Архитектурные приемы регулирования микроклимата

 

В этом разделе работы на основе комплексной оценки климата местности делают выводы, связывающие климатическую типологию с типологией архитектурных сооружений и планировок. Продумываются все средства смягчения влияния неблагоприятных факторов климата на человека. Эти средства можно разделить на три группы: архитектурно-планировочные, конструктивные и инженерно-технические.

а) Использование архитектурно-планировочных средств.

В связи с географической широтой и характером местного климата, делается выбор типа планировки жилого дома, обеспечивающей активизацию или ограничение проветривания. Выбор ориентации фасада жилого здания связан с типом секции и должен обеспечивать норму инсоляции в квартире и по возможности отсутствие ветроохлаждения и перегрева помещений. Следует учитывать условия аэрации помещений. При ориентации фасадов перпендикулярно к ветру, скорость ветра, проникающего в здание через раскрытые окна, снижается до 20% при сквозном проветривании и до 7% при одностороннем проветривании помещений. При ориентации фасадов под углом 45⁰ к направлению ветра, скорость ветра проникающего в здание при тех же условиях снижается еще дополнительно на 15 – 20%. При планировке городов важно предусмотреть защиту жилого района от задымления со стороны промышленных предприятий. Это достигается правильным расположением промзоны по отношению к жилому району. Промзона должна располагаться в направлении с наименьшей повторяемости ветра (Р_min). Дополнительно решается противоположная задача.

Допустим, по условиям рельефа местности промзону вынуждены расположить со стороны наибольшей повторяемости ветра (Р_max).

Тогда необходимо определить минимальное расстояние (Lmin) от жилого района до промзоны: Lmin= L_о Р/Р_о

где L_о – допустимое расстояние от жилого района до промзоны при отсутствии ветра, L₀=1000м;

Р_о – средняя повторяемость ветра по любому направлению: Р_о=100%/8=12,5%;

Р – повторяемость ветра в данном направлении (Р>Р_о).

В данном случае: Lmin= 1000 Рmax/12,5

 

Направление основных магистралей и сети улиц рекомендуется выбирать в соответствии с розой ветров, с тем, чтобы обеспечить должную аэрацию городского района или защиту от неблагоприятных сильных ветров.

При совпадении направления ветра с направлением прямой магистрали, вдоль которой фронтально располагаются здания, возникает эффект усиления скорости ветра до 20%. Если этот эффект не желателен, то следует расположить здания (особенно длинные) под углом 45 – 90^о к направлению магистрали. Здание, встречающее ветровой поток, создает позади ветровую тень (затишье) в пределах 3 – 8 высот (h). При планировке жилого квартала для защиты от неблагоприятного ветра рекомендуется расстояние между соседними зданиями меньше 3 – 8 h, а для аэраций квартала расстояние больше 3 – 8 h. Необходимо также по мере надобности предусмотреть обводнение и озеленение жилого квартала. Озеленение смягчает действие ветра и солнца, повышает влажность сухого воздуха.

Рекомендуемые архитектурно-планировочные средства должны отобразиться в расчетно-графической работе, в виде структурно-планировочных схем: жилой секции, городского района, квартала, микрорайона.

б) Архитектурно-конструктивные средства

В соответствии с преобладающим типом погоды и климата местности выбирается конструкция окон (например, двойное или тройное остекление), применяются балконы, лоджии, эркеры и т.п. По мере надобности рекомендуется солнцезащита (горизонтальная, вертикальная, комбинированная). Могут быть рекомендованы защитные экраны от ветра. К архитектурно-конструктивным средствам относятся ограждающие конструкции, обеспечивающие теплоизоляцию и теплоустойчивость помещений.

в) Инженерно-технические средства

В связи с погодой местности следует указать, какое нужно отопление (например, активное, регулярное), характер вентиляции (например, приточно-вытяжная), необходимость в увлажнителях воздуха или поглотителях влаги, необходимость в кондиционировании воздуха в тех случаях, когда не обойтись без искусственного климата и т.д.

Применение архитектурно-технических средств, в зависимости от типа погоды и режима эксплуатации помещений приводятся в Приложении 3.1.

