Jordskydd

För underjordiska strukturer från den europeiska atlantiska järnåldern, se Souterrain .
Ett jordskyddat hus i Schweiz ( Peter Vetsch )

Ett jordskydd , även kallat ett jordhus , jordbelagt hus eller underjordiskt hus , är en struktur (vanligtvis ett hus ) med jord ( jord ) mot väggarna, på taket, eller som är helt nedgrävd under jord.

Jorden fungerar som termisk massa , vilket gör det lättare att upprätthålla en jämn inomhustemperatur och minskar därför energikostnaderna för uppvärmning eller kylning.

Jordskydd blev relativt populärt efter mitten av 1970-talet, särskilt bland miljöaktivister . Men praktiken har funnits nästan lika länge som människor har byggt sina egna skyddsrum.

Definition

  • "Jordskydd är [...] en generisk term med den allmänna innebörden: byggnadsdesign där marken spelar en integrerad del." Denna definition är dock problematisk, eftersom jordstrukturer (t.ex. stampad jord eller kolv ) vanligtvis inte betraktas som jordskydd eftersom de är ovan jord.
  • "En byggnad kan beskrivas som jordskyddad när den har en termiskt betydande mängd jord eller substrat i kontakt med sitt yttre hölje, där "termiskt signifikant" innebär att ge ett funktionellt bidrag till byggnadens termiska effektivitet.
  • "Strukturer byggda med användning av jordmassa mot byggnadsväggar som extern termisk massa, vilket minskar värmeförlusten och upprätthåller en jämn inomhustemperatur under hela säsongen." [ citat behövs ]
  • "En bostad med jordbeläggning för sitt tak eller väggar."
  • "Hem som har byggts under jord, antingen delvis eller helt."
  • "Användningen av jordtäcke för att moderera och förbättra levnadsförhållandena i byggnader."

Historia

Tidig historia

Mandan lodge, North Dakota. c. 1908
"The interior of the hut of a Mandan Chief": aquatint av Karl Bodmer från boken "Maximilian, Prince of Wied's Travels in the Interior of North America, under åren 1832–1834"
Torvhus i Sænautasel, Island .

Jordskyddad är en av de äldsta formerna av byggnad. Man tror att från omkring 15 000 f.Kr. använde migrerande jägare i Europa torv och jord för att isolera enkla runda hyddor som också var nedsänkta i marken. Användningen av någon form av jordskyddad konstruktion finns i många kulturer i historien, spridda över hela världen. Normalt förekommer dessa exempel på kulturer som använder jordskyddade byggnader utan någon kunskap om byggmetoden någon annanstans. Dessa strukturer har många olika former och hänvisas till med många olika namn. Allmänna termer inkluderar grophus och dugout .

Ett av de äldsta exemplen på berming, som går tillbaka omkring 5 000 år, finns vid Skara Brae på Orkneyöarna utanför norra Skottland . Ett annat historiskt exempel på jordskydd i berg skulle vara Mesa Verde , i sydvästra USA. Dessa byggnader är konstruerade direkt på avsatserna och grottorna på klippsidan. Den främre väggen är uppbyggd med lokal sten och jord för att omsluta strukturen.

I Nordamerika använde nästan varje indiansk grupp jordskyddade strukturer i viss utsträckning. Dessa strukturer har kallats ' jordstugor ' (se även: Barabara ). När européer koloniserade torvhus ("soddies" Nordamerika var ) vanliga på Great Plains .

I Kina har konstgjorda grottbostäder använts som skydd sedan 2 000 f.Kr. I vissa områden i norra Kina, som provinserna Shaanxi och Shanxi, eftersom lössjorden är strukturellt enhetlig och komprimerad, vilket ger enkel tillgång till byggnadsmaterial av god kvalitet med stabil struktur, har jordskyddade hem varit i bruk i århundraden.

1970-1980-talets storhetstid

Oljekrisen 1973 såg oljepriset öka dramatiskt, vilket påverkade stora sociala, ekonomiska och politiska förändringar världen över. I kombination med ett växande intresse för alternativa livsstilar och tillbaka-till-landet-rörelsen, blev allmänheten i USA och på andra håll mer intresserade av att spara energi och skydda miljön.

Redan på 1960-talet i USA designade några innovatörer samtida jordskydd. Efter oljekrisen och fram till början av 1980-talet kom det en ny uppsving i intresset för jordskydd/underjordshusbyggande, som har kallats den första vågen av jordtäckta bostäder. Arkitekten Arthur Quarmby färdigställde en jordskyddad byggnad i Holme, England 1975. Med namnet " Underhill ", är det registrerat i Guinness World Records som det "första underjordiska huset" i Storbritannien.

Majoriteten av publikationerna om jordskydd härrör från denna period, med dussintals böcker tillägnade ämnet som publicerades under åren fram till 1983. Den första internationella konferensen om jordskyddade byggnader hölls i Sydney, Australien 1983. En andra konferensen planerades till 1986 i Minneapolis, USA.

Andra anmärkningsvärda förespråkare för jordskydd som är aktiva i denna era inkluderar Mike Oehler , Rob Roy, John Hait, Malcolm Wells , Peter Vetsch , Ken Kern och andra.

Moderna tider

Under de senaste 30 åren har jordskyddade hem blivit allt mer populära. Tekniken är vanligare i Ryssland, Kina och Japan. Det är möjligt att norra Kina har fler jordskydd än någon annan region. Det uppskattas att cirka 10 miljoner människor bor i underjordiska hem i regionen.

Vissa hävdar att tusentals människor bor under jorden i Europa och Amerika. Anmärkningsvärda europeiska exempel är den schweiziska arkitekten Peter Vetschs "jordhus". Det finns ett 50-tal sådana jordskyddsrum i Schweiz, inklusive ett bostadsområde med nio jordskyddsrum (Lättenstrasse i Dietikon ). De kanske mest välkända exemplen på modern jordskydd i den engelsktalande världen är Earthships , märket av passiva soljordsskydd som säljs av Earthship Biotecture. Jordskepp är koncentrerade i New Mexico, USA, men finns mindre vanligt över hela världen. I andra områden som Storbritannien är jordskydd mer ovanligt.

