Стропильная система мансардной крыши

Мансардная крыша своими руками

Наличие мансарды позволяет оптимизировать жилое пространство, а также позволяет придать дому более оригинальный внешний вид, уменьшая при этом расходы тепловой энергии на отопление. Если прочность фундамента рассчитана на дополнительную нагрузку, то одноэтажный дом легко можно превратить в двухуровневый. Мансардную крышу не проблематично построить своими руками, не имея особых навыков подобного строительства, если конечно, все делать по правилам, выбрав соответствующие строительные материалы.

На первом этаже окна монтируются в стенах, чего не скажешь о мансарде, так как здесь стены заменяет кровля. В таком случае, конструкция окон на этом этаже существенно отличается, поскольку такие окна должны не только пропускать достаточное количество света, но и выдерживать несколько большие нагрузки, особенно снеговые.

Виды мансардных окон

Согласно рекомендациям СНиПа, площадь мансардных окон не должна быть меньше 10 процентов от площади пола, поэтому в каждом помещении, образованном в результате разделения мансарды, должно быть окно.

Устройство мансардных окон в крыше

На изображении выше представлены разновидности окон для установки на мансарде, при этом наиболее простой разновидностью считается наклонная установка окна. Несмотря на простоту, подобный вариант связан с некоторыми проблемами гидроизоляции стыков. Кроме этого, придется устанавливать окно с усиленной рамой и армированным остеклением из-за повышенных нагрузок на конструкцию окна.

Подобная установка имеет ряд достоинств:

  • Пропускает больше света, поскольку отсутствуют резкие границы света и теней.
  • Не усложняется поверхность крыши, так как она остается ровной.
  • Установка окна требует меньше времени.

Чем меньше угол наклона крыши, тем потребуется большее окно по площади. На изображении ниже указано, как следует расположить окно, в зависимости от угла наклона.

Чем круче наклон относительно пола, тем меньше должна быть высота окна

При монтаже окна следует брать во внимание расстояние между стропилами. Окно должно быть уже на 5 см, по сравнению с расстоянием между стропилами. Это необходимо для того, чтобы не нарушать целостность всей конструкции. В противном случае придется дополнительно усиливать элементы крыши, что не всегда оптимально.

Вместо одного большого окна лучше установить два небольших. Кроме того, что проблем значительно уменьшится, два небольших окна смотрится ничуть не хуже, чем одно большое. Не следует также забывать о нагрузках, которые больше действуют на одно большое окно.

Два окна рядом смотрятся ничуть не хуже, чем одно широкое

Установка окон-дормер связана с появлением ендов, как сверху, так и с боков. Как правило, подобная конструкция становится более сложной в любом случае. Кроме этого, имеются некоторые сложности при укладке кровельного материала, так как подобные места являются вероятными участками протечек влаги. На таких участках приходится укладывать кровельный материал особенно тщательно. В регионах, где выпадает много осадков в виде снега, такие окна подвержены особенно высоким нагрузкам при сходе снега. Решить данную проблему помогают снегозадержатели, которые монтируются над такими окнами. Достоинство подобных окон заключается в том, что возле него допустимо стоять в полный рост. На самом деле, такие окна пропускают меньше света, при этом рельеф крыши становится сложнее, с рядом некоторых проблем.

Устройство вертикального окна-дормера в мансардной крыше

Утопленные окна также используются, но в основном тогда, когда необходимо организовать выход на балкон. Утопленное окно – это не лучший вариант, поскольку света оно пропускает мало, а тени становятся достаточно глубокими. Это не совсем комфортно для глаз человека. Кроме этого, усложняется геометрия крыши, хотя не настолько, как в случае с выступающими окнами.

Если организовать окна в торцевых частях мансарды, то это существенно упростит данную проблему. В таком случае можно вполне обойтись без усиления рамы и стекол, поэтому подойдут самые обычные качественные стекла. Вариант малозатратный и легко реализуемый своими руками, поэтому именно такие окна чаще всего устанавливают хозяева на мансардах.

Организация стропильной системы

Самостоятельное строительство частного дома, в большинстве случаев, связано с возведением ломаной крыши, что позволяет оптимизировать внутреннее пространство под ней.

При равной ширине основания (дома) мансардное помещение под ломанной крышей получается больше, чем под обычной двускатной. Стропильная система становится сложнее, но двускатная крыша с мансардой под ломаной крышей все равно боле популярна

Ломаная крыша мансарды может иметь в конечном итоге достаточно интересный внешний вид, поскольку свесы допустимо опустить как можно ниже. При этом длинные свесы крыши выполняют несколько важных функций. Одна из них – это отведение воды как можно дальше от фундамента, закрывая часть стены от осадков. Несмотря на это, следует учитывать тот факт, что длинные свесы увеличивают парусность всей конструкции. В таком случае следует останавливать свой выбор на более мощных элементах конструкции крыши. В связи с этим, на этапе проектирования основной упор делается на погодные условия конкретного региона.

Угол наклона крыши

Угол наклона крыши выбирается не просто так, исходя из личных соображений. Во-первых, этот угол зависит от материала кровельного покрытия, а во-вторых, от погодных условий местности. На рисунке ниже представлен классический вариант, когда нижняя часть крыши по отношению к горизонтальной плоскости наклонена под углом в 60 градусов, а верхняя часть крыши имеет наклон порядка 30 градусов. Исходя из подобных показателей, совсем нетрудно рассчитать все элементы крыши. При этом нужно обратить внимание на то, что высота потолка в данном помещении не может быть меньше 2-х метров. Если высота потолка меньше, то подобное помещение называется чердаком. При высоте потолка больше 2-х метров, человек чувствует себя более комфортно. Учитывая данные факторы, рассчитываются все элементы конструкции.

Углы наклона в классической варианте

Классический вариант допускает, чтобы не рассчитывались нагрузки от осадков на боковые, нижние поверхности. Осадки хотя и смогут задерживаться, но только в верхней части крыши, где угол наклона меньше 45 градусов.

Наклон боковых поверхностей может находиться в пределах 45-80 градусов, при этом, чем больше этот угол, тем большей парусностью обладает конструкция. В регионах, где преобладают сильные ветры, следует делать более пологие крыши. В таком случае ветровые нагрузки не смогут оказать разрушительного воздействия на элементы крыши.

Разновидности ломаных крыш

Чтобы изготовить каркас ломаной крыши, потребуются строительные конструкционные элементы из сосны, не ниже 2 сорта. В зависимости от размеров крыши выбирается сечение строительных элементов. Кроме этого, необходимо учитывать характер кровельного покрытия, ветровую и снеговую нагрузки, шаг установки стропил и т.д. На этапе расчета необходимо учитывать все факторы.

Один из вариантов построения каркаса с висячими стропилами

На рисунке выше представлен чертеж каркаса, где применяются висячие стропила. Подобный вариант не может быть реализован, если основание верхнего треугольника больше 4-х с половиной метров. В таком случае устанавливаются наклонные стропила, которые должны упираться на несущую стену в центре. Короче говоря, подобная конструкция получается разделенной на 2 части.

На фото ниже представлен еще один вариант, когда боковые стропила имеют подкосы, усиливающие данную конструкцию, что позволяет конструкции выдерживать значительные нагрузки. Похожего эффекта можно добиться, если установить схватки. На рисунке они представлены еле заметными очертаниями. При этом длина боковой стропильной ноги делится на 3 и в этих местах монтируются схватки. Подобная конструкция может выдерживать значительный вес кровельного материала.

Вариант устройства стропильной системы ломанной крыши — с подкосами, увеличивающими жесткость системы

Если здание небольшое, то крыша может быть выполнена по простой схеме, как показано на фото внизу. Верхняя часть выполнена на основе 2-х висячих стропильных ног, затяжки, балок перекрытия, стоек и боковых стропильных ног.

