Строительство из кордвуда (также называемое каменной кладкой из кордвуда или строительством из кордвуда , альтернативно stackwall или ovenwood ) — это термин, используемый для естественного метода строительства, при котором короткие бревна укладываются крест-накрест для возведения стены, используя раствор или саман для их постоянного закрепления. Этот метод позволяет использовать местные материалы с минимальными затратами.
Стены обычно строятся так, чтобы концы бревен выступали из раствора на небольшую величину (дюйм или меньше). Толщина стен обычно составляет от 8 до 24 дюймов, хотя в северной Канаде некоторые стены достигают толщины 36 дюймов.
Дома из кордвуда привлекательны своей визуальной привлекательностью, максимизацией внутреннего пространства (с закругленным планом), экономией ресурсов и простотой строительства. Древесина обычно составляет около 40-60% стеновой системы, оставшаяся часть состоит из смеси раствора и изоляционного наполнителя. [1] Строительство из кордвуда может быть устойчивым в зависимости от конструкции и процесса. Существует два основных типа строительства из кордвуда: сквозная стена и MIM (раствор-изоляция-раствор). В сквозной стене сама смесь раствора содержит изоляционный материал, обычно опилки, рубленую газетную бумагу или бумажный шлам, иногда в очень высоких процентах по массе (80% бумажного шлама/20% раствора). В более распространенной MIM, и в отличие от кирпичной или сквозной кладки, раствор не продолжается по всей стене. Вместо этого трех- или четырехдюймовые (иногда больше) капли раствора с каждой стороны стены обеспечивают устойчивость и поддержку, с отдельной изоляцией между ними. Стены из кордвуда могут быть несущими (используя наращиваемые углы или изогнутую конструкцию стены) или укладываться в каркас из столбов и балок , который обеспечивает структурное усиление и подходит для сейсмоопасных зон. В качестве несущей стены прочность на сжатие древесины и раствора позволяет крепить кровлю непосредственно к стене. Различные смеси раствора и изоляционный наполнитель влияют как на общее значение R стены , или сопротивление тепловому потоку; так и, наоборот, на ее собственную тепловую массу , или способность аккумулировать тепло/холод.
Остатки конструкций из кордовой древесины, которые все еще стоят, датируются тысячей лет в Восточной Германии. [2] Однако более современные версии можно найти в Европе , Азии и Америке . [3] Подробных сведений о происхождении строительства из кордовой древесины нет. Однако вполне вероятно, что лесные жители в конечном итоге возвели простое укрытие между огнем и сложенной штабелем бревен. [4] В своей работе Уильям Тишлер из Висконсинского университета утверждает, что «нынешняя» кордовая древесина, вероятно, появилась в конце 1800-х годов в Квебеке , Висконсине и Швеции . [5] Он считает, что эта техника появилась в этих областях примерно в одно и то же время. [6]
Строительство из кордового леса — это экономичное использование торцов бревен или упавших деревьев в районах с большой лесной растительностью. Другие распространенные источники древесины включают лесопилки , колотые дрова, столбы для коммунальных услуг (без креозота ), столбы для заборов из расщепленных брусьев и порубочные остатки . Более устойчиво и часто экономично использовать переработанные материалы для стен. Независимо от источника, вся древесина должна быть окорена до начала строительства. Хотя можно использовать много разных видов древесины, наиболее желательными устойчивыми к гниению видами древесины являются тихоокеанский тис , лысый кипарис (новый рост), кедры и можжевельник . Приемлемая древесина также включает пихту Дугласа , западную лиственницу , восточную белую сосну и ель .
Менее плотная и более воздушная древесина предпочтительнее, поскольку она сжимается и расширяется в меньших пропорциях, чем плотная твердая древесина. [2] Большинство древесины можно использовать в стене, если ее правильно высушить и стабилизировать относительной влажностью внешнего климата. [2] Кроме того, в то время как концы бревен разных пород могут быть смешаны в стене, концы бревен одинаковых пород и источника ограничивают переменные расширения/сжатия.