Övergripande jordskyddskonstruktion ses ofta av arkitekter, ingenjörer och allmänheten som en okonventionell byggmetod. Tekniker för jordskydd har inte blivit allmänt kända, och stora delar av samhället är omedvetna om denna typ av byggnadskonstruktion. Generellt sett innebär kostnaden för schaktning, ökat behov av fukttätning och kravet på att konstruktionen ska tåla större vikt i förhållande till överklasshus att jordskydd förblir relativt sällsynt. I detta avseende passivhusets (PassivHaus) energiprestandastandard som tillämpas på lufttäta, superisolerade byggnader med låga koldioxidutsläpp eller koldioxidfria byggnader av högre kvalitet i modern tid. Över 20 000 byggnader certifierade enligt PassivHaus-standarder har byggts över hela norra Europa. Vissa postulerar att den minskade tillgängligheten på byggnadsutrymmen och det ökande behovet och intresset för miljövänliga bostäder med tiden kommer att göra jordskyddsrum vanligare.

Det finns uppskattningsvis 30-40 miljoner kineser som lever i sådana jordhem än idag, mestadels längs Gula floden i norra Kina. Det finns huvudsakligen två sorters jordbostäder i området. Den första typen är gropgrottsbostäder. Vanligtvis gräver folk en nedsänkt innergård, som är en rektangulär underjordisk grop på cirka 10 meter djup, och ordnar sedan rum som grävts bort från huvudgården. Den andra typen är bostadsutrymmen uthuggna i jordklippor som ofta är i söderläge, och fasaderna är ibland belagda med tegel eller sten. De kommer vanligtvis med större innergårdar eftersom det inte bryr sig att schakta.

Typer

Tre huvudtyper av jordskydd beskrivs. Det finns också stor variation i inställningen till jordskydd när det gäller materialanvändning och utgifter. Det "lågteknologiska" tillvägagångssättet kan innefatta naturliga byggnadstekniker, trästolpar och tak i skjulstil, materialåtervinning, ägararbete, handgrävning, etc. Det relativt mer högteknologiska tillvägagångssättet skulle vara större, med betong och stål. Även om det vanligtvis är mer energieffektivt efter konstruktion, har det högteknologiska tillvägagångssättet högre inbyggd energi och betydligt högre kostnader.

Bermed

I den jordbermad (även kallad "bunded") typen, ligger jord mot ytterväggarna, sluttande ner från byggnaden. Bermen kan vara helt eller delvis. Den mot polen vända väggen kan vara försänkt, vilket lämnar den mot ekvatorn vända väggen fri (i tempererade områden). Vanligtvis är denna typ av jordskydd byggd på, eller bara något under den ursprungliga graden . [ citat behövs ] På grund av att byggnaden ligger över den ursprungliga marknivån, är färre fuktproblem förknippade med jordborrning i jämförelse med underjordisk/helt försänkt konstruktion, [ citat behövs ] och det kostar mindre att bygga. Enligt en rapport tillhandahöll jordborrning 90-95 % av energifördelen som en helt undergradig struktur.

I backen

Byggnaden i backen (även kallad "jordtäckt" eller "höjd") är där jordskyddet är placerat i en sluttning eller sluttning, och jorden täcker taket förutom väggarna. Den mest praktiska tillämpningen är att använda en kulle som vetter mot ekvatorn (söder på norra halvklotet och norr på södra halvklotet ), mot aphelion (norr) i tropikerna , eller österut strax utanför tropikerna. Det finns bara en exponerad vägg i denna typ av jordskydd, väggen vänd ut från kullen, alla andra väggar är inbäddade i jorden/kullen. Detta är den mest populära och energieffektiva formen av jordskydd i kalla och tempererade klimat.

Underjordisk

Den verkliga underjordiska (även kallad "kammar" eller "underjordisk") jordskyddsrum beskriver ett hus där marken är utgrävd, och huset ligger i lägre grad. De kan ha ett atrium eller en innergård som är konstruerad i mitten av skyddet för att ge tillräckligt med ljus och ventilation. Atriet är inte alltid helt inneslutet av upphöjd mark, ibland används ett U-format atrium som är öppet på ena sidan.

Med ett atriumjordskydd tenderar bostadsutrymmena att vara placerade runt atriumet. Atriumarrangemanget ger en mycket mindre kompakt plan än designen för en eller två våningar kuperad/i kulle; därför är det vanligtvis mindre energieffektivt när det gäller uppvärmningsbehov. [ citat behövs ] Därför finns atriumdesigner främst i varmare klimat. Förmaket tenderar dock att fånga in luft i det som sedan värms upp av solen och hjälper till att minska värmeförlusten. [ citat behövs ] Atriumdesigner är väl lämpade för plana platser och är ganska vanliga.

Andra typer

Beroende på vilken definition av jordskydd som används ingår ibland andra typer. I kulverthus ("Cut and Cover") arrangeras prefabricerade betongbehållare och rör med stor diameter i en sammanbindande design för att bilda ett bostadsutrymme och fylls sedan med jord. En experimentell konstruktionsdesign från 1980-talet av Japan, myntad " Alice City ", föreslog att man skulle använda ett brett och djupt cylindriskt skaft nedsänkt i jorden, med ett kupolformat takfönster. Konstgjorda grottor kan byggas genom att göra en tunnel ner i jorden. Det har också spekulerats i att bygga växthus under jord. Skolor, kommersiella centra, statliga byggnader och andra byggnader skulle kunna byggas under jord.

Ansökningar

Aktiv och passiv solenergi

Jordskydd kombineras ofta med solvärmesystem. Vanligast är att användningen av passiva solenergidesigntekniker används i jordskydd. På större delen av norra halvklotet är en sydvänd struktur med nord-, öst- och västsidorna täckta med jord den mest effektiva applikationen för passiva solsystem . Ett stort dubbelglasat fönster, treglas, som sträcker sig över större delen av södra väggens längd är avgörande för solvärmeökningen. Det är bra att åtfölja fönstret med isolerade draperier för att skydda mot värmeförlust på natten. Under sommarmånaderna används också ett överhäng, eller någon form av skuggningsanordning, för att blockera en överdriven solvinst.