Устройство стропильной системы ломанной мансардной крыши для небольшого дома

Стропильные системы мансардной крыши

  1. Особенности
  2. Обзор видов
  3. Расчеты и чертежи
  4. Монтаж стропил

Стропильные системы мансардной крыши — тема очень интересная для всех, кто занимается ее обустройством. Обязательно необходимо изучить нюансы двускатной крыши с мансардой и другой разновидности кровель, ознакомиться с чертежами систем полумансардной крыши. Отдельная важная тема — монтаж стропил и их внутреннее устройство.

Особенности

Разумеется, стропильная система мансардной крыши заметно отличается от опорных конструкций на кровлях другого типа. Обустройство мансарды преследует цель расширить возможности и открыть больше пространства внутри. Чаще всего крыша над ней ассоциируется с 5-угольным сооружением, имеющим пару скатов. Опираться все это может:

на бетонные стены;

на кирпичную кладку.

Обычное устройство мансардной кровли, в том числе и для импровизированного верхнего этажа каркасного дома, подразумевает разновеликий уклон по скатам. Снизу конструкция круче, чем наверху. Такая специфика обуславливает появление выпуклого излома, почему и говорят о «ломаной» крыше. Стоит отметить, что такой технический термин не должен вводить в заблуждение.

Довольно часто обнаруживается, что визуально определить эти две части и разницу между ними невозможно.

Обзор видов

Наслонные

Такой тип стропил под двускатной крышей с мансардой применяется, если внутри находятся несущие стены. Пользуются им и в том случае, если есть промежуточные опоры. Важным преимуществом этой схемы является ее значительный срок службы. При обычной эксплуатации как бы автоматически происходит проветривание насквозь. В результате вероятность гниения сводится к минимуму.

Наслонный тип стропил строители ценят и за легкость работы. Обустроить такую сборку можно довольно быстро. Единичные части конструкции по периметру удерживаются на противоположных стенах. При двускатной кровле оборудуют пару наклоненных ног. Их верхушки поддерживаются прогоном; сам этот прогон стабилизируется за счет стоек.

Но подобное решение создает проблемы, когда приходится увеличивать протяженность пролета. В этом случае ноги стропил могут прогибаться или даже выворачиваться под растущими нагрузками. Избежать столь неприятного развития событий позволяет применение стоек и подкосов. Такие упоры (при условии грамотного расчета) работают весьма эффективно.

Ими пользуются также для стыковки стропил из ряда досок, чтобы повысить механическую крепость.

Безраспорная подгруппа делается с таким расчетом, что стропильная нога принимает только изгибающую нагрузку. Распорное усилие по горизонтали на стену не передается. Часто на нижний участок «ноги» присоединяют опорный брус, либо за счет запила обеспечивают упор на мауэрлат. Верхушка стропильного элемента запиливается со скосом, угол которого предотвращает боковой контакт с прогоном и образование сопротивления изгибу. Это важно потому, что хотя по краю момент изгиба почти равен нулю, подрезать там элемент допустимо очень ограниченно.

Величина зоны опирания ограничена общей высотой сечения. Если подрезать стропило сверху нельзя (а тому бывают различные причины), придется наращивать его при помощи стропильного обрезка. Расположенная сверху врубка должна иметь как можно более горизонтальную поверхность. В противном случае система будет относиться уже к распорной категории, и тогда придется переделывать все расчеты и подходы. Говорить о надежности прежних схем не приходится.

Чаще всего, однако, наслонные стропила выполняют иначе. Их крепят с помощью ползунов. Верхушку фиксируют, используя гвоздевой бой. В некоторых случаях пользуются болтовым соединением. Альтернатива — упирание стропил друг в друга и стыковка при помощи зубчатых стропил из металла либо дерева.

В некоторых случаях прибегают к жесткому защемлению конькового узла. Верхушку фиксируют крепко. Низовую часть подпирают ползуном. Но жесткий коньковый блок означает очень мощный момент изгиба и уменьшает прогиб. Такое решение гарантирует определенный запас прочности и несущей способности.

Распорная подгруппа наслонных стропил отличается тем, что опоры имеют не 2 степени свободы, а только 1. Верхушки стропильных ног накрепко упираются с использованием болтов и гвоздей. Это позволяет сформировать шарнирную опору. Распорный комплекс отличается статической устойчивостью к разнообразным нагрузкам. Мауэрлат полагается жестко устанавливать на стене; дополнительно применяют подкосы, стойки, балки консолей — такое решение оптимально для деревянных построек.

Висячие

Такие стропильные системы всегда базируются строго на опорных стенах. Ножки подвергают нагрузке в двух направлениях. Существенные механические силы компенсируются за счет продуманных затяжек. Эти затяжные элементы связывают ноги между собой. Затяжки делаются из металла либо дерева; их размещают на определенной высоте, и чем больше она, тем крепче должно быть общее соединение.

Висячая схема подразумевает размещение под уклоном. Она обеспечивает только передачу вертикальных нагрузок. Даже небольшое отклонение от вертикальности грозит появлением серьезных проблем. Очень важно использование растяжки в основании кровли. Такие растяжки делают из бруса; допускается применение как цельных, так и сборных конструкций.

Двойная растяжка соединяется:

Стропильные ноги висячих сборок делают на основе бревна и бруса. В некоторых случаях применяют обрезную доску. Их обязательно защищают от грибковых воздействий и возгорания. Висячие стропила находят применение:

в жилом строительстве;

на складских объектах;

в индустриальном строительстве.

Комбинированные

Речь идет, как несложно догадаться, о сочетании наслонных и висячих деталей. Преимущество подобного решения — увеличение свободы при обустройстве опор и внутреннего пространства. Максимально ценно это обстоятельство при организации зала с усиленным освещением. Фермы базируются на специальных стенах или колоннах. Дистанция между фермами составляет от 5 до 6 м.

Расположенные в верхней зоне стропильные пояса становятся точкой опоры для прогонов. Особо оговаривается, что на 1 скат должно приходиться хотя бы 2 прогона. А вот обустройство верхнего прогона остается на усмотрение строителей. К сведению: при использовании металлопроката в качестве прогонных частей можно расширить допустимое расстояние до 8-10 м.

Похожий эффект, хотя и менее надежный, может наблюдаться при использовании конструкций из клееного бруса.

Свои особенности имеет обустройство стропил в ломаной полумансардной крыше. В ней обычно применяют безраспорные наслонные конструкции. Максимальное внимание уделяется тому, как это все снизу присоединяется к мауэрлату. Под четырехскатной крышей с окнами, если нет опоры по центру, допустим наслонный вариант. Его могут выполнить даже непрофессионалы. В более сложных случаях можно прибегать к шатровой модификации.

Расчеты и чертежи

Вот так примерно выглядит стропильный комплекс мансарды с размерами пролета свыше 8 м. Более подробно представить основные расстояния и углы помогает следующая схема. Количество опорных элементов зависит от размеров кровельной сборки. Но в большинстве случаев оно варьируется от 70 до 120 м. Полный расчет включает всегда:

определение стабильных и меняющихся нагрузок;

установление оптимального наклона ската;

учет периодических нагрузок (снеговых, дождевых);

ввод поправочных коэффициентов;

анализ климатических параметров местности.

Монтаж стропил

Однако изучить строение конструкции стропил, и произвести грамотные расчеты — только половина дела. Самую качественную подготовку может обесценить бестолковая реализация, и для кровли такое обстоятельство едва ли не важнее, чем для иных строительных сфер. Вот почему так важно уметь своими руками пошагово выполнить все работы.

Читайте также:  Дымники, флюгарки и дефлекторы изготавливаются только из металла

Бруски непременно выходят за контур наружной стены. Это требование позволяет повысить доступную полезную площадь.

