пает в помещение, другая часть уходит во внешнее пространство (рис. 16). В этом случае говорят о так называемом эффективном проникании Т^^ = Т + Aj и эффективном отражении R^-^ = R + Aj^ {Т — проникание излучения; Aj — часть

энергии, передающейся от стекла в помещение; R — отраженное излучение, Aj^ — часть энергии, передающейся во внешнее

пространство от стекла). Для обычного тянутого прозрачного стекла толшдной 5,5 мм проникание излучения составляет

85%.

Рнс. 15. Распределение солнечного излучения 2, Вт, падающего на поверхность тела (отражение л - Qf^lQ, поглощение А = Qj^j

IQ, проникание Т = QjlQ)

Рис. 16. Энергетический баланс солнечного излучения, падающего на лист простого стекла

Поступление теплоты за счет солнечной радиащ1и зависит от площади окон и от ориентации по странам света. Наиболее выгодной является южная ориентация окна. Ориентация на север с этой точки зрения безрезультатна.

Однако увеличение размеров окон для использования солнечной энергии в холодный период может дать обратный результат, потому что окна имеют значительно большие тепло потери, чем непрозрачные строительные конструкции. С другой стороны, это способствует перегреву зданий летом. Проблему можно решить, проектируя в помещениях, ориентированных на юг, окна больших размеров, при этом на северной стороне следует проектировать окна меньших размеров или вообще обходиться без них.

Таким образом, целесообразно такое архитектурно-планировочное решение зданий, когда на юг ориентированы прежде всего жилые и другие основные помещения, а на север — помещения вспомогательного характера.

Вторая проблема решается путем защиты окон от солнечного излучения. Наиболее удобны подвижные жалюзи и т.п.,

так как зимой и в переходный период года они открыты и не препятствуют прониканию солнечного излучения в здание. Конструкция неподвижного солнцезащитного ограждения должна отвечать следующим требованиям: летом оно должно принимать на себя как можно больше солнечного излучения, а в холодный и переходный период года — как можно меньше. На южной стороне здания этому правилу соответствуют неподвижные горизонтальные жалюзи (рис. 17). В теплый период Солнце находится в таком положении, что

Рис. 17. Горизонтальное солнцезащитное устройство (5— направление солнечных лучей)

горизонтальные жалюзи отражают максимальное количество излучения, а в зимний и переходный период жалюзи не препятствуют прониканию солнечной радиации в здание. Для низких зданий аналогичную роль может сыграть достаточный вынос кровли (рис. 18).

Горизонтальные неподвижные жалюзи на западном фасаде эффективны в зимний и переходный периоды года, когда они не препятствуют прониканию солнечного излучения в здание, однако летом предохранение помещений от перегрева незначительно.

"Применение легких конструкций зданий и увеличение площади окон расширило применение специальных стекол для окон. Эти стекла вьшолняют функции защиты от зданий от перегрева, так как пропускают значительно меньше солнечного излучения, чем нормальное прозрачное стекло. Например, специальное стекло Спектрофлоат-бронза (Spektrofloat-bronze) пропускает только 67% солнечного излучения, стекло Рефлекс-детермал (Reflex-determal) — 54% общего количества солнечной энергии, падающей на окно [26]. Применение специальных стекол экономически обоснованно только для специальных зданий, которые оборудованы системами кондиционирования воздуха. Стоимость этих систем и их эксплуатация в 3, атоив5раз дороже, чем стоимость оборудования для отопления.

В этом случае часто идут даже на отказ от экономии энергии в холодный и переходный периоды года за счет уменьшения теплопотребления на отопление по сравнению со зданиями с нормальным стеклом.

Рис. 18. Свес кровлк

1 — правильный; Н — неправильный; 1 — пояожшие и>лнца в зимние месяцы года; 2 — то же, в летние месяцы года

При массовом строительстве необходимо решать вопрос о размещении зданий таким образом, чтобы их затенения вообще не было или оно было незначительным. Из рассмотрения возможного положения Солнца и его влияния на освещение зданий [1] следует, что при высокой плотности застройки более выгодна застройка из вертикальных зданий с большими разрьшами между ними, чем застройка из горизонтальных зданий, особенно тогда, когда здания образуют замкнутое пространство.

Учет влияния солнечной радиации на теплопотребление отапливаемых зданий может дать экономию теплоты не более 10—15% [6], но для этого необходимо вьшолнение определенных условий: помещения с большими окнами следует ориентировать на юг; на север ориентировать помещения с малыми окнами или помещения без них; солнцезащитные устройства необходимо проектировать так, чтобы в течение отопительного сезона они не препятствовали прониканию солнечных ц лучей в помещение; размещение зданий при плотной застрой- Ц ке решать таким образом, чтобы отдельные здания не затеняли друг друга; отопительную систему следует разделять на секции в соответствии с ориентацией по странам света и для каждой из них обеспечивать самостоятельное регулирование.

