ВЛИЯНИЕ ХОЛОДНОГО КЛИМАТА НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗДАНИЙ

В условиях холодного климата при проектировании и строительстве зданий особенно важно учитывать особенности климата, такие как влажность, перепады температур, продолжительность зимнего периода. Эти факторы существенно влияют на выбор строительных материалов, технологию строительства, инсоляцию, способы отопления помещений. В здании, независимо от суровых морозов, должно быть тепло и сухо. И это при относительно небольших энергозатратах. Это основные задачи, которые стоят перед специалистами в области проектирования и строительства домов в условиях холодного климата. Тем более, если мы обсуждаем строительство на территории России, где в одной и той же местности зимой будут морозы, а летом может быть жара, и этот факт обязательно нужно учитывать.

Также нужно принимать во внимание такие факторы как пониженная влажность, сильные ветры и метели, возможно даже полярные день и ночь. При неправильном учете физических процессов, происходящих в помещениях и конструкциях зданий под воздействием экстремальных природно-климатических условий, возникают определенные проблемы, которые в свою очередь, негативно влияют на здоровье людей [1, c. 1093-1095]

Естеcтвенные природно-климатические фактoры оказывают большое влияние не только на архитектуру зданий и соoружений различного назначения, его функциональную и пространственную организацию, а также выбор конструктивных систем и используемых строительных материалов. Основные природно-климатические зоны с особыми условиями можно систематизировать и выделить основные факторы, которые имеют важное значение при проектировании зданий и сооружений , следующим образом:

1. Температурный режим и влажность. Для достижения необходимый требований применяются различные способы, такие как сокращение площади наружных стен, предотвращение завышения площади оконных проемов и т.п.

2. Скорость и направление воздушных потоков в определенной местности являются основными характеристиками для ветрового режима. Для проектирования используется «роза ветров», изображение и форма которой отображает направление, повторяемость и интенсивность, преобладающих в данной местности ветров. В условиях холодного климата максимальный эффект достигается при размещении жилого дома вдоль направления господствующего ветра.

3. Инсоляция. Инсоляция, как известно, это прямое солнечное облучение помещений Инсоляция зависит как от ориентации помещений по сторонам света, так и от конфигурации жилых или производственных зданий, от разрывов между ними и высоты.

4. Естественная освещенность помещений зависит от внешней освещенности, площади световых проемов, глубины помещений и т.д. Огромное и концептуально важное значение, естественная освещенность помещений имеет особенно для объектов проектируемых и возводимых для условий холодного климата, на территориях с незначительным количеством солнечных дней. Особенно это справедливо в отношении зданий, расположенных в северных широтах, где и интенсивность светового потока намного ниже, а вероятность тепловых потерь исключает возможность установки необходимого количества окон.

5. Рельеф местности. На выбор приемов застройки, архитектуру и формообразование зданий, строящихся в условиях холодного климата, рельеф местности оказывает большое влияние. На склонах местности в пределах 100…150 расположение различных зданий может быть за счет трансформации первого (цокольного) этажа. На более крутых склонах возможно проектирование террасных жилых, общественных и производственных зданий. Также важнейшее значение имеет озеленение прилегающей территории. В каждом конкретном случае при проектировании системы озелененных территорий населенного пункта нужно достичь эффекта улучшения микроклимата территорий. Это возможно при соблюдении ландшафтно-планировочных условий, например, таких как наличие открытого пространства. В природно-климатических условиях территорий с холодным климатом, на городских объектах ландшафтной архитектуры желательно использовать ландшафт так называемого «открытого типа», при котором суммарная площадь открытых пространств составляет 60-80 %. В случае расположения застройки в зоне сильных ветров, на объектах ландшафтной архитектуры рекомендуется ландшафт закрытого типа.

Северная строительно-климатическая зона предполагает применение строительных материалов для возведения несущих и ограждающих конструкций остова зданий(сооружений), которые удовлетворяют всем требованиям долговременного сохранения нормативной несущей способности и эксплуатационной пригодности, в зависимости от класса ответственности объекта[2.c.1087-1088]. Выбор строительных площадок и применение проектных решений фундаментов производится на основании технико-экономического сравнения возможных и сопоставимых вариантов с оценкой их по приведенным затратам с учетом требуемой надежности.