Passiv årlig värmelagring

Passiv årsvärmelagring är ett byggnadskoncept som teoretiserats för att skapa en konstant temperatur året runt i ett jordskydd med hjälp av passiv solvärme med direkt vinst och en termisk batterieffekt som varar i flera månader. Det hävdas att ett jordskydd utformat enligt dessa principer skulle lagra solens värme på sommaren och släppa ut den långsamt under vintermånaderna utan behov av andra former av uppvärmning. Denna metod beskrevs först av uppfinnaren och fysikern John Hait i sin bok från 1983. Huvudkomponenten i är ett isolerat och vattentätt "paraply" som sträcker sig ut från jordskyddet i flera meter i alla riktningar. Därav termen "paraplyhus". Jorden under detta paraply hålls varm och torr i förhållande till omgivande jord, som är föremål för konstanta dagliga och säsongsbetonade temperaturförändringar. Detta skapar en stor värmelagringsyta av jorden, i praktiken en enorm termisk massa. Värme erhålls via passiv sol i jordskyddet och överförs till den omgivande jorden genom ledning. Således, när temperaturen i jordskyddet sjunker under temperaturen i den omgivande jorden, kommer värmen att återgå till jordskyddet. Efter en tid uppnås en stabil temperatur som är ett genomsnitt av årliga värmeförändringar i den yttre miljön. Vissa kritiserar tekniken (tillsammans med jordskyddstekniken som helhet), och anger farhågor inklusive svårigheter och kostnader för konstruktion, fukt och brist på bevis.

Annualiserad geo solenergi

En annan design som syftar till passiv säsongsbetonad energilagring, årlig geosolenergi, används ibland på jordskydd. [ citat behövs ]

Jordrörsventilation

Passiv kylning som drar luft med en fläkt eller konvektion från en nästan konstant temperaturluft till nedgrävda jordkylrör och sedan in i husets bostadsyta. Detta ger också frisk luft till passagerarna och luftväxlingen som krävs av ASHRAE .

Jämförelse med standardhus

Fördelar

1981 främjade Oehler sin lågbudgetbyggnadsdesign (ett enkelt hål i marken med väggar av träplankor med plastfolie) genom att hävda att den inte behövde någon grund, använde mindre byggmaterial och arbetskraft, hade mindre underhåll, var estetiskt tilltalande, hade en lägre skattesats i USA vid den tiden, kostade mindre att reglera temperaturen, påverkades mindre av stormigt väder, hade rör som inte fryser där de kom in i huset, var "ekologiskt sunda", relativt brandsäkra, ljudisolerade och hade ett ökat trädgårdsutrymme jämfört med vanligt hus på en tomt av samma storlek.

Han hävdade också att utsikten från ett fönster under marken var bättre än från andra fönster, och att golvbeläggningen han använde i sitt underjordiska hem (plastduk över bar smuts) var "överlägsen" vad som finns tillgängligt på andra ställen.

Han hävdade att han skulle tillhandahålla ett inbyggt växthus i designen.

Han hävdade att hans hem kunde användas som skyddsrum i händelse av kärnvapenkrig och hävdade också att hans design i fallet med en fullständig samhällelig kollaps skulle vara mer försvarbar än ett vanligt hus vid slumpmässiga attacker, samt att vara bättre dold från potentiella fientliga (utan karta och obekant med området). Han trodde att under jorden skulle invånarna vara bättre skyddade från "atmosfärisk strålning" ( Fallout ). Eftersom hans design inte var vattentät, skulle man vara "närmare en vattenkälla" och potentiellt helt enkelt kunna gräva en brunn i mitten av rummet.

Han hävdade vidare att vem som helst kunde bygga en av hans konstruktioner oavsett skicklighet eller förmåga för endast $50.

Passiv värme och kyla

Diagram som visar effekten av termisk massa och isolering i en jordskyddad struktur. y -axeln representerar temperatur; x -axeln representerar tid. Blå linje: yttre temperaturfluktuationer mellan dagmaximum och nattminimum (kan också representera sommarmaximum och vinterminimumtemperaturfluktuationer på en längre tidsskala). Röd linje: Intern temperatur. 1: Fasförskjutning (fördröjning mellan max/min yttertemperatur och innertemperatur). 2: Amplituddämpning (minskningen av högsta eller lägsta inre temperatur i förhållande till den för den yttre temperaturen).

På grund av sin densitet fungerar komprimerad jord som termisk massa , vilket betyder att den lagrar värme och släpper ut den långsamt igen. Komprimerad jord är mer en ledare av värme än en isolator. Jord anges ha ett R-värde på cirka 0,65-R per centimeter (0,08-R per 1 tum), eller 0,25-R per 1 tum. Variationer i markens R-värde kan hänföras till olika markfuktighetsnivåer, med lägre R-värden när fukthalten ökar. Det ytligaste jordlagret är vanligtvis mindre tätt och innehåller rotsystemen från många olika växter, och fungerar därigenom mer som värmeisolering , vilket innebär att det minskar hastigheten på temperaturen som flödar genom det.

Cirka 50 % av värmen från solen absorberas vid ytan. Följaktligen kan temperaturen vid ytan variera avsevärt beroende på dag/natt-cykeln, beroende på väder och särskilt efter årstid. Under jord är dessa temperaturförändringar trubbiga och fördröjda, så kallade termisk eftersläpning . Jordens termiska egenskaper gör därför att på vintern blir temperaturen under ytan högre än ytlufttemperaturen, och omvänt på sommaren blir jordtemperaturen lägre än ytluftens temperatur.

På en tillräckligt djup punkt under jorden förblir temperaturen konstant året runt, och denna temperatur är ungefär medelvärdet av sommar- och vintertemperaturerna. Källor varierar i sina angivna värden för denna djupa jordkonstanttemperatur (även kallad amplitudkorrigeringsfaktor). Rapporterade värden inkluderar 5–6 m (16–20 fot), 6 m (20 fot), 15 m (49 fot), 4,25 m (13,9 fot) för torr jord och 6,7 m (22 fot) för våt jord. Under denna nivå ökar temperaturen i genomsnitt 2,6 °C (36,7 °F) var 100:e m (330 fot) på grund av värme som stiger från jordens inre.

Dygnstemperaturförändringar mellan högsta och lägsta temperaturer kan modelleras som en våg, liksom säsongsbetonade temperaturförändringar (se diagram). Inom arkitektur kallas förhållandet mellan de maximala fluktuationerna av yttre temperatur jämfört med inre temperatur amplituddämpning (eller temperaturamplitudfaktor). Fasförskjutning är den tid det tar för den lägsta yttertemperaturen att nå det inre.

