляционные пленки, герметики и мембраны. Один из ярких примеров — культурно-спортивный центр в Салехарде, для которого был разработан специальный бетон высоких марок по водонепроницаемости с использованием современных полимерных добавок.
Но даже передовые морозостойкие и влагонепроницаемые материалы — это лишь часть решения проблемы строительства на Крайнем Севере. Главная задача здесь –-- сохранить тепло внутри здания, сделав его энергоэффективным и комфортным для жизни. Для этого используются инновационные инженерные системы теплозащиты и энергосбережения.
Один из распространенных подходов — каркасное домостроение с многослойным утеплением стен. Примером может служить жилой комплекс Arctic Life в Мурманске. Строители смонтировали легкий металлический каркас зданий, а в пространство между стойками уложили два слоя высокоэффективного базальтового утеплителя общей толщиной 300 мм. С наружной стороны стен был добавлен дополнительный слой минераловатных плит и ветрозащитная мембрана. Такое многобарьерное утепление позволило свести к минимуму тепловые потери.
Другой популярный метод — увеличение термического сопротивления ограждающих конструкций за счет большой толщины и правильного подбора слоев различных теплоизолирующих материалов для стен, кровли и перекрытий. Так, в проекте «Железной школы» в Магаданской области, который разрабатывала команда ITEM, мы применили слоистую конструкцию наружных стен. Кроме того, перекрытия и стены здания были выполнены из легких стальных тонкостенных конструкций, а каркас здания сделан из черного металла. ЛСТК мы выбрали в первую очередь ввиду прочности материала, его высокой устойчивости к деформациям при резких перепадах температур, ветровых нагрузках и высокой сейсмоактивности, достигающей в этом регионе 9 баллов.
Инновации в арктической архитектуре выходят далеко за рамки улучшенных материалов и инженерных решений для тепловой защиты отдельных зданий. В суровых условиях Крайнего Севера разрабатываются целостные концепции комфортной и энергоэффективной застройки.
Одной из таких концепций является периметральная планировочная схема, актуальная для районов вечной мерзлоты. Она предполагает формирование защищенного от ветров внутреннего пространства. Для защиты от штормовых ветров пространство застраивают замкнутыми кварталами. Плотная застройка по периметру кварталов и микрорайонов создает своего радиальную тепловую защиту. Во внутренней застроенной части могут размещаться энергоэффективные здания жилого, общественного и производственного назначения. Пример такой концепции «города в городе» — жилой комплекс в Новом Уренгое, где секционные дома расположены полукольцами с закрытыми двориками-атриумами. Для поддержания комфортного микроклимата здесь применяются системы снегоудаления, электрические ветрозащитные экраны и подогрев наружных пространств. Высокая энергоэффективность зданий достигается за счет вентилируемых навесных фасадных систем с объемным минераловатным утеплителем. Сложные планировочные решения с криптоклиматическими двориками, навесами и переходами минимизируют воздействие холодного наружного воздуха.
На первый взгляд может показаться, что опыт строительства в экстремальных арктических условиях имеет мало общего с реалиями Москвы и Центральной России.
Однако, многие инновационные решения, разработанные для полярных жилых и коммерческих объектов, уже нашли успешное применение в столичном регионе. Опыт арктического строительства помогает справиться с такими частыми для средней полосы погодными явлениями, как ветра, морозы до -20°C и ниже, снегопады и обильные осадки.
В Москве есть проекты жилых домов, где применяется технология укрепления несущих конструкций кровли и фундаментов для безопасной эксплуатации в условиях снежных бурь. Также используются скаты и скосы наружных ограждений, препятствующие скоплению снега. Для борьбы с сильными ветрами строители монтируют аэродинамические алюминиевые навесные панели со специальным профилем, которые отводят воздушные потоки.
Для Москвы и области также актуальна проблема продолжительности светового дня в зимний период: в январе она составляет не более 8 часов, а в мае, к примеру, эта цифра уже достигает 16 часов. Проектировщики применяют арктический опыт в строительстве общественных и муниципальных пространств, устанавливая, к примеру, широкие горизонтальные окна по арктическим лекалам.
Таким образом, арктические архитектурно-строительные новации все активнее применяются в Москве. Осталось только шире перенимать этот ценный опыт для дальнейшего повышения экологичности, энергоэффективности и комфорта столичных объектов.