Опираться нижняя балка должна на перекрытие; опирание на мауэрлат запрещено. Подкосные блоки по такой схеме располагаются под краями треугольных боковин. Не надо думать, что их обустройство усложнит работу. Ведь зато вполне можно отказаться от мауэрлата (правда, без бетонного слоя, куда будут анкерами примонтировать балки, обойтись все равно не выйдет). Карнизная ширина для деревянного жилища составляет минимум 0,5 м, для построек из натурального и искусственного камня — минимум 0,4 м; такие сведения позволяют правильно поставить при сборке все части и сразу же оценить готовый результат.

Сам вынос стропил производится крайне четко:

первым шагом оказывается крепление наружных балок, диаметр которых минимум 15х20 см;

затем придется протянуть шнур, связывающий крайние балки, и дополнить недостающие балочные элементы в промежутке (шаг отличается для теплых и необогреваемых помещений, высчитывается отдельно);

далее вырубают гнезда под крайние опоры, промеряя тщательно расстояние;

готовят эти опоры;

фиксируют временные распорки.

Когда они готовы, нужно сделать выверку точек под опоры — в этом поможет отвес. Если все правильно, в серединах фронтов ставят пару опорных блоков. Они подпирают прогоны. Связывают далее сами опорные конструкции между собой и с прогонными узлами. В центрах балок помечают, где будет производиться крепление опор и конькового блока. Установку дощатых стоек производят на строго одинаковых расстояниях.

Размер стоечных частей и перекрывающих балок должен быть идентичен. Предварительные соединения делаются с помощью гвоздей. Но собрать стропила при окончательной установке придется с использованием уголков. Начальную пару стоек фиксируют затяжными брусками. Уже только затем идет крепление отдельных стропил.

​​​​​​Ставят их на мауэрлаты либо на перекрывающие балки. Выбор того или иного варианта определяется планом строительства. Что немаловажно, коньковые стропила можно связать с помощью шайб и болтов либо за счет накладок из металла. Подкосы присоединяют к центрам боковых стропил, стоек и бабок, устанавливаемых в середине затяжки.

Так работают последовательно по всем фермам. Затем их связывают при помощи прогонов. Дистанция между фермами должна составлять 0,6-1 м. Чтобы повысить прочность сборки, дополнительно применяют усиление скобами. Потом уже можно переходить к обрешетке и другим значимым элементам.

О том, как сделать стропильную систему мансардной крыши, смотрите в следующем видео

Как установить стропильную систему двускатной крыши

Стропильная система — одна из завершающих стадий строительства дома. От того, насколько правильно она исполнена, зависит долговечность самого строения и комфортность проживания в нём. Простота исполнения позволяет выполнить работы самостоятельно при участии помощника.

Стропильные системы под мансарду

Сегодня наблюдается настоящий бум использования в загородном строительстве различных архитектурных элементов, которые в условиях промышленного строительства, казалось бы, навсегда ушли в прошлое. Речь идёт о таких устройствах, как эркеры, мансарды, мезонины и им подобных. Они позволяют значительно увеличить площадь полезного пространства и придают зданию оригинальный красивый вид.

Особой популярностью пользуются мансарды, позволяющие устроить в подкровельном пространстве полноценное жилое помещение. Для этого используются специальные стропильные системы, призванные обеспечить возможность создание такого помещения при условии достаточной прочности конструкции.

Устройство ломаной мансардной кровли позволяет получить полноценное жилое помещение на втором этаже

Виды стропильных систем

Основные типы стропильных систем для устройства мансарды представлены двумя вариантами:

  • двускатная;
  • ломаная стропильная система.

Фотогалерея: что такое мансарда

Однако на практике кровли загородного дома настолько разнообразны, что классифицировать их практически невозможно. В конструкции используются самые различные элементы:

  • вальмовые скосы;
  • скворечники;
  • навесы;
  • полувстроенные светопрозрачные конструкции (оранжереи);
  • фонари и другие архитектурные решения в самых оригинальных и порой неожиданных сочетаниях.

Фотогалерея: проекты домов с двускатной крышей и мансардой

Элементы и узлы стропильной системы мансардной крыши

Очевидно, что наиболее прочной конструкцией является двускатная крыша. Но для получения достаточно просторного помещения при таком устройстве стропил нужно уменьшать угол между скатами, а это ведёт, к повышению ветровых нагрузок на кровлю. Разумный выход находится в создании полумансарды, когда от пола до потолка устанавливаются стойки на высоту 1,3–1,8 метра, а уже к ним крепятся стропила.Такое устройство требует установки низких ригелей, чтобы компенсировать распирающие нагрузки от стропильных ног на стойки.

Для увеличения полезного объёма мансарды ригели, образующие её потолок устанавливают максимально близко к коньковому узлу

Использование ломаной крыши позволяет упростить форму помещения мансарды и получить больший объём жилого пространства.

Возведение ломаной крыши позволяет получить мансарду гораздо больших размеров, чем устройство обычной двускатной кровли

Основными элементами стропильной системы являются:

  1. Опорное основание — мауэрлат. Его назначение — распределение нагрузок от стропил на стену.
  2. Стропило — балка, воспринимающую нагрузку от кровельного пирога.
  3. Брус коньковый — предназначен для восприятия нагрузки от стропила в верхней части, часто применяется для крепления и позиционирования стропил.
  4. Стойка, укосина, распорка. Дополнительные детали для усиления несущей способности стропил и компенсации изгибающей нагрузки на стропило от кровельного пирога.
  5. Лежень — опора для стойки. Размещается на переводах.
  6. Переводы — поперечные балки, формирующие основу для потолочного перекрытия.
  7. Ригель — горизонтально устанавливаемая связь между противоположными стропилами, увеличивающая их несущую способность.
  8. Внутренняя и наружная обрешётка. Набивается перпендикулярно стропилам.

В простой конструкции двускатной кровли некоторые элементы, например, ригели и затяжки, могут отсутствовать

При монтаже стропильной системы широко применяются дополнительные детали для усиления крепления элементов конструкции.

Применение современных крепёжных элементов позволить эффективно усилить конструкцию и значительно сократить время монтажа

Расчёт стропильной системы

Исходные данные для расчёта берутся из предварительно разработанного проекта. Для примера рассмотрим схему устройства кровли при наличии мансарды.

В проектном чертеже указываются размеры, места усановки и материал всех элемениов кровельной системы

Основным показателем, рассчитываемым в первую очередь, является шаг стропил в зависимости от планируемого финишного покрытия. Так, для установки керамической черепицы шаг стропил должен быть не более 60 сантиметров, а если планируется установить пластиковое покрытие или мягкую кровлю, этот показатель может быть увеличен до 120–150 сантиметров. Опять же, нужно учитывать характер нагрузок — сочетание воздействия ветра и снега — и установить оптимальный угол между скатами кровли.

Порядок расчёта количества стропил

Для примера рассмотрим устройство кровель для дома длиной 10 метров. Принимаем в первом приближении расстояние между стропильными ногами равным 80 сантиметрам. Тогда их понадобится: 1000 : 80 + 1 = 13,5. Поскольку число стропил должно быть целым, округляем результат до 13. В таком случае точное расстояние между ними составит 1000 : 13 = 769 (миллиметров). Это точное значение промежутка между осями стропильных ног.

При расчёте потребности в материалах нужно учитывать их раскраиваемость. В случае с материалами из древесины их длина может составлять 4 или 6 метров. В процессе проектирования нужно подбирать размеры деталей с учётом образования наименьшего количества обрези. Обрезки древесины хвойных пород непригодны даже на дрова для печей.