Att delvis täcka en byggnad med jord bidrar till strukturens termiska massa. I kombination med isolering resulterar detta i både amplituddämpning och fasförskjutning. Med andra ord får jordskyddade strukturer både en grad av kylning på sommaren och uppvärmning på vintern. Detta minskar behovet av andra åtgärder för uppvärmning och kylning, vilket sparar energi. En potentiell nackdel med en termiskt massiv byggnad i kallare klimat är att efter en längre period av kyla, när yttertemperaturen ökar igen, tenderar strukturens inre temperatur att släpa efter och ta längre tid att värma upp (förutsatt att ingen annan form av uppvärmning).

Minskningen av luftinfiltration i ett jordskydd kan vara fördelaktigt. Eftersom tre väggar i strukturen huvudsakligen är omgivna av jord, exponeras mycket liten yta för utomhusluften. Detta lindrar problemet med att varm luft kommer ut från huset genom springor runt fönster och dörrar. Vidare skyddar jordväggarna mot kalla vintervindar som annars skulle kunna tränga igenom dessa luckor. Men detta kan också bli ett potentiellt problem med inomhusluftkvaliteten. Hälsosam luftcirkulation är nyckeln.

Som ett resultat av strukturens ökade termiska massa, jordens termiska eftersläpning , skyddet mot oönskad luftinfiltration och den kombinerade användningen av passiva soltekniker är behovet av extra uppvärmning och kylning minimalt. Därför finns det en drastisk minskning av energiförbrukningen som krävs för hemmet jämfört med bostäder av typisk konstruktion.

Vindskydd

Jordhusens unika arkitektur skyddar dem mot hårda vindstormar. De kan inte rivas bort eller välta av hårda vindar. Byggnadsteknik och framför allt avsaknaden av hörn och utsatta delar (tak) eliminerar känsliga ytor som annars skulle drabbas av stormskador.

Naturresursbesparing

Jämfört med standardbyggnadernas materiella behov kan jordskyddade bostäder kraftigt minska antalet naturresurser. Traditionellt trästrukturhem kräver timmer för inramning och inredning, vilket är ett ganska stort behov. Jord som huvudbyggnadsmaterial och smälter in i landskapet, jordskyddade hus minskar drastiskt efterfrågan på virke.

Biologiska effekter

Jordhem omfamnar organiskt djur och fjäderfä samt vatten, jord och växter. Arkologi studerar förhållandet mellan djur och växter och konstgjorda byggnader under ekologisk utveckling. Till exempel är uppfödning av fjäderfä och tama djur en viktig del av de traditionella kinesiska mänskliga bosättningarna på landsbygden och dessa element skapar ett stabilt och hållbart ekologiskt kretslopp som gynnar miljön.

Landskapsskydd och markanvändning

Jämfört med konventionella byggnader kan jordhus passa in i sin omgivning. De jordtäckta taken döljer byggnaden i landskapet.

Vissa hävdar att byggmetoden är fördelaktig för kvävefixeringen av jorden på taket, eftersom den annars skulle täckas av grunden till ett traditionellt hus. I motsats till konventionella tak tillåter jordhustak växter att växa semi-naturligt på dem.

Sådana hus kan också byggas som radhus på en sluttning i kuperad terräng.

Brandskydd

Jämfört med andra byggnadsmaterial, som trä, har jordhus ett effektivt brandskydd både tack vare användningen av betong och takets isolering. Om man tar exemplet med Earthships finns det ett rapporterat fall där strukturen överlevde brand bättre jämfört med andra typer av byggnader.

Jordbävningsskydd

Medan invånare i jordskyddade hem rapporterar att de märker fler mindre jordbävningar, är husen motståndskraftiga mot stora jordbävningar, eftersom deras underjordiska natur tillåter dem att röra sig med jorden. Föreställ dig ett litet kvisthus som sitter ovanpå en balja med smuts: Skaka smutsen så kommer huset att dansa och stressa. Men om du gräver ner huset i smutsen kan du skaka karet utan att stressa huset lika mycket.

Takplantering

Taktäckning görs med det schaktade materialet, i vilket växter kan planteras.

Kärnvapenbombs överlevnadsförmåga

På grund av jordens massa mellan boytan i ett jordhus och ytkvaliteten, erbjuder ett jordhus ett betydande skydd mot slag/sprängskador eller nedfall i samband med en kärnvapenbomb.

Ljudisolerad

Jordskydd kan ge avskildhet från grannar, såväl som ljudisolering. Marken ger akustiskt skydd mot ljud utifrån. Detta kan vara en stor fördel i stadsområden eller nära motorvägar.

Arkitektonisk estetik

Jordskyddad bostad uttrycker sig med färgharmonin mellan jord och jord. Samtidigt ger jordens och jordens materialegenskaper jordhem enkelheten hos geomatiska massor. Jordhus smälter också in perfekt i landskapet och framhäver skönheten i omgivningen, vilket är en viktig grund för arkologi . Till exempel i yaodong och grot i norra Kina under jorden och smälter in perfekt i Loess-platåmiljön. Saltkatedralen i ett halitberg nära staden Zipaquirá, Colombia omfamnar konturen och framhäver de naturliga särdragen.

Nackdelar

Finansiell kostnad

Tre huvudfaktorer påverkar den totala kostnaden för att bygga ett hem, nämligen designens komplexitet, material som används och om ägaren/ägarna utför hela eller delar av konstruktionen eller betalar andra för att göra det. Anpassade hus med komplex design tenderar att vara dyrare och ta längre tid att bygga än lagerhus. Hus som använder dyra material blir dyrare än hus som använder billiga material. Ägararbetskraft kan dramatiskt sänka byggkostnaderna.

Både jordskyddade projekt och konstruktion av vanliga hus har betydande variationer i design, material och arbete. Som sådan är det svårt att göra en exakt jämförelse av kostnaden mellan de två, men i allmänhet är ett jordskydd mycket dyrare.

Ett litet "underjordiskt hem" byggt i stil med Oehler, som bara ett enkelt, icke vattentätt hål i marken med enkla plankor och en plastskiva till en vägg, trots att man använder gratis arbetskraft (bortsett från alternativkostnaderna för att inte hinna gå att arbeta) och återvunnet material, t.ex. fönster och plankor för väggen, uppskattas vara 30 % billigare att bygga jämfört med att betala en entreprenör för att bygga ett vanligt hus med nytt byggmaterial till standardpriser, även om Oehlers design snabbt kommer att ruttna och kollapsa efter några år.

