Учебное пособие 1986

Рассмотрим несколько примеров, описывающих отношение площади ограждения к строительному объёму здания.

Пример 1. Имеются три здания: одно кубической формы, а два других – в форме параллелепипеда (см. рис. 7.1). Все три здания имеют один и тот же объём, но разную площадь наружной поверхности.

Рис. 7.1. Формы зданий одного и того же объёма: а) куб; б), в) параллелепипеды

Наименьшее значение отношения площади к объёму (S/v) имеет здание в форме куба (см. табл. 7.1).

Следовательно, здание-куб наименее материалоёмко, наиболее экономично и отличается наименьшими теплопотерями.

Таблица 7.1 Значение площади ограждающих конструкций S к

строительному объёму V в зависимости от размеров объектов

Приняв за эталон компактного решения здание кубической формы, можно дать сравнительную оценку зданиям другой формы, но с тем же объёмом отношения. Коэффициент компактности f рассчитывается по формуле:

где (Sv)ЗД – отношение площади ограждающих конструкций

к строительному объёму рассматриваемого здания,

(Sv)ЭТ – отношение площади ограждающих конструкций к

строительному объёму эталонного здания.

Коэффициент компактности f показывает во сколько раз сравниваемое здание менее компактно, чем здание-эталон, ведь объёмы зданий равны. Так как объём эталонного здания равен объёму рассматриваемого, имеем:

Рассчитав это отношение для зданий, приведённых в примере, получим, что здания 2 и 3 менее компактны, чем эталонное, соответственно в 1.236 и 1,75 раза.

Пример 2. Для размещения 288 квартир требуемый полезный объём одного или нескольких зданий составляет 56 160 м3. Возможно использование любого планировочного решения на имеющейся территории. Рассмотрим три варианта застройки земельного участка и оценим их компактность (см.

табл. 7.2).

Как видно из таблицы 7.2, третий вариант застройки в виде одного здания наиболее эффективен. Он отличается наименьшими материалоёмкостью, стоимостью наружных ограждающих конструкций и величиной теплопотерь.

Таблица 7.2 Компактность различных вариантов застройки

42

Данный пример наглядно иллюстрирует эффективность блокировки зданий. При поиске отопительной формы здания нужно так же учитывать, что с ростом объёма здания уменьшается отношение площади ограждающих конструкций к его строительскому объёму (см. рис. 7.2 и табл. 7.3).

Рис. 7.2. Объекты разного объёма

Анализируя данные таблицы 7.3, видно, что в зданиях большего объёма, при прочих равных условиях, уменьшается величина удельных теплопотерь через наружные ограждающие конструкции. Но вместе с тем, в больших по объёму зданиях абсолютная величина теплопотерь будет больше, чем в зданиях меньшего объёма.

Таблица 7.3 Значения отношения площади ограждающих

конструкций S к строительному объёму V (S/V) для разного объёма строений

Отношение S/V частично характеризует величину теплопотерь, т.к. не учитывает:

43

условия теплообмена ограждающих конструкций с окружающей средой;

сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций в сравниваемых зданиях.

Блокирование зданий. Большей компактности объёмно– планировочного решения можно достичь, используя принцип блокирования зданий. Величину S/V можно уменьшить, используя принцип блокирования отдельных объектов.

Рассмотрим несколько отдельных отапливаемых объектов в форме куба с размерами сторон x=y=z (см. рис. 7.3).

Площадь ограждающих конструкций сблокированных зданий определяется по формуле:

где n – число вновь образованных внутренних граней параллелепипеда,

N – количество сблокированы кубических зданий,

х – площадь одной из равных граней кубического здания.

а) б)

Рис. 7.3. Примеры блокирования зданий: а) два здания; б) N- зданий

Из таблицы 7.4 видно, что наибольшего эффекта можно достичь при блокировке двух объектов. Из блокированных двух схем под номером восемь, здание с внутренним двориком, обеспечивает максимальное увеличения величины S/ Sбл (33,3%).

Коэффициент блокирования i рассчитывается по формуле:

где Sбл , Sотд – площадь ограждающих конструкций сблокиро-

ванного здания и зданий отдельно стоящих равного объёма со сблокированным.

Если внутренний дворик превратить в атриум, покрыв его поверху защитным светопрозрачным ограждением, то энергосберегающий эффект блокирования ещё больше возрастёт.

Влияние размеров здания на его теплопотери. Энергоэко-

номичность объёмно-планировочного решения можно оценить с помощью отношения величины теплопотерь здания и его полезной площади – удельного расхода тепла.

