Сравнение показателей энергоэффективности квадратного и прямоугольного в плане жилого дома

Сравнение показателей энергоэффективности квадратного и прямоугольного в плане жилого одноквартирного дома для юга Украины

Дворецкий А.Т., Клевец К.Н.

Разработано два архитектурно-планировочных решения одноквартирных энергоэффективных жилых домов, с выделением в них буферных помещений. Выполнено сравнение результатов различных вариантов их теплового баланса с последующим анализом.

Одним из основополагающих факторов энергоэффективного здания является его объемно-планировочное решение, ориентация по сторонам света, а также система инженерного оборудования, которые помимо общепринятых функциональных требо-ваний удовлетворяют еще и необходимость максимальной экономии энерго-ресурсов. Такое здание должно улавливать, а затем передавать во внутреннюю энергосистему или непосредственно в помещения зданий энергию возобновляемых источников: солнечную, тепло верхних слоев земли, ветровую и другие ее виды.
При этом, чем больше поверхность ограждающих конструкций, тем выше теплоотдача всего здания. Многочисленные исследования климата городов показывают, что температура воздуха в городской застройке обычно на 2…3оС выше, чем за ее пределами [1]. Это обусловлено высокими теплопотерями, которые присущи современной городской застройке.
Поэтому, при проектировании энергоэффективного здания необходимо уделять особое внимание соотношению таких планировочных параметров, как: ширина, длина и высота здания, периметр его наружных стен и соотношение площади ограждающих конструкций к единице объема здания. При этом, возникает задача найти и проверить наилучшие (в энергетическом смысле) варианты сочетания этих показателей при проектировании энергоэффективных одноквартирных домов на юге Украины.

Наиболее «выгодной» формой с точки зрения энергоэффективного проекти-рования будет является та форма, которая при одинаковом объеме будет иметь наименьшие теплопотери, т.е. форма с наименьшей наружной поверхностью.
По проведенным ранее исследованиям авторов [2], такой формой будет является сфера или полусфера (рис. 1). Результаты их расчетов показали, что при одинаковом объеме, теплопотери здания, форма которого приближена к полусфере, будут на 4% меньше, чем у здания кубической формы.

Относительное изменение энергопотребления
Рис. 1. Относительное изменение энергопотребления здания в зависимости от формы при одинаковом объеме

Авторы [5] расчетным путем пришли к выводу, что «здание с минимальным коэффициентом компактности (при заданном объеме V) имеет в плане квадратную форму и высоту, равную половине стороны основания». Т.е. вновь подтверждается теория о том, что лучшие показатели у здания, форма которого приближена к паралле-лепипеду (равному половине куба) или полусфере.
Форма здания характеризуется соотношением площади ограждающих конст-рукций и объема здания, которое обозначается A/V [3]. При этом, здесь же указано, что маленькие здания (такие как индивидуальные жилые дома), имеют менее выгодное соотношение A/V (равное 0,6…0,98), чем более крупные здания (например, «таун-хаусы» и многоквартирные дома), у которых этот показатель колеблется в пределах 0,24…0,4 [3].
Еще ранее, зависимость между компактностью здания и его теплопотерями была описана в [4]: «Чем менее компактна оболочка здания, тем больше необходимо инвестировать для сокращения теплопотерь, что приводит к удорожанию строительства».
На энергоэффективность здания существенное влияние оказывает солнечная энергия. Имеется в виду пассивный нагрев здания, в том числе, через помещения оранжерейного типа [6].

Все эти исследования были основаны на показателях теплопотерь, но когда речь идет об энергоэффективном проектировании, не стоит забывать и о теплопоступлениях. Поэтому было решено разработать два варианта объемно-планировочного решения энергоэффективного жилого одноквартирного дома и провести их сравнительный анализ, опираясь на результаты их тепловых балансов. Несмотря на наилучшие показатели теплопотерь, сфера и полусфера имеют ряд неудобств и сложностей для приспособления их к жилой среде (невозможность использования заводских строительных материалов, уменьшение объема помещений, по сравнению с помещениями с такой же площадью пола в прямоугольном доме, невозможность использования стандартного оборудования и мебели, и т.д.). Поэтому было решено рассмотреть две наиболее распространенные и удобные формы плана для жилого дома – квадрат и прямоугольник.

Наиболее выгодный с точки зрения экономии энергии, получается вариант с верандой и не полностью остекленным южным фасадом. Веранда в этом случае также выполняет роль буферного помещения, но находящегося на южной стороне. Резуль-таты в обоих случаях (и в квадратном, и в прямоугольном здании) практически одина-ковые. В квадратном здании теплопотери всего на 0,01 кВтм2/ч меньше.

Таким образом, из представленных вариантов, наиболее выгодная форма энерго-эффективного здания – это квадрат в плане, с буферными помещениями в северной части и оранжереей перед южным фасадом. Частью жилого дома может быть помещения обслуживающего предприятия. На пример, уютный ресторан старый двор, для комфортного пребывания гостей обустроил с южного фасада буферные помещения, а с северного кухню.

Квадратное здание, как наиболее приближенное к полусфере, в теории, должно быть более энергоэффективным, т.к. обладает более высоким уровнем компактности, а это ведет к уменьшению показателей теплопотерь.
Но в действительности, благодаря тому, что в прямоугольном здании площадь южного фасада больше, а, следовательно, и теплопоступлений больше, вариант прямоугольного здания с буферными помещениями и оранжереей обладает на 6% более высокими энергоэффективными показателями, чем квадратное в плане здание.

1. Береговой А.М. Здания с энергосберегающими конструкциями: дис. … доктора техн. наук / Береговой А.М. – Пенза, 2005. – 308 с.
2. Табунщиков Ю.А. Научные основы проектирования энергоэффективных зданий / Табун-щиков Ю.А., Бродач М.М.
3. Гімлер Р. Концепція енергоефективного будівництва / Гімлер Р. // Пілотний проект: Енергоефективна Забудова Німецьке товариство технічного співробітництва (GTZ) спільно з Міністерством регіонального розвитку та будівництва України. – Киев, 2010. – 21 с.
4. Файст В. Основные положения по проектированию пассивных домов / Файст В. – Москва: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008. – 144 с.
5. Токарь Б.З. Тепловая эффективность различных типов малоэтажных жилых зданий / Токарь Б.З., Вейцман Л.Г. // Жилищное строительство. - № 3. – 1986. – С. 15-16.
6. Дворецкий А.Т. Солнечная энергия оранжереи в тепловом балансе малоэтажного здания / Дворецкий А.Т., Дворецкий Д.А. // Строительство и техногенная безопасность: сб. науч. трудов. - Вып. №41. – Симферополь, 2012. - С. 14-19.
7. Теплова ізоляція будівель: ДБН В.2.6-31:2006 / Мінбуд України. – К.: Укрархбудiнформ, 2006. – (Державнi будiвельнi норми України).
8. Будiвельна клiматологiя: ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010 // Мінрегіонбуд України. – К.: Укрархбудінформ, 2011. – (Державний стандарт України).
9. Естественное и искусственное освещение: ДБН В.2.5-28-2006 // Мінбуд України. – К.: Укрархбудiнформ, 2006. – (Державнi будiвельнi норми України).
10. Жилые здания. Основные положения: ДБН В.2.2-15-2005 // Мінбуд України. – К.: Укрархбудiнформ,
2005. – (Державнi будiвельнi норми України).
Категория: Интересно | Добавил: admin (2014-05-25)
Просмотров: 2088 | Теги: теплопотери, буферное помещение, энергоэффективное здание, тепловой баланс | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
ДБНУ