En särskild faktor som starkt påverkar kostnaden för ett jordskydd är mängden jord som täcker det. Ju mer jord som täcker konstruktionen, desto större kostnad krävs för att ha en konstruktion som tål belastningen (se även: Tak ). En annan viktig kostnadsfaktor som tenderar att vara unik för jordskydd är utgrävning och återfyllning. Mängden vattentätning är också dyrare. Å andra sidan bör jordskydd ha lägre underhållskostnader eftersom de oftast är täckta med lite exponerad exteriör.

Många finansiella institutioner utesluter direkt finansiering av jordskyddade bostäder eller kräver att den här typen av fastigheter är gemensamma för området. [ citat behövs ]

Designkomplexitet

Sammantaget är det mer tekniskt utmanande att designa ett jordskydd jämfört med ett vanligt hem. På grund av den oortodoxa designen och konstruktionen av jordskyddade bostäder kan lokala byggregler och förordningar behöva undersökas och/eller navigeras. Många byggföretag har begränsad eller ingen erfarenhet av jordskyddat byggande, vilket potentiellt äventyrar den fysiska konstruktionen av även de bästa designerna. Jordhusens specifika arkitektur leder vanligen till orättade, runda väggar, vilket kan orsaka problem kring inredningen, speciellt vad gäller möbler och stora målningar.

Reparationer på väggarna är mycket svåra att serva; och kan behöva omvärdera och bygga om huset från grunden.

Ett jordskydd kan inte utökas med ett extra rum - detta kommer att kräva att det vattentätande tätningsmedlet som täcker byggnadens betongväggar bryts.

Hållbarhet

I "grön byggnad" beskrivs fyra "livstids" faser av en byggnad, nämligen materialkällor, konstruktion, i bruk och dekonstruktion ( livscykelbedömning) . Termerna koldioxidnoll och negativa koldioxidbyggnader avser nettoutsläppen av växthusgaser under dessa fyra faser. Frågor uppstår därför om vissa strukturer verkligen är miljövänliga. Till exempel måste råvaror utvinnas från jorden, transporteras och sedan tillverkas till byggmaterial och transporteras igen för att säljas och slutligen transporteras till byggplatsen. Många fossila bränslen kan användas under vart och ett av dessa steg.

Jordskydd kräver ofta tyngre byggmaterial för att stå emot jordens tyngd mot väggar och/eller tak. Särskilt armerad betong behöver användas i mycket större mängder per byggnad. Tillverkning av betong är en stor källa till växthusgaser.

De inblandade materialen tenderar att vara icke biologiskt nedbrytbara ämnen. Eftersom materialen ska hålla vatten ute är de ofta gjorda av plast. Utgrävningen av en plats är också drastiskt tid- och arbetskrävande. Sammantaget är konstruktionen jämförbar med konventionell konstruktion, eftersom byggnaden kräver minimal efterbehandling och betydligt mindre underhåll.

Fukt och inomhusluftkvalitet

Problem med vattenläckage, intern kondens , dålig akustik och dålig inomhusluftkvalitet kan uppstå om ett jordskydd inte har utformats och ventilerats ordentligt. Mycket höga luftfuktighetsnivåer kan tillåta mögel eller mögeltillväxt, förknippad med unken lukt och potentiellt med hälsoproblem. Den underjordiska orienteringen av många jordskyddade hem kan tillåta ackumulering av radongas (som är känd för att öka risken för lungcancer) eller andra oönskade material (t.ex. avgasning från byggmaterial).

Hotet om vattenläckage uppstår runt områden där tätskikten har penetrerats. Jorden lägger sig vanligtvis gradvis. Ventilationer och kanaler som kommer ut från taket kan orsaka specifika problem på grund av möjligheten till rörelse. Prefabricerade betongplattor kan ha en avböjning på 1/2 tum eller mer när jorden/jorden är skiktad ovanpå dem. Om ventilerna eller kanalerna hålls stadigt på plats under denna avböjning, blir resultatet vanligtvis att det vattentätande skiktet misslyckas. För att undvika denna svårighet kan ventiler placeras på andra sidor av byggnaden (förutom taket), eller så kan separata rörsegment installeras. Ett smalare rör i taket som passar in i ett större segment av byggnaden kan också användas. Hotet om vattenläckage, kondens och dålig inomhusluftkvalitet kan alla övervinnas med korrekt vattentätning och ventilation.

Begränsat naturligt ljus

Trots stora fönster (vanligtvis i söderläge på norra halvklotet ) har många jordskyddade hem mörka områden i områdena mitt emot fönstren. Allt naturligt ljus som kommer från ena sidan av bostaden kan ge en "tunnel- eller grotteffekt".

Risk för kollaps

Rapporter om kollaps verkar vara sällsynta. I ett fall dog en författare och förespråkare av jordskydd när ett jordtak som han designade rasade över honom.

Begränsade utrymningsvägar

Jämfört med ett hus ovan jord, kan jordskydd ha begränsade utrymningsvägar i nödfall, vilket kan misslyckas med utträdes- och byggnadsnormer.

Juridiska frågor

En jordskyddsanläggning kanske inte kan anpassas till befintliga lokala byggregler och får inte vara laglig bosatt i.

Design och konstruktion

Design

Jordskyddade hem byggs ofta med energibesparing och besparingar i åtanke. Specifika konstruktioner av jordskydd möjliggör maximala besparingar. För byggande i berg eller i berg är en vanlig plan att placera alla bostadsutrymmen på den sida av huset som vetter mot ekvatorn (eller norr eller öster, beroende på breddgrad). Detta ger maximal solstrålning till sovrum, vardagsrum och köksutrymmen. Rum som inte kräver naturligt dagsljus och omfattande uppvärmning som badrum, förråd och grovkök är vanligtvis belägna på motsatt sida (eller i backen) av skyddsrummet. Denna typ av layout kan också överföras till en dubbelplanshusdesign med båda nivåerna helt under jord. Denna plan har den högsta energieffektiviteten för jordskyddade hem på grund av den kompakta konfigurationen samt strukturen som är nedsänkt djupare i jorden. Detta ger den ett större förhållande mellan jordtäcke och en exponerad vägg än ett envånings skydd skulle göra.