 

Приложения

Приложение 3.1

Архитектурно-технические средства регулирования микроклимата

в зданиях и наружной среде

I. Планировка и организация придомовой территории
	Средство, приём	Климатические факторы, условия	Эффективность средства*
	Застройка различной плотности: до 20% 20-30% более 30%	Погода холодная, суровая, прохладная, скорость ветра более 4 м/с, температура менее 15°С	Снижение скорости ветра на: 20% 20-50% более 50%
	Замкнутая застройка по сравнению со свободной	То же	60–70%
	Полузамкнутая по сравнению со свободной	То же	50%
	Строчная застройка торцами к северному ветру по сравнению с широтными домами	То же	Улучшение микроклимата квартир, снижение теплопотерь зданиями на 25-30%; ухудшение микроклимата между зданиями – чрезмерное продувание территории
	Сплошная ветро-снегозащитная преграда (отдельно стоящее здание, специальная защитная стенка, снежный забор)	Погода холодная, суровая, сильные снегозаносы	Снижение скорости ветра до 100%, снегосборность – 90-95% от переноса на открытой территории
	Замкнутый двор	То же	Снижение скорости ветра на 50-60%, концентрации пыли на 60-85%, температуры воздуха (в условиях пустыни) на 2-4°С
		Снижение уровня загрязнения
воздуха, %	шума, Дба
	Однорядная посадка деревьев с живой изгородью из кустарников шириной 10 м	Средняя полоса России	5-7	4-5
	Двухрядная посадка деревьев с живой изгородью из кустарников шириной 20-30 м	То же	7-15	8-10
	Трех-четырёхрядная посадка деревьев с живой изгородью из кустарников шириной 25-30 м	То же	10-15	8-10
	Бульвар шириной 70 м (рядовая и групповая посадка деревьев и кустарников)	то же	10-15	6-10
	Многорядная посадка или зеленый массив шириной 100 м	То же	25-30	10-16
	Озеленение внешнего пространства	Снижение температуры воздуха, °С	Повышение относительной влажности, %	Снижение скорости ветра, %	Снижение солнечной радиации, %
	Массив зеленых насаждений полнотой 0.8-1.0	Погода теплая, жаркая, лето в средней и южной полосе России	3.5-5.5	10-20	50-70	95-100
	Группа деревьев	То же	1.0-1.5	4-6	20-40	94-96
	Рядовая посадка деревьев	То же	1.0-1.5	4-7	30-50
	Газон, цветник	То же	0.5	1-4	–	–
	Фонтан	То же	1.5-3.5	5-10	–	–
	Кондиционерная установка, сплошная завеса воды высотой 2.5 м	То же			–	–
	Пергола, увитая вьющимися растениями	То же	1.0-1.5	–	20-30
	Парки площадью более 1 га	То же	Зона комфортной среды занимает 70% площади парка, в жаркие дни температура снижается на 4-6°С
	Небольшой зеленый массив	То же	Зона комфортной среды занимает менее 30%, или вовсе отсутствует
	Озеленение и перенос снега	Снегосборность, м3 на 1 пог. м полосы
	Непродуваемая лесная полоса шириной более 20-25 м	Снегоперенос до 600 м3/пог.м. Сибирь, Север	до 600
	Ажурная полоса шириной более 12-15 м	То же	до 350
	Продуваемая лесная полоса шириной не более 7-10 м	То же	100-150
	Система из двух продуваемых лесных полос шириной 12 и 15 м и межполосным разрывом 30-40 м	То же	до 250
	Система из трех продуваемых лесных полос шириной 12, 12 и 15 м и межполосными разрывами 30-40 м	То же	до 400
	Системы озелененных лесных полос	Снегоперенос более 600 м3/пог.м, отдельные районы Крайнего Севера, тундра	Малоэффективны. Требуется активная снегозащита
	Удаление зданий от транспортных магистралей на 20 м и устройство защитной зеленой полосы шириной 5-20 м с деревьями в 2-3 ряда и кустарниками	Примагистральные территории	Снижение загазованности непосредственно у фасадов жилых зданий в 2-3 раза
	Расположение зданий на участках вне геопатогенных излучений (пересечение подземных потоков, разломов земной коры)	Средняя климатическая полоса, жилые кварталы, в т.ч. Петербург и Гатчина	Снижение онкологических заболеваний населения в 3 раза по сравнению со зданиями, расположенными в опасных геопатогенных зонах
II. Объемно-планировочные решения зданий
	Увеличение ширины корпуса здания с 12 до 16 м	Погода холодная	Снижение удельных расходов тепла на 8-9%
	Увеличение этажности с 5 до 12 этажей	То же	То же на 4%
	Снижение высоты этажа на каждые 20 см	То же	То же на 3-4%
	Устройство лоджий, пристроенных к теплому объему дома, вместо лоджий, входящих в объем здания	То же	4-6%
	Устройство теплого чердака	То же	Снижает приведенные затраты и улучшает условия теплового комфорта в верхних этажах
	Проветривание (в любом климате)	Движение воздуха в помещениях в несколько раз интенсивнее, чем в квартирах с боковым и угловым проветриванием:
	Планировка квартиры со сквозным проветриванием (окна на две противоположные стороны)	В любом климате	– воздухообмен – 2-3 объема в минуту; – скорость движения воздуха от 0.15-0.30 м/с при закрытых окнах, до 0.5 м/с при открытых и до 2 м/с при раздвижных стенах. Снижается концентрация СО2 в воздух, микроорганизмов и пыли в 3-5 раз. Стоимость 1 м2
