Дерево в строительстве домов

Примерно 90% американских домов строится из бревен — т. е. при помощи традиционного, трудоемкого и во многих отношениях довольно примитивного метода. Наружные стены крепятся вертикальными стойками — длинными деревянными деталями, с номинальным поперечным сечением 5,1 х 10,2 см, но фактически несколько меньшим. Чтобы сделать стену достаточно прочной, от центра одной стойки до центра другой обычно берется расстояние 40 см. Такая конструкция должна быть прочной, если на дерево приходится всего 10—15% сплошной поверхности стены (т. е. без оконных и дверных проемов).

В действительности же конструкция иная. Сплошную часть стены обычно составляют 30—35% дерева — в 2 или 3 раза больше, чем надо. Плотники получают почасовую оплату, и у них нет стимула сохранять древесину, за которую им не платят. У них даже есть поговорка: «Если сомневаешься, делай попрочнее». Они добавляют лишнюю древесину повсюду: в детали порогов и углов, в каркас (диагональное крепление, заполняющее пустые пространства), делают тройную и четырехслойную обшивку и т.д. Кроме того, много дерева тратится попусту, поскольку строители редко заботятся об экономии пиломатериалов, а стандартная длина стоек не кратна длине строительных элементов.

С другой стороны, по мере того, как старые леса исчезают, качество стоек ухудшается. Вскоре после крепления одну десятую часть их, возможно, придется выпилить цепной пилой и заменить, поскольку стойки так сильно коробятся, что материал для отделки стены невозможно выровнять.

А так как в конструкции много лишнего дерева, изоляция из стекловолокна и минеральной ваты между стойками охватывает меньшую площадь, чем нужно. Избыточное дерево, которое проводит тепло в 3 раза лучше, пропускает больше тепла через свои «тепловые мосты», заложенные в изоляцию. Это может легко уменьшить фактическую изолирующую способность каркасной стены на 20—25%.

Дом в Дэвисе в экспериментах ACT2 (раздел 1.4) проложил путь к важному нововведению «Дэвис энерджи груп»: «технической стене», предназначенной для того, чтобы делать большее меньшими средствами. Вместо обычной мягкой древесины хвойных пород типа пихты здесь использован продукт из «технической древесины» или «древесины с ориентированными слоями», выпускаемый крупной фирмой «ТрасДжойст МакМиллан» (Айдахо). Этот продукт прессуется при высокой температуре и под давлением из низкосортной, обычно мелкой мягкой древесины низкой плотности, (например, осины или тополя), в плотную заготовку толщиной 20 см и шириной несколько метров. На практике получается «синтетическая твердая древесина», обладающая прочностью, однородностью, предсказуемостью свойств и, в отличие от обычной древесины, она свободна от сучков и других дефектов.

Распиленный на тонкие стойки, продукт из «технической древесины» настолько прочен, что стойки размером 3 х 9 см, установленные под кружала размером 61 см на сплошной ригель 3 х 36 см, прочнее, чем обыкновенная каркасная стена. (На самом деле, в первоначальном проекте использовались кружала размером 122 см, но их пришлось изменить, так как местный строительный стандарт требовал более близкого расположения, причем не для того, чтобы сделать стену достаточно прочной — она уже была прочной — а для того, чтобы применить один из утвержденных методов нанесения наружной штукатурки.) Доля древесины в стене при этом падает с 30— 35% до 9%, что означает экономию на 70—74%, которая намного перевешивает более высокую стоимость «технической древесины».

Поскольку требуется нарезать меньше деталей и использовать меньше гвоздей для их соединения, чем в обыкновенной каркасной стене, сэкономленное дерево и труд более чем окупают удвоение толщины изоляции между стойками. Изоляция представляет собой высококачественный, облицованный фольгой и армированный стекловолокном пеноматериал из полиизоцианурата, который заполняет пространство более плотно, создает паровой барьер, экономит труд, повышает жесткость и обеспечивает дополнительную звукоизоляцию. Более мощная изоляция плюс уменьшенная тепловая перемычка повышают изолирующую способность на 85%. Утечки воздуха также значительно уменьшаются. Результат: сохраняющая форму, более герметичная, более прочная, быстрее сооружаемая стена. На нее расходуется в 4 раза меньше древесины, теплоизоляция в 2 раза лучше, а цена для стандартного американского дома с участком на 2 тысячи долларов меньше.

«Фактор четыре» — не предел возможностей. Сейчас некоторые фирмы прокладывают между слоями естественной или технической древесины тонкие слои углеродного волокна или полиамидного волокна «кевлар». Это более чем вдвое увеличивает прочность деревянного элемента, уменьшает расход древесины, делает элемент более легким и позволяет производить его из низкосортного лесоматериала. Кроме того, «Беллкомб» — фирма в Миннеаполисе — разработала картоноподобную сотовую структуру (с возможностью повторного использования), из которой изготавливаются разнообразные детали определенных форм и размеров. Они прокладываются между недорогими листами из слоеной древесины и плотно пристыковываются друг к другу, как при сборке миниатюрного дома в детском конструкторе. Два взрослых человека, не имеющие никакой специальной подготовки, могут соорудить из этого материала конструкцию размером с коттедж за 20 минут и снова разобрать ее за 10 минут. Она герметична, огнестойка, в ней легко обеспечить сверхизоляцию путем добавления в «сэндвич» слоев пеноматериала. Такая конструкция экономит примерно 75—85% древесины, а в дальнейшем можно ожидать увеличения экономии.