Различные эксперты советуют разные рецепты для приготовления раствора. Один рецепт, который доказал свою эффективность с 1981 года, состоит из 9 частей песка, 3 частей опилок, 3 частей строительной извести (не сельскохозяйственной), 2 частей портландцемента по объему. [2] Строительная известь делает стену более гибкой, воздухопроницаемой и самовосстанавливающейся, поскольку для полного застывания ей требуется больше времени, чем цементу. [3] [2] Портландцемент химически связывает раствор и должен быть либо типа I, либо типа II. [7] В другом рецепте используются 3 части песка, 2 части замоченных опилок, 1 часть портландцемента и 1 часть гашеной извести ; предполагается, что он будет твердеть медленнее и будет меньше растрескиваться. [8] [9] [10]
В зависимости от различных факторов (толщина стены, тип древесины, конкретный рецепт раствора), изоляционная ценность стены из кордвуда, выраженная в значении R, как правило, меньше, чем у высокоэффективной стены из стоек . Стены из кордвуда имеют большую тепловую массу, чем каркас из стоек, но меньше, чем обычный кирпич и раствор. Это связано с тем, что удельная теплоемкость глиняного кирпича выше (0,84 по сравнению с 0,42 у дерева), и он плотнее, чем воздушные породы дерева, такие как кедр, кипарис или сосна. Однако изолированная матрица раствора, используемая в большинстве стен из кордвуда, размещает полезную тепловую массу по обе стороны изолированной внутренней полости, помогая сохранять тепло зимой и «прохладу» летом. [3] Тепловая масса облегчает зданию поддержание средней внутренней температуры при прохождении ежедневных горячих и холодных фаз. В климате, таком как пустыня, с большими суточными перепадами температур, тепловая масса будет поглощать, а затем медленно отдавать полуденное тепло и ночную прохладу последовательно, смягчая колебания температуры. Тепловая масса не заменяет функцию изоляционного материала, а используется совместно с ним.
Чем длиннее бревна (и толще стена), тем лучше изоляционные качества. Обычная 16-дюймовая стена из кордовой древесины для умеренного климата включает 6 дюймов (150 мм) изоляции из перлита или вермикулита между швами раствора. Другой вариант изоляции, используемый более 40 лет Робом Роем и другими строителями из кордовой древесины, — это сухие опилки, пропущенные через полудюймовое сито и обработанные строительной известью (тип S) в соотношении 12 частей опилок на 1 часть извести. С легкими воздушными опилками эта изоляция по своему значению R аналогична промышленным насыпным изоляционным материалам, при этом ее стоимость в разы ниже. [2]
Однако древесина является анизотропным материалом по отношению к тепловому потоку. Это означает, что ее тепловое сопротивление зависит от направления теплового потока относительно волокон древесины. Хотя для древесины обычно указывается значение R около 1,25 на дюйм (в зависимости от породы и влажности), это применимо только в том случае, если тепловой поток перпендикулярен волокнам, как это происходит в обычных каркасных конструкциях из дерева. [11] При строительстве из кордовой древесины/штабельной стены направление теплового потока параллельно волокнам. Для этой конфигурации значение R составляет всего около 40% от значения, перпендикулярного волокнам. Таким образом, фактическое значение R древесины при использовании в строительстве из кордовой древесины/штабельной стены ближе к примерно 0,50 на дюйм.
Но значение R стены из каменной кладки из кордвуда должно учитывать как деревянную часть, так и изолированную часть из раствора как комбинированную систему. Единственное авторитетное тестирование значения R каменной кладки из кордвуда было проведено доктором Крисом Дж. Диком (PE) и Люком Чапутом зимой 2004–2005 гг. на основе тепловых датчиков, размещенных внутри стены толщиной 24 дюйма в Университете Манитобы. Статья, сообщающая об их результатах, опубликована в Cordwood and the Code: a building permit guide. В резюме авторов, в частности, говорится: «На основании данных о температуре середины зимы примерно за три месяца было определено, что стена имеет значение RSI 6,23 (м²K/Вт), R-35 для системы стен толщиной 24 дюйма». [2]
Анализ тепловых характеристик, проведенный в 1998 году с использованием компьютерного программного обеспечения «HOT 2000», показал взаимосвязь между типами внутренних стен и их изоляционными значениями. Моделирование показало значение R 20,5 для образца стены из кордовой древесины. Сравните это с базовой стеной из деревянных стоек 2 x 4 и стеной из пенопласта 2 x 6 со значениями R 15,8 и 25,7 соответственно. [12] Стены из кордовой древесины не являются лучшими естественными изоляторами, но могут быть построены в соответствии со стандартами тепловой эффективности. Значение R стены из кордовой древесины напрямую связано с ее соотношением древесины к раствору и изоляционной среде. Однако значение R в строительстве из кордовой древесины не так важно, как в каркасном строительстве из-за высокой тепловой массы, которая значительно увеличивает «эффективное значение R». [13] Строители адаптируют свои конструкции и соотношения к существующему климату.