			квартиры на 1-2% против домов с квартирами, выходящими на одну сторону
	Сквозное проветривание квартиры при закрытых окнах	Зима и переходные сезоны, погода холодная, прохладная	Скорость движения воздуха 0.2-0.3 м/с(0.5-0.6 при ветре или большом перепаде наружной и внутренней температуры воздуха), благоприятная пульсация потоков
	То же при открытых окнах	Лето, погода комфортная	Энергичный воздухообмен (до 2-3 объемов в минуту), снижение в 3-5 раз концентрации двуокиси углерода, микроорганизмов и пыли
	Ночное проветривание помещений при закрытом режиме их эксплуатации днем	Погоды сухие, жаркие, суточная амплитуда температуры 10-12°С и более	Снижение температуры в помещениях в часы перегрева на 2-4°С (в панельных домах не более 3°С)
	Нежелательное в данных условиях круглосуточное и дневное проветривание	То же	Повышение температуры в помещениях днём на 3-4°С по сравнению с режимом ночного проветривания
	Сквозное проветривание помещений при наличии солнцезащитных устройств на окнах	Погода теплая, средняя температура воздуха до 29°С	Снижение температуры воздуха днем на 2-3°С
	Круглосуточное сквозное проветривание помещений	Погода очень теплая, жаркая, влажная	Благоприятное увеличение скорости движения воздуха в помещении в 3-4 раза (максимум 2.5 м/с) по сравнению с односторонними помещениями
	Увеличение ширины окон от размера в одну треть стены до полного ее размера в ширину	То же	Увеличение скорости движения воздуха с 20 до 65% по отношению к наружной скорости, принимаемой за 100%
	Ветрозащитная или шумозащитная планировка зданий с преимущественным размещением комнат по одному из фасадов, защищенному от ветра и шума	Скорость ветра более 4 м/с при температурах менее 0°С, шум от магистрали более	Выравнивание температуры в помещениях, выходящих на разные фасады (зимой увеличение температуры в защищаемых комнатах на 5-6°С. Снижение шума в защищенных помещениях на 10-20 дБА. Увеличение стоимости 1 м2 общей площади на 4-6%
	Отказ от обращения незащищенных от солнца окон:	Погода теплая, жаркая	Благоприятное снижение температуры воздуха в помещении в дневные часы в среднем:
	– на юг		на 0.5-1.0°С
	– на запад и восток		на 3-3.5°С
	– обращение их на север		–
	Отказ от обращения защищенных от солнца окон на юг, запад и восток и обращение их на север	То же	Снижение средней максимальной температуры воздуха в комнатах не более 1.5°С
III. Конструктивные решения зданий
	Обращение оконного проема на заветренную сторону горизонта, вместо наветренной	Холодная погода с сильным ветром	Снижение теплопотерь через окно почти в 20 раз
	Применение оконного заполнения оптимальной конструкции (тройное остекление или стеклопакет, уплотненные притворы, изолированные форточки) против традиционной с двойным остеклением и инфильтрацией воздуха через щели в притворах	Холодная или суровая погода	Снижение: – перепада температуры «воздух–поверхность окна» на 5°С; – воздухопроницаемости окна в 1.2–1.3 раза; – расходов на отопление на 6-8%
	Применение двойных раздельных переплетов окон вместо спаренных без стеклопакетов	То же	Снижение удельных расходов тепла на 10-12%
	Применение теплозащитного стекла, покрытого пленкой двуокиси олова	То же	Снижение удельных расходов тепла на 7-10-%, также повышается тепловой комфорт в помещении, т.к. на 4°С возрастает температура на поверхности остекления
	Устройство теплого чердака	Погода холодная	Улучшение микроклимата и работы вентиляции в верхних этажах, снижение приведенных затрат
	То же	Погода суровая	Улучшение микроклимата и работы вентиляции (исключение – обмерзание оголовков вытяжных шахт), снижение расхода тепла на 1 м2 площади на 3.5-4%
	Экранирование крыши с обеспечением вентиляции подэкранного пространства	Погода жаркая, жаркая сухая, теплая	Снижение температуры воздуха помещений верхнего этажа на 2-3°С днем и 6-8°С ночью
	То же без вентиляции	То же	Снижение температуры воздуха помещений верхнего этажа на 1°С, температуры потолка на 1.5-2°С
	Светопоглощающее стекло вместо одинарного обычного	То же	Снижение теплопоступлений в помещение на 25%
	То же, в дополнение к одинарному в виде второго слоя	То же	Снижение теплопоступлений в помещение на 45%
	Придание наклона остеклению (обращение плоскости стекла к земле)	То же	Снижение проникающей солнечной радиации на 50% при наклоне 20° к вертикали, на 80% при наклоне 30°
	Окна разного типа	Условия независимые от климата	Эффективность шумозащитных средств, дБА
	Окна открыты
	Закрытые спаренные		24-28
	То же раздельные		25-30
	Тройное остекление		32-33
	Окна с вентиляционными устройствами в виде:	То же
	– форточки		24-26
	– клапанов		22-35
