книги из ГПНТБ / Суханов И.С. Лучистая энергия солнца и архитектура (на примере Средней Азии)

ружные ограждения могут существенно влиять на формирование мик­ роклимата. В рядовых комнатах современных жилых домов, во мно­

качества наружных стеи не могут заметно влиять на летний микро­ климат.

Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ог­ раждения помимо внешних тепловых воздействий и теплофизических свойств самого ограждения в некоторой степени зависит и от тепло­ устойчивости всего помещения (здания) в целом. Амплитуда колеба­ ний температуры внутренней поверхности совершенно одинаковых стен будет ниже в здании с большой кубатурой, массивными внутренними перегородками и перекрытиями и возрастет в небольшом здании с легкими внутренними конструкциями. Характеристики теплоустойчи­ вости ограждений могут колебаться также в зависимости от размеров и планировки помещений вследствие изменения коэффициента тепло­ обмена у внутренней поверхности.

Влияние теплоустойчивости наружных ограждений на внутренний температурный режим зависит от интенсивности инфильтрации и ха­ рактера проветривания. Обеспечить амплитуду колебаний температу­ ры внутренней поверхности в пределах ±1,0° даже при массивных сте­ нах, обладающих большим сквозным затуханием, можно лишь при •очень высокой степени герметизации помещения. При проветривании амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности резко воз­ растают и определяются, главным образом, изменениями температуры внутреннего воздуха, а не внешними тепловыми воздействиями, прони­ кающими через ограждение.

В помещениях с кондиционированием воздуха, в которых, как пра­ вило, предусматриваются меры по герметизации, роль наружных стен возрастает. В таких помещениях резко уменьшаются теплопоступления, обусловленные проникновением нагретого наружного воздуха, и уве­ личивается доля, приходящаяся на теплоприток от наружных ограж­ дений. А между тем СНиП предъявляют одинаковые требования к теп­ лоустойчивости наружных ограждений в зданиях с естественным и ис­ кусственным регулированием микроклимата.

Нормы не разграничивают требований к сквозному затуханию обычных однослойных или многослойных ограждений и конструкций с солнцезащитными экранами (вентилируемыми воздушными прослойка­ ми). Легкие экранированные конструкции даже при относительно -больших амплитудах колебаний температуры на внутренней поверхно-

153

сти в действительности могут обладать более высокими теплозащит­ ными качествами по сравнению с массивными, но не защищенными от лучей солнца ограждениями. Это связано с тем, что массивные ограж­ дения при малых амплитудах колебаний температуры на внутренней поверхности сохраняют высокую среднесуточную температуру.

ных факторов в формировании микроклимата. Один из возможных ва­ риантов решения этой задачи основан на введении понятий радиацион­ ного Пр и температурного /74 показателей1 .

Радиационный показатель определяет отклонение действительного теплового потока Qn-i при лучистом теплообмене элементарной пло­ щадки головы человека и окружающих поверхностей от комфортного

(35)

Температурный показатель характеризуется отношением макси­ мальной температуры внутреннего воздуха к комфортной, которая на­ ходится с учетом средневзвешенной температуры внутренних поверх­ ностей:

метров, радиационным и температурным показателями, которые соот­ ветствуют точке А на рис. 94. Положение точки свидетельствует о дискомфортности теплового режима этого помещения.

Расчеты, проведенные на ЭВМ, позволили выявить влияние каж­ дого отдельно взятого параметра на величину радиационного и темпе­ ратурного показателей при всех прочих равных условиях.

154

оомена в дневной период температура внутреннего воздуха интенсивно растет. Тепловая инерция массивных наружных стен ограничивает их

По мере увеличения глу­ бины помещения растет теплоаккумулирующая способность суммы внутренних ограждений

иэто улучшает внутренний

тепловой режим (кривая 2).

кувеличению площади по­

Окно — основной источник теплопоступлений в помещение, но при использовании эффективной наружной солнцезащиты радиационные и температурные условия в помещении приближаются к комфортным (кривая 4).

155

Одним из основных требований при проектировании зданий с ес­ тественным регулированием микроклимата является сквозное провет­ ривание. Расчеты показывают, что воздухообмен кратностью 8—9 в час вполне достаточен. С дальнейшим его ростом скорость движения воздуха в помещении может превысить гигиенически допустимую (кри­ вая 5).

