ГЕОМЕТРИЧНІ МЕТОДИ РЕГУЛЮВАННЯ ІНСОЛЯЦІЙНОГО РЕЖИМУ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ БУДІВЕЛЬ



Название:
ГЕОМЕТРИЧНІ МЕТОДИ РЕГУЛЮВАННЯ ІНСОЛЯЦІЙНОГО РЕЖИМУ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ БУДІВЕЛЬ
Тип: Автореферат
Краткое содержание:

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


 


У вступі подано відомості про сутність наукової задачі, і стан її вивчення, її теоретичне та практичне значення, необхідність проведення дослідження, мету і задачі дослідження, наукову новизну і практичне значення одержаних результатів.


У першому розділі проаналізовано досвід сучасної енергоефективної архітектури. Основними напрямами підвищення енергоефективності будівель є зменшення експлуатаційних витрат на опалення, кондиціонування й освітлення, та використання відновлюваних джерел енергії: сонця, вітру, різниці між сезонними температурами повітря та ґрунту, рекуперація теплових втрат. Народна архітектура ряду регіонів розв’язує задачі забезпечення умов комфорту в приміщенні традиційними засобами, що не в повній мірі відповідають сучасній типології архітектури та вимогам енергозбереження. Проектування енергоефективних будівель вимагає точного розрахунку їх енергетичних та експлуатаційних характеристик.


За сучасного стану дослідження процесів інсоляції виключно засобами однієї з дисциплін є неможливим. Тому, виходячи з мети роботи, у розділі проаналізовані роботи, присвячені інсоляції, не тільки з прикладної геометрії, але й з будівельної фізики, архітектури й гігієністики.


Дослідженням фізичних процесів у архітектурних об’єктах займається будівельна фізика Завдяки досягненням вітчизняної та світової будівельної фізики розроблено ряд нормативних методик, що дозволяють проводити розрахунки енергоефективності типових конструкцій з достатньою для масового будівництва оцінкою. Енергозбереження вимагає розробки сучасних покращених математичних моделей, що базуються на концепції сумарних енергетичних витрат будинку, що включають витрати на опалення, кондиціонування, освітлення та забезпечення інших побутових потреб. Тому ряд сучасних досліджень спрямовані на забезпечення найкращого ефекту від інсоляції як в санітарно-гігієнічному, так і в енергетичному аспектах.


Велику роль у становленні вітчизняної архітектурної світлотехніки відіграли праці Гусєва М.М., Кондратьєва К.Я., Оболенського Н.В., Скриля І.Н.,
Соболева В.В., Суханова І.А., Штейнберга О.Я., де узагальнюється досвід нормування інсоляції та методи сонцезахисту. Зокрема В.В. Соболевим запропоновано ряд формул для розрахунку інтенсивності прямої та розсіяної сонячної радіації в залежності від положення сонця, висоти спостерігача над рівнем моря та складу атмосфери. Роботи І.А. Суханова присвячені питанням забезпечення інсоляції та сонцезахисту в житлових приміщеннях в умовах спекотного клімату Середньої Азії. Важливими є досягнення закордонних дослідників Вернеску Д. та Ене А., Зоколея С.В., Леру Р., Маркуса Т.А. та Морріса Е.Н., Міссенара Ф.А.,
Сіка Ф., Тваровського М., Харкнесса Е. та Мехти М. В роботах Е. Харкнеса та
М. Мехти розглядаються методи побудови сонцезахисних пристроїв, що виключають інсоляцію приміщення протягом усього року, що є раціональним для країн зі спекотним кліматом, проте не підходить для житла в помірному кліматі.
У роботах Д. Вернеску та А. Ене, С.В. Зоколея визначаються періоди та відповідні їм області несприятливої інсоляції. Р. Леру та Ф.А. Міссенаром проведена велика робота з визначення впливу умов зовнішнього середовища на самопочуття та працездатність людини. Ф. Сік визначає пріоритетність сонцезахисту та пасивного сонячного опалення приміщень у різних типах клімату для створення в приміщеннях комфортного мікроклімату. У помірному кліматі є важливими обидва напрямки контролю сонячної радіації. Однак у всіх цих роботах не розглядаються особливості регулювання інсоляційного режиму енергоефективних будівель в умовах помірного клімату.


Питанням архітектурної світлотехніки присвячені праці сучасних фахівців з прикладної геометрії: Дворецького О.Т., Єршової Д.В., Підгорного О.Л., Пугачова Є.В., Рябова В.В., Сергейчука О.В., Сооронбаєва М.С. У працях О.Л. Підгорного запропоновано та розроблено геометричну модель добового конуса сонячних променів, який може перетворюватися, моделюючи явища відбиття чи заломлення. Ця модель використовується в розробках з геліоенергетики О.Т. Дворецького та його учнів, в системах освітлення приміщень відбитим світлом, розроблених
Є.В. Пугачовим. Окремим питанням застосування цієї моделі присвячені роботи
С.І. Орла та О.В. Кривенко. Дисертації М.С. Сооронбаєва та М. Садикова присвячені методам розрахунку інсоляції та формоутворення сонцезахисних пристроїв. Однак до цього часу у прикладній геометрії не досліджувалися принципи, за якими річна конгруенція сонячних променів поділяється на бажані та небажані промені.


