CC BY
55
благоприятная среда жизнедеятельности человека
Взаимосвязь основных микроклиматических параметров внутренней среды жилого помещения. Роль оконных проемов в формировании комфортного микроклимата в помещениях жилых зданий.
И.П. Салтыков
Одной из важнейших задач, стоящих перед проектировщиком при проектировании жилого здания, является задача создания комфортного внутреннего микроклимата в помещении. Несомненно, к решению этой задачи можно и нужно подходить с различных сторон, учитывая специфические аспекты архитектурно-конструктивного проектирования. В целом, создание комфортных микроклиматических условий достигается при помощи проектирования и регулирования ряда параметров внутренней жилой среды. Восприятие некоторых параметров (например, внутренней температуры воздуха или степени освещенности) может быть объективно измерено и приведено к соответствующим нормам, восприятие других может быть очень субъективным (к их числу могут быть отнесены особенности планировки или наличие визуально-психологической связи с внешней средой).
Большая часть параметров внутреннего микроклимата может быть создана «пассивными» (строительными) методами и «активными» (с применением современных технологий и оборудования)[1]. В своем исследовании мы обращаем внимание на параметры комфорта — факторы, влияющие на внутреннюю микроклиматическую среду, создаваемые строительными методами. Важным для нас является достаточно актуальный в условиях реального проектирования вопрос о существовании взаимосвязи между некоторыми из них, а также вопрос о роли оконных проемов в формировании внутренней микроклиматической среды.
Современные эксперты отмечают, человек, находящийся долгое время в помещении жилого здания становится частью энвайронментальной системы здания, являющейся подсистемой экосистемы здания [1]. В этом случае комфортные условия, создаваемые в помещении различными методами, могут рассматриваться с точки зрения равновесной и гармоничной взаимосвязи человека с окружающей его искусственной средой, в свою очередь образующейся взаимовлиянием формирующих ее различных факторов. Следует отметить, что в целом каждый из факторов в отдельности достаточно хорошо изучен. Но при комплексном подходе к
проектированию внутренней среды обитания необходимо учитывать взаимовлияние и взаимосвязь существующую между ними [2]. В соответствии с этим в данной статье становится актуальным вопрос об установлении взаимосвязи между основными физическими параметрами строительных конструкций жилого здания, которую представляется целесообразным установить методом регрессивного анализа.
Как показано на схеме (рис. 1), на человека, находящегося в жилом помещении, в рамках рассматриваемой статьи, действуют две группы факторов: внешние и внутренние.
К внешним фактором в данном исследовании относятся тепло, естественный свет и транспортный шум, — все они поступают через конструкцию оконного заполнения. Внутренними факторами являются, например, ударный и воздушные шумы, но их рассмотрение лежит за рамками данной статьи.
Комфортные условия
Внешние факторы
О
Внутренние факторы
Рисунок 1. Факторы, влияющие на человека в жилом помещении
благоприятная среда жизнедеятельности человека
Окна — светопрозрачный элемент ограждения здания. Они выполняют следующие функции [3]:
• обеспечивают требуемый уровень освещенности и инсоляции внутри помещения;
• участвуют в воздухообмене между средой обитания и окружающей средой;
• создают психологическую взаимосвязь между внутренней и внешней средой.
Освещенность, инсоляция и психологическое воздействие солнечного света создаются посредством выбора размеров оконных проемов, а также видов применяемого стекла и переплетов. Наиболее распространенными в жилой застройке крупных городов являются 3-4 мм стекла в двойных или спаренных деревянных переплетах. В настоящее время все большее распространение получают пластиковые окна в однокамерных и двухкамерных стеклопакетах. Аэрация помещений производится через открывающиеся форточки и створки переплетов, а также через естественные неплотности в оконных заполнениях.
Кроме вышеперечисленных факторов, при проектировании оконных заполнений в городах с интенсивным движением в умеренном климате необходимо учитывать требования тепло- и шумои-золяции.
Конструкции окон занимают одно из первостепенных значений в формировании внутреннего микроклимата в помещениях жилых зданий.
Оконные проемы являются «проводниками» тепла, звука и света в помещения, поэтому при исследовании взаимосвязи внешних факторов необходимо учитывать параметры конструкции оконных заполнений.