Предложенный метод исследования эффективности архитектурностроительных и эксплуатационных факторов с помощью радиационно­ го и температурного показателей позволит дать качественную и коли­ чественную их оценку с учетом внутреннего теплового режима и выби­ рать оптимальные объемно-планировочные и конструктивные решения помещений с теплотехнических позиций, даст возможность получить графики и таблицы для теплотехнической оценки различных вариантов архитектурно-строительных решений в целях использования их в про­ ектной практике. Этот метод позволяет в принципе получить и более полную картину, определяющую микроклимат помещений с учетом влажности и других факторов.

Помимо ориентации, солнцезащиты, теплоустойчивости наруж­ ных ограждений, их экранирования и других мер, рассмотренных в пре­ дыдущих параграфах, на летний микроклимат помещений влияют и та­ кие факторы, как объемно-планировочная структура помещений, их кубатура, режим проветривания, характер эксплуатации, озеленение и обводнение территории застройки.

Взгляды архитекторов, строителей и гигиенистов на роль этих фак­ торов в борьбе с летним перегревом при интенсивной инсоляции до последнего времени не были едиными. В типовых проектах жилых зда­ ний для Средней Азии наряду с двусторонними квартирами широко применяются односторонние с боковым или угловым проветриванием. Высота комнат в типовых проектах жилых зданий неоднократно из­ менялась. Большинство архитекторов и гигиенистов считают, что жили­ ще в Средней Азии должно обеспечиваться сквозным проветривани­ ем и иметь увеличенную высоту помещений. Роль проветривания, пла­ нировочной структуры и высоты помещений в формировании летнего микроклимата можно выявить путем натурных наблюдений.

Анализ данных измерений в одно- и двусторонних незаселенных квартирах [45] позволяет заключить, что лучшие результаты дает ноч-

156

руют ночную прохладу. Такой режим проветривания положительно от­ ражается на температуре внутреннего воздуха и в жаркий период су­ ток. Во время многочисленных измерений разница среднесуточных тем­ ператур воздуха в одно- и двусторонних квартирах не превышала 1°. Таким образом, вопреки распространенному мнению, планировочная структура помещений незначительно сказывается на температурном

сы сквозное проветривание вообще нежелательно, так как приводит к резкому повышению температуры. Сравнение эффективных температур (см. рис. 52), вычисленных по результатам наблюдений в незаселенных

влияние высоты на летний микроклимат будет еще меньше. Так, по наблюдениям в Ташкенте [34], в помещениях высотой 2,5; 3,0 и 3,6 м при всех прочих равных условиях в случае круглосуточного проветри­ вания микроклиматические характеристики совпадают. При ночном проветривании увеличение высоты на 1,1 м привело к снижению мак­

незначительно влияет на микроклимат и лишь при рациональном режи­

регулировании микроклимата максимальную температуру внутреннего воздуха в неэксплуатируемых квартирах в условиях Ташкента можно снизить по сравнению с максимумом наружного воздуха не более чем

на 6-5-8° [96]. Так, в крупнопанельных домах в Ташкенте при активном режиме проветривания, затенении светопроемов лоджиями, достаточно массивных ограждениях разрыв в максимумах температуры наружного и внутреннего воздуха не превышал 5° (см. рис. 52). Эти измерения вы-

157

поднялись в домах, территория вокруг которых не имела зелени и вод­ ных поверхностей. В условиях хорошо озелененного участка при наблю­ дениях в административном здании при использовании всех возможных мер смягчения перегрева был зарегистрирован разрыв между максиму­ мами температуры внутреннего и наружного воздуха около 10° [34]. Та­ кой эффект, по-видимому, близок к пределу, достижимому за счет средств естественного регулирования микроклимата.

Однако столь большой разрыв в максимумах температуры внутрен­ него и наружного воздуха достигнут при отсутствии внутренних тепло­ выделений, при очень строгом соблюдении оптимальных режимов про­ ветривания и затенения. В эксплуатируемых зданиях, и в первую оче­ редь жилых, эффективность тех же средств борьбы с летним перегре­ вом будет ниже. Но и достигнутого в эксперименте максимального эф­ фекта недостаточно для обеспечения комфортных условий в дневные часы на протяжении летних месяцев. Допустимый предел температуры составляет 25-^-26° и, таким образом, даже в рассматриваемом идеаль­ ном случае при наружной температуре 35-^-36° в помещении наступят дискомфортные условия.

