CC BY
139
ПОДХОД К ОЦЕНКЕ КОМФОРТНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ В ПОМЕЩЕНИЯХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ СТРОИТЕЛЬНЫМИ МЕТОДАМИ
AN ESTIMATION APPROACH TO THE COMFORT OF INDOOR INHABITED ENVIRONMENT IN PREMISES OF DWELLINGS DUE TO CONSTRUCTION TECHNIQUES
А.И. Герасимов, И.П. Салтыков A. Gerasimov, I. Saltykov
ГОУ ВПО МГСУ
Создание комфортных условий внутренней среды обитания представляет собой комплексную многофакторную задачу. В связи с этим, важным вопросом является поиск оптимальных критериев оценки параметров комфортных условий в помещении.
The creation of comfort conditions of an indoor environment is a complex multifactural problem. In this connection, the research of optimal criteria of estimation parameters is a significant question.
В большинстве случаев учеными и проектировщиками под понятием «внутренняя среда обитания» понимается совокупность физических параметров, взаимно влияющих друг на друга и на жизнедеятельность человека, находящегося в помещении здания. В рамках этого понятия, в качестве одной из основных задач, возникающих при проектировании жилых и общественных зданий, является задача создания безопасных и эффективных условий пребывания человека. Очевидно, что наиболее актуальной эта задача является для жилых зданий, в помещениях которых человек проводит большее количество времени, нежели в помещениях общественных или промышленных зданий.
Следует отметить, что восприятие параметров окружающей среды достаточно субъективно. Это обусловлено тем, что человек познает мир частично через ощущения, частично сознанием, и оценка поступающей от органов чувств информации происходит в сравнении с информацией, накопленной в памяти на базе предыдущего опыта[2,4]. Тем не менее, взаимодействие человека и окружающей его среды обитания может быть оценено через в достаточной мере объективный критерий комфортности. Комфортной называется окружающая среда, которая не содержит раздражающих и возбуждающих факторов, препятствующих физической и умственной работе, а также отдыху [4]. Таким образом, комфортность внутренней жилой среды может рассматриваться с позиции психологии восприятия и медицинских наук, а также инженерно-строительных решений, такой совокупный подход лежит в основе нормативных и рекомендательных документов [5,6].
Наиболее важным с позиции архитектурно-конструктивного проектирования, является именно инженерно-строительный подход к созданию и оценке комфортных условий в помещениях жилых зданий. Он заключается в выборе и обосновании применения
■угуллл вестник _2/20ГТ_МГСУ
строительных конструкций и технических решений для создания комфортной внутренней среды. Далее в статье нами рассмотрен подход к оценке уровня комфортности внутренних условий в помещениях жилых зданий, создаваемых за счет «пассивных» или конструктивно-строительных методов.
Среда обитания в помещениях жилых зданий представляет собой совокупность факторов. При оценке комфортности сложившихся условий обитания в помещении жилого здания возникает вопрос о значимости и весомости тех или иных факторов, оказывающих свое прямое и косвенное влияние на человека, находящегося в помещении жилого здания. В ходе соответствующего комплексного исследования, проведенного на кафедре архитектуры гражданских и промышленных зданий, нами из многочисленных факторов были выделены основные, более глубокое изучение которых позволило выработать критерии и коэффициенты для оценки комфортности внутренних условий в помещениях жилых зданий исходя из характеристик ограждающих конструкций жилых зданий. Выбор основных параметров оценки внутренней среды обитания основывался на традиционном научном подходе к изучению физики архитектурной среды, заключающемуся в параллельном рассмотрении групп факторов, входящих в тепло-влажностный (обычно именуемый «микроклиматом» помещения [4,6]), световой и акустический режимы помещения. Тем не менее нами была предпринята попытка рассмотреть эти группы факторов (режимов) в совокупности, чтобы дать интегральную оценку внутренней среды с точки зрения комфортности.
Тепло-влажностный режим в помещении жилого здания включает в себя климатические условия внутренней среды помещения, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха. По нормативным документам [5] комфортными для жилых комнат в холодный период считаются следующие значения:
температура воздуха - 18-24 °С;
результирующая температура поверхностей - 17-23 °С; относительная влажность воздуха - 60 % ; скорость движения воздуха - 0,2 м/с.
В теплый период года в жилой комнате должны обеспечиваться следующие значения:
температура воздуха - 20-28 °С;
результирующая температура поверхностей - 18-27 °С; относительная влажность воздуха - 65 % ; скорость движения воздуха - 0,3 м/с.
В нашу задачу входило выбрать из этих факторов комфортного тепло-влажностного микроклимата наиболее значимый и весомый для исследования фактор. Температура внутреннего воздуха по мнению большинства исследователей [1,3], является основным параметром теплового микроклимата для оценки степени комфортности условий жилого помещения. В условиях современного строительства этот параметр обеспечивается широким использованием проектных и расчетных средств: проектированием наружных ограждающих конструкций и расчетом их термического сопротивления (стен, перекрытий и световых проемов); кроме того, температура внутреннего воздуха обеспечивается проектированием и расчетом системы отопления зданий. Таким образом, проектными и расчетными методами возможно обеспечить требуемую температуру внутреннего воздуха в помещении.
