Градостроительная экология _ Маслов Н.В

их гигроскопичности, т.е. свойства сорбировать — поглощать влагу из воздуха.

Особо опасна конденсация водяных паров на внутренней поверхности или в толще ограждающей конструкции. Это происходит в результате процесса, называемого диффузией пара через преграду, разделяющую две среды: внутреннюю и внешнюю.

Влага может конденсироваться на внутренней поверхности стены или перекрытия, если ее температура τв ниже точки росы τр , т.е. τв ≤ τр. В этом случае воздух, соприкасающийся с этой поверхностью, охлаждается и из него выпадает конденсат.

Диффузия паров — процесс паропроницания — происходящее на молекулярном уровне явление, вызванное перемещением молекул газа в сторону меньшего его давления. Как правило, они движутся из теплой среды помещения в наружную, более холодную. Тогда при определенных условиях в конструкциях возможно сорбционное увлажнение, представляющее собой поглощение водяного пара. Под действием молекулярных сил частицы материала притягивают к себе отдельные молекулы пара, которые обволакивают поверхности частиц равномерным тонким слоем.

Сорбционное увлажнение конструкций сказывается на сопротивлении теплопередаче. Стены и перекрытия теряют свои теплотехнические свойства тем больше, чем более насыщен влагой материал. Это отражается не только на микроклимате помещений, но и приводит к повышенному расходу теплоносителя для обогрева здания.

Все описанные выше процессы подробно изучаются в прикладной дисциплине, называемой «Строительная физика». Там же раскрываются методы теплотехнических расчетов наружных ограждающих конструкций.

Звуковой комфорт обеспечивают теми же ограждающими помещения конструкциями и перегородками. Они защищают помещения от шума, возникающего от внутренних и внешних источников.

Рассматривая акустическую эффективность этих конструкций, распространение звука от внутреннего источника Р представляют в виде схем, показанных на рис. 4.2.

На этом рисунке источник звука Р расположен в помещении А. Волны 1 проникают в соседнее помещение Б через отверстия и щели в ограждении. Волны 2, попадая на разделяющую конструкцию, вызывают ее колебания. Сама преграда превращается в источник шума, излучаемого в помещение Б.

102

результате механического воздействия на ограждения, например во время хождения. Этот шум излучает подверженная удару колеблющаяся конструкция в виде звуковых волн, аналогичных волнам 4 (см. схему разреза на рис. 4.2). Механическому воздействию чаще всего подвержены перекрытия зданий.

Исходя из изложенного выше, акустической эффективности добиваются, возводя стены, перегородки и перекрытия, рассчитанные на звукоизоляцию от воздушного шума. Перекрытия дополнительно проверяют на изоляцию от ударного шума. Звукоизоляционные способности конструкций, ограждающих помещения, рассчитывают, исходя из предпосылки, что звукоизолирующая способность ЕВН стен при воздушной передаче

Расчет ведут по методикам строительной физики.

103

Защищая застройку от внешних источников шума, прибегают к устройству шумозащитных домов. В наружных стенах устанавливают оконные блоки, обладающие повышенными звукоизоляционными свойствами. По зашумленным фасадам размещают комнаты, где не требуется особой тишины. Выполняют и мероприятия, описанные в § 4.2.

В обеспечении безопасности здания первостепенную роль играет конструктивное решение. От выбора общей конструктивной схемы и правильного подбора параметров каждого элемента зависит прочность и устойчивость сооружения.

Конструкции должны быть надежными. Проблемы надежности и прочности изучают в ряде инженерно-строительных дисциплин, например, курсах «Строительные конструкции», «Основания и фундаменты» и др.

Условия безопасности вступают в противоречие с экономикой, поскольку повышение прочности влечет за собой увеличение сечений рабочих элементов конструкций. Следовательно, возрастают капитальные вложения в строительство или реконструкцию. Возникает проблема оптимальных запасов прочности, которые обеспечивали бы необходимую степень безопасности при минимальных затратах.