Одним из основных теплотехнических параметров является коэффициент теплопроводности К = 1 /£ Вт/м2 °С , где R — термическое сопротивление оконного заполнения, м2 °С/ Вт.
В качестве основного параметра, характеризующего акустические свойства принят коэффициент звукопроводности Т = 10-0,1КА, RA — звукоизоляция оконного заполнения в дБА, а светопропускание — коэффициент Т0.
Каждый из этих параметров в отдельности и в комплексе оказывают существенное влияние на конструктивное решение оконного заполнения и формирования благоприятного режима физической среды в помещениях гражданских зданий.
Системный статистический анализ натурных лабораторных исследований и результатов расчетов [2] позволил установить значения коэффициентов К, Т и Т0 для наиболее характерных конструкций оконных заполнений, используемых в практике строительства гражданских зданий: одинарное остекле-
ние, спаренное, раздельное, раздельно-спаренное, одинарное со стеклопакетом.
Связь коэффициента светопропускания с коэффициентом звукопроводности. Анализ статистических данных позволил установить зависимость коэффициента светопропускания от коэффициента звукопроводности для различных конструкций оконных заполнений (рис 2).
Предварительный анализ показал, что связь коэффициентов Т0 и Т может быть представлена в виде выражения квадратической регрессии (4.1)
у, = а, + а2 • х, + а3 • х2, (4.1)
где а, а2 и аз — коэффициенты регрессии;
У = V х = Т.
Значения переменных у. и х. получены на основе статистического анализа физических параметров конструкции оконных заполнений.
Решение уравнения (4.1) позволило установить коэффициенты регрессии а1=0,389; а2=29,24 и аз=736,33. Полученное уравнение имеет вид:
Т0 = 0,389 + 29,24т - 736,33Т2 . (4.2)
Анализ сравнения результатов расчета коэффициента светопропускания Т0, выполненного на основе формулы (4.2), с результатом экспериментальных данных показал, что погрешность составляет не более 2%, при средней ошибке уравнения 1,25%. Следовательно, между этими параметрами существует достаточная корреляция.
Зависимость между коэффициентом светопро-пускания и коэффициентом теплопроводности (рис.3) может быть представлена в виде уравнения квадратической регрессии:
0,000
0,38 0,42 0,46 0,50 0,54 0,58 0,62 0,66 0,40 0,44 0,48 0,52 0,56 0,60 0,64
Т.
Рисунок 2. Связь коэффициента светопропускания с коэффициентом теплопроводности
благоприятная среда жизнедеятельности человека
0,38 0,42 0,46 0,50 0,54 0,58 0,62 0,66 0,40 0,44 0,48 0,52 0,56 0,60 0,64 0,68 То
Рисунок 3. Связь коэффициента теплопроводности с коэффициентом звукопроводности.
0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 0,012 0,014 Т
Рисунок 4.
yl = а, + а 2 • xi + а3 • xi
(5.1)
а1 а2 и аз — коэффициенты регрессии; у = т0, х = К.
Коэффициенты регрессии, полученные в результате решения уравнения: а1=0,101; а2=0,17 и аз=0,013. Окончательный вид зависимости:
Т0 = 0,101 + 0,17К - 0,013К2 . (5.2)
Погрешность расчетов т0 по формуле (5.2) составляет не более 2%, при средней ошибке уравнения 1,02%, что допустимо.
Зависимость коэффициента теплопроводности от коэффициента звукопроводности (рис. 4) может быть представлена в виде выражения линейной регрессии:
у, =а, + а2 • х,, (6.1)
где а1 и а2— коэффициенты регрессии; у = К, х = т.
Решение уравнения линейной регрессии (6.1) позволило установить значения коэффициентов регрессии а1 = 1,92; а2 = 274,04 и коэффициент парной корреляции г2 = 0,996. Значение коэффициента корреляции г, близкое к 1, показывает, что связь коэффициента К и коэффициента т может быть представлена линейной функцией:
К = 1,92 + 274,04т . (6.2)
Погрешность расчетов, выполненных по формуле (6.2), составляет не более 6%, при средней ошибке уравнения 3,26%.
Подводя итог проведенным исследованиям, отметим, что комплексный анализ регрессий трех физических параметров позволил установить наличие тесной связи между ними, а также оптимально
допустимые значения для конструкций оконных заполнений и оптимальный тип оконного заполнения:
— коэффициент светопропускания т0 =0,45-0,56;
— коэффициент звукопроводности т = 0,00080,004 (что соответствует звукоизоляции £д=31-25 дБА).
— коэффициент теплопроводности К= 2,1-3,1 Вт/м2°С.
Данные значения физических параметров характерны для конструкций оконных заполнений с двойным остеклением: одинарное со стеклопакетом, спаренное и раздельное.
Кроме этого, при выборе конструкции оконного заполнения при заданных значениях К и т возможно повышение звукоизоляции за счет увеличения толщины стекол, зазора между ними и использования упругих прокладок.
Таким образом, по нашему мнению, в современных условиях можно выявить взаимосвязь между факторами, влияющими на внутреннюю микроклиматическую среду в помещении, которая может быть выражена математически и использована в реальном проектировании.
Литература
1. 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.
2. Самих Сулейман. Создание строительными методами комфортной акустической, световой и инсоляционной среды для помещений гражданских зданий в условиях крупных городов Сирии (на примере города Дамаска)/ Диссертация на соискание
благоприятная среда жизнедеятельности человека
ученой степени кандидата технических наук. — М.: МГСУ, 2005.
3. А.Ю. Безруков. Микроклимат жилых помещений./ Журнал «Светопрозрачные конструкции» (№3, 2003).
Взаимосвязь основных микроклиматических параметров внутренней среды жилого помещения. Роль оконных проемов в формировании комфортного микроклимата в помещениях жилых зданий
Внутренняя комфортная среда внутри жилого помещения создается через взаимодействие различных микроклиматических параметров. Среди «пассивных» параметров, создаваемых строительными методами, в качестве основных выделяются поступление тепла, звука и света в помещение. Влияние этих параметров на внутренний микроклимат в помещении происходит через конструкцию оконных заполнений, что придает ей в рамках данного вопроса особую роль. В соответствии с этим, параметры внутренней среды рассматриваются через коэффициенты звуко-, свето- и теплопропускания конструкции оконного заполнения. Условия комфортности внутреннего микроклимата возможны в том случае, если существует сбалансированная и гармоничная взаимосвязь человека с окружающей его внутренней средой. В соответствии с этим, основные факторы, оказывающие непосредственное влияние на формирование внутреннего микроклимата в помещении, должны иметь достаточно четкую взаимосвязь. Проверка этой взаимосвязи осуществляется с помощью метода корреляционного анализа. Результаты этих вычислений дают основание говорить о том, что между основными физическими параметрами конструкции оконных заполнений существует достаточная корреляция, наличие которой целесообразно учитывать при решении практических проектных задач.
The correlation between the main indoor climate parameters of habitat. The role of window openings in comfortable indoor climate creation of housing accommodations by I. Saltykov
The reciprocal action of different microclimate parameters creates an indoor comfortable environment. Thermal, sound and insolation supply, created by the passive construction methods, are selected as the key factors. Their impact on an indoor climate takes place through the window design, that makes it's role predominant in this issue. Thereby indoor environmental parameters can be considered as the sound insulation, daylight and thermal conductivity of window filling construction. An indoor climate comfort is possible on condition of the balanced and harmonious interconnection between a man and an indoor environment. So a rather close correlation among the indoor climate parameters should be find out. Verification of this correlation is realizing by the correlation analysis method. The results of these calculations show the reason to discuss a sufficient correlation between the main physical parameters of window design. And this correlation should be taken into account in the real design tasks solutions.
Ключевые слова: внутренняя среда жилого помещения; внутренний микроклимат; пассивные (строительные) методы; активные методы; параметры комфорта; взаимосвязь между микроклиматическими параметрами; метод регрессионного анализа; оконное заполнение; коэффициент звукопроводности; коэффициент светопропускания; коэффициент теплопроводности.
Key words: Indoor residual environment; indoor climate; passive (construction) methods; active methods; comfort parameters; correlation between indoor climate parameters; regression analysis method; window filling; sound conductivity coefficient; daylight conductivity coefficient; thermal conductivity coefficient.
