Тепловой контур здания

Как выбрать тепловой контур при строительстве дома

Содержание:

Что такое тепловой контур дома и из чего он состоит

Тепловой контур представляет собой материальную базу для возникновения микроклимата в здании. На языке строителей тепловой контур — это герметичный жилой резервуар (дом), построенный из материалов с низким или близким к нулевому коэффициентом теплопроводности. Термин делится на два подвида — теплый и холодный контур.

Тепловой контур монтируется с учетом особенностей климата. В России это постоянная сырость, полгода или даже больше отрицательных температур, постоянные ветра и смена видов осадков. При несоблюдении технологии оборудования теплового контура или использовании стройматериалов невысокого качества эксплуатация дома не будет полноценно эффективной.

Из чего состоит теплый контур:

Основание дома, включая цоколь и цокольный этаж.
Несущие стены. Играет большую роль материал стен.
Двери и окна.
Стропильная система и кровля, потолочные перекрытия и межкомнатные стены.
Для закрытия теплого контура необходимо установить отопление в доме, холодный контур ограничивается закрытой коробкой.

К тепловому контуру не принято относить такие постройки, как: крыльцо, веранда, придомовые пристройки, терраса, навесы и балконы. Проще рассматривать тепловой контур для дома из древесины — бруса или бревна, так как это самый распространенный и доступный в России стройматериал.

Теплый контур дома

Тепловой контур — это и есть коробка дома. Она состоит из стен, кровли, фундамента. Поэтому поднять стены дома и накрыть их крышей — означает пройти главный этап строительства. Такой не отделанный и незаконченный дом называется теплым, потому что здание уже способно сберегать тепло, и дом можно оборудовать системой отопления.

В теплый контур входит стройкомплект, который изготавливается на заводе по заранее разработанному проекту, и на это уходит до 2 рабочих месяцев. Материал - клееный, профилированный или обычный брус, сухой профилированный брус, оцилиндрованные, обычные или рубленные бревна. Детали венцов подготавливаются: режутся в размер, в них выпиливаются пазы, сверлятся отверстия, древесина пропитывается антисептиком и другими пропитками, продлевающими срок эксплуатации материала.

После монтажа стен обустраивается кровля. Кроме бруса сечением 50х50 или 15х25 мм, потребуется закупка гидроизоляционных материалов, паро- и теплоизоляции метизов, кровельного материала, и т.д. В проектную документацию входит и строительная смета, куда вносятся все необходимые расходы, в том числе и на приобретение материалов.

Основные шаги по обустройству крыши: изготовление и сборка системы стропил, укладка гидроизоляции, теплоизоляции, мембраны, создание каркасов для этого, монтаж карнизов и фронтонов, монтаж кровли и элементов водостока.

Окна и наружные (входные, мансардные, чердачные, балконные) двери вставляются в проемы по завершении кровельных работ. Для деревянного дома главное — выдержать время усадки каркаса. В зависимости от стройматериала, это может занять от 2-3 до 6-12 месяцев.

Межэтажные или потолочные перекрытия тоже собираются из древесины, чтобы процесс усадки и усушки проходил параллельно и одинаково. В качестве балок используется брус сечением 150-200 мм.

Завершение теплового контура — самый важный этап, и заключается он в монтаже системы отопления. Дальше строители занимаются отделочными работами.

Холодный контур дома

Это дом с фундаментом и крышей. Холодный контур состоит из следующих конструкций:

Стены (для деревянного дома - из бруса).
Черновой настил пола без отделки.
Потолочное, межэтажное или чердачное перекрытие.
Стропила и кровля.

Холодный контур обычно консервируют для усадки, если брус — естественной влажности. Если не дать коробке простоять 6-12 месяцев, то естественная в процессе высыхания деформация и изменение размеров бруса вызовут растрескивание, искривление проемов, отслаивание отделки внутри помещений. Высушенный в камере профилированный или клееный брус не требует дополнительной сушки, и финишные работы можно начинать через месяц после закрытия холодного контура.

Отличие теплого (холодного) контура и строительства дома под ключ

Принципиальная разница между холодным и теплым контуром только в степени готовности здания. Комплектация теплого и холодного контуров была приведена выше, и из дополнительных узлов и конструкций можно добавить вставленные двери и окна, укрепленные тепло- и гидроизоляционные материалы, подшитые свесы и обшивку фронтонов. Этот перечень можно изменять в зависимости от проекта дома.

В доме, построенном под ключ, уже проведены все отделочные работы внутри и снаружи. Кроме системы отопления, подведены и подключены все инженерные коммуникации — связь, электричество, газ, телефон, интернет, теплая и холодная вода, канализация. Некоторые проекты включают в себя встраивание мебели и оборудование хозяйственных построек.