Результирующая температура помещения - это комплексный показатель радиационной температуры помещения и температуры воздуха помещения. Согласно приложе-
нию - ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» - он определяется расчетом. Но выполнение этого расчета возможно только при измерении ряда параметров в уже построенном здании, в то время как заложить этот параметр при проектировании весьма затруднительно.
Требуемую величину относительной влажности воздуха в помещении обеспечить как естественными, так и искусственными способами довольно сложно. В СНиПах прошлых лет этот параметр, как правило, не регламентировался. На величину этого параметра в помещении влияет ряд причин: выделение влаги человеком при дыхании и с поверхности кожи; при стирке, готовке пищи; при горении газа в кухонной плите и т.д. В более ранней и современной практике проектирования технических решений, обеспечивающих этот параметр, не предлагается, и соответственно, нормативные значения относительной влажности воздуха в помещении не выполняются.
Скорость движения воздуха в помещении наряду с вопросами воздухообмена на практике должна рассматривается двумя специалистами: специалистом по вентиляции, разрабатывающим технические решения по удалению из помещения заданных объемов внутреннего воздуха, и архитектором, организующим внутреннее пространство и решающим вопросы регулирования направления и скорости потоков воздуха к человеку, от человека или по заданной программе. В этом случае и объемы, и скорость, и направление движения воздуха в помещении окажутся в пределах требуемых значений. Но в настоящее время очень малое внимание уделяется расчетным и техническим средствам, делающим возможным решение этой комплексной задачи, соответственно, нормативное значение скорости движения воздуха техническими решениями не обеспечено и не выполняется.
Таким образом, наиболее весомым параметром, который целесообразно использовать для оценки тепло-влажностных комфортных условий в помещении жилых зданий, является температура внутреннего воздуха. Значения остальных трех параметров, характеризующих комфортный внутренний микроклимат помещения, в нашем исследовании, с некоторыми допущениями, приняты константными и соответствующими требованиям. Следует также отметить, что оценка комфортных условий, с нашей точки зрения, в умеренном климате более актуальна для холодного периода года, так как он более продолжителен создание оптимальной среды обитания в это время носит более ответственный характер.
По российским нормам внутренний световой микроклимат жилого помещения, при учете «пассивных» методов регулирования характеризуется процентом попадания в помещение естественного освещения (КЕО) и временем попадания в комнату прямых солнечных лучей (инсоляцией) [5,6]. В жилых комнатах жилых домов величина нормируемого КЕО в расчетной точке должна равняться 0,5%. Нормы инсоляции определяются в часах, в течение которых прямое солнечное излучение непрерывно или с перерывами попадает в расчетную точку. В случае прерывистой инсоляции суммарная продолжительность должна быть увеличена на 0,5 часа при продолжительности одного из периодов не менее 1 часа. Нормируемая продолжительность инсоляции для условий центральных районов должна составлять 2 часа и быть обеспечена в одной из жилых комнат одно-двух- и трехкомнатных квартир или в двух жилых комнатах четырех- и более комнатных квартир. В соответствии с этим, более весомым фактором светотехнического режима является наличие в жилом помещении требуемого количества естественного освещения, так как оно должно присутствовать в каждом помещении квартиры.
2/2011
ВЕСТНИК _МГСУ
Благоприятный акустических режим в жилых помещениях создается благодаря звукоизоляции ограждающих конструкций от транспортного, ударного и воздушного шумов. На рисунке 1 схематично показано воздействие основных факторов, формирующих внутреннюю среду обитания на человека, находящегося в помещении жилых зданий. В соответствии с выбранным направлением исследования, для рассмотрения строительных методов регулирования условий комфортности, требовалось связать обозначенные физические параметры среды обитания с характеристиками ограждающих конструкций.
Так для оценки тепло-влажностного режима, характеризуемого температурой внутреннего воздуха, был выбран коэффициент суммарных теплопотерь через наружную стену с размерами 4x3 м и окно, площадью 3,3 м2 - Qн.к. Теплопотери рассчитывались для наиболее распространенных конструкций наружных стен и оконных заполнений при усредненной температуре внутреннего воздуха 20 °С, их значение находится в
диапазоне от 320 до 670 Вт. Та-
ким образом,
коэффициент
наружные
ок.
через суммарный теплопотерь через конструкции -(1) удалось учесть
1
неоднородную работу по тепло-энергосбережению конструкций наружной стены и окна.
Существенно повлиять на внутренний световой микроклимат в помещении можно через правильно спроектированные боковые оконные светопроемы. Строительными методами это можно сделать рассмотрев два главных фактора: ориентацию светопроемов и их геометрические размеры относительно площади жилого помещения и конструкцию оконного заполнения. Так как первый фактор сравнительно легко учитывается на начальной стадии проектирования жилых зданий, то в данной работе целесообразнее будет подробно остановиться на втором факторе.