Увеличение экономии энергоресурсов, требуемых в ходе эксплуатации здания, напрямую связано с величиной его ширины. С увеличением ширины корпуса с 12 м до 18 м удельный расход тепла и приведённые затраты на отопление снижаются на 18 % и 14,6 % (соответственно). Отсюда следует, что техни- ко-экономическая эффективность постройки повышается с увеличением ширины здания.

Для достижения экономии тепловой энергии необходимо сократить площадь наружных ограждений. С этой целью проектируют многоэтажные здания, имеющие большую площадь в плане.

Так же отмечено, что теплопотери здания снижаются с ростом его этажности. В условиях суровых зим (-26…-60оС) изменение этажности административного здания от 1 до 3 этажей снижает удельные теплопотери 28…32%. Увеличение этажности 3 до 12 этажей снижает теплопотери на всего лишь

1…2%.

Соблюдение норм энергоэффективности в условиях 12 этажей и более достижимо только при надёжной герметизации наружных ограждающих конструкциях. Данный аспект должен быть соблюден особенно в микрорайонах, где превалируют многоэтажные строения. Отсутствие контроля за эксплуатацией ограждающих конструкций и их своевременного ремонта при-

45

водит к нарушению их герметизации и значительным тепловым потерям.

Величина теплопотерь и класса энергетической эффективности здания напрямую зависит и от его формы в плане (см. рис. 7.4 и табл. 7.5).

Таблица 7.4 Эффективность блокирования зданий

46

Продолжение таблицы 7.4

47

Таблица 7.5 Зависимость энергопотребления здания от его формы в плане

Ориентация здания. Важную роль в проблеме экономии тепловой энергии играет ориентация здания на местности. Особое внимание следует уделять воздействию на наружные ограждающие конструкции таких факторов, как солнечная радиация и ветер.

По санитарно-гигиеническим нормам нельзя ориентировать не северную сторону горизонта одно- и двухкомнатные квартиры. Так же не следует располагать более двух комнат в 3- и 4-комнатных квартирах.

Рис. 7.4. Влияние конфигурации плана здания на его энергопотребление

[https://studfiles.net/preview/2663910/]

48

Ориентация здания и расположение в нём помещений должны обеспечивать определенное время инсоляции помещений. В зависимости от широты этот временной диапазон разнится (см. табл. 7.6).

При проектировании здания и его привязки к местности для условий южных районов, необходимо помнить, что ориентация окон на солнечную сторону горизонта может быть причиной перегрева помещений и увеличения энергозатрат на их искусственное охлаждение.

Таблица 7.6 Время инсоляции помещений в зависимости от северной

широты местности

Поэтому для двухсторонней схемы ориентации квартир допускается ориентировать на сектор горизонта (в пределах от юго-запада до северо-запада) не более одной комнаты в 2- комнатных и не более двух в 3- и 4-комнатных квартирах, при обязательном использовании эффективной наружной солнцезащиты.

Увеличение скорости ветра на придомовых территориях многоэтажных зданий и появление эффекта аэродинамической трубы вокруг них, способствует выдуванию аккумулированный теплоты помещений, расположенных с наветренной стороны фасада. Снижение нормируемых температурных характеристик внутреннего воздуха части здания неблагоприятно сказывается на его общем тепловом режиме и ведёт к увеличению энергозатрат и снижению энергоэффективности строения.

49

Продольные стены здания, имеющие большое число оконных и дверных проёмов, стыковых соединений, ориентируют так, чтобы преобладающее направление ветра в январе совпадало с продольной осью здания или находилось к ней под острым углом. При такой ориентации здания в помещение инфильтрируется значительно меньше холодного воздуха, что приводит к экономии тепловой энергии, идущей на обогрев внутреннего воздуха.

Архитектурное решение фасада разрабатывают с учётом ветровой защиты (лоджии, балконы, выступы), чтобы снизить ветровой напор.

8. Тепловое зонирование помещений

При разработке планировочного решения здания, помещения следует располагать, руководствуясь принципом теплового зонирования. Использование принципа теплового зонирования (особенно важно для зданий, эксплуатируемых в условиях холодного и сурового климата) направлено на обеспечение нормативной температуры в основных помещениях, что позволяет экономить тепловую энергию на здание в целом.

Всоответствии с принципом теплового зонирования в 1- ом климатическом районе основные помещения, как правило, размещают на подветренной стороне здания, а подсобные и вспомогательные – у наветренной.

Тепловое зонирование используют в районах с сильными ветрами и высокой запылённостью воздуха. Успешную реализацию в экстремальных условиях получил ветрозащитный дом – строение, ориентированное к господствующему ветру. На подветренной стороне, кроме основных, размещают летние помещения и входные узлы, а у наветренной, наряду с подсобными, лестничные клетки, коридоры и др.

Впроектах энергоэкономичных зданий лестничную клетку иногда размещают вдоль здания со стороны северного

50