Современные научные разработки быстро перемещаются из лабораторий в повседневную жизнь человека. Отрасль строительства – не исключение. Технологии, ранее не менявшиеся столетиями, сейчас становятся экологичнее, удобнее и практичнее. Традиционно пальма первенства по внедрению инноваций принадлежит Западу. Представляем обзор самых перспективных строительных технологий 2014 года.
Напечатаем дом…
Индустрия 3D-печати переживает свой бурный расцвет, она нашла применение практически во всех отраслях – от печати мелких деталей компьютеров до искусственных органов человека. Не осталось незамеченным это изобретение и архитекторами. Во многих странах разрабатываются 3D-принтеры для строительства целых монолитных домов из необычных материалов. Существенный минус таких принтеров в их больших размерах и маленькой скорости работы, что затрудняет массовую коммерциализацию, однако появляются все новые и новые устройства.
Университет Лафборо в Великобритании в сотрудничестве со шведской строительной компанией Skanska и архитектурной фирмой Foster + Partners в течение семи последних лет развивают 3D-принтер для печати объектов из бетона. Аппарат выдавливает жидкую бетонную смесь слоями на основу в точном соответствии с компьютерной моделью. Такая технология позволяет создавать очень сложные структуры, которые порой невозможно построить традиционными методами. Например, бетонный 3D-принтер обеспечивает возможность строить части стен здания с уже интегрированной электрической проводкой или водопроводными трубами. Время создания при этом сокращается с нескольких недель до нескольких часов.
Совсем недавно голландская компания CyBe Additive Industries разработала 3D-принтер-манипулятор под названием ProTo R 3DP, который тоже может строить бетонные конструкции из специального типа бетона. Он имеет диапазон действия 3,15 м во всех направлениях и способен выдавливать цемент со скоростью 175 мм/сек из печатающей головки диаметром 30 мм. Таким образом, толщина каждого слоя цемента составляет 30 мм. Интересен и бетонный раствор CyBe, разработанный специально к этому устройству, состав которого компания пока тщательно скрывает. Этот материал отвердевает в течение нескольких минут, а процесс гидратации завершается в течение 24 часов. При использовании такого бетона в атмосферу выбрасывается на 32% меньше углекислого газа, по сравнению с обычным. Кроме того, бетон CyBe полностью подлежит вторичной переработке. В нынешнем виде ProTo R 3DP используется для возведения простых, но полезных бетонных структур, таких как канализационные ямы.
Итальянская фирма Wasp вдохновилась глиняными гнездами, которые строят роющие осы и объявила о разработке 3D-принтера, способного строить дешевое жилье из подручных материалов – глины, песка, натуральных волокон и т.д. Строительный экструдер жидкой глиняной массы составляет около 6 метров в высоту и способен печатать структуры высотой до 3 метров. Сам принтер может быть построен двумя людьми всего за пару часов.
Выпускники Гарвардского университета недавно представили проект по разработке недорогих модульных кровельных систем из переработанного пластика под названием Resilient Modular Systems. Он подразумевает 3D-печать альтернативы гофрированной железной кровле, которая является традиционной для большинства жилых домов в развивающихся странах и имеет ряд существенных недостатков. Ученые предложили умную технологию строительства кровли, исключающую использование гвоздей и шурупов и основанную на системе защелкивания. Технология уже нашла свое применение в Доминиканской Республике при строительстве жилых домов.
Фасады из соли и риса, плиты из кокоса
Американская компания Resysta North America Inc. показала свой новый продукт – фасадный биокомпозитный армированный материал Resysta. Эти панели состоят на 60% из рисовой шелухи, на 22% из поваренной соли и на 18% из минерального масла. Материал не только экологически чистый, но и устойчивый к ультрафиолетовому излучению, воздействию влаги и соленой воды. В то же время панели не требуют особого ухода и имеют привлекательный внешний вид «под тропическую древесину». Resysta уже применяется для изготовления уличной мебели, напольных покрытий открытых террас и патио, а также палуб для яхт, отделки фасадов домов и открытых бассейнов.