выявить в отдельности эффективность каждого из средств естественно­ го регулирования микроклимата. Характер эксплуатации не может не отразиться на внутреннем режиме помещений. Каждая квартира отли­ чается индивидуальными эксплуатационными особенностями и поэтому делать какие-либо выводы можно, только располагая данными наблю­ дений, выполненных на большом числе объектов.

Для выявления роли эксплуатационного режима в формировании летнего микроклимата многоэтажного жилья летом 1962 г. нами были

каждой квартире заполнялась анкета, где отмечалась ориентация, на­ личие солнцезащиты, плотность заселения, сколько человек в период

и др.) микроклиматические характеристики могут весьма резко отли­ чаться. Обработка данных измерений подтвердила, что летом, как правило, в квартирах первого этажа поддерживается относительно

158

лучший микроклимат по сравнению с помещениями верхнего этажа. Средняя разница в температуре воздуха, обусловленная уровнем квар­ тиры, незначительна и составляет 0,5-^-1,0°, но в отдельные часы дости­ гает почти 3°. В однотипных квартирах средних этажей микроклимати­ ческие характеристики также подвержены существенным колебаниям, которые можно объяснить лишь различным режимом эксплуатации. Анализ данных измерений не выявил какого-либо влияния этажности и показал, что в квартирах средних этажей (2- и 3-й в четырехэтажных, 2-, 3- и 4-й в пятиэтажных домах) микроклиматические характеристики практически одинаковы.

Относительная влажность воздуха в квартирах снижается от пер­ вого этажа к верхнему. Разница во влажности воздуха в квартирах первого и верхнего этажей составляла в среднем 5—10% и лишь в ред­ ких случаях —15%.

Температуры внутренних поверхностей стен и воздуха в помеще­ ниях отличались мало. Температура пола в комнатах, расположенных в средних этажах, в дневное время была неоколько ниже, а потолка выше температуры воздуха, измеренной в уровне 150 см от пола. Раз­

тах верхнего этажа примерно на 1-5-3° выше, чем в помещениях сред­ них этажей. Несмотря на небольшую разницу температур воздуха в помещениях первого и верхнего этажей и некоторое нивелирующее влияние влажности на микроклимат, вследствие разницы температур внутренних поверхностей в целом в помещениях верхнего этажа пере­ грев выражен более заметно. Температурно-влажностный режим в од­

Все отмеченные закономерности в эксплуатируемых квартирах вы­ ражены менее четко, чем в незаселенных домах. Они сохраняются толь­

но выявить влияние ориентации на микроклимат. Разница в темпера­ турах воздуха за счет этого фактора, по нашим измерениям, состав­ ляет доли градуса.

Изменение высоты помещений на 1 л при отсутствии внутренних тепловыделений оказывает на температурный режим меньшее влияние, чем ориентация. Естественно, что увеличение высоты на 20—30 см в условиях эксплуатации практически никак не может отразиться на микроклимате.

159

но-бытовыми процессами. Поэтому в будущем в условиях сухого жар­ кого климата Средней Азии сквозное проветривание, по-видимому, по­ теряет значение обязательной меры.

Эффективность всех средств борьбы с летним перегревом неиз­ бежно в большей или меньшей степени снижается на фоне эксплуата­ ционных тепло- и влаговыделений. В заселенных квартирах разница в

и составляет в большинстве случаев 4-^-5°. Таким образом, в много­ этажных жилых зданиях летом комфортный режим в климатических условиях Средней Азии не Оібешечивается. К такому заключению скло­

дом доме приходилось устанавливать насос для подмешивания холод­ ной воды. В дальнейшем в домах этого типа применили периметраль­ ную разводку регистров (жирный пунктир на рис. 95) при темпера-

Рис. 96 Температурно-влажностныи режим жилой комнаты крупнопанельного дома при радиационном охлаждении.

Как видно из приведенных на рис. 96 результатов 3-дневных из­ мерений, температура воды в регистрах на входе (£в Р) была 15,9-^17,1°; на выходе (£Ры х ) 18,8-5-20,6°. Звукоизоляционный слой из оргалитовых плит уложенных по перекрытию, является в то же время и хорошей тепло­ изоляцией. Поэтому температура пола при включенной системе охлаж-

162