Ориентация дома

Выбор правильной ориентации дома по сторонам света — один из важнейших способов сохранения энергии и поддержания в помещениях теплового комфорта.

Содержание

• Климатические факторы, влияющие на ориентацию дома
• Наружные поверхности
• Расположение окон
• Затеняющие устройства
• Местные условия
• Взаимосвязь внешних факторов
• Заключение

Климатические факторы, влияющие на ориентацию дома

Влияние ориентации на внутренний микроклимат дома исключительно велико для правильного определения энергозатрат, необходимых для поддержания микроклимата, соответствующего характеру деятельности эксплуатирующих здание людей.

Существуют два климатических параметра, заметно влияющих на внутренний микроклимат помещения:

• солнечная радиация и обусловленный ею эффект нагрева стен и помещений;
• естественная вентиляция, непосредственно зависящая от ориентации здания и преобладающих ветров.

Изменение обоих параметров тесно взаимосвязано с изменениями микроклимата. Окончательный выбор ориентации дома по сторонам света может быть сделан только после оценки, с физиологической точки зрения, всех преимуществ каждого элемента.

Если при выборе ориентации дома климатический фактор не был определяющим, всё равно необходимо иметь полное представление о его влиянии на конструкцию и планировку здания с тем, чтобы смягчить воздействие температурных и ветровых условий.

Наружные поверхности

Стены, покрытие и полы являются критическими конструктивными элементами, разграничивающими внутреннюю и наружную среды. Характер изменения температуры наружной поверхности этих конструктивных элементов непосредственно влияет на выбор материалов, конструкцию, долговечность и устойчивость к изменению погодных условий внутренних поверхностей.

Количественная характеристика воздействия солнечной радиации на поверхности зависит от двух факторов: цвета наружной поверхности и скорости движения воздуха вдоль наружной поверхности. Скорость движения воздуха вдоль наружной поверхности приходится учитывать только тогда, когда требуется точный теплотехнический расчёт. В общем случае обычно достаточно знать температуру поверхностей, которая зависит от температуры окружающего воздуха, и угол падения солнечной радиации.

Цвет наружных поверхностей непосредственно влияет на температуру воздуха в помещении. Если наружная поверхность имеет светлый цвет, её поглощающая способность невелика и тепловой эффект определяется, главным образом, температурой наружного воздуха, а не углом падения солнечной радиации, в то время как при тёмной окраске поверхностей доминирует характер их освещения.

Величина теплового потока через стены, покрытия и пол зависит от применяемых материалов. На выбор материалов и их окраски существенно влияют преобладающие климатические условия района. Например, на 40° северной широты южный фасад здания получает зимой в 3 раза больше солнечного света, чем восточный и западный. В более низких широтах эта разница может быть ещё значительнее.

Повышение температуры поверхности относительно температур окружающего воздуха происходит в зависимости от скорости ветра. Там, где преобладают западные ветры, нагрев восточной стены будет выше, чем западной, хотя падающее на них количество солнечной радиации почти одинаково. Ориентация стены имеет значительно меньшее значение, если термическое сопротивление её велико.

Существуют два метода уменьшения нагрева поверхностей: придание им светлой окраски и увеличение термического сопротивления стены. Придание поверхностям светлой окраски уменьшает поглощающую способность стены, уменьшая тем самым воздействие солнечной радиации на температуру воздуха внутри помещения. Кровля белого или другого светлого цвета может отразить до 70% солнечного тепла.

Увеличение термического сопротивления стены позволяет уменьшить передачу тепла в направлении внутреннего пространства, снизить максимум разницы температур и увеличить минимум за счёт уменьшения передачи тепла из помещения наружу.

Солнечно-воздушная температура позволяет оценить количество тепла, поступающего к наружной поверхности здания за счёт солнечной радиации и температуры воздуха. Солнечно-воздушная температура включает в себя три компонента: температуру наружного воздуха, количество солнечной радиации, абсорбированное поверхностью, и чистое количество длинноволнового теплового излучения, участвующего в теплообмене между поверхностью и окружающей средой. Таким образом, можно говорить о теоретической температуре наружного воздуха, которая помогает при расчёте процесса теплопередачи.

Количественная оценка солнечной радиации, достигающей внутреннего пространства, базируется на термических характеристиках конструкционных материалов. Для полной оценки должны быть учтены вентиляция и затенение.

Расположение окон

Ориентация и расположение окон оказывает критическое воздействие на температуру внутри помещения. Расположение окон диктуется требованиями к внутренним помещениям, которые, в свою очередь определяются характером деятельности людей в этих помещениях.

Для лучшего осуществления естественной вентиляции желательно располагать окна на наветренном фасаде (здесь создаётся высокое давление) и на подветренном фасаде (в зоне низкого давления). Решение внутренних перегородок и их размещение имеет решающее значение для распределения воздушных потоков.

Затеняющие устройства

Очень часто при проектировании возникает противоречие, которое обусловлено необходимостью обеспечения естественной вентиляции и ограничением доступа солнечной радиации в помещение. 

Проходя через стекло, тепло солнечной радиации усиливается, так как стекло непроницаемо ни для длинноволновой радиации, ни для передаваемой конвективным путём. В периоды избыточного поступления тепла остеклённые поверхности необходимо тщательно затенять. 

Большую роль при успешном решении этой проблемы играет правильное применение затеняющих устройств. Лучше всего это делать с помощью различных наружных затеняющих устройств. Наружные затеняющие устройства уменьшают теплопоступления и увеличивают эффективность системы на 35%.

Местные условия

На выбор ориентации дома по сторонам света влияют также и различные местные условия. При этом количество теплопоступлений солнечной радиации следует определять путём наблюдений в течение года. Например, максимум инсоляции приходится на поверхности, ориентированные на юг, но в период с малым количеством теплопоступлений их максимум приходится на поверхности, имеющие ориентацию от восточной до южной. Летом или в период наибольших теплопоступлений их максимум наблюдается на поверхностях с юго-западной ориентацией. 

Средняя величина ориентации, позволяющая получить оптимальное количество естественного тепла, в этом случае составляет 17,5° от востока к югу.

В этом регионе наилучшей может считаться посадка здания на юго-западном склоне, желательно с вечнозелёной растительностью с северной и северо-западной стороны и с лиственными деревьями на юго-западной стороне, расположенными таким образом, чтобы они не препятствовали летним ветрам, но затеняли от избыточного поступления солнечной радиации.

Взаимосвязь внешних факторов

Важно помнить, что после выбора участка вступает в силу взаимосвязь многих факторов. К ним следует отнести высоту над уровнем моря, топографию участка, грунт, количество солнечной радиации, ветровые характеристики, осадки, водоёмы и растительность. Эти факторы вступают во взаимодействие с такими факторами, как дороги, система энергоснабжения, водоотведения, строительными нормами и др.

Заключение

Внутренний микроклимат является функцией всех указанных факторов, включая типы используемых отделочных материалов, а также окраски наружных поверхностей и ориентации дома по сторонам света.