Пожаробезопасностъ в значительной степени зависит от того, насколько легко могут воспламеняться конструкции различных частей здания. Их стойкость к пожарам складывается из двух факторов: степени возгораемости и предела огнестойкости.

По степени огнестойкости части зданий делят на несгораемые, трудно сгораемые и сгораемые. К несгораемым относят конструкции, изготовленные из неорганических материалов, сгораемым — из органических горящих, не подвергнутых специальной обработке, повышающей их огнестойкость. Трудно сгораемые конструкции представляют собой сочетание несгораемых и сгораемых элементов.

Пределом огнестойкости называют продолжительность (в ч) действия огня или высоких температур до потери конструкцией несущей способности, начала появления трещин (отверстий) или повышения температуры не обогреваемых поверхностей более чем на 140°С. По огнестойкости конструктивные части зданий подразделяют на пять степеней. К I степени относят несгораемые, имеющие высокий предел огнестойкости. Если же эти качества частично или полностью отсутствуют, назначают более низкую степень — от II до V.

С точки зрения огнестойкости особое место занимают конструкции из стали. Они не горят, но при нагреве теряют прочность, поэтому металлоконструкции отнесены к неорганическим, но обладающим низким

104

пределом огнестойкости.

Долговечность конструктивных систем здания обеспечивают сис-

тематическими осмотрами и обслуживанием. При необходимости выполняют профилактический ремонт, а при значительном износе дома — капитальный.

На долговечность существенное влияние оказывает окружающая среда. Воздух, содержащий большое количество примесей, при повышенной влажности обладает щелочной и кислотной реакцией. Взаимодействуя со строительными материалами, он способствует интенсивному разрушению зданий. Кислотные дожди оказывают аналогичные воздействия.

Архитектурно-планировочные и объемные решения здания под-

чиняют экологическим требованиям. Они обеспечивают зрительный комфорт, изоляцию помещений, создают оптимальный инсоляционный режим.

Функциональная комфортность является одним из основных тре-

бований, поэтому планировочные и инженерные элементы дома приспосабливают к физиологическим особенностям человека. Например, с учетом того, что большинство людей лучше владеют правой рукой, предпочтение отдают правой навеске дверей.

Лестницы делают удобными для передвижения. Прежде всего это относится к выбору уклона маршей. Наиболее удобны марши с уклоном 20°, но для второстепенных его увеличивают. Пределом является уклон 45°.

Размер ступеней приспосабливают к размаху шага человека при подъеме и спуске. Ширину лестничной клетки задают, исходя из ширины потоков людей, но принимают не менее 1,9—2 м.

Расположение помещений подчиняют деятельности в рамках функционального процесса. Так, объем жилья для одной семьи делят на зоны коллективной деятельности всех членов и индивидуального времяпрепровождения, которые обычно располагают вдали от входа в квартиру.

Планировочное решение влияет и на безопасность пользования зданием. Здесь имеют значения не только общие принципы планировки, но и каждая деталь. Например, дверью, открывающейся в коридор, можно нанести травму проходящему мимо человеку.

С точки зрения пожаробезопасности особое значение имеют правильно спланированные пути эвакуации. Различают два вида эвакуации: нормальную и аварийную (вынужденную). Нормальная характерна спокойным течением процесса. Вынужденную отличает кратковременность, поскольку она вызвана необходимостью быстро покинуть здание. При этом не исключена паника, в результате чего происходит уплотнение люд-

105

ского потока и, как следствие, уменьшение скорости движения.

Процесс характеризуют продолжительностью эвакуации Т при людском потоке максимальной плотности и скорости движения, не превышающей 0,27 м/с на горизонтальной поверхности и 0,17 м/с на лестнице. В соответствии с противопожарными нормами длина путей отвечает условиям, если выдержано неравенство

где Т и ТН — соответственно расчетная и нормативная продолжительность эвакуации из здания, с; Т1 и Т1Н — то же, от наиболее удаленной точки.

ТН и Т1Н нормируют в зависимости от степени огнестойкости здания. Так, если здание относят к I или II степени огнестойкости, то ТН = 360 с, а

при IV и V степени ТН = 60 с.