Проектирование зданий в холодном климате включает в себя:

· Использование строительных материалов и технологий, эффективно справляющихся с низкими температурами;

· Создание лучшей планировки помещений с учетом минимизации теплопотерь;

· Проектирование самой оптимальной геометрии дома;

· Создание эффективного способа отопления, не требующего больших вложений в монтаж и обслуживание;

· Использование современных автоматических систем для управления отопительной системой с учетом температуры окружающей среды.

Одним из удачных идей можно отметить идею «пассивного дома», или так называемого экодома [4]. Пассивным, или энергоэффективным, называют дом, который обеспечивает жильцов необходимым комфортом при максимально возможной экономии энергоресурсов и минимальном вреде для природной среды. В идеале – с нулевым воздействием на эту среду, то есть являясь пассивным. Настоящий пассивный дом полностью энергонезависим, он использует природные источники энергии. В то же время дом вдумчиво изолирован от окружающей среды, в нем нет ничего напоминающего мостики холода металл/бетон/улица; в нем есть эффективные трех камерные стеклопакеты и очистка воздуха с рекуперацией. Конечно, пассивные дома проще строить в теплых местностях, но особенно актуальны они для северных климатических районов.

Планировка городской застройки, выбор типов зданий и ограждающих конструкций должны учитывать климатические особенности района.

Для северных фасады зданий нуждаются в пастельных цветовых решениях. Экономию материальных и финансовых затрат обеспечивает экономичное проектирование городов с учетом его климатических условий, ориентации по сторонам света, оптимальные размеры и пропорции световых проемов, наличие солнцезащитных устройств. При сильном ветре ограждающие конструкции проницаемые для воздуха, будут охлаждаться, а конструкции воздухонепроницаемые, имеющие плотный наружный слой, будут охлаждаться при предельно низкой температуре. При их проектировании проводится расчет на возможно предельное охлаждение при низких температурах. Для районов влажной зоны с сильными ветрами и косыми дождями ограждающие конструкции проектируются с защитой от атмосферного увлажнения. Также при проектировании учитывается солнечная радиация, роза ветров. Особенно это важно в суровых климатических условиях, при которых организм человека нуждается в дополнительной защите [3.c.107-114].

Таким образом, здание будет комфортным в эксплуатации, если уделить должное внимание следующим факторам: использование строительных материалов, предназначенных для холодного климата; проектирование зданий с учетом минимального отношения площади к объему пространства; выбор качественных теплоизоляционных материалов и обязательное соблюдение технологии монтажа; учет ветрового режима в холодное время года; соблюдение нормативов инсоляции.

Можно акцентировать, что при проектировании гражданских и производственных зданий, нужным и рациональным является комплексный учет всех приведенных вышеуказанных факторов. Понятно, что указанные проблемы и факторы, особенности природно-климатических условий и вытекающие из них проблемы в проектировании, строительстве и эксплуатации зданий, далеко не полный перечень сложнейшего процесса развития архитектурной науки в области градостроительства в особых условиях неприветливого холодного климата.

Список литературы:

1. Кравченко К. С. Особенности и принципы строительства энергоэффективных домов в условиях крайнего севера // Энергия науки: электронный сборник материалов VII Международной студенческой научно-практической интернет-конференции. 2017.
2. Кузнецов М. А., Субботин О. С. Основные принципы проектирования и строительства на Крайнем Севере // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: сборник статей по материалам Х Всероссийской конференции молодых ученых, посвященной 120-летию И. С. Косенко / Кубанский аграрный государственный университет им. И. Т. Трубилина. Отв. за вып. А. Г. Кощаев. Краснодар, 2017. С. 1087-1088.
3. Овсянников С. И., Родионов А. С. Обоснование эффективных строений для Крайнего Севера // Вестник науки и образования северо-запада России. 2017. № 1.
4. Энергоэффективный дом. http://ecodomstroj.ru/kak-povysit-teplovuyu-effektivnost-chastnogo-doma/( дата обращения 03.06.2020)