Материалы для стропильной конструкции

Традиционным материалом для стропил в России является древесина. Лучшим вариантом считается лиственница, однако, по цене и доступности её не всегда можно использовать. Поэтому применяются брусья из древесины хвойных пород. Размер сечения зависит от конструкции здания.

Всё большее распространение получают составные профилированные материалы из древесины. К таковым относятся:

    Двутавры деревянные. Эти изделия интересны тем, что они изготавливаются в основном из отходов древесины. Опорные поверхности из многослойной водостойкой фанеры и стенка из ОСП. Такие конструкционные материалы имеют несущую способность не меньшую, чем цельный брус. Требования к антибактериальной противопожарной обработке гораздо мягче, материал уже прошёл все защитные обработки в процессе производства. При этом он не подвергается растрескиванию, а его механические свойства одинаковы во всех направлениях.

В индивидуальном строительстве всё чаще используются деревянные материалы, повторяющие по форме металлические

Швеллер из древесины по прочности превосходит брус, а весит меньше

Металлическая стропильная конструкция подвержена коррозии и требует регулярного ухода

Устройство стропильной системы двускатной крыши с мансардой

В основе стропильной системы с двускатной крыши лежит треугольник — наиболее жёсткая фигура.

  1. Сразу после установки мауэрлата монтируются переводы и делается временный настил для удобства и безопасности при выполнении работ.
  2. Устанавливаются стропильные фермы, в первую очередь — крайние, фронтонные. Они состоят из двух стропил, соединённых между собой верхней затяжкой. По ходу установки производится контроль совпадения очередной стропильной ноги с плоскостью уже установленных узлов. Для этого используется натянутый между фронтонными стойками строительный шнур. Производится временное крепление стропильных ног к мауэрлату.

Сначала устанавливаются крайние стропильные фермы со стороны фронтонов

После установки всех стропил производится их окончательное крепление в узлах стыка с мауэрлатом и коньком

Перечислены только основные элементы стропильной системы. Могут быть использованы и дополнительные детали для увеличения прочности конструкции.

Монтаж стропильной системы кровли с учётом формирования мансарды

Стропильная система двускатной крыши может формироваться двумя способами:

  1. Сборка основной конструкции внизу с последующим подъёмом на перекрытие и установкой на мауэрлат.
  2. Монтаж стропильных ног подетально непосредственно на месте установки.

Более производительным и удобным способом является первый вариант.

Сборка стропильных ферм внизу

Такая работа производится в следующем порядке:

  1. Необходимо изготовить простейший стапель для сборки ферм. Единственное требование к нему — расположение опорных элементов стропил строго по горизонтали.
  2. Детали первой фермы нужно выполнить по заранее подготовленным чертежам. Она представляет собой совокупность минимального набора основных деталей, обеспечивающих жёсткость конструкции.
  3. Произвести сборку первой фермы, установить дополнительный крепёж.
  4. Изготовление последующих ферм производится с использованием первой в качестве шаблона, детали изготавливаются по месту. Для точности и полного соответствия детали каждой последующей фермы нужно крепить к шаблону струбцинами. По готовности ферма убирается в сторону.

Все стропильные фермы изготавливаются по единому шаблону, которым является первая собранная конструкция

Видео: сборка стропильных ферм «на земле»

Установка стропильных элементов

Стропила, как основной несущий элемент скелета кровли, должны быть надёжно соединены между собой. Для этого придумано множество разных способов, в том числе специфических, предназначенных для отдельных видов строений. Особого отношения требует стропильная система деревянного дома. К мауэрлату балка крепится скользящим устройством, а коньковое соединение производится на шарнире. Это связано с постоянными сезонными подвижками сруба, которые необходимо компенсировать.

Фотогалерея: способы соединения стропильных ног

Установка опорных стоек и прогонов

Это ответственная операция, потому что на этом этапе формируется поверхность лицевой отделки стен и потолка мансарды. Поэтому порядок исполнения такой же, как при установке стропил:

    Первыми устанавливаются стойки на фронтонах с упором нижней части на мауэрлат. Они формируют контур помещения мансарды. Стойки вырезаются из бруса: в нижней части под прямым углом, в верхней — под углом наклона стропильной ноги. Стойка устанавливается внутрь стропильной ноги и крепится металлическими пластинами к стропилу и мауэрлату. Они крепятся саморезами длиной 45–50 миллиметров.

Стойки крепятся к прогонам и мауэрлату при помощи металлических уголков

Для изготовления всех деталей стропильной системы используется брус одинаковых размеров, как правило, размером 50х150 или 40х150 миллиметров.

Видео: быстрый монтаж стропильной системы

Обрешётка

Это обязательный элемент стропильной системы. В случае когда в подкровельном пространстве формируется тёплое мансардное помещение, обрешётку делают дважды:

  1. Наружная обрешётка выполняется для крепления финишного покрытия кровли. Кроме того, если каждая её доска крепится к стропилу двумя гвоздями, она служит скрепляющим элементом каркаса. Кроме того, под обрешёткой формируется утепляющий и влагозащитный пирог кровли.
  2. Внутренняя обрешётка служит каркасом для утепления мансарды и установки чистовой отделки стен и потолков.

Кроме того, устанавливаются ещё и контробрешётки, при помощи которых организовывается вентиляционная система подкровельного пространства.

Контробрешётка кладётся параллельно стропильным ногам и обеспечивает зазор для внтиляции подкровельного пространства

Для обрешётки используется доска размерами 25х100 миллиметров обрезная или необрезная. Необрезную доску нужно предварительно ошкурить. Доску шире указанного размера применять не рекомендуется. При короблении она может деформировать финишное покрытие или повредить кровельный пирог.

Крепление досок обрешётки производится гвоздями длиной не менее 70 миллиметров и не менее двух штук на каждое пересечение. Такой способ увеличивает сопротивляемость конструкции ветровым нагрузкам.

Шаг обрешётки зависит от материала финишного покрытия — для керамической черепицы и мягкой кровли он должен быть минимальным (порядка пяти сантиметров), для металлочерепицы или профнастила допускается расстояние между досками до 70 сантиметров.

Правильно уложенный кровельный пирог обязательно содержит вентиляционный зазор между утеплителем и кровельным материалом, который помогает быстро отводить влагу

Видео: обрешётка стропильной системы

Отделка стропил

Стропильная система после монтажа всех элементов кровли становится практически недоступной для осмотра и обслуживания. Поэтому перед установкой каждой детали на место её нужно тщательно обработать защитными составами. На рынке стройматериалов достаточно специальных средств для защиты деревянных конструкций от поражения бактериями и гнилью, а также различных противопожарных пропиток.

Перед установкой деталей стропильной системы их нужно обработать специальными защитными составами

При этом нужно учитывать, что проведение защитных операций на готовой конструкции не всегда эффективно, поскольку необработанными остаются скрытые поверхности.

Любые средства защиты древесины сертифицируются государственными инстанциями, поэтому при покупке нужно требовать у продавца сертификат соответствия. Он выдаётся санитарными органами и пожарной инспекцией. В первую очередь гарантируется безопасность состава для человека и его соответствие объявленным качествам.

Какие из них выбрать, решает сам потребитель в зависимости от своих финансовых возможностей. В принципе, всегда можно нарваться на подделку, но выяснится это только после многолетней эксплуатации.

Пропитки могут наноситься широкой фальцевой кистью или валиком, но нередко используется и краскопульт.

Видео: монтаж стропильной системы двускатной крыши с мансардой

Надёжная кровля во многом определяет длительность жизненного цикла строения. Правильно устроенная кровля обеспечивает комфортность и стоимость проживания в доме. В условиях России, когда отопление необходимо большую часть года, правильно устроенная утеплённая кровля сохраняет до 30% тепла. А качественное утепление возможно только при качественной стропильной системе.

