Дом из старых шин может обходиться без кондиционера и почти без отопления

Старые автомобильные шины, алюминиевые банки и стеклянные бутылки могут использоваться как строительные материалы для автономных домов. На этом принципе основана концепция Earthship, разработанная американским архитектором Майклом Рейнольдсом ещё в 1970-х годах.

Первые такие дома появились в районе города Таос в американском штате Нью-Мексико. За прошедшие десятилетия технология превратилась из эксперимента с вторсырьём в комплексную систему автономного жилья, которая сочетает пассивное отопление и охлаждение, солнечную энергетику, сбор дождевой воды, естественную вентиляцию и повторное использование части бытовых стоков.

Одна из самых известных особенностей Earthship — массивные наружные стены из старых автомобильных покрышек. Шины заполняют грунтом и тщательно утрамбовывают. Масса одного готового элемента может превышать 130 килограммов.

Покрышки укладывают рядами со смещением, после чего поверхность закрывают грунтом, глиной или штукатуркой. Поэтому в готовом доме сами шины обычно не видны.

Шины нужны не столько для утепления, сколько для накопления тепла

Главную роль играет большая тепловая масса заполненных землёй стен. Плотный грунт медленно нагревается и так же медленно отдаёт накопленное тепло.

Днём стены принимают часть солнечной энергии, а после снижения температуры постепенно возвращают её в помещение. Летом тот же эффект позволяет замедлять нагрев внутренних пространств.

При этом тепловая масса и теплоизоляция — не одно и то же. Земля хорошо накапливает энергию, но сама по себе не всегда обеспечивает достаточную защиту от теплопотерь. Поэтому в современных проектах Earthship используют дополнительную тепло- и гидроизоляцию.

Особенно это важно за пределами сухого климата Нью-Мексико.

Большую часть работы делает солнце

На Северном полушарии основные стеклянные поверхности таких домов обычно ориентируют на юг.

Зимой низкое солнце проникает глубоко внутрь помещения и нагревает пол и массивные стены. Летом, когда солнце располагается выше, правильно рассчитанный выступ крыши затеняет остекление и уменьшает перегрев.

В некоторых проектах наружный воздух проходит в дом через трубы, проложенные в грунте. Земля частично охлаждает его летом и подогревает зимой. Нагретый воздух затем удаляется через расположенные выше вентиляционные проёмы, создавая естественную циркуляцию.

Такая схема позволяет уменьшить потребность в кондиционерах и традиционном отоплении, но её результат зависит от температуры грунта, влажности, длины вентиляционных каналов и местного климата.

Всегда ли внутри действительно 20 градусов

Распространённое утверждение о том, что Earthship способен постоянно поддерживать около 20 градусов без отопления и кондиционирования, является упрощением.

В солнечном и относительно сухом климате система действительно может длительное время обеспечивать комфортную температуру почти без дополнительных энергозатрат.

Но тепловая масса не создаёт энергию. Если несколько недель стоит холодная пасмурная погода и стены не получают достаточно солнечного тепла, помещение постепенно охлаждается.

На результат влияет и температура грунта. Если среднегодовая температура почвы составляет около 10 градусов, одного контакта с землёй недостаточно для поддержания в помещении комфортных 20 градусов.

Поэтому эффективность Earthship определяется не наличием покрышек как таковых, а всей архитектурой: ориентацией дома, площадью остекления, теплоизоляцией, защитой от влаги, вентиляцией, затенением и климатом территории.

Бутылки и банки превращаются в стены

Другие виды отходов также используются в конструкции.

Алюминиевые банки могут выполнять роль заполнителя в лёгких внутренних перегородках, где их связывают раствором или глиняной смесью.

Из стеклянных бутылок делают светопропускающие стены. Обычно у бутылок оставляют донные части, которые соединяют друг с другом и встраивают в раствор. В результате получается своеобразный стеклянный блок, пропускающий дневной свет.

Такие конструкции имеют скорее декоративную и ресурсосберегающую функцию, чем несущую.

По данным разработчиков Earthship, доля природных и повторно используемых материалов в некоторых проектах может достигать примерно половины. Остальная часть здания всё равно требует традиционных компонентов — дерева, стекла, гидроизоляции, утеплителей, металлической кровли и инженерного оборудования.

Дом может собирать собственную воду

Автономность Earthship не ограничивается температурным режимом.

Осадки с крыши направляются в резервуары, после чего вода проходит систему фильтрации. При соответствующей очистке её можно использовать для бытовых нужд, а в некоторых проектах — и как питьевую.

Серые стоки из душа и раковин могут направляться в расположенные внутри здания растительные системы очистки, а затем повторно использоваться, например, для смыва в туалете.

Электроэнергия обычно производится солнечными панелями и накапливается в аккумуляторах.

Таким образом, Earthship объединяет несколько технологий: повторное использование материалов, распределённую генерацию, сбор осадков, пассивную архитектуру и локальное обращение с водой.

Бесплатные материалы не означают дешёвый дом

Старые покрышки и бутылки действительно можно получить практически бесплатно, однако это не делает строительство автоматически дешёвым.

Уплотнение нескольких десятков килограммов грунта в каждой шине требует значительного ручного труда. Необходимы также фундамент, гидроизоляция, стеклопакеты, инженерные системы, солнечные панели, аккумуляторы и резервуары.

Дополнительные расходы возникают при адаптации проекта к строительным нормативам и климату конкретного региона.

Эксплуатация также не является полностью «бесплатной». Требуется обслуживать фильтры, насосы, аккумуляторы, вентиляционные каналы, водосборные системы и контролировать влажность помещений.

Для России готовый проект пришлось бы серьёзно менять

Оригинальная конструкция Earthship создавалась для высокогорного пустынного климата Нью-Мексико — с большим количеством солнечных дней, относительно сухим воздухом и заметными суточными колебаниями температуры.

Для большинства регионов России прямое копирование такой схемы было бы проблематичным.

В холодном климате потребуется значительно более серьёзная теплоизоляция наружного контура, защита грунтовых стен от промерзания и влаги, а также резервная система отопления. В северных регионах ограничением станет недостаток солнечной энергии зимой.

Во влажных районах отдельной проблемой может стать конденсат. Земляные и заглублённые конструкции без качественной гидроизоляции и вентиляции повышают риск сырости и плесени.

Поэтому наиболее интересен не сам дом из покрышек, а заложенный в Earthship принцип: использовать архитектуру и местные природные условия так, чтобы зданию изначально требовалось меньше энергии, воды и новых строительных материалов.

В этом смысле технология остаётся актуальной спустя более полувека после появления первых экспериментальных домов.