2.4. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ И КОМПОЗИЦИОННЫЕ РЕШЕНИЯ ЗДАНИЙ

Как уже говорилось, геометрическое и композиционное решение может снизить теплопотери зданий и. тем самым уменьшить потребность в топливе и энергии на отопление. Одним из важнейших факторов, воздействующих на теплопотери, являются площади наружных и внутренних строительных конструкций, через которые происходят теплопотери. Чем больше площадь этих конструкций, тем больше и теплопотери. В любом случае их значение зависит от геометрического и композиционного решения здания.

Однако при строительстве зданий уменьшение площади строительных конструкций не может быть самоцелью и должно быть соотнесено с определенной единицей измерения. Такой единицей может быть, например, 1 м^ объема здания. Задача в том, чтобы выбрать такие размеры зданий, которые дают наименьшую площадь строительных конструкций, приходящейся на 1 м^ его объема. Из геометрии известны соотношения объема и поверхности разных тел. Для одинакового объема наименьшую поверхность имеет шар, затем куб и далее прямоугольный параллелепипед.

Другой единицей для сравнения значений площадей наружных конструкций для разных зданий может быть 1 м* застроенной площади. Например, при сравнении зданий с площадью в виде прямоугольника и с площадью в форме буквы L (рис. 19) получаем следующие данные: при застроенной площади 180 м^ площадь наружных конструкций составит в первом случае 342 м^, во втором — 396 м^, т.е. примерно на 16% больше.

Теплопотери зданий зависят также от площади внутренних ограждений, которые отделяют отапливаемые помещения от

Рис. 19. План здания

1 — прямоугольный; II — Ь^бразныи

I

Рис. 20. Блокировка объектов в одно здание

Г — отдельные объекты; li — объекты, сблокированные по горизонтали

7К

И

неотпаливаемых или имеющих более низкую температуру воздуха, чем температура в рассматриваемом помещении. Из этого следует, что можно получить меньшие теплопотери при правильном композиционном решении здания, особенно при комбинировании отапливаемых и неотапливаемых объемов. В этом случае действует правило: отапливаемые объемы должны граничить друг с другом, т.е. решение считается невыгодным, если чередуются отапливаемые и неотапливаемые объемы.

Площадь наружных строительных конструкций можно уменьшить также за счет отказа от строительства отдельных объектов, прибегая к их блокировке в одно здание. Например, объект в форме куба с размерами а = b = с имеет площадь наружного ограждения = 6а^. Два отдельных таких объекта будут иметь = 12а^, а в общем виде для п объектов (рис. 20).

^ =«6а\

(21)

Если сблокировать два объекта (рис. 20, П), получится параллелепипед с размерами д = с и 6 = 2д . Площадь наружно^

го ограждения в этом случае равна: 5у = 2 (д* + + *с) =i

= 2(д2д +аа + 2аа) = 10а.

При.блокировании п объектов, если стороны параллелепипеда равны: а = с, b = п, а площадь наружного ограждения

5" = 2(ana + аа + паи) = 2а^ (2и + 1).

(22)

Уменьшение площади наружного ограждения при блокировании двух объектов по сравнению с площадью ограждения двух самостоятельных объектов будет равно:

1.0 0,9 0,8 = 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

Рис. 21. Уменьшение площади наружного ограждения сблокированных объектов

1 — объекты, сблокированные по горизонтали; 2 — объекты, сблокированные по горизонтали и по вертикали

Рис. 22. Блокирование объектов одно- к временно по горизонтали и вертикали г

и.

и - ^^^

12йг

= 0,833

И в общем виде при блокировании п объектов

2д^(2 + 1) 1 1

и=-—-= — (2 + — ).

6(t п3 и

(23)

(24)

Из формулы (24) следует, что наибольшее уменьшение площади наружного ограждения может достигнуть 33%.

Изменение площади наружного ограждения для сблокированных объектов по сравнению с площадью ограждения отдельных объектов показано на рис. 21 (кривая 1).

Видно, что наибольший эффект достигается при блокировании двух объектов (17%). Эффект постепенно уменьшается: при присоединении третьего объекта это уже 5% (всего 22%), четвертого — 3% (всего 25%) и т.д. Так как наибольший эффект может быть 33%, следует, что блокирование объектов в количестве более 5—6 не приводит к значительным уменьшениям площади наружного ограждения.

Однако объекты могут блокироваться не только по горизонтали один за другим, но и по вертикали — один над другим (рис. 22). Изменение площади наружного ограяодения