Устройство стропильной системы мансардной крыши

Приступая к строительству мансарды, необходимо иметь хороший проект. Вид кровли должен гармонично сочетаться с видом всего здания. Выбирая конструкцию верхнего этажа, необходимо выяснить, как устроена стропильная система мансардной крыши, каков ее шаг. Конструкция стропильной системы является основой кровли. Важными являются все узлы, опоры, расстояние между ними, материал и ограждения. Это опорный скелет кровли, определяющий ее надежность и долговечность, кроме того, стропильная система позволяет выполнять ее прямую функцию – защищать от непогоды. Если планируется строить мансарду своими руками, необходимо подобрать не очень сложную схему конструкции. Стропильная система во многом зависит от того, какой тип кровли будет выбран, какой шаг стропил и какой вид мансардной крыши будет предпочтительным. Проект должен содержать расстояние между стропилами, шаг расположения балок, учитывать как собственный вес кровли, так и нагрузку, вызванную природными осадками. Кроме того, все узлы должны быть устойчивы к перепадам температур.

  1. Виды мансардной крыши
  2. Особенности мансардной крыши
  3. Правила для стропильных систем
  4. Материалы стропильной конструкции
  5. Расчет стропильной системы
  6. Обрешетка и мауэрлат
  7. Опоры стропильной системы
  8. Монтаж

Виды мансардной крыши

Система стропил и узлы для различного вида мансардных конструкций имеют свои отличия. При этом конструкция должна быть не очень тяжелой, дабы не нагружать стены здания, надежной и прочной, а шаг стропил оптимальным. По видам мансардные кровли бывают:

  • Двухскатными, с двумя скатами по сторонам.

  • Ломаной, состоящей из двух или более скатов с различными углами наклона.

  • Вальмовой, где два или больше ската имеют треугольную форму.

  • Полувальмовая, с торцевыми скатами расположенными примерно на расстоянии половины высоты.

  • Купольная, для зданий, имеющих многоугольную или круглую форму.

  • Сводчатая, имеющая форму дуги в разрезе.

Тип кровли подразделяется на вентилируемые и не вентилируемые конструкции. В зависимости от климата выбирается строение того или иного типа. Для влажных климатических зон с большим количеством осадков предпочтительнее строить вентилируемые кровли. В подобных крышах слой воздуха между кровельным материалом и изолятором выполняет дополнительную предохраняющую функцию. Не вентилируемая, ломаная больше подходит для сухого климата.

Особенности мансардной крыши

Характерными особенностями мансардной кровли, в отличии от стандартных крыш является воздействие на конструкцию не только снаружи, но и изнутри. Внешние в виде осадков и ветра и внутренние в виде конденсата, возникающего из-за разницы температур в помещении и на улице. Поэтому конструкция верхнего этажа и стропильная система должны иметь дополнительную пароизоляцию и теплозащиту – слои материала, уложенные на некотором расстоянии между собой. Для дополнительной теплоизоляции, как правило, используется минеральная вата, вместе с влагонепроницаемым материалом и гидроизоляцией на кровле они образуют хорошую защиту. Небольшое расстояние между слоями даст вентиляцию кровле.

Как правильно устанавливать теплоизоляцию и гидроизоляцию

Правила для стропильных систем

При строительстве мансардной кровли необходимо четкое соблюдение норм и рекомендаций касающихся конструкций системы стропил и их шага. Основные из них:

  • Брус или доску для изготовления стропил следует выбирать из древесины высокого качества и хорошо просушенной (с влажностью не более 15%).
  • Размер стропил следует выдерживать не менее 100х100 мм в сечении.
  • Не допускается врезка балок в нижний венец, это может ослабить конструкцию.
  • Обязательно обработать огнезащитным составом и антисептиком все узлы из дерева, для предотвращения грибка и гниения.
  • Угол наклона стропил от 30 до 60 градусов.
  • Крепления стропил осуществляются металлическими уголками или металлическими скобами и специальными гвоздями, обвязка производится проволокой.

  • Высота стропильной системы варьируется 2.5-3.5 метра, а ломаная конструкция допускает высоту до 4м.

  • Особо тщательно следует проектировать и просчитывать узлы и оконные проемы, шаг стропил, т.к. после монтажа стропил изменить параметры мансардных окон будет сложно.

Материалы стропильной конструкции

Стропильная система мансардной крыши может строиться из различных материалов. Современная промышленность позволяет использовать не только дерево, но и облегченные металлические балки и узлы. Самые распространенные это:

  • конструкции из металла;

  • железобетонные конструкции, применяемые в основном для промышленных зданий;

  • деревянные конструкции;

  • комбинированные конструкции.

Определять материал следует исходя из конструктивных параметров здания, его размеров и применения. Металлические и бетонные стропильные системы, как правило, используются на зданиях промышленного назначения. В частных и небольших по размеру домах чаще предпочитаются деревянные конструкции. Дерево легче обрабатывать, конструкция кровли не такая тяжелая, стропильная система из дерева легче монтируется и намного экологичнее.

Расчет стропильной системы

Чтобы кровля прослужила долго, надежно выполняла свои функции и не требовала постоянного ремонта, необходимо проделать точные расчеты перед началом строительства. Следует учесть собственный вес кровли, зависящий от ее материала, количество осадков и нагрузки ветра. В соответствии с расчетами выбирается тип стропильной конструкции и шаг установки стропил. Перечислим основные разновидности стропильных систем:

  • система стропил ломаной крыши;

  • наслонная система;

  • комбинированная.

Расчеты для систем с наклонной конструкцией, ломаной кровли легче и быстрее, чем для висячих стропил. Наиболее распространёнными являются комбинированные стропильные конструкции скатных крыш. Рекомендуется расчет сложных стропильных систем поручить профессиональным проектировщикам. Расчет с помощью сложных формул и коэффициентов должен дать значение нагрузки на один метр квадратной стропильной системы. Для жилых домов нормативная средняя нагрузка равняется 50 кг на м².

Расчетная схема стропильной системы

Обрешетка и мауэрлат

Конструкция обрешетки напрямую связана с видом кровельного покрытия. Для мягких видов покрытия (например, ондулин) обрешетка должна быть сплошной. При использовании шифера, металлочерепицы или профнастила, доски на обрешетке следует располагать на расстоянии 25-40 см. Для изготовления обрешетки, обычно, используется обрезная доска толщиной 40-50 мм. Если крыша устроена с малым уклоном, следует установить снегозадерживающие конструкции.

Для каменных строений распространена такая часть стропильной системы как мауэрлат. Его задача скомпенсировать часть нагрузки стропил на стены дома. Кроме того, мауэрлаты соединяют конструкцию крыши и здания. Как правило, крепится мауэрлат при помощи анкеров на бетонный пояс поверху стен. В небольших деревянных домах из бруса или рубленых роль мауэрлата может выполнять последний венец.

Опоры стропильной системы

Устройство стропильной системы мансардной крыши отличается креплением на мауэрлате:

  • В деревянных домах из бруса мауэрлат может фиксироваться на верхнем венце.
  • В домах, имеющих каркас, опираться стропила могут на верхнюю обвязку.
  • В домах из кирпича и камня опорой является нижний венец.

Важно!Во всех случаях необходимо обязательно гидроизолировать опорные балки. Для этого, как правило, применяется гидроизоляторы рулонного типа .

В случае монтажа лежней на столбах, размеры столбов должны равняться 100х145 мм ± 5 мм. Если лежень монтируется на стене или на перекрытии, между ними можно установить узкую доску. Лежень можно не использовать для четырехскатной кровли, если используются балки без крышных подкосов.

Монтаж

Вкратце приведем порядок, в котором устанавливаются стропильные системы скатных крыш. Начинать следует с монтажа мауэрлата, на который будет опираться стропильная система. Изготавливается он из бруса размером, примерно 10х15 см и принимает на себя нагрузку стропил. Под брус заводится гидроизоляция в виде рубероида или аналогичного материала. Фиксация мауэрлата производится шпильками или с помощью цементного раствора.