Jordtypen är en av de väsentliga faktorerna vid platsplanering. Jorden måste ge tillräcklig bärighet och dränering och hjälpa till att hålla värmen. När det gäller dränering är den mest lämpliga typen av jord för jordskydd en blandning av sand och grus . Välgraderat grus har en stor bärighet (cirka 8 000 pund per kvadratfot), utmärkt dränering och en låg frosthöjningspotential . Sand och lera kan vara känsliga för erosion . Lerjordar, även om de är minst mottagliga för erosion, tillåter ofta inte ordentlig dränering och har en högre potential för frosthöjningar. Lerjordar är mer mottagliga för termisk krympning och expansion. Att vara medveten om fukthalten i jorden och fluktuationen av den halten under året kommer att bidra till att förhindra potentiella uppvärmningsproblem. Frosthöjningar kan också vara problematiska i viss jord. Finkorniga jordar bevarar fukten bäst och är mest mottagliga för att lyftas. Några sätt att skydda mot kapillärverkan som är ansvarig för frosthöjningar är att placera fundament under fryszonen eller isolera markytan runt grunda underlag, ersätta frostkänslig jord med granulärt material och avbryta kapillärdragningen av fukt genom att lägga ett dränerande lager av grövre material i den befintliga jorden.

Vatten kan orsaka potentiella skador på jordskydd om det dammar runt skyddet. Att undvika platser med högt grundvattennivå är avgörande. Dränering, både yta och under ytan måste hanteras ordentligt. Vattentätning appliceras på byggnaden är avgörande.

Atriumkonstruktioner har en ökad risk för översvämning, så den omgivande marken bör slutta bort från strukturen på alla sidor. Ett avloppsrör i omkretsen av takkanten kan hjälpa till att samla upp och ta bort ytterligare vatten. För bostäder med berömda bostäder rekommenderas ett avloppsavlopp vid krönet av berget längs kanten av taket. En interceptor dräneringssvale i mitten av berget är också till hjälp eller baksidan av berget kan terrasseras med stödmurar. På sluttande platser kan avrinning orsaka problem. En dräneringssvall eller ränna kan byggas för att leda vatten runt huset, eller så kan en grusfylld dike med en avloppsplatta installeras tillsammans med fotavlopp.

Markens stabilitet bör också beaktas, särskilt vid utvärdering av en sluttande plats. Dessa sluttningar kan vara stabila i sig när de lämnas ensamma, men skärning i dem kan avsevärt äventyra deras strukturella stabilitet. Stödmurar och återfyllningar kan behöva byggas för att hålla upp lutningen innan skyddsrum byggs.

På mark som är relativt platt är ett helt infällt hus med öppen innergård den lämpligaste utformningen. På en sluttande tomt ligger huset rakt in i backen. Lutningen kommer att bestämma platsen för fönsterväggen; den mest praktiska orienteringen i måttliga till kalla klimat är en exponerad vägg i söderläge på norra halvklotet (och mot norr på södra halvklotet) på grund av solfördelar. Den mest praktiska orienteringen i tropikerna närmast ekvatorn är norrvänd mot aphelion (eller kanske nordost) för att dämpa temperaturextrema. Strax utanför tropikerna kan det mest praktiska sättet att undvika överskott av eftermiddagsvärme vara ett hus som vetter mot öster eller, om det är nära en västkust, exponering av den östra änden och den västra änden, med de två långsidorna inbäddade i jorden .

Beroende på vilken region och plats som valts för jordskyddad konstruktion varierar fördelarna och målen med jordskyddskonstruktionen. För svala och tempererade klimat består målen av att behålla vintervärmen, undvika infiltration, ta emot vintersol, använda termisk massa, skugga och ventilera under sommaren och undvika vintervindar och kyliga fickor. För varma, torra klimat inkluderar målen att maximera luftfuktigheten, ge sommarskugga, maximera sommarluftens rörelser och behålla vintervärmen. För varma, fuktiga klimat är målen att undvika sommarfuktighet, tillhandahålla sommarventilation och behålla vintervärmen.

Regioner med extrema dags- och säsongstemperaturer betonar värdet av jorden som en termisk massa. På så sätt är jordskyddet mest effektivt i regioner med höga kyl- och värmebehov och höga temperaturskillnader. I regioner som sydöstra USA kan jordskydd behöva ytterligare vård vid underhåll och konstruktion på grund av kondensproblem med hänsyn till den höga luftfuktigheten. Marktemperaturen i regionen kan vara för hög för att tillåta jordkylning om temperaturen bara varierar något från dag till natt. Helst bör det finnas tillräcklig vintersolstrålning och tillräckliga medel för naturlig ventilation. Vind är en kritisk aspekt att utvärdera vid platsplanering, av skäl som gäller vindkyla och värmeförlust, samt ventilation av skyddsrummet. På norra halvklotet tenderar sydvända sluttningar att undvika kalla vintervindar som vanligtvis blåser in från norr. Helt infällda skyddsrum erbjuder också tillräckligt skydd mot dessa hårda vindar. Förmak inom strukturen har dock förmågan att orsaka mindre turbulens beroende på storleken. På sommaren är det bra att dra nytta av de rådande vindarna. På grund av det begränsade fönsterarrangemanget i de flesta jordskydd, och motståndet mot luftinfiltration, kan luften i en struktur bli stillastående om inte tillräcklig ventilation tillhandahålls. Genom att utnyttja vinden kan naturlig ventilation ske utan användning av fläktar eller andra aktiva system. Att känna till riktningen och intensiteten av säsongsvindar är avgörande för att främja tvärventilation. Ventilationer placeras vanligtvis i taket på takförsedda eller helt försänkta skyddsrum för att uppnå denna effekt.