Компания Kite Bricks представила строительные блоки Smart Brick, которые способны революционизировать способы строительства зданий, мостов, автомобильных дорог и тротуаров. Их отличительной особенностью является форма наподобие конструктора LEGO, которая позволяет легко соединять их между собой. В верхней части каждого кирпича расположен ряд «кнопок», которые вставляются в соответствующие пазы, расположенные вдоль нижней части другого кирпича. Блоки дополнительно скрепляются специальной суперстойкой двухсторонней липкой лентой типа 3M VHB, что позволяет обходиться без использования цемента. При этом внутренние воздушные полости не только служат дополнительной теплоизоляцией – они могут быть использованы для прокладки элементов инфраструктуры. Smart Brick имеют высокую прочность на разрыв и подходят для возведения многоэтажных сооружений. Все работы могут проводиться без применения поворотного крана, а при строительстве более высоких конструкций будет достаточно обычного грузоподъемника, чтобы поднять блоки на необходимую высоту.
Еще один экологически чистый строительный материал презентовала американская компания Noble Environmental Technologies. ECOR – это высокопрочная древесноволокнистая плита, или фибролит, который спрессовывается из отходов волокна при высокой температуре. Материал ECOR сертифицирован Министерством сельского хозяйства США как 100-процентный переработанный биологический продукт на основе целлюлозы. В качестве источников сырья выступает старый гофрированный картон, газеты, офисная бумага, древесно-стружечные отходы, остаточные сельскохозяйственные волокна, кенаф, овес, шелуха кофе, кокоса и др. В итоге получается легкий, гибкий и в то же время прочный материал, из которого можно изготавливать конструкции практически любых форм и размеров, без использования клеев и других вредных химических веществ и токсичных компонентов. ECOR на 75% легче, чем обычные панели, что делает его оптимальным для производства упаковки, изготовления вывесок и дисплеев, а также элементов дизайна интерьера.
Испанская компания Flexbrick выпустила на рынок инновационный керамический гибкий строительный материал под одноименным названием Flexbrick. Новая промышленная система состоит из гибких листов, каждый из которых представляет сплетенные между собой каркасы из стальной проволоки с заключенными в них блоками из обожженной глины. Такие листы позволяют строить конструкции любой кривизны, при этом они достаточно легкие, что минимизирует использование опорных конструкций и колонн. Это предоставляет неограниченные возможности для архитекторов и дизайнеров в проектировании конструкций любых форм и размеров. Flexbrick активно используется в качестве напольного покрытия, кровли, накладных стеновых панелей, вентилируемых фасадов, сводов, а также для выполнения различных ландшафтных работ.
Купольные дома и лифт на магните
Сегодня архитекторы все чаще используют в своих проектах нестандартную, на взгляд современного человека, форму здания. Одним из трендов выступает возврат к строительству круглых домов, которые возводили еще наши предки. Объединение вековых технологий с современными материалами делает круглые дома безопасными, энергосберегающими и комфортными для проживания. В качестве соединительных материалов современные дизайнеры используют стальные кронштейны и кольца, сейсмо- и ураганоустойчивые стальные тросы и болты. Эти структурные элементы обеспечили уникальное сочетание гибкости и прочности круглого здания, которое может выдержать любые суровые погодные условия. В современной интерпретации круглая крыша имеет следующую конструкцию: по периметру стены проложены 1–3 прочных стальных кабеля, на них установлены строительные фермы, которые вверху опираются друг на друга. Круглое отверстие, расположенное в центре крыши, обеспечивает свободную циркуляцию воздуха и поддержание комфортной температуры. Для строительства круглых домов требуется на 15–20% меньше строительных материалов, чем для возведения прямоугольного здания того же объема.
Недавно архитектор Николо Бини представил широкой общественности технику строительства купольных домов из «надувного» бетона без швов и межпанельных стыков, которую разработал в 70-х годах прошлого столетия его отец, Данте Бини. Возведение стен дома начинается с укладки на фундамент надувного шара из прочной мембраны, а поверх – деревянной опалубки, укрепленной стальной арматурой, которая заливается бетонной смесью со специальными добавками. Пока бетон еще не совсем затвердел, шар начинают надувать воздухом с помощью мощного воздушного насоса, при этом бетон постепенно поднимается с земли, приобретая форму купола и затвердевая. Примерно через час, когда бетон окончательно затвердеет, шар сдувается и может быть использован повторно для строительства следующего купольного дома. В настоящее время насчитывается более 1 600 таких «бинишеллов», построенных в 23-х странах мира, и все они благополучно выдержали стихийные бедствия. Подобная технология строительства отличается низкими затратами, как временными, так и финансовыми, поскольку в ней не используется тяжелая спецтехника, да и расход материалов сведен к минимуму. Как утверждает архитектор, затраты на строительство одного купольного дома по данной технологии составляют всего $ 3500.
