С недавнего времени практика возведения купольных крыш успешно перешла в индивидуальное жилое строительство. Современные жилые дома купольного типа представляют собой прочные надежные конструкции из экологически чистых материалов. Они не только красиво выглядят, но и имеют ряд практических преимуществ. Дома купольного типа обладают отличными эксплуатационными характеристиками и подходят для круглогодичного проживания в любых климатических условиях.
Основное достоинство купольного дома – высокая энергосберегаемость. За счет особенностей формы площадь поверхности ограждающих конструкций купола на 20-30% меньше, нежели в обычных зданиях. Тепло в доме распределяется равномерно, создается оптимальный энергетический баланс: зимой в таком помещении тепло, летом царит прохлада.
В чем же кроется секрет энергоэффективности купольных домов?
Среди всех геометрических фигур одинаковой емкости сфера обладает наименьшим соотношением площади наружных стен к внутреннему объему здания. КПД энергозатрат на контроль климата в помещении тем выше, чем меньше суммарная площадь крыши и стен. В этом отношении купольные конструкции наиболее рациональные.
При одинаковом объеме поверхность шара примерно на четвертую часть меньше, по сравнению с кубом. Следовательно затраты материалов намного меньше. Кроме того, сам каркас купольной конструкции имеет на 60-70% меньше деталей, что дает возможность сэкономить 5-10% энергии благодаря отсутствию так называемых «мостиков холода». Положительное соотношение площади к объему обеспечивает уникальную термальную характеристику куполов.
Теплопотери постройки напрямую зависят от аэродинамического сопротивления. Потоки ветра плавно скользят по поверхности купола, не образовывая достаточные завихрения и воронки, которые могли бы нарушить пограничный слой воздуха, который имеется на поверхности любого объекта за счет интермолекулярной микрогравитации. Из-за аэродинамического эффекта потоки воздуха обдувают купол с меньшим сопротивлением.
Поверхность внутри купола благодаря естественному искривлению благоприятствует природной циркуляции воздуха и беспрепятственному воздухообмену в помещениях. Природные «кольцеобразные» движения воздушных потоков препятствуют расслоению, при этом воздух имеет одинаковую температуру по всему объему купола – от пола до апекса. Такой аэродинамический эффект способствует экономии средств на отоплении и кондиционировании. Здание же прямоугольной формы имеет высокую парусность. Потоки ветра ударяются непосредственно в вертикальную стену, устраняя теплоизолирующий слой воздуха и создавая область высокого давления. Подветренная сторона здания подвергается влиянию турбулентных потоков и частичного вакуума. Потоки воздуха охлаждают здание, а вакуум высасывает нагретый воздух как через щели вокруг дверей и окон, так и через мельчайшие дефекты конструкции на этой стороне здания. Таким образом, теплый воздух замещает холодный. Даже в современных конструкциях общая площадь щелей и пор эквивалентна открытому окну.
Причина уникальных термальных характеристик купольных зданий заключается не только в положительном соотношении площади к объему, но и в том, что меньший процент огороженного воздуха граничит с оболочкой, где наблюдаются потери тепловой энергии или же нежелательный нагрев. Двукратное увеличение купола служит двукратному удвоению его термоэффективности.
Еще одним значительным преимуществом купольной конструкции является особые свето-акустические качества. В зданиях стандартной формы прямоугольные поверхности помещения скрадывают свет. Сферическая же поверхность купола, напротив, рассеивает свет. В таком доме всегда светлее, чем снаружи, причем даже при естественном освещении.
В силу уникальных особенностей купольных строений экономия энергосбережения достигает 50% по сравнению с обычными конструкциями.
Купольные дома строятся из экологически чистых материалов. Каркасные дома купольного типа производят в заводских условиях, затем перевозят на стройплощадку в виде конструктора, который состоит из стропил, соединителей и обшивочного материала. Такой дом обладает хорошей естественной вентиляцией и, как правило, не требует создания специальной вентиляции кровли в ее стандартном варианте.
Возведение такого дома на специально подготовленном основании занимает несколько дней. Например, купольный двухэтажный дом с основанием 8 метров в диаметре можно собрать всего лишь за 3 дня. Для этого потребуется на 15-20% меньше материалов, чем при строительстве стандартной конструкции. К тому же на 30-40% снижается объем строительных работ. В полусферических конструкциях наиболее эффективно используется внутренняя площадь помещения. Полусферические дома по сравнению с традиционными выигрываю от 40 до 60% внутреннего пространства. К тому же жилая площадь купольного строения может быть увеличена за счет возведения мансарды в подкупольном пространстве дома. Также к основной купольной конструкции можно достроить гараж, веранду, тамбуры, крытую стоянку для автомобилей и пр.
За счет того, что у сферического здания нет фасадных плоскостей, дому-куполу не страшны снеговые, ветровые и сейсмические нагрузки. Он может выдержать порывы ветра до 250 км/час и снеговую нагрузку до 700 кг на 1 м?. Такие строения пригодны для любых природных условий и с успехом могут возводиться на любой местности.