Byggmaterial

Valet av byggmaterial bör ta hänsyn till typen av struktur, platsens egenskaper, klimat, jordtyp och design. Starkare, mer hållbara byggmaterial krävs för konstruktioner som är djupt begravda. Vattentäta och isolerade material bör också användas för att stå emot trycket och fukten från den omgivande marken. Till exempel är betong och armerat murverk, trä och stål alla livskraftiga material. Betong är det vanligaste valet för att bygga jordskyddade byggnader på grund av dess styrka, hållbarhet och brandmotstånd. Platsgjuten betong används för icke-kritiska strukturella element som betongfundament, golvplattor och ytterväggar med mindre än 6 fot (1,8 meter) jordtäcke, medan prefabricerad armerad betong kan användas för golv, väggar, och tak. Betongmurverk bör vara 8 tum (200 millimeter) eller större, med användning av "A" eller "H" för att underlätta placeringen av enheten runt vertikala armeringsjärn, beroende på den strukturella integriteten som krävs. Det rekommenderas vanligtvis att använda murbruk av typ S, injekteringsbruk med en minsta hållfasthet på 2 000 psi (14 MPa) och en betongplatta med en minsta hållfasthet på 2 500 psi (17 MPa) och 4 tum (100 mm) tjocklek. Murverk av tegel eller sten förstärkt med stålstänger kan användas för väggar som kommer att utsättas för sido- eller vertikaltryck från jordtäcke. Murverk kostar i allmänhet mindre än platsgjuten betong. Trä kan användas i stor utsträckning i jordskyddade byggnader för strukturellt och inre arbete, inklusive golv, tak och ytterväggar. Däremot är träramsväggar, som måste tåla sidotryck, begränsade till ett gravdjup på en våning när de används som konstruktionsmaterial. Utöver detta djup kommer kostnaderna snabbt att öka när man använder trä som konstruktionsmaterial. Även om trä kan vara billigare än andra material, saknar det stålets hållfasthet, därför är det kanske inte det idealiska alternativet för konstruktionsmaterial i vissa jordskyddade bostäder, särskilt i fuktig jordtyp. Stål används för balkar, pelare, stångreglar och murverksförstärkning. Fördelen är att stål har hög drag- och tryckhållfasthet, medan nackdelen är att det måste skyddas från korrosion om det utsätts för luft, vatten eller andra kemikalier. Det måste användas effektivt eftersom det också är dyrt.

Utgrävning

I jordskyddat byggande sker ofta omfattande schaktningar på byggarbetsplatsen. En schaktning flera fot större än väggarnas planerade omkrets görs för att möjliggöra åtkomst till väggens utsida för tätskikt och isolering.

Grunder

När platsen är förberedd och verktygsledningarna installerade, gjuts en grund av armerad betong. Därefter monteras väggarna. Vanligtvis hälls de antingen på plats eller formas antingen på eller utanför platsen och flyttas sedan på plats. Armerad betong är det vanligaste valet. Processen upprepas för takkonstruktionen. Om alla väggar, golv och tak ska gjutas på plats är det möjligt att göra dem med en enda gjutning. Detta kan minska sannolikheten för att det uppstår sprickor eller läckor i fogarna där betongen har härdat vid olika tidpunkter. Grunden till byggnaderna ritade av Vetsch är byggda på konventionellt sätt.

Väggar

Flera olika metoder för extern ( bärande ) väggkonstruktion i jordskydd har använts framgångsrikt. Dessa inkluderar betongblock (antingen konventionellt murbruk eller ytlimmat), stenmurverk , cordwood murverk , gjuten betong och tryckbehandlat trä . Jordskepp använder klassiskt däckväggar med rammade jord, som är arbetskrävande men återvinner använda däck.

Oehler ordinerade en mycket låg budgetmetod som han kallade "post, stöttning och polyeten". Det handlar om nedgrävda trästolpar för att fungera som ram, stöttade med plankor och med en tätskiktsbarriär av polyetenskiva mellan plankorna och återfyllningen, men inget fundament och inget på golvet förutom en plastskiva och heltäckningsmatta.

Obehandlat trä i direkt kontakt med jord ruttnar inom fem års användning i jordskyddsbyggande, men kan användas för konstruktionsstöd i ett välisolerat och vatten/fuktsäkert hem. Armerad betong är det mest använda konstruktionsmaterialet i jordskyddskonstruktioner. Den är stark och lättillgänglig. Stål kan användas men måste omslutas av betong för att det inte ska komma i direkt kontakt med jorden som korroderar metallen. Tegel och betongmurverk är också möjliga alternativ i jordskyddskonstruktion men måste förstärkas för att hålla dem från att förskjutas under vertikalt tryck om inte byggnaden är konstruerad med valv och valv.

Tyvärr är armerad betong inte det mest miljömässigt hållbara materialet. Betongindustrin arbetar med att utveckla produkter som är mer miljövänliga som svar på konsumenternas krav. Produkter som Grancrete och Hycrete blir mer lättillgängliga. De hävdar att de är miljövänliga och antingen minskar eller eliminerar behovet av ytterligare vattentätning. Dessa har dock inte använts i stor utsträckning i jordskyddskonstruktion ännu.

Tak

Nätkonstruktion i mesh metall stretch

Taket på ett jordskydd får inte täckas av jord (endast jordvall), eller så kan taket bära ett grönt tak med endast en minimal jordtjocklek. Alternativt kan en större jordmassa täcka taket. Sådana tak måste klara av betydligt större egen- och levande last (t.ex. ökad vikt av vatten i jorden efter regn eller snö). Detta kräver starkare och mer omfattande takstödstruktur. Vissa rekommenderar att ha precis tillräckligt med jordtjocklek på taket för att behålla ett grönt tak (cirka 6 tum / 15 cm), eftersom detta innebär mindre belastning på strukturen. Att öka mängden jord på taket förbi detta ger bara blygsamma ökningar av fördelarna samtidigt som kostnaderna ökar avsevärt.

Trots att det ligger under jord är dränering av vatten fortfarande viktigt. Därför brukar jordskydd inte ha platta tak. Ett platt tak är också mindre motståndskraftigt mot jordens vikt. Det är vanligt att jordskyddskonstruktioner har valv och grunda kupoltak eftersom denna form motstår vertikal belastning bra. En metod använder finmaskig metall böjd till den avsedda formen och svetsad till bärarmaturen. På detta nät sprutas betong som bildar ett tak. Terra-Dome (USA) är ett företag specialiserat på byggande av jordskyddade hus och säljer ett modulsystem av betongkupoler avsedda att täckas av jord. Andra rekommenderar att man använder träramade sadeltak med lutning i minst 1:12 för att främja dränering. Taket på Earthships tenderar att vara mono-pitched , klassiskt med hjälp av vigas .