Конструкцию оконного заполнения, с нашей точки зрения, целесообразно учесть через общий коэффициент светопропускания Т :
С о
Е
,01
Рис.1. Влияние основных микроклиматических параметров на человека, находящегося в помещении жилого здания.
Т0
•М2);
где:
г1 - коэффициент светопропускания прозрачного материала заполнения светопроема;
и2 - коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема.
Значения т для наиболее распространенных видов конструкций нодится в пределах
о
от 0,6 до 0,72.
Коэффициент звукопроводности от транспортного шума тт(тау) = 10_0,1КА, где Яд -звукоизоляция оконного заполнения в дБА (от 30 до 35), принят для окон, выходящих
на автомагистрали с максимальным движением с эквивалентным уровнем звука у фасада здания в 80 дБА.
Воздушный и ударный шум из соседних помещений может поступать через межквар-гирные и внутриквартирные стены, а также межквартирные перекрытия. Учесть в данном исследовании прохождение ударного и воздушного шума через все конструкции представлялось нецелесообразным, так как это является весьма обширной задачей, и в качестве основных факторов, связанных с воздействием воздушного и ударного шума на акустический микроклимат, выбраны индекс звукоизоляции от воздушного шума Rw и индекс приведенного уровня ударного шума Lnw для междуэтажных межквартирных перекрытий. Устройство требуемой звукоизоляции перекрытия является более ответственной задачей по сравнению с созданием звукоизоляции стен и перегородок, так как перекрытие при традиционных одноуровневых квартирах массовой жилой застройки являются большими по площади чем стены «разграничителями» сред обитания владельцев квартир.
Далее, используя метод статистического дисперсионного анализа (показывающего степень влияния отдельных факторов на зависимую переменную), нами была получена зависимость вида
f(QH.K.,T0, тт, Rw,Lnw); (3),
или с последовательной заменой коэффициентов на переменные X1t X2, X3, X4? X5:
Y=f(XI, X2, X3, X4, X5); (4);
где К - показатель уровня комфортности, созданного за счет применения соответствующих конструкций. Окончательно было получено уравнение
Y=-2,172-0,354X1-0,155X2-0,671X3+6,78X4-2,825X5-0,131X12-0,145X22+0,013- Х32-2,792X42+2,209XS2+0,594XI X2+0,862X1X3+0,706X2X3-0,961X4XS; (5);
После анализа данной зависимости были выделены три степени уровня комфортности
К условий среды обитания:
Степень В (низкая) - от 0.1 до 0.3;
Степень Б (средняя) - от 0.31 до 0.6;
Степень А (высокая) - от 0.61 до 0.96;
Таким образом, используя данную математическую модель и соответствующую методику, исходя из конструктивных решений, можно дать многофакторную оценку сложившимся в существующем жилом здании или ожидаемым в проектируемом жилом здании условиям среды обитания с точки зрения комфортности.
Литература:
1. Богословский В.Н. Тепловой режим здания. - М.: Стройиздат, 1979. - 248 с.
2. Зоколей C.B. Архитектурное проектирование, эксплуатация объектов, их связь с окружающей средой/ Пер. с англ. М. В. Никольского; Под ред. В. Г. Бердичевского, Б. Ю. Бранденбурга.-М.: Стройиздат, 1984. - 670 с.
3. Ильинский В.М. Строительная теплофизика. - М.: Высшая школа, 1974. - 320 с.
4. Кувшинов Ю.Я. Теоретические основы обеспечения микроклимата помещения / Научное издание. - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007. -184 с.
5. СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях».
2/2011 ВЕСТНИК _2/2011_МГСУ
6. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений. Федеральный закон от 25.11.2009.
The literature:
1. Bogoslovskiy V.N. The thermal conditions of a building. - M.: Stroyizdat, 1979.-248p.
2. Szokolay S.V. Environmental science handbook for Architects and Builders. - London: The Construction Press, 1984.- 670p.
3. Ilinskiy V.M. Construction thermal physics.- M.: The Highest School, 1974.- 320 p.
4. Kuvshinov U.I. Theoretical basis of the indoor microclimate providing./Scientific issue. - Publishing of the Building Universities Association, 2007.-184 p.
5. SanPin 2.1.2.2645-10 "Sanitary epidemiological requirements to the living conditions in dwelling buildings and premises."
6. The technical regulations for the safety of buildings and constructions. Federal Law from 25.11.2009.
Ключевые слова: среда обитания, комфортность внутренних условий, микроклимат помещения, пассивные методы регулирования, тепло-влажностный режим, световой микроклимат, акустический режим, уровень комфортности.
Key words: inhabited environment, comfort of indoor conditions, indoor climate of premise, passive regulation methods, thermal and humidity conditions, light indoor climate, acoustical conditions, level of comfort.
Адрес СалтыковаИ.П.: 6-ая Парковая, д.4, кв. 51. Инд.: 105043.
Телефон Салтыкова И.П.: 89104271768, 8 4991655621.
e-mail: vincesalt@mail.ru
Рецензент: доцент, кандидат архитектуры, преподаватель кафедры «Архитектурная практика» в МАРХИ, Солодилова Любовь Арсеньевна.