В случае если крыша имеет ломанную или комбинированную конструкцию, наиболее распространенной формой фермы является п-образная. Рекомендуется монтаж таких ферм производить внизу, после чего поднимать и устанавливать на крыше. Каркас собирается из доски 5х15 см или бруса 10х10 см и монтируется на крыше на расстоянии 0.5-2 метра. Дистанция между фермами определяет нагрузку, которую должна выдерживать кровля. Чем меньше расстояние между стропилами, тем большую тяжесть выдержит конструкция. Наиболее распространенными являются треугольные фермы.

Важно!Первыми следует устанавливать крайние фермы, соединив их коньком. Конек с помощью уровня выравнивается по горизонтали, после чего можно ставить промежуточные фермы.

Подобная конструкция с П-образными фермами является оптимальной при ширине кровли не более 6 метров. Для крыш превышающих этот параметр рекомендуется конструкция с дополнительной центральной опорой из бруса. Стропильные ноги и фермы в верхней части между собой соединяются горизонтальными балками. Для изготовления надежной и прочной стропильной системы мансарды, следует использовать хвойные сорта древесины. Брус, хороший просушенный и ошкуренный, тщательно проверяем на наличие сучков на всех элементах и выбраковываем. Крепеж осуществляется металлическими уголками, скобами на равном расстоянии и накладками.

Устройство стропильной системы крыши

Ксения Скворцова. Главный редактор. Автор.
Планирование и распределение обязанностей в команде контент-производства, работа с текстами.
Образование: Харьковская Государственная Академия Культуры, специальность «Культуролог. Преподаватель истории и теории культуры». Опыт работы в копирайтинге: С 2010 года по настоящий момент. Редактор: с 2016 года.

Безотходное производство: примеры создания. Безотходное и малоотходное производство

Безотходным называется производство, при котором все сырье и даже отходы все равно превращаются в готовую продукцию. В том числе концепция такого процесса предусматривает переработку любой продукции, даже после ее морального или физического износа. Это замкнутый цикл, который можно сравнить только с природными экологическими системами, в основе которых выступают биогеохимические круговороты веществ. Создание безотходного производства представляет постепенный и длительный процесс, для которого требуется решение ряда экономических, технологических, психологических, организационных и других задач.

Налаживание производства

Очень редко можно добиться полностью безотходного производства, но остаточный материал можно минимизировать. В том случае, если ассортимент достаточно большой, то лучше всего использовать универсальное сырье либо полуфабрикаты, а затем заниматься выстраиванием технологического процесса так, чтобы все эти составляющие подходили для изготовления большого количества единиц конечной продукции.

Налаженное безотходное и малоотходное производство упростит логистику и снизит затраты на сырьевые запасы. Это, в частности, будет отражаться на себестоимости и снижении затрат, в итоге вырастет прибыль. Важным считается то, что при таких процессах не залеживается сырье, и оно не приходит в негодность. В том случае, если материалы станут невостребованными для одной продукции, их пустят на изготовление другой.

Принципы

Для того чтобы минимизировать затраты предприятия и наладить его производительность, используются такие принципы безотходного производства:

  • системность – это когда каждый из отдельных процессов можно рассмотреть как частицу более сложной технологической цепочки;
  • комплексное использование энергетических и сырьевых ресурсов – это дополнительные возможности извлечь сопутствующие компоненты;
  • цикличность материальных потоков – замкнутый производственный процесс, который определенным образом сможет повторить природные круговороты;
  • рациональная организация – это когда невосполнимые потери ресурсов можно свести к минимуму за счет переработки отходов;
  • принцип экологической безопасности.

Безотходная и малоотходная технология обеспечивают:

  • полную переработку сырья при использовании компонентов на основе производства новых безотходных процессов;
  • выпуск и изготовление новых разновидностей продукции с учетом запроса вторичной переработки;
  • использование отходов и их потребление с итоговым получением товарной продукции, либо любого полезного их использования без смещения экологического равновесия;
  • применение замкнутых систем водоснабжения в промышленности;
  • изготовление безотходных комплексов.

Направление развития

Используя малоотходные и безотходные технологии производства можно сформулировать четыре основных направления их развития:

  1. Появление бессточных технологических систем самого разнообразного назначения, на основе имеющихся и перспективных способов очистки и повторного использования нормативно очистных стоков.
  2. Разработка и применение систем по переработке бытовых и промышленных отходов, которые можно рассматривать как вторичные материальные ресурсы.
  3. Внедрение технологических процессов изготовления традиционных видов продукции исключительно новыми способами, при которых можно выработать максимально возможный перенос энергии и вещества на готовый продукт;
  4. Разработка и применение териториально-промышленных комплексов, с более замкнутой структурой материальных отходов.

Требования к безотходному производству

Для того чтобы двигаться по пути совершенствования существующих и заниматься разработкой принципиально новых технологических процессов, нужно соблюдать определенные требования:

  • уменьшение производственных процессов до минимального количества стадий, так как на каждой из них получаются отходы и попросту теряется сырье;
  • использование непрерывных процессов, которые позволяют эффективно применять энергию и сырье;
  • увеличение единичной мощности техники;
  • регулярность производственных процессов, их автоматизация и оптимизация.

Правильное совмещение технологий и энергетики позволяет наладить качественное безотходное производство, которое можно отыскать в сфере химических превращений, экономии энергоресурсов, а также материалов и сырья.

Агропромышленный комплекс

На сегодняшний день, современные многофункциональные агропромышленные предприятия располагают значительной базой для того, чтобы обеспечить безотходное и малоотходное производство, благодаря которому усовершенствуется использование сырьевых вторичных ресурсов.

Самым актуальным примером в сельском хозяйстве может послужить продуманная переработка навоза. Исходный материал используется для удобрения кормовых культур, которые затем и скармливаются имеющемуся поголовью.

Использование дерева

Безотходное производство в России славится переработкой древесины, на сегодняшний день ее уровень составляет более чем 80%. Практически все отходы перерабатываются в полезные продукты, а именно – топливные брикеты и гранулы. Щепки и опилки прекрасно подойдут для отопления, так как такое сырье считается достаточно дешевым и имеет хорошую теплоотдачу. Безотходное производство древесины называют самым качественным и замкнутым процессом, так как отходы от него минимизированы, и можно сказать, практически отсутствуют. Помимо традиционных пиломатериалов также можно производить высококачественные мебельные щиты и мебель.

Бумажная промышленность

Для того чтобы наладить безотходное производство в бумажной промышленности, в первую очередь необходимо внедрить разработки по экономии на одну единицу продукции количества используемой воды. Также отдать предпочтение созданию бессточных и замкнутых систем промышленного водоснабжения. Немаловажным считается применение экстрагирующих соединений, которые содержатся в сырье из древесины, для того чтобы в итоге получить необходимый продукт. Обязательно нужно заниматься совершенствованием процессов отбеливания целлюлозы с использованием озона и кислорода. Также улучшается переработка отходов лесозаготовок с внедрением биотехнологических методов в целевых продуктах, и обеспечивается применение мощностей для переработки бумажных отходов, в том числе и макулатуры.

Химическая и нефтеперерабатывающая промышленность

В таких отраслях очень важно наладить безотходное производство, примеры которого можно найти в применении таких технологических процессов, как:

  • восстановление и окисление с использованием кислорода, воздуха и азота;
  • внедрение мембранной технологии разделения жидкостных и газовых смесей;
  • использование биотехнологии, включающей производство биогаза из отходов органических продуктов;
  • методы ультрафиолетовой, плазменной, а также электроимпульсной интенсивности химических реакций.