Как выбрать тип строительства

На выбор варианта строительства дома (холодный или теплый контур, дом под ключ) влияют наполнение бюджета, сроки строительства, расстояние доставки стройкомплекта, стоимость проекта. Как выбрать самый подходящий вариант?

Проект под ключ — решение для тех, кого не останавливает финансовый вопрос и торопит время. Окончание строительства и подписание приемо-сдаточного акта означает возможность новоселья уже на следующий день. и жить. Цена вопроса дороже других вариантов на 50-70%.

Закрытый теплый контур — решение для отложенных финишных работ. На выбор может повлиять погода или скромный бюджет, желание отделать внутренние помещения своими руками, другие причины. Но такой дом — это уже жилье, и остальную часть работ можно проводить, заселившись в него.
Холодный контур — эконом-вариант. Молодые семьи и застройщики с недостаточно большим бюджетом часто выбирают именно этот проект. В этом случае проще вести поэтапное строительство, внося деньги частями.

Но и это еще не все варианты. Иногда, даже при наличии финансовой возможности, есть смысл заказать готовый стройкомплект, а остальные работы проводить или самостоятельно, или частями, нанимая строителей в разные промежутки времени. При приобретении домкомплекта у компании-изготовителя вам его привезут и оборудуют место для хранения, остальное — ваши заботы. Вы можете начинать и останавливать строительные работы по своему графику.

Такой вариант подходит, если дом строится в другом регионе или компания-изготовитель находится далеко от стройплощадки. После покупки и доставки строительного комплекта можно воспользоваться услугами местных строительных компаний. Любой стройкомплект, где бы он ни был изготовлен, полностью соответствует всем строительным стандартам и готов к монтажу.

Материалы по теме

Что такое "теплый контур" дома и что в него входит?

«Теплый контур», как и «дом под ключ» — понятие неоднозначное, потому что разные компании и люди могут по своему интерпретировать то, что в него входит. Расскажем, как понятие теплого контура дома может отличаться в зависимости от технологии и что в него включает «Финский Домик».

Формально, «теплый контур» — это коробка дома, в которой можно запустить какое либо отопление и дом при этом будет «держать тепло». Это не означает что в доме уже будет смонтировано все отопление. Так как вы можете нагреть дом обогревателем подключенным через удлинитель, включенный в розетку за пределами дома. Главное — что тепло, созданное в доме уже будет «держаться».

Отсюда получаем, что в теплом контуре должен быть соблюден следующий минимум условий:

Есть фундамент
Есть перекрытие снизу (если фундамент сваи или лента)
Есть наружные стены
Есть крыша, кровельное покрытие
Смонтированы окна и временная наружная дверь
Все наружные конструкции (перекрытие, стены, крыша) имеют достаточное теплосопротивление, чтобы при отключении отопления, дом не остыл до уличной температуры за короткий промежуток времени.

Другими словами, дом защищен сверху от осадков, не продувается насквозь ветром и в нем уже можно поддерживать положительную температуру, при этом не «топить улицу». Все что сверх этого минимума — может отличаться от конкретной компании, что она вкладывает в свой «теплый контур». Как правило — большинство компаний, особенно занимающихся каменным и деревянным домостроением — этим и ограничивается.

Что входит в «теплый контур» Финского домика

Основное отличие нашего теплого контура — дом не только может «держать тепло» и имеет крышу. Наш теплый контур — это дом с полной наружной готовностью. Сделаны фасады, отделка кровли, террасы, водосточная система, декоративные элементы и многое другое. Подробнее вы можете прочитать в описаниях комплектаций Skandika и Villa Nordica . При этом внутри дом «пустой» — нет инженерных коммуникаций и какой либо внутренней отделки.

состав «теплого контура» в комплектации Skandika
состав «теплого контура» в комплектации Villa Nodrica

Чтобы понять как выглядят наши дома на этапе теплый контур снаружи и внутри, посмотрите фотографии ниже.

С чем сравнить?

Примеры, что понимают под «теплым контуром» в других технологиях и компаниях

Типичный теплый контур дома из газобетона или теплой керамики

Типичный теплый контур дома из клееного бруса

Типичный вид теплого контура дома из СИП панелей

Вывод

Вы можете убедиться своими глазами, что под понятием «теплый контур» могут скрываться очень разные варианты. Они будут иметь разную степень готовности и соответственно стоимость. Поэтому будьте осторожны, сравнивая разные предложения по цене «теплого контура» — уточняйте, что входит в этот этап у компании, в которой вы запрашиваете предложение. Иначе можно начать сравнивать «теплое с мягким».