Испытания коэффициента сопротивления теплопередаче (R) были завершены в Университете Манитобы зимой 2005 года. Результаты, собранные инженерным факультетом, показали, что каждый дюйм стены из кордовой древесины (раствор, торец бревна и изоляция из опилок/извести) дал коэффициент сопротивления теплопередаче 1,47. [14]
Дом из кордвуда можно построить за значительно меньшие первоначальные расходы, чем стандартный каркасный дом сопоставимого размера, поскольку иногда работа выполняется в основном владельцем или волонтерами. Правильно построенные стены из кордвуда, как правило, требуют меньшего ухода, чем стандартные каркасные дома, поскольку в них меньше изготовленных компонентов (например, стекловолоконная изоляция, гвозди, сайдинг, нащельники и т. д.). Некоторое обслуживание все равно потребуется, поскольку на внешней стороне стены есть дерево и бетон, подвергающиеся воздействию стихий. Плохо построенный дом из кордвуда без достаточной изоляции может привести к более высоким расходам на отопление, чем традиционный каркасный дом.
В сравнительном экономическом анализе каркаса из стоек, дровяной древесины, соломенных тюков и самана, проведенном в 1998 году, дрова из соломы оказались экономически жизнеспособной альтернативой. [ требуется ссылка ] Двухэтажный дом из бруса площадью 233,4 м2 (2512 кв. футов ) в Чероки, Северная Каролина, оборудованный «высококачественной плиткой, шпунтованной сосной , русской дровяной печью , крышей из живой земли, отделкой из кедра ручной работы, приподнятыми панельными шкафами и дверью из сосны ручной работы», обошелся владельцу примерно в 52 000 долларов. [ требуется ссылка ] При том, что 99% работы выполнял сам владелец, дом обошелся ему в 20,70 долларов за кв. фут. [ требуется ссылка ] Каркасный дом сопоставимых размеров и с мебелью в 1998 году стоил бы от 75 000 до 120 000 долларов без участия владельца. [ необходима цитата ] Данные о стоимости жилья за 1997 год показывают, что «средний» уровень отделки дома площадью 1000–2000 кв. футов (190 м 2 ) обходится в 64,48–81,76 долл. США за кв. фут. [15] Как приобретение материалов, так и источник рабочей силы играют важную роль в первоначальной стоимости строительства дома из кордовой древесины.
В некоторых юрисдикциях строительные планы подлежат утверждению инспектором по строительству. Перед началом строительства необходимо проверить состояние почвы на участке, чтобы выдержать тяжелые стены из каменной кладки из кордовой древесины.
Срубленная древесина должна быть очищена от коры весной лопатой, долотом или корорезом. Сок все еще течет весной и обеспечивает смазочный слой камбия между корой и древесиной, что делает разделение более легкой задачей, чем если бы это было оставлено до осени, когда два слоя хорошо сцепятся друг с другом. После окорки бревна должны просохнуть в течение как минимум трех лет, чтобы ограничить расщепление и растрескивание. Важно распилить бревна после окорки на выбранную длину здания. Ричард Флатау, Cordwood Construction: Best Practices (2012) предлагает раскалывать 70% древесины для лучшей сушки и выдержки. [18]
После сушки бревна необходимо распилить на нужную длину (обычно 8, 12, 16, 18 или 24 дюйма). В этом случае предпочтительнее использовать ручную пилу по металлу , чем цепную пилу , поскольку ее более тонкий рез помогает предотвратить проникновение влаги и вредителей. [ требуется ссылка ] На самом деле «отрезная» пила или «циркулярная пила» быстро распилят дрова на куски нужной длины. Для особенно пушистых концов, как у кедра, можно использовать рашпили для сглаживания.
Затем древесину необходимо доставить на строительную площадку. Удобно иметь источник дров и строительную площадку поблизости. После заливки надлежащего фундамента, возвышающегося на 12-24 дюйма над уровнем земли с защитой от брызг, можно начинать возведение стен. Временные укрытия можно использовать для защиты рабочей площадки и дров от дождя. Каркас из столбов и балок обеспечивает это укрытие для последующего заполнения дров раствором.
Неопытным строителям следует поэкспериментировать с несколькими учебными стенами. Это в конечном итоге ускорит процесс строительства и обеспечит более удовлетворительные результаты. При экспериментировании с MIM (более распространенной формой) вдоль фундамента укладываются два параллельных слоя раствора размером от 3 до 4 дюймов, за которыми следует заполнение середины изоляционным материалом. Затем сверху укладываются бревна с постоянными зазорами раствора, выступающими не более чем на 1 дюйм с внутренней и внешней стороны стены. Фактическое размещение будет зависеть от размера и формы бревен. Наносится еще один слой раствора, затем между ними заливается изоляция, затем укладываются еще бревна и так далее. При экспериментировании с Throughwall тонкий ровный слой изоляционного раствора укладывается вдоль фундамента, затем бревна прочно укладываются в слой раствора ровным образом, оставляя между ними только достаточно места, чтобы «направить» раствор. Зазоры раствора заполняются, чтобы получилась относительно плоская верхняя поверхность, затем добавляется еще один тонкий слой раствора, и процесс повторяется. Форма и внешняя ориентация бревен важны только для внешнего вида. Предварительно расколотые «дрова» бревна меньше трескаются при установке в стену, их легче затачивать , выравнивать и равномерно прижимать, чем круглые заготовки, поскольку зазоры между раствором, как правило, меньше. [ необходима ссылка ]
Роб и Джейки Рой, содиректоры Earthwood Building School в Уэст-Чейзи, штат Нью-Йорк, в течение 36 лет, придерживаются другой точки зрения. Раньше они использовали в основном расколотую древесину, но теперь используют в основном круги из белого кедра (или эквивалентные). Усадка абсолютно одинакова в расколах и кругах, и Рой обнаружили, что древесину легче укладывать, потому что она легче сохраняет свою форму от одной стороны стены до другой. Кроме того, круги легче заострять из-за рваного края, который получается на нижней стороне расколотого бревна. Наконец, большее количество раствора с использованием кругов на самом деле является плюсом, потому что заделанная раствором часть стены работает лучше, в термическом отношении, чем деревянная часть. [2]
Если вы строите дом с углами, каждый ряд кордового дерева должен быть заштрихован для прочности. Ближе к концу могут потребоваться небольшие деревянные планки-заполнители для завершения соединения или верха стен. Окна и двери обрамлены стандартными оконными коробками и деревянными перемычками. Стеклянные бутылки могут быть вставлены для создания креативного эффекта витража. ( Сантехника и электропроводка — это вопросы, которые следует учитывать, но они не будут подробно рассматриваться в этой статье).
Дом из кордового леса должен иметь глубокие нависающие карнизы не менее 12-16 дюймов, чтобы концы бревен оставались сухими и не допускали роста грибка. Если концы поддерживать сухими и хорошо проветриваемыми, они будут стареть без проблем. Некоторые владельцы покрывают концы льняным маслом или устанавливают внешние концы бревен вровень с раствором для дополнительной защиты от непогоды. Со временем некоторое растрескивание является нормой и может быть устранено периодическим обслуживанием раствора или замазкой . [19]
Хотя дома из кордвуда были испытаны в местах с температурой -40F, таких как Альберта , их тепловая эффективность в любом климате ниже, чем у чисто саманного дома сопоставимых размеров. [1] В холодных районах целесообразно либо построить более толстую стену в 24-36 дюймов, либо две отдельные суперизолированные стены. В преимущественно влажных районах внешние стены можно оштукатурить, закрыв концы кордвуда от воздуха и влаги, но это скроет привлекательные концы бревен кордвуда, и бревна сгниют. Количество труда относительно получения определенного значения R для кордвуда выше по сравнению со строительством каркаса из соломенных тюков и палок. Средства, сэкономленные на строительстве, возможно, придется направить на расходы на отопление или долгосрочное внешнее обслуживание. [1] Органический, похожий на раствор саман создает меньшее воздействие на окружающую среду из-за использования легкодоступной грязи и соломы, тогда как токсины, выделяемые при производстве портландцемента, очень вредны, хотя и менее ощутимы в конечном продукте. Как и во многих альтернативных стилях строительства, устойчивость конструкции из кордовой древесины зависит от материалов и конструктивных особенностей.
После конференции Cordwood в 2005 году в Меррилле, штат Висконсин, был опубликован документ, посвященный передовому опыту в строительстве из кордвуда и соблюдению строительных норм. Документ под названием Cordwood and the Code: A Building Permit Guide помогает строителям из кордвуда получить необходимые разрешения. [20]