Системы инженерного обеспечения являются еще одним из ос-

новных факторов, определяющих комфортность и экологичность зданий. Современный дом немыслим без центрального водоснабжения и отопления, канализации, газификации и электроснабжения, радиофикации и телефонизации. Широко внедряются горячее водоснабжение, групповые и даже спутниковые телевизионные антенны. Становятся обыденными новые поколения связи: телетайпная и интернетная. Многоэтажные здания оборудуют лифтами, системами механического и пневматического мусороудаления.

С ростом технических возможностей общества наблюдается закономерное явление совершенствования всех систем инженерного оборудования. Так, вместо традиционных лифтов монтируют подъемники с программным управлением. Вместо центрального отопления все шире применяют экономичные автономные котельные и установки для кондиционирования. Остро стоит проблема ресурсосбережения, что рассмотрено в § 4.3.

Для быстрого реагирования на неисправности создают оборудованные компьютерами диспетчерские службы. Помимо связи с пользователями дома они обеспечивают автоматическое слежение за параметрами работы всех инженерных систем дома.

Неуклонно увеличивается оснащенность жилого пространства индивидуальной техникой. Новые автоматические и полуавтоматические бытовые приборы оказывают существенное б и о л о г и ч е с к о е в л и я - н и е на людей.

Для смягчения явления вибрации оборудование вращательного действия устанавливают на прокладки, гасящие колебания. Обеспечивают

106

бесшумность работы самих агрегатов или используют принципиально новые решения, заменяющие эти агрегаты.

Для уменьшения влияния электромагнитного излучения в конструкции приборов закладывают приспособления, гасящие электромагнитные поля. Применяют различного рода экраны и другие защитные устройства. За счет кардинального изменения технических принципов работы этих приборов стараются уменьшить интенсивность излучений. Развитие систем связи породило новое направление экологической науки. Сейчас изучают влияние на психику человека обильной информации, часть которой бесполезна или носит агрессивный характер. Исследуют проблему информационного засорения окружающей среды, обилия разного рода недостоверных сведений, причисляемых к дезинформации.

Дизайн помещений, эстетическое совершенство здания всегда имело большое значение. Утилитарная полезность и эстетические качества воспринимаются человеком в единстве. Здесь проявляется определенная зависимость между художественным обликом здания и его функциональной пригодностью.

За многие десятилетия XX в. русское общество растеряло эстетические нормы индивидуальной и публичной жизни. Для восстановления этих норм потребуются значительные усилия. Проблема связана с экологией опосредованно, скорее является функцией культуры, политики общественного воспитания.

4.2. ВЛИЯНИЕ СРЕДЫ, ОКРУЖАЮЩЕЙ ЗДАНИЕ

Влияние среды, в которой расположен объект, многофакторно. Степень воздействия каждого из факторов на комфортные условия в помещениях различна. Специалистами отмечена особая зависимость экологии внутреннего пространства от инсоляционного и шумового режимов, загазованности и обмена воздуха на территории (аэрации). Именно эти параметры застройки рассмотрены ниже.

Инсоляционный режим — солнечное облучение зданий и поверхности земли — одно из важнейших условий гигиеничности застройки. Критерием инсоляции является продолжительность солнечного облучения. Эту величину определяют моделированием и расчетнографическими методами.

Методы довольно просты и их используют в практике, поскольку достигаемая точность результатов вполне отвечает экологическим задачам. Инсоляционные режимы определяют по макету или опорному плану местности.

107

Для метода моделирования используют макет застройки и специальный прибор — инсолятор. Макет устанавливают на поворотной площадке прибора, позволяющей его располагать под любым углом к световому потоку, имитирующему солнечный. В качестве источника света используют прожектор, отнесенный на расстояние 4 Hm (где Hm — высота наиболее высокого здания), в результате чего обеспечивают параллельность световых лучей. При освещении макета «солнцем» получают четкие тени от моделей зданий, которые фиксируют на пленке фотоаппарата. Меняя положение модели, регистрируют тени в различные часы «светового дня». Совмещая полученные фотоснимки, определяют инсоляционные режимы зданий в застройке и на ее территории.