Тепловая среда в помещении Руководство для проектировщиков

Мы проводим большую часть нашего времени в помещении; наш дом, работа, общественная деятельность и поручения в основном находятся внутри. Так было и до пандемии, с которой мы сейчас сталкиваемся, которая, конечно, нежелательно отодвинула это время до максимума.

Поскольку мы проводим так много времени в зданиях, необходимо, чтобы тепловая среда и воздух в помещении соответствовали определенным стандартам жильцов. И действующие официальные стандарты, например, ASHRAE 55, EN 15251, EN 1679.8-1:2019, ISO 7730, ASHRAE 62.1, были введены в действие для архитектурных и инженерных проектов.

Комфорт и качество воздуха являются основными темами для проектировщиков зданий, поскольку они напрямую влияют на самочувствие, производительность и, что более важно, на здоровье и безопасность. От жилых зданий, коммерческих помещений, школ и офисов, где температурный комфорт является главным приоритетом, до заводов, чистых помещений и подземных гаражей, где качество воздуха в помещении, удаление загрязняющих веществ, пожарная безопасность и управление дымом являются обязательными, проектировщики знают, что отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха (HVAC) — их лучший друг.

Недавний новостной сюжет о том, насколько важна система HVAC, в которую интернет-сообществу поначалу было трудно поверить, — это малайзийский кинотеатр и роскошные кожаные изделия, покрытые плесенью после двухмесячного карантина из-за COVID-19. пандемия. Значительных финансовых потерь, которые возникли в результате, можно было бы избежать, если бы кондиционер не был выключен.

Каким бы прискорбным ни был этот инцидент, негативные последствия плохой вентиляции для комфорта и здоровья гораздо более распространены и вызывают тревогу.

Что влияет на тепловую среду?

Тепловая среда зависит от температуры (воздуха, а также окружающих поверхностей), влажности и скорости воздушного потока. Удовлетворительный воздух в помещении характеризуется комфортной комнатной температурой, надлежащей влажностью, чистотой и свежестью.

Согласно определению ASHRAE 55 и ISO 7730, тепловой комфорт — это «состояние ума, выражающее удовлетворение тепловой средой и оцениваемое субъективной оценкой». В конструкции HVAC тепловой комфорт можно измерить с помощью прогнозируемого среднего числа голосов (PMV) и прогнозируемого процента неудовлетворенных (PPD), рассчитанных для данного пространства. Подробнее о них вы можете прочитать в этом сообщении в блоге: Что такое PMV? Что такое ППД? Основы теплового комфорта.

Следующий проект по моделированию призван служить как примером, так и руководством для исследования тепловой среды и качества воздуха внутри здания.

Корпус HVAC, вдохновленный Cité du Design в Сент-Этьене

Этот проект является примером того, насколько полезным может быть моделирование вычислительной гидродинамики (CFD) для проектирования HVAC на ранней стадии. Используемая модель CAD представляет собой выставочный зал, вдохновленный зданием Cité du Design, расположенным в Сент-Этьене, Франция.

Здание столкнулось с рядом проблем, которые инженеры HVAC должны были решить, чтобы обеспечить надлежащий воздух в помещении. Его стены и потолок основной части полностью выполнены из стекла и стальной плитки. В отсутствие подвесного потолка нельзя было применить классический подход с размещением диффузоров. Поэтому инженерам пришлось разработать индивидуальное решение, чтобы гарантировать приемлемое качество воздуха в помещении и соответствующий уровень теплового комфорта для находящихся в нем людей.

Это также означает, что количество солнечного излучения, которому подвергается выставочный зал, значительно выше, чем классическое пространство, окруженное непрозрачными стенами и потолком. Этот эффект излучения будет играть важную роль в количестве тепла, поступающего в систему HVAC, а в помещении, заполненном множеством объектов и сложных форм, обычно очень сложно количественно определить его традиционными методами.

©Ville de Saint-Étienne / CC BY-SA (

https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0

)

Традиционно процессы проектирования HVAC включают выбор скорости воздухообмена (ACR) в соответствии с типом помещения, определяя количество диффузоров и рассчитывая расстояние между ними, чтобы их значения выброса и падения были достаточными для покрытия указанных областей. Воздухозаборники также должны быть удобно расположены, чтобы предотвратить застой воздуха, чрезмерную рециркуляцию и горячие точки.

Несмотря на то, что определение ACR по-прежнему актуально в данном случае, классический подход к выбору и размещению диффузоров от универсального производителя здесь не может быть применен, и поэтому необходимо применить уникальный подход к проектированию.

Таким образом, выставочный зал оборудован напольными диффузорами, а воздухозаборники имеют форму дымоходов высотой 3,8 метра, расположенных по четырем углам прямоугольного помещения. В представленном ниже сценарии летних условий поток холодного воздуха будет подаваться из диффузоров, а затем нагретый воздух будет собираться приточной трубой.

