Автореферат: Эффективность теплозащиты ограждающих конструкций в условиях жаркого климата (на примере Палестины)

Для определения вида климата разных районов Палестины и для уточнения типов проветривания квартир при комфортной, теплой и жаркой погоде рекомендуется учитывать температурно-влажностный режим.

Результаты полученных графиков температурно-влажностного режима всех районах Палестины показывают, что недостаточной влажности в районах Палестины не бывает. С другой стороны, высокая влажность наблюдается в городах в близи моря (Туль-Карм и сектор Газа) летом.

В остальных районах Палестины влажность находится в пределах оптимальных значений почти круглый год, что обеспечивает к значительный влажностный комфорт летом и зимой (Рис.2, 3).

По природно-климатическим условиям Палестина разделена на четыре основных климатических района: (Рис.4).

I- Средиземноморская береговая равнина.

II- Регион холмов северной и центральной Палестины.

III- Большая Долина Реки Иордан.

IV- Пустыня Негев.

- Первый климатический район.

В прибрежной низменности господствует типичный для Средиземноморья климат с обильными осадками в зимнее время и жаркой температурой и относительно высокой влажностью летом, в этом районе находятся город Туль-Карм и Сектор Газа.

- Второй климатический район.

В этом районе наблюдается в среднем умеренная температура, горные районы характеризуются сухим летом с умеренными температурами и относительно холодными зимами, более сухими, чем в первом климатическом районе.

К этому району относятся города Иерусалим, Наблус, Аль-Халил.

-Третий климатический район

В Иорданской долине наблюдается жаркое сухое лето и мягкая влажная зима, в этом районе находится город Иерихон.

-Четвертый климатический район

В Негеве типичный климат полупустынь, температурный диапазон широк, длинное жаркое и сухое лето, и холодная сухая зима.

Во второй главе обобщаются социально-экономические особенности Палестины, особенности культуры населения Палестины, и опыт традиционного и современного жилищного строительства в Палестине, в арабских странах, в жарких районах бывшего СССР со сходными климатическими условиями.

Народные жилища Палестины: Первоначально, исторически в этом районе сложился малоэтажный тип застройки. В связи с возрастанием плотности населения и развитием промышленности, в том числе и строительной, в дальнейшем получил распространение и средне-этажный (3-5) тип жилища городского типа из камня или блоков.

В горных районах с характерным сложным рельефом жилища возводились из местных материалов, в основном, из камня. Обычно в каждом доме проживало несколько поколений одной семьи. Жилище разделялось на две половины - мужскую и женскую. Нижний подвальный или цокольный этаж служил для хозяйственных целей.

На территории пустынного района издавна распространены, в основном, малоэтажные дома из местных материалов, в основном, из камня. Комнаты выполнялись большими по объему и имели высокие потолки.

Для народного жилища Палестины характерно наличие домового дворика (внутренний или преддомовой огороженный дворик). Воздух в дворике вечером быстрее охлаждается, чем в комнатах. Поэтому после спада жары, отдых, прием пищи, беседы и хозяйственные процессы переносились во дворик, который соединялся лестницей с эксплуатируемой плоской крышей, использовавшейся, как и дворик, для сна и отдыха в вечернее и ночное время.

Современные жилища Палестины: Существующее жилище в Палестине можно разделить на следующие типы:

- Дома частного местного сектора: Собственные дома строятся на средства владельцев, которые непосредственно и руководят строительством, опираясь иногда на местные проекты. В большинстве же случаев дома эти строятся без проектов и без всяких чертежей по желанию и вкусу владельца.

Эти дома строятся двух типов - из цементно-песчаных блоков и каменные.

- Дома, строящиеся строительными компаниями: Это современные здания, которые возводят по проектам, разрабатываемым в стране или импортируемым из-за рубежа. При их реализации используется сравнительно новая строительная техника.

Строятся дома трех типов - дома каркасные из монолитного железобетона с стеновым заполнением из цементно-песчаных блоков, каменные дома и монолитные здания стеновой конструкции.