	Регулируемые жалюзи на окнах при режиме ночного проветривания и закрытого режима днём	Погода жаркая сухая	Снижение температуры в помещении днем на 3°С, а солнечного излучения на 65-80% (до 100% при глухих ставнях). Удорожание 1 м2 общей площади достигает 3.3%
	То же при смачивании пола (земляного, каменного, керамического) в дневное время	То же	Снижение температуры в помещении днем на 3-4°С
	Затенение окон козырьками и балконами при ориентации:	Погода теплая, жаркая, жаркая сухая	Снижение температуры в помещении днем на:
	– на юг		1-3°С
	– на юго-запад и юго-восток		1-2°С
	Регулируемые солнцезащитные устройства на окнах:	То же	Коэффициенты теплопропускания:
	– наружные		0.1-0.2
	– межстекольные		0.25-0.4
	– внутренние		0.4-0.8
	Солнцезащитные устройства:	То же	Снижение среднесуточной и максимальной температуры в помещении на:
	– наружные ставни, жалюзи		1.0-3.5°С
	– козырьки при ориентации окон на юг или полотняные маркизы		0.5-1.0°С
	– шторы, смачиваемые водой в часы перегрева		1.0-1.6°С
	– побелка стекол		0.5-1.5°С
	Солнцезащита в соединении с ночным проветриванием и смачиванием пола в дневное время	Теплая, жаркая	3-4°С
	Остекление летнего помещения (лоджии), расположенного перед комнатой	То же	Снижает естественную освещенность комнаты на 30-50%, шум на 12 дБА в летнем помещении и 11-12 дБА в комнате. Повышает температуру воздуха на 4-5°С при западной ориентации и на 1°С при южной. Интенсивность использования весной и осенью повышается в 2 раза, зимой – в 1.5 раза, летом снижается на 2-3 часа в день. Снижает концентрацию пыли по сравнению с наружной средой на лоджии – на 60%, в комнате – на 20% по сравнению с комнатой за открытой лоджией
	В летних помещениях (лоджиях), открытых с фасадной стороны	Устойчивая комфортная погода	Максимальная температура воздуха на 2°С ниже, а минимальная на 2°С выше по сравнению с наружной температурой воздуха
	То же	Теплая и жаркая сухая погода	Указанные выше различия увеличиваются до 2.5-3.0°С
	Остекление лоджий, выходящих:	То же
	– на запад		Усиливает перегрев на 4-5°С
	– на юг		Усиливает перегрев на 1°С. Снижает естественную освещенность комнат на 30%
	Солнцезащитные жалюзи на лоджиях	То же	Снижают теплопоступления на лоджиях в 5-6 раз, а температуру воздуха – на 4°С
	Лавсановые пленки на лоджиях	То же	Снижают температуру воздуха на 0.5-2.0°С
	Вертикальное озеленение проемов лоджии	То же	Снижает интенсивность солнечной радиации в 15 раз, температуру воздуха на 2.0-2.5°С, а стен – на 9-10°С
	Бетонные стационарные решетки в проемах лоджий	То же	Повышают температуру воздуха на 5-7°С
IV. Инженерное оборудование
	Капитальное жилое здание без каких-либо климаторегулирующих средств	Комфортная погода. Температура наружного воздуха не ниже12°С и не выше 22°С	Сохранение теплового комфорта
	То же с отопительными приборами малой мощности (камины, электрорефлекторы и др.)	Прохладная погода. Температура наружного воздуха не ниже 4°С	То же
	То же с отопительными приборами большой мощности (печи, центральное отопление)	Холодная погода. Температура наружного воздуха не ниже -12°С независимо от скорости ветра и до -36°С при скорости ветра до 2 м/с	Сохранение условий, близких к комфортным
	То же с искусственной приточной вентиляцией с подогревом и увлажнением воздуха и отопительными приборами большой мощности	Суровая погода. Температура наружного воздуха ниже -36°С	То же. Увеличение стоимости 1 м2 общей площади (за счет вентиляции) на 2-2.5%
	Двойной входной тамбур (вместо одинарного) с одним отапливаемым отсеком и обогрев пола квартир первого этажа	То же	Приближает условия к комфортным: снижает перепад между температурой воздуха и температурой пола (важный гигиенический показатель) на 7-9°С. Удорожает 1 м2 общей площади незначительно – на 0.04%
	Искусственное охлаждение помещений (полное кондиционирование)	Погода жаркая, жаркая сухая, теплая	Снижение температуры воздуха в необходимых пределах. Увеличение стоимости 1 м2 общей площади на 1.5-6%
Испарительное кондиционирование воздуха без снижения его влажности	Погода жаркая сухая. Температура наружного воздуха более 32°С, относительная влажность 30% и менее	Сохранение тепло-влажностного комфорта. Дешевле полного кондиционирования в 1.5-2.0 раза
Улучшение воздухообмена в помещениях средствами активизации вентиляции с уровня 0.1 до уровня 0.8 объема воздуха помещения в час	Климатические условия Европы, Средней России	Снижение количества случаев заболевания раком легких с 230 до 30 случаев на 1 млн. чел. При устройстве систем рекуперации тепла в теплообменниках снижение тплозатрат на 70%и более
Замена системы естественной вытяжной вентиляции на механическую.	То же	Повышение стоимости систем в 2-4 раза, снижение расхода энергии в 2 раза; срок окупаемости – 2 года