Смоделированная CAD-модель также включает упрощенное представление системы воздуховодов, расположенной между воздухозаборниками и напольными диффузорами. Охлаждающий агрегат и эффект вентилятора можно смоделировать, просто назначив определенные зоны этой системы воздуховодов источнику импульса (фиксированная скорость) и источнику энергии.

Эта стратегия моделирования дает несколько преимуществ при оценке тепловой среды и качества воздуха в помещении. Во-первых, можно было легко определить потребность в охлаждении всей системы, включая мощность, необходимую для охлаждения наружного воздуха, поступающего в выставочный зал. Это требование к мощности охлаждения в сочетании с мощностью механической вентиляции важно при квалификации здания для получения экологических сертификатов, таких как LEED или BREEAM. Во-вторых, моделирование всей сети воздуховодов дало бы интересные сведения об использовании различных диффузоров и воздухозаборников. Другими словами, насколько равномерно распределяется поток между диффузорами и воздухозаборниками и влияет ли это на распределение температуры и, следовательно, на тепловой комфорт посетителей выставочного зала? Наконец, воздушный поток с замкнутым контуром будет выделяться падением давления, что важно для количественной оценки при оценке требований к мощности для такой системы охлаждения.

Этапы моделирования CFD

Моделирование начинается с импорта 3D-модели выставочного зала и его системы воздуховодов. Модель также включает в себя основные предметы мебели, которые может разместить выставочный зал — подиумы, указатели, столы, стулья, перегородки и отдельно стоящие плакаты.

3D-модель выставочного зала, включая воздухозаборник «дымоход», крупные мебельные блоки, перегородки и систему воздуховодов

Размер зала 15х30х4 м, ACR выбран равным 5, что определяет количество воздуха, взорвался в комнату около 9500 м3/ч, при подаче наружного воздуха 500 м3/ч. Как и во многих конструкциях HVAC, избыточный воздух будет выходить через различные отверстия, как правило, через двери или небольшие зазоры в потолочных стыках.

Диффузоры, расположенные на полу, импортируются как простые блочные объемы, и настройка моделирования позволит нам назначить эти объемы перфорированными пластинами с определенным коэффициентом свободной площади.

Это очень полезная функция, представленная онлайн-платформой CFD, используемой в этом проекте (SimScale), позволяющая работать с простыми геометрическими формами без ущерба для точности и релевантности. Количество диффузоров равно 16 (четыре ряда по четыре диффузора), так что при данном общем расходе скорость на каждом отдельном диффузоре не превышает 0,8 м/с, как рекомендовано стандартом ASHRAE 55.

Стены, потолок и пол выставочных залов определены для моделирования таким образом, чтобы они учитывали определенное значение теплоизоляции, называемое коэффициентом пропускания (или значением U), температуру наружного воздуха (30°C / 86°F) и коэффициент внешней конвективной теплопередачи (сколько тепла может быть передано на этой поверхности). И последнее, но не менее важное: значение рассеянного солнечного излучения назначается только для потолка, поскольку моделирование воспроизводит наихудший сценарий летнего дня в полдень с типичным значением 713 Вт/м2.

Наличие в модели больших прозрачных участков поверхности сделает радиационную составляющую очень сильным механизмом теплопередачи, фактор, который очень сложно аппроксимировать без моделирования CFD.

Для оценки требований к охлаждению для этого зала было установлено начальное значение -6800 Вт (отрицательное, поскольку тепло отводится из системы). Это аналитически рассчитанное значение без учета радиационной составляющей. Затем это значение охлаждения может быть скорректировано для нового прогона моделирования после консультации с результатами температуры и теплового комфорта. Показателем теплового комфорта, используемым для этого проекта, является прогнозируемое среднее голосование (PMV), которое дает шкалу от -3 (жильцам холодно) до 3 (жильцам тепло). Это значение ощущения, основанное на нескольких факторах, включая температуру, скорость воздуха, влажность, среднюю температуру излучения, скорость метаболизма и одежду пассажиров.

Назначение источников охлаждающей энергии внутри системы воздуховодов

Наконец, некоторые параметры, такие как температура и скорость в определенных местах (в центре помещения, приточных воздуховодах и воздухозаборных трубах), могут быть записаны на протяжении итераций моделирования, чтобы сходимость расчет может быть подтвержден, гарантируя точность результатов и достижение численной устойчивости решения.

Результаты

Правильное количество охлаждающей мощности, необходимое для поддержания приемлемого значения теплового комфорта, составляет -40000 Вт, а контурные карты PMV показаны ниже.

Контур PMV на высоте 1,5 м поперек выставочного зала

Из-за особого расположения мебели и диффузоров можно наблюдать более низкие значения PMV над местами расположения диффузоров из-за более высоких скоростей при воздействии диффузоров на PMV значения отрицательные. В целом, значения PMV находятся в пределах рекомендуемого диапазона, указанного ASHRAE 55.

На карте контура температуры на высоте 1,5 м отмечены горячие точки в центре зала с областями примерно на 1 °C выше средней температуры 21,65 °C на этой высоте. . Холодные точки, соответствующие расположению наиболее используемых диффузоров, в основном расположены в углах выставочного зала, вблизи дымоходов приточного воздуха.

Тепловая карта на высоте 1,5 м по всему выставочному залу

На практике открытие диффузоров может быть индивидуально изменено для достижения более высокой однородности температуры.

Линии обтекания скорости в четырех углах с воздухозаборными «дымоходами»

Механическая мощность, необходимая для поддержания ранее определенной скорости воздухообмена, может быть определена количественно через перепад давления в зоне вентилятора, показанный ниже, и скорость, присвоенная этой же зоне.

Плоскость контура давления через выставочный зал и подпольный воздуховод

Наблюдаемый перепад давления составляет около 130 Па, а скорость потока составляет 2,64 м3/с, что дает механическую мощность воздуходувки около 243 Вт.

Заключение

Тестирование тепловой среды и оценка производительности системы ОВКВ с помощью CFD-моделирования позволяет получить ценную информацию о процессе проектирования, особенно при проектировании на заказ, когда конфигурация помещения уникальна и поэтому традиционные методы проектирования ОВКВ не могут быть занят.

Можно легко определить расход энергии здания на охлаждение и механическую энергию в определенных условиях, что является важным показателем для выбора правильного оборудования ОВКВ и квалификации любого нового сооружения для присвоения знака «зеленое здание».

Проект, описанный в этой статье, демонстрирует, что такие инструменты CFD способствуют не только определению этого значения, но и подтверждению того, что соблюдается приемлемый тепловой комфорт жильцов. Сложность, вызванная мебелью и другими препятствиями в помещении, привела к неравномерному распределению температуры, даже если значения PMV для теплового комфорта находились в пределах диапазона согласно ASHRAE 55.

Дизайн сайта

ЦЕЛЬ:: Ознакомиться с энергоэффективным проектированием и строительством, которое будет экономить энергию, стоит меньше в эксплуатации и окажет меньшее воздействие на окружающую среду.

ЦЕЛИ:: Учащийся продемонстрирует понимание того, как наилучшим образом использовать строительную площадку, указав на данном участке, где и какую растительность следует посадить, чтобы здание было более энергоэффективным.

ГЛОССАРИЙ:: Берма - Искусственная насыпь или небольшой холм земли.; Дневной - Ежедневное событие.; Тепловое заземление - Использование комфортной температуры земли.; Пленум - Полость, через которую перемещается воздух.

УРОК / ИНФОРМАЦИЯ:: Для проектирования конструкции с учетом местности требуется общий план, в котором учитываются условия площадки и предполагаемое использование здания. Здание с преобладанием внутренней тепловой нагрузки требует проектирования, чтобы уменьшить охлаждение в течение всего или большей части года. Если пассивное охлаждение через оболочку заложено в конструкции для этих строительных условий, то тепло должно перемещаться от внутреннего ядра, где оно генерируется, к обшивке, где его легче рассеивать. Одна из проблем, связанных с рассеянием через оболочку, возникает, когда температура наружного воздуха превышает 75°F. По возможности следует избегать конструкции здания, которая может потребовать как механического охлаждения ядра, так и обогрева внешней зоны.; Здания без высоких внутренних прибавок (например, жилые и легкие коммерческие) гораздо более чувствительны к климатическим условиям. Годовые экстремальные температуры и их продолжительность определяют, должно ли здание быть спроектировано для удержания тепла, или для защиты и рассеивания тепла, или для того и другого. Для зданий, которые меньше по размеру и имеют меньший внутренний приток тепла, климат и окружающая среда будут иметь более важное значение.; Идее естественного, энергоэффективного дизайна способствует попытка спроектировать здание, которое использует преимущества участка как летом, так и зимой. Здание должно быть спроектировано так, чтобы быть максимально гибким, чтобы реагировать как на внешние, так и на внутренние условия.