Народные жилища арабских стран: традиционное арабское жилище характеризует замкнутость и изолированность от внешней среды, наличие внутреннего двора. Особо выделяются две формы жилища - малоэтажные дома атриумного типа и башенные дома (для обеспечения условий естественной вентиляции и освещения).

Покрытие в той части, где оно эксплуатируется - плоское, устроено в разных уровнях (для обеспечения затенения).

Современное жилище арабских стран. Основной удельный вес в застройке города арабских стран занимают дома средней этажности и многоэтажные с внутренними галереями или шахтами.

Планировочные решения квартир содержат две зоны - мужскую и женско-детскую. Обе зоны объединяет общая комната или столовая. Спальная с гостинной соединены через лоджии, используемые для отдыха в вечернее время.

Народное жилище жарких районов СССР: В народном жилище южных районов бывшего СССР использованы дворики, полуоткрытые пространства, открытые помещения и трансформирующиеся ограждения в целях создания " буферной " зоны между жилищем и его окружением. Почти все традиционные дома Средней Азии имеют дворики с айванами (айван является функциональным центром достаточно развитого дворового пространства). Жилые комнаты и подсобные помещения жилища, сгруппированные вокруг дворика, затеняют его, защищая от зноя и пыли.

По мнению В. Л. Ворониной , айван являлся основным средством регулирования ветрового режима в дворовом пространстве, а следовательно, и в помещениях.

Современное жилищное строительство жарких районов бывшего СССР

В современном строительстве получают развитие принципы и приемы регулирования микроклимата внутри зданий естественным путем за счет архитектурно-планировочных средств.

Как известно, разнообразие климатических условий южных районов бывшего СССР влияет на применение разных объемно-планировочных решений жилых зданий (высота помещения, этажность здания, тип инженерного оборудования жилых домов).

Планировочные приемы решения многоэтажных жилых домов направлены на преодоление перегрева и застоя воздуха, особенно в квартирах верхних этажей. Основной вид жилых зданий массового строительства в городах жаркого климата бывшего СССР - многоквартирные дома средней этажности и многоэтажные до 9 этажей. В настоящее время внедрены в застройку крупных городов жилые дома большей этажности (12-17 этажей).

Рекомендуемые меры регулирования микроклимата помещений в условиях жаркого климата Палестины: Приводится анализ факторов, влияющих на формирование жилищ, и меры по регулированию микроклимата помещений в Палестине: выбор участка строительства и условий размещения зданий; ориентация зданий, озеленение, обводнение и благоустройство территорий, прилегающих к зданию, соответствующие объемно - планировочные решения зданий.

В различных районах Палестины необходимо широко использовать средства естественного регулирования микроклимата помещений.

В условиях Палестины участок для строительства следует, если это возможно, выбирать вблизи открытых водных поверхностей рек, озер, морей.

Ориентация зданий - это с одной стороны, возможность защиты помещений здания от прямых солнечных лучей, а с другой - создание необходимого режима для проветривания, (таблица 1).

В районах жаркого влажного климата размещение зданий на участке и их взаимное расположение должны исходить из необходимости удовлетворения требования наибольшей свободы сквозного проветривания помещений.

В районах жаркого сухого климата здания следует располагать так, чтобы использовать благоприятные прохладные воздушные течения наиболее полно, защищая в то же время помещения от сухих жарких ветров.

Предлагаемые меры по ориентации здания Таблица 1

В третьей главе рассмотрено состояние вопроса проектирования ограждающих конструкций в Палестине.

Бетон, прессованный пустотный кирпич и природный камень - главные строительные материалы, используемые при возведении зданий.

Стены традиционных зданий: Традиционные стены, построенные из одного слоя или из двух слоев природного камня, используются для строительства всех типов зданий. Строительные материалы, используемые для этого типа стен: камень, цемент, песок, гравий как заполнитель, известняк, и каменные глыбы различных размеров. Они укладываются или в фундамент или во внутреннюю часть стены.

Эти стены имеют достаточно хорошие теплотехнические качества. Кроме того, они имеют хорошие акустические свойства. Они служат хорошей изоляцией от внешних воздействий.

