6510

Таблица 2.1 Энергия солнечного излучения Qмес, падающего на различные плоскости

поверхности.

Из таблицы 2.1 следует, что наибольшее количество энергии падает на поверхность с наклоном 300 от горизонтального положения, а меньшее на вертикальную поверхность. На ноябрь, декабрь, январь и февраль приходится 10,8%‚ на март, апрель, октябрь — 35%, на май, июнь, июль и август — 54% от годового количества солнечной энергии. Наиболее благоприятное распределение солнечной энергии для вертикальной поверхности: в зимние месяцы 15‚5%‚ в переходный период года 40,5%‚ в теплый период года 44% общей радиации за год.

Обычно солнечное излучение после его падения на поверхность тела частично отражается, частично поглощается, и часть его может проникать через тело. В связи с этим для уменьшения теплопотерь наиболее выгодны такие конструкции поглощаемость излучения, которых была бы наибольшей.

В Таблице 2.2 представлены значения коэффициента поглощения излучения в зависимости от характеристик поверхности.

31

Таблице 2.2

Вконструкциях из пористых материалов (кирпичная кладка, пористый бетон

ит.п.) влияние солнечной радиации способствует еще и уменьшению содержания влаги внутри них. Это касается в первую очередь тех ограждений здания, которые ориентированы на юг, юго-восток, юго-запад и запад. Уменьшение содержания влаги снижает коэффициент теплопередачи, а тем самым уменьшает теплопотери.

Учет влияния солнечной радиации на теплопотребление отапливаемых зданий может дать экономию теплоты не более 10-15%.

Направление и скорость ветра существенно изменяют тепловой режим здания, так как при увеличении скорости ветра увеличиваются теплопотери

здания не только за счет увеличения коэффициента конвективного теплообмена, а значит и коэффициента теплопередачи ограждения, но и за счет увеличения теплопотерь на нагревание и нфильтрующегося воздуха.

Коэффициент конвективного теплообмена тем больше, чем больше скорость ветра и чем меньше объект.

Для уменьшения теплопотерь зданий с учетом скорости и направления ветра необходимо: размещать здания вне долин и вершин холмов; в направлении преобладающих ветров устраивать преграды, предпочтительно за счет посадки деревьев, к одноэтажным или малоэтажным зданиям пристраивать вспомогательные объекты, например, гаражи; отопительную систему членить на самостоятельные регулируемые ветви с учетом направления преобладающих ветров; максимально

32

уменьшить количество неплотностей в наружных ограждениях (щели окон и притворы дверей).

Степень проветривания зависит также от характера растительности на участке, поскольку форма зеленых насаждений оказывает существенное влияние на формирование воздушного потока. Например, кроны деревьев создают ветровые тени на пути воздушного потока. Также многое зависит и от геометрических параметров здания, высоты и длины наветренного фасад, ширины здания, его ориентации, формы крыши. Так, односкатную крышу одноэтажных зданий лучше разместить на подветренном фасаде здания.

Влажность воздуха и атмосферные осадки так же сильно влияют на количество теплопотерь здания. Чем выше относительная влажность наружного воздуха при данной температуре, тем выше конденсация водяного пара внутри конструкции, и значит, увеличивается коэффициент теплопередачи, что соответственно ведет к увеличению теплопотерь здания.

Выбор местоположения здания с учетом местности - отражает влияние рельефа, наличие водоемов, характер озеленения и элементе благоустройства.

Топография оказывает значительное влияние на выбор участка, так как местность с вогнутым рельефом обычно холоднее по сравнению с соседними участками. Поскольку холодный воздух тяжелее теплого, то он перемещается со склонов на теплые равнины. Какие-либо препятствия, искусственные или естественные, окажут влияние на распределение ночного воздуха. Таким образом, в зависимости от того, в низине или на возвышенности располагается объект, степень его прогреваемости может быть изменена на 1-2° С. По мнению Беляева В.С., для строительства гражданских зданий наиболее целесообразно использовать склоны холмов крутизной до 30°. Дороги при этом трассируют без нарушения естественных форм рельефа местности, а здания на горном ландшафте имеют минимальное число уступов фундаментов.

33

Профессором А.П. Михеевым даются следующие основные положения по формированию микроклимата в зависимости от характера рельефа (Таблица 2.3).

таблица 2 .3 Основные закономерности формирования микроклимата в различных

условиях подстилающей поверхности.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод что, при повышении наружной температуры на 1° С теплопотери в здании снижаются на 3%.

Наличие естественных и искусственных водоемов и озеленение участка, так же оказывают существенное влияние на микроклимат участка под строительство. Водоемы, естественные и искусственные, способствуют уменьшению температуры на 2° С. Как говорилось выше, увеличение влажности негативно сказывается на теплопотерях здания. Уменьшение запыленности воздуха посредством наличия вблизи здания водоема увеличивает количество поступления солнечной энергии. В суточном ходе наблюдается уменьшение скорости ветра днем и усиление ночью.

Благоустройство дорог и проездов, пешеходных дорожек с устройством покрытий из теплоемких материалов или грунтовых дорог и площадок вместо асфальтированных снижает температуру на 1° С.

Правильно выполненное озеленение деревьями, кустарниками и травой по отношению к зданиям уменьшает продолжительность инсоляции и может снизить

35

температуру солнечной зоны на 4° С и более. В зависимости от характера озеленения снижается проникновение солнечной радиации (на 0,5- 20% прямой и 2- 22% суммарной); влияние зеленых насаждений на ветровой режим было рассмотрено выше.