Машиностроение

В этой сфере для того чтобы наладить безотходное производство, необходимо направлять научные разработки на водоочистку, благодаря чему переходить к замкнутым процессам рециркуляции воды, а также получению металлов из сточных вод. Немаловажным считается получение металлов из пресс-порошков.

Энергетика

В энергетике нужно широко использовать безотходные технологии производства, которые необходимо направить на разработку новых способов сжигания топлива. Для примера можно привести горение в кипящем слое, которое понижает содержание загрязняющих веществ в газовых отходах. Важно внедрять в эксплуатацию пылеочистительное оборудование, при котором будет образовываться зола, и после она может стать пригодной для использования как строительный материал.

Горная промышленность

В этой отрасли немаловажным считается налаженное безотходное производство, примеры которого заключаются в:

  • полной переработке отходов, как при подземном, так и при открытом способе добычи полезных ископаемых;
  • широком использовании геотехнологических методов разработки новых залежей, при этом стараясь извлечь на землю только целевые компоненты;
  • применении безотходных методов переработки и обогащении природного сырья непосредственно на месте его добычи;
  • более активном использовании гидрометаллургических методов переработки руд.

Металлургия

В цветной и черной металлургии при формировании новых предприятий и обновлении уже имеющихся необходимо внедрять безотходное производство, которое поможет обеспечить экономию и полное использование рудного сырья. Это:

  • переработка и вовлечение жидких, газообразных и твердых отходов, уменьшение сбросов и выбросов вредных веществ со сточными водами и отходящими газами;
  • в качестве строительных материалов для дорог, стенных блоков и шахт можно использовать многотоннажные отвальные твердые отходы обогатительного и горного производства;
  • увеличение эффективности вновь созданных и уже существующих процессов по улавливанию побочных компонентов, которые выделяются из сточных вод и отходящих газов;
  • применение в полном объеме всех ферросплавных и доменных шлаков, а также налаживание переработки сталеплавильных отходов;
  • обширное внедрение сухих способов по очистке газов от пылевого мусора для всего металлургического производства;
  • стремительное сокращение потребления свежей воды, а также уменьшение сточных вод путем последующего развития и введения безводных процессов и бессточных систем по водоснабжению;
  • внедрение на предприятие очистного оборудования, а также аппаратов по контролю различных факторов загрязнения окружающей среды;
  • расширенное применение микроэлектроники, для возможности экономии энергии и материалов, а также контроля выхода отходов и их активного сокращения.

Мусорная революция. Как решить проблему бытовых отходов с минимальными затратами

Игорь Бабанин

МУСОРНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

Как решить проблему бытовых отходов с минимальными затратами

РЕЗЮМЕ ДОКЛАДА

«Разруха не в клозетах, а в головах»

Мусор — это сосредоточение ценных ресурсов, которые при условии вторичного использования взамен первичных материалов позволяют предотвратить надвигающийся экологический кризис.

К сожалению, в России такое отношение к отходам пока не получило развития, что связано, в первую очередь, с прямым или скрытым субсидированием добычи природных ресурсов. Для муниципальных и региональных властей, в ведении которых сейчас находится мусорная проблема, отходы это всего лишь материя, от которой нужно тем или иным способом избавиться, желательно — подешевле, попроще и насовсем.

Захоронение мусора, практикуемое почти повсеместно, кажется самым простым способом лишь на первый взгляд: свалки имеют свойство заканчиваться. В качестве радикальной альтернативы полигонам чаще всего предлагается сжигание отходов. Но и оно, к сожалению, на «насовсем» и не «навсегда»: после сжигания остаются токсичные зола и шлак, которые тоже нужно где-то размещать. Кроме того, редко какой муниципальный или даже областной бюджет может выдержать стоимость строительства современного мусоросжигательного завода (МСЗ).

Есть ли выход из этой, казалось бы, патовой ситуации? Задача нашего исследования — найти оптимальную систему обращения с бытовыми отходами с учетом российских реалий.

Как ни странно, решение проблемы отходов лежит в них самих. Для местных властей проблема мусора — это, в первую очередь, проблема объема, который он занимает. Соответственно, оптимальной схемой обращения с отходами будет та, которая позволит максимально снизить их объемы при минимальных затратах.

Чтобы сравнить современные способы переработки твердых коммунальных отходов (ТКО) по этому параметру, мы подсчитали, во сколько обойдется снижение объема ТКО на 1 кубометр по каждой технологии. Для этого мы разделили стоимость пере- работки кубометра мусора на тот объем отходов, который не доедет до свалки, то есть будет переработан полностью.

В результате основные известные технологии переработки мусора по соотношению «цена-снижение объема» распределились следующим образом (см. также рис.1):

• сортировка раздельно собранных отходов (снижает объемы захоронения на 88%, что обойдется вам всего в 28 рублей на кубометр отходов),

• прессование (на 80% снижает объемы отходов при расходах в 123 рубля на 1 м3 ),

• сортировка смешанных отходов (она дает скромный результат в 27% при затратах в 167 рублей на 1 м3, однако эта технология может с успехом применяться в качестве первого этапа мусоропереработки),

• механобиологическая переработка (МБП) органических отходов, собранных раздельно, обходится дороже — в 223 рубля за кубометр (смешанных, соответственно, — в 324 рубля/м3 ).

Что касается сжигания, то, несмотря на максимальный результат (снижает объем отходов на 90%), эта технология — самая дорогостоящая и требует порядка 396 рублей капиталовложений на один кубический метр отходов, «не доехавших» до свалки.

Рис. 1. Издержки, приведенные к снижению объема захоронения ТКО на 1 м3

Очевидно, что каждая из перечисленных в списке технологий по отдельности не может дать тот уровень снижения объема мусора, что сжигание, однако в комбинации им это по силам. Причем за гораздо меньшие деньги.

Оптимальная схема комплексной переработки ТКО может выглядеть следующим образом:

По мере развития этой системы мы предлагаем постепенно внедрять раздельный сбор отходов по трем фракциям: «сухие» отходы, «влажные» и «неперерабатываемые». Одновременно уже созданные предприятия по сортировке и механобиологической переработке (МБП) отходов будут переводиться на прием раздельно собранного мусора. Таким образом, практически без дополнительных капиталовложений, последовательная работа с единым потоком отходов превратиться в схему параллельной обработки трех различных видов мусора.

По нашим подсчетам, последовательная схема переработки смешанного мусора позволяет сократить объемы отходов в 8 раз (до 12,3% от первоначального количества) при затратах в 222 рубля на 1 кубический метр поступивших отходов. А переработка уже рассортированного мусора — в 25(!) раз (до 4%) при минимальных вложениях в 60 рублей на 1 кубометр отходов в год, что примерно соответствует сегодняшним тарифам на захоронение. Таким образом, перерабатывать раздельно собранные отходы, даже с учетом затрат на организацию раздельного сбора, примерно в три раза эффективнее и в четыре раза дешевле, чем смешанный мусор.

Что касается сжигания, то для снижения объема мусора в 10 раз (до 10%) в каждый кубометр, поступающий на переработку по этой технологии, придется вложить 357 рублей, что более чем в 1,5 раза превосходит затраты на переработку смешанных отходов и примерно в 6 раз — раздельно собранных. Таким образом, даже не принимая во внимание токсичность выбросов, сбросов и отходов мусоросжигания, эта технология не имеет перспектив по экономическим показателям.

Вопрос об её праве на существование можно ставить только применительно к «хвостам», остающимся после переработки отходов другими методами (вместо прессования), однако целесообразность увеличения затрат в 3 раза для снижения объемов «хвостов» с 12% до, примерно, 5% представляется сомнительной.