Стены современных зданий.

- Каменные стены: Камень используется для облицовки наружных стен и отделки фасадов зданий. Высота камня составляет 25 см и толщина 7cм, бетонный слой толщиной 18-22 см, располагается позади камня.

- Бетонные стены: Наружные стены построены из бетонного слоя 18-22 см толщиной и облицованы цементом с обеих сторон.

- Стены из прессованного пустотного кирпича: В каркасных зданиях из монолитного железобетона возводятся колонны и перекрытия, затем на перекрытия между колоннами кладется прессованный пустотный кирпич 15 - 20 см толщиной, который образует внешние стены, (Рис. 5).

- Крыши традиционных и современных зданий: Здания в Палестине обычно имели крыши из железобетонной плиты, цементно-песчаный раствор по уклону. В настоящее время, крыши часто возводят из железобетона и пустотных блоков заполнения (хорды). В ночное время эти плоские крыши служат террасами для отдыха, (Рис. 5).

Рисс.5. Конструкции стен и покрытия традиционные для Палестины

В третьей главе рассмотрен метод теплотехнического расчета конструкций на зимние условия, а также на теплоустойчивость и определение задержки амплитуды колебаний температуры в конструкции.

Теплотехнические расчеты ограждающих конструкций в условиях Палестины должны проводятся как на зимние, так и на летние условия.

Исходя из гигиенических соображений (предотвращение холодной радиации и выпадения конденсата на внутренней поверхности стены), можно определить требуемое общее сопротивление теплоотдаче стены и покрытия по формуле:

Где: - взято согласно СНиП II-3-79* (98). = 4°С.

- = 8.7 Вт/(м?.°С) (таблица 4* II-3-79* (98)).

- = +25°С.

- расчетная зимняя температура наружного воздуха °С.

Расчет фактического сопротивления теплопередаче конструкций при = 8.7 и =23, проводится по формуле:

Где: - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающих конструкции, Вт/(м.°С), принимаемый по (таблица 6* II-3-79* (98)).

- Толщина слоя, м;

- Расчетной коэффицент теплопроводности материала слоя, Вт/(м.°С), принимаемый по (прил. 3* II-3-79* (98)).

Сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций должны превышать требования, предъявляемые СНиП П-3-79 (строительная теплотехника) и СНиП 23-02-2003 (тепловая защита зданий) по гигиеническим условиям, для зимнего периода т.е.

Расчет конструкций на теплоустойчивость проводим согласно п.3 СНиП П-3-79* (1998) или п.7 СНиП 23-02-2003.

Основное требование расчета - ограничение амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций.

В районах со среднемесячной температурой июля 21°С и выше, амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций жилых зданий , не должна быть более требуемой амплитуды , °С, определяемой по формуле:

= 2,5 - 0,1(-21)

где - среднемесячная температура воздуха за июль °С.

=

здесь:

= 0,5 расчетная амплитуда колебаний наружного воздуха с учетом нагрева конструкции солнечной радиацией °С.

- максимальная амплитуда суточных колебаний наружного воздуха в июле, ?С.

- коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции, СНиП П-3-79* (1998),прил.7.

Величины и - соответственно максимальное и среднее значения суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), Вт/м?.

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности по летним условиям, Вт/(м?.°С), с учетом отбора тепла движение воздуха определяется по формуле:

= 1,16(5+10)

- минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16% и более, но не менее 1м/с.

Величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции следует определять по формуле:

здесь е = 2,718 - основание натуральных логарифмов.

- тепловая инерция ограждающей конструкции.

Где: , , и - соответственно толщина (м), коэффициент теплопроводности, Вт/м°С, и коэффициент теплоусвоения Вт/(м?.°С) i-того слоя.

- расчетные коэффициенты теплоусвоения материала

отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м?.°С).

- коэффициенты теплоусвоения наружных поверхностей

слоев ограждающей конструкции, Вт/(м?.°С).

Для слоев с тепловой инерцией , ; при ,