При графоаналитических методах процессы инсоляции формализуют, представляя в виде схемы, показанной на рис. 4.3. Используют ситуационные планы застройки, на которых отмечают высотные перепады дневной поверхности в характерных точках рельефа. В габаритах затененных домов записывают расчетные высоты окон нижнего этажа и вертикальные отметки их перемычек. Расчетные высоты затеняющих зданий Нр1 определяют, как показано на рис. 4.3. Для любой точки на территории, в том числе у затеняемого здания, относительная высота затеняющего объекта до карниза равна

где ∆h — перепад местности между исследуемой точкой и основанием затеняющего объекта; Hm = nh + 2 — высота затеняющего здания; п — количество этажей в здании; h — строительная высота этажей.

Рис. 4.3. Схема для определения высот затеняющих зданий при солнечном облучении застройки

108

Расчетная высота затеняющего объекта для любой точки на фасаде затеняемого здания равна

где H0 — высота от земли до исследуемой точки (на рисунке условно выбрана точка на втором этаже, но обычно исследуют фасад первого этажа).

На горизонтальном участке, когда h = 0, предыдущие формулы принимают следующий вид: для территории: Нр1 = H0; для здания: Нр2 =

= Нm — H0.

При вычислении инсоляции помещений внутри зданий учитывают размер оконного проема и толщину стен. Эти величины принимают по поэтажным планам, входящим в состав проекта или паспорта БТИ на старое здание. В тех случаях, когда можно оперировать приближенными данными об инсоляции помещений, во всех зданиях постройки до 1950 г. условно принимают единый размер окна, равный 1600×1500 мм, а толщину стен — 640 мм. Инсоляционный угол такого окна равен 28°, что соответствует уменьшению расчетного времени инсоляции на 1 ч 40 мин против времени облучения фасада.

При анализе современной застройки эти величины уточняют по типовым проектам и ГОСТ на столярные изделия. В зданиях сборного домостроения время инсоляции помещений можно сокращать не более чем на 1 ч.

Продолжительность инсоляции в дни равноденствия до последнего времени определяли графоаналитическим путем с помощью контрольноинсоляционных линеек. Специалистами разработано несколько видов таких приборов. Однако в последнее время ими пользуются все реже.

Инсоляционные режимы рассчитывают на ЭВМ по специальным программам, в основу которых положены приведенные выше выкладки и законы движения солнца по небосклону. Полученные результаты отражают на картограммах инсоляционного режима (рис. 4.4). Она служит основанием для разработки мероприятий, обеспечивающих экологию не только территории, но и внутренней среды зданий.

Мероприятия по улучшению инсоляционного режима застройки сводятся к определенным планировочным приемам. Они направлены на увеличение продолжительности солнечного облучения на неблагоприятных участках территории и в помещениях зданий.

109

чтобы ее скат не препятствовал солнечным лучам.

По четвертому приему ликвидируют жилые помещения в наименее инсолируемых нижних этажах. В этой части здания располагают офисы различных учреждений, инсоляция которых не ограничена нормами (рис. 4.5, д). Первые этажи отводят и под склады или гаражи-стоянки. Иногда их размещают не только в габаритах зданий, но и на территории перекрываемых дворов (рис. 4.5, е).

Особо сложны мероприятия, обеспечивающие инсоляцию мелких и особенно узких кварталов. Варьируя санацию их территории, приходится рассматривать не отдельные группы домов, а застройку всего квартала.

Шумовой режим окружения зданий в основном зависит от городского транспорта. По этой причине в первую очередь анализируют его влияние на застройку. Шумы оценивают эквивалентным уровнем звука LА экв. Величину этого показателя замеряют шумомерами с фильтрами, уменьшающими чувствительность в низкочастотном спектре. Однако такие замеры отражают состояние на момент измерений, а не стабильное значение уровня звука. Поэтому чаще применяют расчет по формулам.

Рис. 4.5. Методы улучшения инсоляции помещений при реконструкции застройки

111