Муниципальным чиновникам, действительно стремящимся к решению проблемы отходов, можно порекомендовать при размещении муниципального заказа на строительство объектов переработки отходов исходить не из конкретной технологии, а из предложения наименьших затрат в пересчете на единицу снижения объема захораниваемых отходов. В этом случае рынок сделает свое дело.

Технологии переработки отходов позволяющие делать бизнес и защищать окружающую среду

Процесс термической обработки

Сжигание происходит в специальных печах, которые расположены на мусоросжигательных заводах. В такие печи подаётся не отсортированный мусор, но для его сжигания требуются дополнительные энергетические затраты. Несмотря на популярность этого метода утилизации мусора, он имеет огромный недостаток, заключающийся в том, что после сжигания образуется опасный для окружающей среды остаток, содержащий химические и токсичные элементы. Такие вещества, как:

  • дифенил;
  • фураны;
  • поли хлорированные дибензодиоксины;

могут попадать в атмосферу, почву и поверхностные воды вместе с выделяемыми газами и дымом, в процессе сгорания, а также при утилизации угольных и пепельных останков сожжённого мусора.

Технологии переработки отходов разрабатываются в первую очередь для очистки природной среды от гниющего на полигонах утиля, и для предотвращения загрязнения экологии опасными веществами, содержащимися или вырабатываемыми мусором.

Сжигание, прежде всего, позволяет уменьшить в объёме отходный материал до 90 – 96 %, что позволяет использовать для дальнейшей утилизации методом захоронения намного меньшие территориальные площади полигонов.

Однако получаемые так называемые «хвосты» отходного материала, после сожжения требует намного больших финансовых затрат для их утилизации. Так как образовавшиеся остатки содержат в себе намного больше токсичных элементов, чем обычный мусор.

Технологии вторичного использования отходов как защитные средства окружающей среды

Бытовые отходы содержат в себе множество ценных для вторичного использования материалов, это могут быть органические вещества, из которых делают удобрение, а также:

  • картон и бумага;
  • стеклотара или бой стекла;
  • пластмасса;
  • дерево;
  • кожа;
  • металлы.

Отходы, содержащие подобные материалы, делятся на следующие категории:

  • вторичное сырьё, оно занимает 35% всей отходной массы;
  • отходы, подвергающиеся биологическому разложению 35%;
  • не перерабатываемые отходы или хвосты 30%.

Материалы первой категории относятся к прибыльным, перерабатываемым веществам. Вторая категория также подвергается переработке, но в итоге прибыль от таких вторичных ресурсов гораздо меньше. Материалы третьей группы, ни в каких отраслях не могут применяться, так как из них извлечены все полезные вещества. Они должны быть надёжно «спрятаны», то есть, захоронены без доступа к природной среде и возможно нанести вред.

Для поиска безопасного для природы решения проблем скопления мусора на свалках, строят специальные заводы, на которых переработка отходов позволяет получать финансовую прибыль. А также такие сооружения позволяют безопасно избавляться от утиля, то есть их можно считать средством для защиты окружающей среды, от опасных веществ и элементов, находящихся в составе и образовавшихся в процессе разложения органических или химических отходах.

Многоразовое использование на переплавке пластиковой тары, такой как:

  • бутылки;
  • стаканы;
  • посуда;
  • пакеты и т. д.,

позволяет практически изъять этот вид утиля из общей массы, что уже даёт положительные результаты. Так как при сжигании в атмосферу попадает меньше опасных элементов, а при захоронении останков объём становится значительно меньше.
Технологии переработки отходов на подобных заводах, заключаются в том, чтобы максимально обезопасить население страны и природную среду от воздействия такого утиля, как:

  • токсичные элементы;
  • инфекционные вещества или заражённые элементы медицинских комплексов;
  • вещества, содержащие эпидемиологические бактерии;
  • химические элементы.

Поэтому на мусороперерабатывающем заводе очень тщательно проводят следующие действия:

  • сортировка;
  • сушка;
  • измельчение;
  • переплавка;

чтобы не допустить заражение кого-либо из персонала, а также не позволить опасным веществам загрязнять экологическую систему попадаю туда со сточными водами и дымом.

После сортировки, такие элементы ТБО, как: пластик, резина, электроника и подобные разделяются, так как каждый из этих видов требует индивидуального процесса переработки. После чего они используются как вторсырье зачастую для производства такой же продукции из которой они состояли до переработки. Лишь в случае с пищевым пластиком, после переработки с него уже изготавливают бытовые или другие предметы, упаковочные пакеты, но непищевую посуду.

Переработка отходов, также оставляет и неиспользованные материалы, которые называют хвостами, они составляют от 1 до 40 % от общей массы переплавляемого продукта, в зависимости от материала.

Развитие отрасли вторичного использования отходов в России

Несмотря на свою прибыльность и рентабельность, промышленных оборотов переработка утиля в России ещё не набрала. Так как многие организации и предприятия по производству, в достаточной мере получают первичное сырьё для своей продукции и не нуждаются в альтернативном источнике.

Поэтому коэффициент использованных отходов в отрасли вторичной переработки не превышает показателей в 30% от общей массы мусора, образовывающегося, ежегодно на территории России. Данные показатели начали расти лишь в последние несколько десятков лет из-за подорожания некоторых первичных сырьевых материалов. Среди отходной продукции спросом пользуются:

  • металлы: алюминий и сталь их используют в 100% случаев, при обнаружении в ТБО;
  • текстиль используют лишь в 50% случаев;
  • стекло и макулатура, лишь в 35% идут на переработку.

Существуют и такие отходные материалы, которые практически не поддаются переработки и непригодны для вторичного использования, но так, как прогресс не стоит на месте, а люди привыкли пользоваться всеми благами современных технологий, то отказаться от таких вещей уже невозможно. В итоге они скапливаются на полигонах и местах временного хранения, в ожидании нахождения нового метода сотрудниками научных центров их утилизации. К таковым элементам относятся:

  • зола;
  • шлаки;
  • отработанное топливо АЭС и ТЭС;
  • фосфогипс;
  • автомобильные шины;
  • осадки из очистных сооружений;
  • полимерные материалы;
  • жидкий свиной и птичий навоз и помет.

Переработка отходов при поступлении утиля на завод, начинается с сортировки, этот процесс по праву считается одним из самых сложных, он имеет несколько технологий. Одна из таких технологий гидр сепарация, она позволяет разделять отходные материалы в зависимости от их веса при помещении их в воду:

  • металл – как самый тяжёлый элемент тонет очень быстро;
  • стекло – имеет меньшую плотность в отличие от металла, также тонет, но не с такой скоростью;
  • дерево или макулатура имеет совсем другую плотность, они легче воды и остаются на поверхности.

Гидр сепарация, основывается на том, чтобы мусор, прогоняемый через сильный поток воды, разделялся в зависимости от своего веса, например, металл тонул, а оставшийся в потоке пластик сдувался в специальные отсеки мощными фенами.

Собранный, таким образом, пластик отправляется на измельчение и переплавку, после чего с него могут изготавливать строительные материалы или тару в виде ящиков, поддонов, коробков и прочего.

Металлы же, которые утонули в процессе сортировки методом гидр сепарации, собираются мощным магнитом, после чего в цехах по отливке стали их могут переплавлять на любые изделия.

Органические вещества и текстильные элементы, включая остатки пищи, в процессе такой сепарации превращаются в однородную сжиженную массу, которая отфильтровывается в очистных сооружениях и отправляется на переработку, с неё получают органическое топливо для биологических реакторов, работающих на метановом газе. Также такое топливо может быть использовано и для работы перерабатывающего завода.

Бизнес на отходах — очень выгоден с экологической стороны, а прибыль от получаемого вторсырья может покрыть расходы на оборудование и обеспечить персонал зарплатой.

Знаете ли Вы, как открыть переработку мусора

Ссылка на основную публикацию