Impregnering

På utsidan av betongen appliceras ett vattentätningssystem. Det mest använda tätskiktssystemet inkluderar ett lager flytande asfalt på vilket ett kraftigt vattentätt membran fästs, följt av ett slutligt flytande vattentätningsmedel som kan sprutas på. Det är mycket viktigt att se till att alla sömmar är noggrant tätade. Det är mycket svårt att lokalisera och reparera läckor i tätskiktssystemet efter att byggnaden är klar. Flera lager används för tätskikt i jordskyddskonstruktioner. Det första lagret är tänkt att täta eventuella sprickor eller porer i konstruktionsmaterialen och fungerar även som ett lim för det vattentäta membranet. Membranskiktet är ofta en tjock flexibel polyetenplåt som kallas EPDM-gummi . EPDM är det material som vanligtvis används i en vattenträdgård, damm och poolkonstruktion. Detta material förhindrar också rötter från att gräva igenom tätskiktet. EPDM är mycket tung att arbeta med och kan tuggas igenom av vissa vanliga insekter som eldmyror. Den är också gjord av petrokemikalier, vilket gör den miljömässigt ohållbar.

Det finns olika cementliknande beläggningar som kan användas som tätskikt. Produkten sprayas direkt på den oskyddade ytan. Det torkar och fungerar som ett enormt keramiskt lager mellan väggen och jorden. Problemet med denna metod är att om väggen eller grunden förskjuts på något sätt, spricker den och vatten kan lätt tränga igenom den.

Bituthene (registrerat namn) är mycket lik treskiktsprocessen endast i ett steg. Den kommer redan i lager i ark och har en självhäftande baksida. Att applicera det manuellt är detsamma som med skiktningsmetoden, dessutom är det solkänsligt och måste täckas mycket snart efter applicering.

Eco-Flex är ett miljövänligt vattentätande membran som verkar fungera mycket bra på fundament, men man vet inte mycket om dess effektivitet i jordskydd. Det är bland en grupp av vattentäta produkter för flytande målning. Den största utmaningen med dessa produkter är att de måste appliceras noggrant, se till att varje område täcks till rätt tjocklek och att varje spricka eller mellanrum är tätt tätt.

Bentonitlera är ett alternativ som det mest miljövänliga. Det är naturligt förekommande och självläkande. Nackdelen med detta material är att det är mycket tungt, svårt för ägaren/byggaren att installera och föremål för termitskador.

Bi-membran har använts flitigt i hela Australien där 2 membran paras ihop - vanligtvis 2 lager vattenbaserad epoxi som en "sealer" och stoppar det inre ångtrycket från den fuktiga betongen exploderar ångbubblor upp under membranet när de utsätts för varm sol. Bindningshållfastheten hos epoxi till betong är starkare än betongens inre bindningsstyrka så att membranen inte "blåser" av väggen i solen. Epoxier är mycket spröda, så de paras ihop med en överdragning av ett högbyggt flexibelt vattenbaserat akrylmembran i flera skikt av olika färger för att säkerställa filmtäckning - detta är förstärkt med non-woven polypropentextil i hörnen och ändrar riktning.

Isolering

Ett eller flera lager av isoleringsskiva eller skum läggs på utsidan av tätskiktet. Om den valda isoleringen är porös läggs ett toppskikt av vattentätning. Till skillnad från den konventionella byggnaden kräver jordskydd isolering på utsidan av byggnaden snarare än innanför väggen. En anledning till detta är att det ger skydd för det vattentäta membranet mot frysskador, en annan är att jordskyddet bättre kan hålla sin önskade temperatur. Det finns två typer av isolering som används i jordskyddskonstruktion. Den första är tätcelliga extruderade polystyrenskivor. Två till tre tum limmade på utsidan av tätskiktet är i allmänhet tillräckligt. Den andra typen av isolering är en spray på skum (t.ex. polyuretan-fast skumisolering). Detta fungerar mycket bra där formen på strukturen är okonventionell, rundad eller svår att komma åt. Skumisolering kräver ett extra skyddande täckskikt som folie eller fleecefilter för att hjälpa den att motstå vatteninträngning.

I vissa lågbudgetjordskydd kan isolering inte appliceras på väggarna. Dessa metoder förlitar sig på U-faktorn eller termisk värmelagringskapacitet för själva jorden under frostskiktet. Dessa konstruktioner är dock undantaget och riskerar frostskador i kallare klimat. Teorin bakom ingen isoleringsdesign bygger på att använda jordens termiska massa för att lagra värme, snarare än att förlita sig på en tung murverk eller cement inre strukturer som finns i ett typiskt passivt solhus. Detta är undantaget från regeln och kalla temperaturer kan sträcka sig ner i jorden ovanför frostlinjen vilket gör isolering nödvändig för högre effektivitet.

Återfyllning

Efter att tidigare byggskeden är klara, återfylls jorden mot ytterväggarna för att skapa berget. Beroende på jordens dräneringsegenskaper kanske inte är lämplig att placera i direkt kontakt med ytterväggen. Vissa rekommenderar att matjord och torv (torv) läggs åt sidan från den första schaktningen och används för grästaket och att placera som det översta lagret på berget.

Efterbehandlingar

I jordhusen ritade av Vetsch är innerväggar inredda med lerputs som ger överlägsen fuktkompensation. Lerputsningen beläggs slutligen med limevit cementfärg.

Exempel

Australien

Schweiz

  • Lättenstrasse gods ("Jordhem") i Dietikon , av Peter Vetsch.

Storbritannien

Förenta staterna

Galleri

Se även

Ämnen:

Typer:

Applikationer:

Förespråkare:

Anteckningar

  • Berge, Bjørn. Byggmaterialens ekologi. Architectural Press, 2000.
  • Campbell, Stu. The Underground House Book. Vermont: Garden Way, Inc., 1980.
  • De Mars, John. Hydrophobic Concrete Sheds Waterproofing Membrane' Concrete Products, januari 2006. [2] .
  • Debord, David Douglas och Thomas R. Dunbar. Jordskyddade landskap. New York: Wan Nostrand Reinhold Company, 1985.
  • Edelhart, Mike. The Handbook of Earth Shelter Design. Dolphin Books, 1982.
  • Miller, David E. Mot en ny regionalism. University of Washington Press, 2005.
  • Reid, Esmond. Förstå byggnader. MIT Press, 1984.
  • Underground Space Center University of Minnesota. Earth Sheltered Housing Design. Van Nostrand Reinhold Company, red. 1978 och utg. 1979.
  • Wade, Herb, Jeffrey Cook, Ken Labs och Steve Selkowitz. Passiv solenergi: Underavdelningar, fönster, underjordiska. Kansas City: American Solar Energy Society, 1983.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Earth_shelter&oldid=1133806981 "