Климат и окружающая среда: 1) Топография.; Если участок имеет изменения контура, которые позволяют прохладному воздуху скапливаться ночью, то приподнятая насыпь, стена или достаточно непроницаемая изгородь на нижней стороне участка могут препятствовать этому прохладному воздуху (см. рис. 1). Также было бы очень полезно сохранить этот прохладный воздух для использования в течение дня. Было бы полезно, если бы в плотине были ворота, которые позволяли бы воздуху проходить в любое время.; Рисунок 1; Соединение здания с землей может увеличить стоимость из-за дополнительной конструкции и гидроизоляции, но частичное соединение с землей может быть чрезвычайно экономичным (см. рис. 2). Преимущество строительства в земле в Луизиане связано с постоянной температурой под землей от 65° до 69°F. Выемка земли вокруг здания может дать те же результаты, что и углубление в землю с ограниченными дополнительными затратами. Чем глубже температура будет приближаться к поверхности, тем больше земля под зданием изолирована от суточных температур воздуха.; Рисунок 2; Мы можем воспользоваться преимуществами этих идеальных температур, "заземлив" здание в этот температурный поглотитель. Заземление лучше всего выполнять с помощью тяжелых материалов, находящихся в непосредственном контакте с землей. Стены примерно на три фута ниже уровня земли, в зависимости от местоположения, должны быть изолированы от земли. С этой точки и ниже масса должна находиться в прямом контакте с землей. Прямой приток тепла зимой идеально подходит для этого типа конструкции, и он лучше всего работает на участках с южным уклоном.; Вентилятор может перемещать эти температуры таблицы в другие области конструкции. Эта система будет считаться гибридной системой из-за использования внешней энергии для усиления воздействия естественной температуры грунта. Вентилятор можно использовать для перемещения воздуха через камеру под полом или через трубы в земле.; Испытания, проведенные Департаментом архитектуры Университета Юго-Западной Луизианы для Департамента природных ресурсов штата Луизиана, показали, что земляные трубы лучше функционируют в Луизиане, чем в засушливых районах, из-за движения воды в почве. (Движущаяся вода, как и ветер, способна отводить тепло от предметов.) Большая часть территории США и часть Канады стекает через Луизиану на пути к Персидскому заливу. Кроме того, среднее количество осадков составляет около одного дюйма в неделю.; Летом возможно осушение воздуха путем достижения точки росы в земляных трубах. Осушение, вероятно, произойдет в Луизиане, поэтому трубы должны иметь наклон, чтобы сливать или собирать воду, которая будет удалена под действием силы тяжести или механической откачки.; Земляные бермы или дамбы, отражающие холодные зимние ветры вокруг строительной площадки, являются еще одним естественным пассивным методом проектирования (см. рис. 3). Опять же, нужно подумать о воздушных потоках зимой и летом, которые, как правило, направлены в противоположные стороны.; Рисунок 3; 2) Ветер.; Ветер обладает способностью отводить тепло; поэтому летом его следует рассматривать иначе, чем зимой. В основном речь идет о летнем использовании и зимней защите. Поймите, что микроклиматические характеристики ветра на существующем участке изменятся после того, как здание будет построено, и что этими закономерностями можно управлять, создавая земляные насыпи, боковые стены, насаждения, бассейны и строительные формы среди других элементов.; Естественная вентиляция может значительно снизить потребность в охлаждении для обеспечения комфорта в течение большей части года. Время, когда вентиляция наиболее эффективна, это весна и осень. На самом деле, большинство стандартных домов, построенных за последние 10-30 лет, должны быть в состоянии оставаться комфортными в течение 5-10 процентов года без механической системы. Однако, если дом спроектирован с естественной вентиляцией, он может продлить этот период комфорта с 30 до 80 процентов в год. Некоторые коммерческие здания также имеют эту возможность. Многие школьные здания были построены в 1940-х и 1950-х годов с использованием принципов естественной вентиляции и дневного освещения.; Естественная вентиляция выполняет три отдельные функции: 1) подача свежего воздуха для здоровья, 2) охлаждение внутренних поверхностей за счет конвекции и 3) охлаждение жителей за счет испарения. Силы, создающие естественную вентиляцию в зданиях, возникают в результате изменений воздуха, вызванных разницей температуры и давления. Примером может служить «эффект стопки», при котором более теплый и легкий воздух поднимается вверх и заменяется более холодным и плотным воздухом (см. рис. 4).; Рисунок 4; Несмотря на то, что скорость движения воздуха может быть низкой из-за тепловых сил (эффект дымовой трубы), этой скорости может быть достаточно как для подачи свежего воздуха, так и для конвекционного охлаждения ранней весной и поздней осенью. С приближением летних месяцев требуются большие силы ветра. Схемы ветра обеспечивают перепады давления, необходимые для перемещения большего объема воздуха через здание. Поскольку горячий воздух поднимается вверх, выпускайте воздух из салона как можно выше со стороны отрицательного или низкого давления (с подветренной стороны) и впускайте более холодный воздух как можно ниже (см. рис. 5).; Рисунок 5; Весенние и осенние ветры не так предсказуемы, как зимние, потому что они значительно различаются, когда через штат проходят системы высокого и низкого давления. К сожалению, они часто прекращаются ночью, когда наружный воздух самый прохладный.; Использование вентилятора создает гибридную систему вентиляции, которая может быть полезна для ночного охлаждения, когда естественное движение воздуха минимально (см. рис. 6). Весна и осень обычно имеют гораздо большие колебания суточной температуры, чем летом. Это смещение позволяет охлаждать здание в ночное время с помощью принудительной или естественной вентиляции.; Рисунок 6; Чем массивнее строительные материалы, тем дольше они будут поглощать и сохранять тепло в течение дня. В этом случае наиболее выгодно спускать тепло ночью, а днем закрывать здание. Дизайнер должен учитывать, что ночной воздух часто насыщен влагой. Эту проблему можно решить, пропуская ночной воздух только через пустотелые массивные материалы, а не через обитаемое пространство.; Конструкция здания будет создавать различные зоны высокого и низкого давления, а также водовороты. Форма здания может создавать области низкого и высокого давления, что также увеличивает скорость инфильтрации работающих окон или вентиляционных отверстий, используемых для вентиляции. Лучше всего вводить воздух как можно ниже и выпускать его как можно выше.; Зимние ветры способны отводить от