Ориентация здания, его размеры, и окна

Ориентация

В рассмотренных выше случаях (см.предыдущую статью данного раздела сайта x-dom.ru) потери и поступления энергии вследствие теплопередачи включают поступления тепла от солнечной радиации. Так как во всех вариантах окна зданий выходят на юг, то больщую часть энергии здание получает в результате накопления пассивной солнечной энергии. Для иллюстрации влияния ориентации окон на энергетический баланс приведем пример заглубленного здания (пример А) с окнами, ориентированными на три разные стороны. Во всех случаях площадь остекления составляет 35% площади стены.

В примере Л-3 (см. рис. 3.23, в конце статьи), где окна ориентированы на запад или восток, потери вследствие теплопередачи зимой намного больше (7135 кВт-ч), чем в примереЛ (4043 кВт-ч). Кроме того, при ориентации окон на восток-запад потери за счет теплопередачи летом значительно уменьшаются с 969 кВт-ч до 243 кВт-ч. Охлаждающий эффект земли, окружающей стены, снижается из-за большого количества солнечной радиации, получаемой восточной и западной стенами здания. Летом большое количество солнечной радиации не достигает южной стены, так как при высоком стоянии солнца эта стена затенена. Правильное затенение восточной и западной стен может уменьшить теплопоступления.

При ориентации окон на север (пример Л-Л), значительно увеличиваются потери тепла за счет теплопередачи по сравнению с потерями при южной ориентации окон в примере Л (4043 кВт-ч). Так как с севера солнечная радиация не поступает, окна становятся причиной дополнительных потерь энергии в зимнее время. В то же время отсутствие солнечной радиации увеличивает охлаждающий эффект в летнее время с 969 до 1105 кВт-ч. Безусловно, три рассмотренных случая представляют экстремальные условия. Ориентация, промежуточная между этими тремя, характеризуется более умеренными данными. 

Размеры здания

Выбор размеров здания зависит от возможности устройства необходимого числа оконных проемов, расположенных по одной стене; конфигурация его может быть иная, чем приведенная выше (10X14 м): более длинная и узкая. Для примера рассмотрим здание другой конфигурации (А-2) с той же площадью 140 м2, но с южной и северной стенами длиной 17,6 м, а восточной и западной длиной 7,9 м. В результате такого изменения планировки потери тепла зимой увеличились на 51 кВт-ч, а теплоотдача летом уменьшилась на 147 кВт-ч. Такие размеры, однако, еще приемлемы для заглубленного здания, если его сравнивать с наземным. Оба эти здания (А и А-2) имеют сравнительно простую конфигурацию, оказывающую не слишком большое влияние на энергетическую эффективность. При более сложной конфигурации увеличиваются поверхность ограждающих конструкций и, следовательно, теплопотери. 

Окна

В приведенном выше анализе рассматривалась только южная ориентация окон, при которой увеличивается поступление пассивной солнечной энергии и достигается максимальная эффективность здания, у которого три стены находятся в толще земли. Поскольку такая простая планировка не всегда может быть применима, весьма важно проанализировать влияние дополнительных оконных проемов. Сравнивались здания, приведенные в предыдущем примере А и четыре другие с различным расположением окон.

О влиянии окон уже упоминалось при сравнении заглубленного здания с возвышающимся двухэтажным. Площадь остекления сказывайся не только на уменьшении изоляции здания за счет уменьшения объема земляной засыпки но и на увеличении откры-т°й поверхности здания, подверженной влиянию внешних погодных условий. Таким образом, возможно весьма значительное уменьшение эффективности земляной засыпки. Последние цифры не включались в приведенный анализ, поэтому рассмотрим их теперь.

Как показано в примере А-5, устройство оконного проема, площадь которого составляет 5% поверхности северной стены, увеличивает теплопотери здания на 436 кВт-ч или на 10% общей величины теплопотерь. Кроме того, охлаждающий эффект стены летом уменьшается на 15% или 145 кВт-ч. Увеличение площади оконного проема в северной стене до 10% ведет к дальнейшему росту теплопотерь, составляющему значительную долю от потерь вследствие теплопередачи.

Влияние оконных проемов при западной и восточной ориентации стен носит совершенно иной характер, чем при северной, из-за прямого поступления солнечной радиации в здание. Дополнительные потери тепла через эти окна, как это показано в примерах А-7 и Л-8, меньше, чем их влияние на теплопередачу в летнее время. При площади окна 5% (вариант А-7) охлаждающий эффект стены уменьшается на 23%, между тем при площади окна 10% (вариант Л-8)—на 45% или 446 кВт-ч. Безусловно, эти цифры могут быть уменьшены при правильном затенении окон.

Если необходимо обеспечить дополнительное освещение или обзор не только с южной стороны здания, это следует сделать весьма тщательно и продуманно. В качестве альтернативы могут быть применены световые фонари. Однако в случае их неправильного решения потери энергии могут быть еще больше. Окна, ориентированные на север, восток и запад, обычно приводят к большим потерям энергии, но в то же время они улучшают комфортные условия помещения.