За 160 лет использования лифтов принцип их работы, в сущности, оставался неизменным: кабина, двигающаяся вверх-вниз при помощи тросов. Однако такому однообразию, похоже, приходит конец. Немецкая компания ThyssenKrupp предложила лифт MULTU на магнитной подвеске, не требующий тросов и способный передвигаться как по вертикали, так и по горизонтали. В основе технологии лежит принцип магнитной левитации, применяемый, к примеру, при организации движения поездов на магнитной подушке. Каждая лифтовая кабина снабжена мотором и может двигаться независимо от других лифтов, в соответствии с заданной схемой. Это увеличивает транспортную способность лифтовой системы в полтора раза. Шахта такого лифта значительно меньше, чем у традиционного, что дает 25% экономию полезного пространства здания. При этом расходы на установку таких лифтов будут гораздо ниже обычных. Чудо-лифты способны передвигаться со скоростью 16 м/с, а расчетное время их ожидания пассажирами составляет всего 15–30 секунд.
Умные окна потеснят шторы и жалюзи
Калифорнийская компания View представила стекло, способное изменять свой цвет в зависимости от величины подаваемого на него электрического напряжения. Одно из стекол обрабатывается специальным покрытием из электрохромного оксида металла толщиной 1/50 человеческого волоса. Далее на покрытие накладываются тонкие токопроводящие полосы. Это стекло с покрытием устанавливается на внешней стороне стеклопакета. В зависимости от величины напряжения, подаваемого на токопроводящие полосы, покрытие обеспечивает четыре степени прозрачности стекла. Эта технология тонировки стеклопакетов может стать альтернативой жалюзи и шторам, а также позволит сократить до 23% электроэнергии, затрачиваемой на освещение, отопление и охлаждение помещений. А последнее поколение таких стеклопакетов Dynamic Glass осуществляет тонирование с помощью смартфона. На сегодняшний день компания установила свои стеклопакеты с динамической тонировкой на 120-ти объектах, в том числе в школах, университетах, медицинских учреждениях и даже в некоторых частных домах.
Исследователи из Наньянгского технологического университета в Сингапуре недавно презентовали смарт-окно, которое меняет свою окраску, не используя внешние источники питания. Оно состоит из двух листов стекла с покрытием из оксида индия и олова, между стеклами содержится жидкий электролит. Одно стекло покрыто дополнительным слоем пигмента берлинской лазури, которая придает стеклу голубой оттенок при подаче на него напряжения, а ко второму стеклу прикреплена тонкая полоска алюминиевой фольги. Два листа стекла соединены обычными электрическими проводами. При ярком дневном свете смарт-окно приобретает прохладный синий оттенок, тем самым блокируя входящий солнечный свет почти наполовину, а в ночное время (или при необходимости) оно становится вновь таким же прозрачным, что и обычный стеклопакет. Более того, это уникальное окно может выступать в качестве аккумулятора электроэнергии.
Компания Indow представила на строительный рынок энергоэффективные акриловые оконные вставки. Они устанавливаются на уже имеющиеся окна без применения крепежных элементов и позволяют значительно повысить теплоемкость окон с сохранением их внешнего вида. Каждая оконная вставка Indow изготавливается по индивидуальным размерам оконной рамы. Каркас состоит из запатентованных компанией компрессионных силиконовых трубок. При нажатии силиконовые трубки уплотняются и надежно удерживают оконную вставку на месте. Новый продукт обладает практически такими же характеристиками по звуко- и теплоизоляции, что и тройной стеклопакет. Indow уже были успешно протестированы в рамках исторической выставки пекинского художника Ай Вэйвэя в Алькатрасе.
Американская компания 3M разработала бюджетное решение для энергосбережения в жилых домах – экраны и пленки на окна, оснащенные слоем из алюминия или полиэфирной пленки майлар по краям, который блокирует сквозняки. Такие пленки могут сократить потери тепла через стекла до 30%. Некоторые модели экранов имеют R-значение равное 6 – это почти половина величины аналогичной характеристики стекловолоконной теплоизоляции толщиной в 3,5 дюйма. Кроме того, они блокируют ультрафиолетовые лучи, что предотвращает выцветание обивки мебели и ковровых покрытий в доме.
Подготовила Дарья Долгова