здания большое количество тепла. Инфильтрация увеличивается за счет создания областей низкого и высокого давления вокруг здания. В большинстве районов Луизианы зимние ветры самые сильные. Здание должно быть хорошо изолировано и герметизировано, чтобы предотвратить потерю тепла. Здания могут быть размещены так, чтобы использовать другие здания для защиты от нежелательных зимних ветров.; 3. Вс.; К сожалению, Луизиана получает большой процент солнечной радиации летом, когда она не нужна, и меньшую часть зимой, когда она нужна. Однако преимущество заключается в том, что летом солнце находится высоко в небе и его легко скрыть. Зимой она ниже, что обеспечивает более глубокое проникновение через элементы окон здания (см. рис. 7). Расположение солнца имеет решающее значение для правильного проектирования с учетом климатических условий.; Рисунок 7; Потребность в искусственном охлаждении обычно возникает из-за того, что влажность и приток солнечного тепла слишком велики для комфортного проживания. Первый и самый важный принцип летнего дизайна – предотвратить или свести к минимуму приток солнечного тепла.; Затенение, изоляция и отражательная способность являются основными элементами дизайна. Важнее всего, прежде всего, не допускать попадания солнечных лучей на здание. Здания должны быть спроектированы как самозатеняющиеся. Обычно горизонтальные элементы на южной стороне и вертикальные элементы на восточной и западной сторонах здания являются полезными архитектурными элементами.; Здание должно реагировать на максимальное использование солнечного тепла зимой. Желательно, чтобы он был собран как можно раньше во второй половине дня. Дуга солнца в это время намного короче, чем летом, и намного ниже на небе.; Область к югу от здания должна отражать свет и тепло в здание. Это может быть достигнуто за счет светлого цвета земли. Необходимо соблюдать осторожность при проектировании, чтобы избежать бликов и перегрева летом.; Если у кого-то есть выбор, строительная площадка с южным уклоном наиболее выгодна для небольших зданий, потому что будет больше подвергаться воздействию солнца и лучше защищена от северных ветров. Кроме того, если доступ к солнечным лучам может стать проблемой в будущем, размещение здания в северной части участка, как правило, обеспечивает лучшую экспозицию.; 4) Растительность/ландшафтный дизайн.; Растительность является одним из величайших преимуществ участка для естественного и энергоэффективного дизайна. Существующая растительность не только полезна, ее можно добавлять, пересаживать или удалять. Несмотря на то, что для созревания может потребоваться время, ландшафт довольно гибкий. Выборочная посадка, с точки зрения скорости роста, может сократить элемент времени.; Растительность снижает температуру, обеспечивая защиту от бликов, пыли и эрозии. Следует проявлять осторожность, чтобы избежать размещения там, где корни могут повредить фундамент и забить дренажные линии, где листья могут заблокировать водосточные желоба и задержать влагу, и где желательное движение воздуха может быть резко уменьшено или направлено в неправильном направлении.; Затенение – одно из важнейших преимуществ ландшафтного дизайна. Как правило, наиболее полезным будет держать здание подальше от солнца в самые теплые месяцы года. Следует также учитывать потребность в солнце в холодные месяцы для дополнительного тепла. Лучше всего подходят лиственные деревья, так как летом они отращивают листья, а зимой теряют их.; Для затенения с южной стороны деревья должны располагаться слишком близко к зданию, потому что солнце стоит высоко в небе. Лучше всего растительность работает на восточной, северо-восточной, западной и северо-западной сторонах здания (см. рис. 8). Западная сторона более критична, потому что во второй половине дня небо обычно чистое, что дает наибольшую возможность для нагревания. Утреннее небо обычно пасмурное или туманное, и может быть ясно до 10:00 или позже.; Рисунок 8; Автостоянка должна быть затенена, особенно если она находится на той стороне, где будет вводиться естественная вентиляция. Затенение парковки снизит температуру окружающей среды. Новое, пористое структурное дорожное покрытие позволяет траве прорастать сквозь поверхность, тем самым снижая температуру.; Вентиляцию можно значительно улучшить с помощью растительности. Стратегии по увеличению вентиляции можно было бы лучше понять, если бы здание эксплуатировалось в течение одного сезона охлаждения. Перед проектированием ландшафтных моделей оценка фактического состояния окружающей среды на строительной площадке позволит лучше понять потенциал ландшафтного дизайна.; Воздух, поступающий в здание, должен проходить под высоким навесом или, по крайней мере, над травянистой территорией. Это обеспечит более прохладный воздух для вентиляции. Воздух проходит через лесистую местность и над ней по разным схемам. Движение воздуха ближе к земле на 25-50 процентов меньше, чем над деревьями. Небольшой разрез или расчистка создадут водовороты, которые могут заставить движение воздуха у земли двигаться в направлении, противоположном направлению преобладающих ветров (см. рис. 9).). Подобные эффекты могут возникать в городской местности из-за различий в формах зданий.; Рисунок 9; Растительность можно использовать для перенаправления потока воздуха и направления его в определенную область или место на участке. Также можно создать «эффект Вентури» для увеличения скорости движения воздуха в зоне конструкции (см. рис. 10).; Рисунок 10; Растительность не должна загораживать солнце в отопительный сезон. Старайтесь не допускать попадания всех деревьев на зимнюю солнечную дорожку, но если невозможно избежать использования деревьев, используйте лиственные деревья.; Растительность лучше всего использовать зимой для защиты здания от холодных ветров, уносящих тепло. Существует разница между защитой, обеспечиваемой ветрозащитными полосами, состоящими из растений, и защитой, обеспечиваемой сплошными экранами, заборами, стенами или зданиями. Степень укрытия зависит не только от высоты, но и от степени проходимости. Растительные материалы, которые пропускают определенное количество воздуха, вызывают меньшую турбулентность, чем сплошные экраны, и обеспечивают большую общую площадь укрытия от ветра.; Зона укрытия сразу за ветрозащитной полосой обеспечивает наибольшую защиту. Самая низкая скорость ветра будет наблюдаться на расстоянии примерно в три-четыре раза больше высоты экрана, в зависимости от его плотности (см. рис. 11). Чем более проницаем экран, тем короче расстояние до точки максимальной скорости ветра и тем ниже степень защиты. Необходимо позаботиться о том, чтобы зимние ветрозащитные полосы не препятствовали ветру, желаемому летом, весной и осенью.; Рисунок 11