Выбор местоположения здания с учетом существующей застройки в районе предполагаемого строительства.

Выбор положения здания в застройке с точки зрения энергоэффективности связан с направлением доминирующих ветров зимой, косыми осадками на вертикальные ограждения, экранирующим действием и затенением солнечной радиации рядом расположенными зданиями, разрывами между ними.

Профессор А.П. Михеев приводит следующие закономерности формирования микроклимата в районе застройки (Таблица 2.4)

Таблица 2.4 Основные закономерности формирования микроклимата в районе застройки.

Тепловая эффективность зданий зависит от влияния ориентации здания по сторонам света. Так, теплопотери через различным образом ориентированные фасады здания, неодинаковы.

Для отдельного здания фасады, ориентированные на направления от северозападного до северо-восточного, противоположность фасадам, ориентированным на направления от юго-восточного до юго-западного, не получают заметного притока тепла от солнечного излучения, поэтому при проектировании зданий, отличных от прямоугольной планировочной модульной сетки (особенно крупных), следует стремиться к тому, чтобы на север была ориентирована наименьшая поверхность фасадов.

Всякое увеличение площади наружной поверхности здания вызывает дополнительные теплопотери. Из графика изменения зависимости теплопоступления и теплопотери при разной ориентации и форме плана, предложенного д.т.н. Ю.А. Табунщиков и к.т.н. М.М. Бродач, видно что наиболее удачным с точки зрения, теплопоступления и теплопотери является здание квадратной формы.

Рис. 2.4 Теплопоступления и теплопотери здания при разной ориентации и форме плана.

В течение периода основного обогрева энергия поступает нерегулярно, а в период пиковой её потребности вообще появление её проблематично. Наилучшим

37

периодом следует считать сентябрь, март, апрель, когда имеется потребность в обогреве и возможность получения солнечной энергии.

Основополагающим принципом следует считать утилизируемость солнечной энергии поверхностью оболочки здания, основная часть которой падает с южной стороны, а поверхность оболочки, ориентированная на север минимальная.

Вэтой связи распределение энергии радиации на северном и южном. фасадах может отличатся в 3-5 раз.

Втаблице, составленной Гликиным С.М., приведены данные по расходу тепловой энергии при средних значениях солнечной радиации за отопительный период по фасадам здания (Таблица 2.5).

Таблица 2.5 Расход тепловой энергии при средних значениях солнечной радиации за

отопительный период по фасадам здания.

омия

энергия

С.И. Ветошкин и Н.М. Данциг так характеризуют рекомендуемую допустимую ориентацию помещений согласно гигиеническим требованиям

(Таблица 2.6) [12].

Таблица 2.6 Рекомендуемая и допустимая ориентация помещений согласно гигиеническим

требованиям.

Предпочтительность южной стороны горизонта объясняется хорошей инсоляцией комнат зимой и в переходные сезоны. В южных районах страны, где летом возможен перегрев помещений, при южной ориентации солнце почти не проникает в помещение, его почти отвесные лучи легко задерживаются ограждающими или выступающими частями дома. Однако чрезмерная ориентация на юг может ограничить градостроительную «маневренность» зданий.

В России нормами проектирования не допускается северная ориентация квартир, где все комнаты выходят на одну сторону. Это обусловлено тем, что в холодную половину года они совсем не облучаются солнцем, а летом получают лишь незначительную часть утренних и вечерних «скользящих» лучей. Не

39

рекомендуется также обращать комнаты на запад в связи с возможным перегревом. Комнаты, обращенные на восток, юго-восток и даже на юг инсолируются в первую половину дня, когда наружный воздух прогрет еще незначительно.

2.2.2 Архитектурно - планировочные принципы проектирования

Для правильного определения внутреннего микроклимата и практических затрат при проектировании энергоэффективных зданий необходимо правильно выбрать архитектурно-планировочное решение. При этом большое значение имеет правильная ориентация здания, топография участка, грунт, количество солнечной радиации, ветровые характеристики, осадки, водоемы и растительность. На внутренний микроклимат помещения оказывают влияние солнечная радиация и естественная вентиляция, которая непосредственно зависит от ориентации здания и преобладающих ветров. Окончательный выбор ориентации здания может быть сделан только после оценки всех преимуществ каждого элемента.

Рассмотрим удельное соотношение расходов тепла детским садом. Общее потребление (в среднем) складывается из расходов на горячее водоснабжение (24%), на вентиляцию (16%), на отопление (60%)‚ которое в свою очередь включает теплопотери через наружные ограждающие конструкции (33%), через подвалы (6%) и чердаки (3%)‚ на фильтрацию через световые проемы (18%).

Структура расходов тепла без затрат на горячее водоснабжение и нагрев приточного воздуха будет иной; например, на 5-9 этажных зданиях через наружные стены она составляет 42 - 49%. окна 32 - 35%, крыши и перекрытия над техподпольями 11 - 18%, двери 5 - 8%. (9)

Добиться снижения теплопотерь через различные части здания можно путем проведения энергосберегающих архитектурнопланировочных и ряда конструктивных решений.

В комплекс архитектурно-планировочных принципов проектирования ЭСЗ входят следующие методы, позволяющие сократить расход энергии.

Основные параметры и форма здания чаще всего в проектной практике назначаются исходя из функциональных и композиционных требований, при этом практически не учитываются требования энергосбережения. Вместе с тем

40