 

 

Приложение 3.2

Приложение 3.3

 

Параметры климатического районирования территории

Климати- ческие районы	Климати- ческие подрайоны	Среднемесячная температура воздуха в январе, °С	Средняя скорость ветра за три зимних месяца, м/с	Среднемесячная температура воздуха в июле, °С	Среднемесячная относительная влажность воздуха в июле, %
I	IA	От -32 и ниже	-	От +4 до +19	-
	IБ	От -28 и ниже	5 и более	От 0 до +13	Более 75
	IB	От -14 до -28	-	От +12 до +21	-
	IГ	От -14 до -28	5 и более	От 0 до +14	Более 75
	IД	От -14 до -32	-	От +10 до +20	-
II	IIА	От -4 до -14	5 и более	От +8 до +12	Более 75
	IIБ	От -3 до -5	5 и более	От +12 до +21	Более 75
	IIВ	От -4 до -14	-	От +12 до +21	-
	IIГ	От -5 до -14	5 и более	От+12 до +21	Более 75
III	IIIA	От -14 до -20	-	От +21 до +25	-
	IIIБ	От -5 до +2	-	От +21 до +25	-
	IIIB	От -5 до -14	-	От +21 до +25	-
IV	IVA	От -10 до +2	-	От +28 и выше	-
	IVБ	От +2 до +6	-	От +22 до +28	50 и более в 15 ч
	IVB	От 0 до +2	-	От +25 до +28	-
	IVГ	От -15 до 0	-	От +25 до +28	-
Примечание - Климатический подрайон IД характеризуется продолжительностью холодного периода года (со средней суточной температурой воздуха ниже 0 °С) 190 дней в году и более.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Архитектурная физика: Учеб. для вузов, Спец. А-87 «Архитектура» / Под ред. Н.В.Оболенского. – М.: Стройиздат, 1997. – 448 с.: ил.

2. Город, архитектура, человек и климат / Мягков М.С., Губернский Ю.Д., Конова Л.И., Лицкевич В.К. Под ред. к.т.н. М.С.Мягкова, – М.: «Архитектура-С», 2007. – 344 с.;ил.

3. Лицкевич В.К. Жилище и климат. – М.: Стройиздат, 1984. – 288 с.; ил.

4. СНиП, 23-01-99* Строительная климатология. М. 2000.

5. СНиП 2.01.01.-82. Строительная климатология и геофизика. М. 1983.

6. Руководство по строительной климатологии (пособие по проектированию). – М.: Стройиздат, 1977.

7. Лицкевич В.К., Конова Л.И. Учебно-методические указания к курсовой расчетно-графической работе. – М.: МАРХИ 2011.

 

8. Рекомендации по методике строительно-климатической паспортизации городов для жилищного строительства. ЦНИИЭП жилища, 1980.

9. Аронин Д. Климат и архитектура М., Госстройиздат, 1959.

 

* Примечание: недопустимо арифметическое суммирование данных об эффективности средств для получения общего эффекта