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ 1:: Для указанного участка и расположения дома добавьте растительность на участок, чтобы обеспечить более энергоэффективный дизайн. Важно использовать затенение с весны до осени или ветер весной и осенью, а также защиту от зимних ветров. Вы хотели бы максимальное пребывание на солнце во время зимнего отопительного сезона.

ЗАДАНИЕ 2:: Заполните пропуски, используя слова или фразы ниже.; уменьшить; положительный или хороший; масса; стопка; низкий, высокий; вода; применение, защита; весна, осень; грунт; небольшой коммерческий или жилой дом; 1. Такие сооружения, как _________________________________ более чувствительны к климатическим условиям.; 2. Идея естественного энергосберегающего дизайна подразумевает использование _______________________________ элементов участка.; 3. Преимущество застройки в _________________________________ связано с постоянными комфортными температурами.; 4. Тепловое заземление лучше всего выполнять с использованием _________________________________ материалов, находящихся в непосредственном контакте с землей.; 5. Движение _________________________________________, подобно ветру, имеет свойство отводить тепло.; 6. Движение ветра можно рассматривать как летнее _________________________________ и зимнее __________________________.; 7. Естественная вентиляция обеспечивает охлаждение, необходимое для комфорта в течение большей части года.; 8. Время года, когда вентиляция наиболее эффективна, это _____________________________ и ________________________________.; 9. Подъем теплого воздуха называется ___________________________________ эффектом.; 10. Естественная вентиляция работает лучше всего, когда воздух поступает как можно ____________________________ и выбрасывается как можно больше ____________________________.