Для розробки системи нормування інсоляції важливими є праці вітчизняних і закордонних гігієністів Акіменка В.Я., Галаніна Н.Ф., Гоффманн С., Данцига Н.М., Лазарева Д.Н., Мейера А. та Зейтца Е., Яригіна А.В., де досліджується біологічна дія сонячної та штучної радіації на людей, тварин та рослини.


Аналіз тенденцій сучасної енергоефективної архітектури виконано в працях Гертіса К., Грімма Ф., Кащенко Т.О., Кармоді Дж., Комова А., Компаньо А., МакЛеод В., Мартинова В.Л., Пападакіса А., Ренкенса Ю., Трішбергера П., де розглядаються найбільш характерні зразки сучасної архітектури, та архітектурних конструкцій, зокрема сучасних засобів контролю сонячної радіації – термін, що більш широко пояснює функції сонцезахисних пристроїв. Саме у цьому сенсі розглядаються сонцезахисні пристрої у подальших розділах дисертаційного дослідження.


У розділі проаналізовано залежності інтенсивності та спектрального складу сонячної радіації від доби року та часу, атмосферної маси та фізичних властивостей скління. Розглядається дія трьох основних компонентів сонячної радіації: видимого світла, інфрачервоного та ультрафіолетового випромінювання на мікроклімат приміщень та життєдіяльність організмів: зір, пігментацію, еритемну й бактерицидну дію, фотосинтез рослин тощо.


В архітектурному проектуванні традиційною є оцінка інсоляції за її тривалістю. Розрахунок тривалості може виконуватися суто графічними засобами, що найбільш безпосередньо відображають специфіку архітектурно-конструктивних рішень і найбільш підходять для рішення обернених задач на корегування архітектурних форм. Зазвичай розрахунок тривалості інсоляції приміщення зводиться до розрахунку тривалості інсоляції розрахункової точки і має вигляд співставлення об’єктів небесної сфери та навколишнього простору, що переносяться на площину носія тіньової маски методом подвійної проекції. Залежно від напряму проектуючих променів сонячні карти та тіньові маски класифікуються як ортогональні, стереографічні, ізодистантні, гномонічні, циліндричні та ін. Переваги, недоліки та області застосування даних проекцій проаналізовано у дисертації. Для побудов, що виконуються безпосередньо в роботі, використані стереографічні сонячні карти та тіньові маски з фокусом проеціюючих променів в надирі небесної сфери.


Графічний розрахунок є важливим етапом проектування та оцінки архітектурно-конструктивних рішень. Перевагами графічних методів розрахунку є наочність інформації, що стосується періоду інсоляції. Однак відомі графічні методи розрахунку можуть надавати інформацію лише про час інсоляції та деякою мірою про пропускну здатність геометричних сонцезахисних пристроїв, а не про енергетичні показники інсоляції.


Для виконання комплексної оцінки впливу інсоляції на мікроклімат потрібна кількісна оцінка дії інсоляції, зокрема теплової та бактерицидної. Результатом розрахунку повинна бути кількість променевої енергії або біологічна доза прямої сонячної радіації, отримана приміщенням крізь світлопрозорі отвори протягом доби чи іншого розрахункового періоду. Наступні розділи присвячені розробці такої методики розрахунку.


У другому розділі розглядаються і вдосконалюються графічні методи розрахунку інсоляції. Зараз використовується лише незначна частина інформації з тієї, що можна отримати з сонячних карт (рис. 1, а). Зокрема, не використовується можливість оцінки корисності інсоляції для формування комфортного мікроклімату приміщення.


 


Згідно з нормативними вимогами до умов комфорту в приміщенні визначаються ключові значення температури. Аналізуючи хід зміни температури, можна визначити періоди перегріву та необхідного опалення: час початку та кінця означених періодів в дні ключових дат, якими обрано 1,8,15 та 22 числа кожного місяця (рис. 1, б). Траєкторії ходу сонця та годинні лінії на сонячній карті можливо розглядати як криволінійну систему координат, в якій кожному моменту світлової частини року відповідає певна точка на сонячній карті. Це дає можливість нанести межі періодів на комплексну сонячну карту. Утворені ізотерми будуть межами зон бажаної та небажаної інсоляції. В роботі наведені приклади побудови комплексних сонячних карт для міст Києва та Ялти, як для міст в межах України, температурний режим яких суттєво відрізняється один від одного (рис. 1, в, г). При проектуванні світлопрозорих конструкцій перевага має віддаватися таким архітектурно-конструктивним рішенням, тіньова маска яких якомога більше закриває зону небажаної інсоляції, не закриваючи зону бажаної інсоляції.

 


Обновить код

Заказать выполнение авторской работы:

Поля, отмеченные * обязательны для заполнения:


Заказчик:


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины