Повышение экологической безопасности объектов строительства на стадии их проектирования за счет пассивного солнечного нагрева тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.19, кандидат наук Клевец Ксения Николаевна

• Клевец Ксения Николаевна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Клевец Ксения Николаевна

Введение

ГЛАВА 1. Анализ мирового и отечественного опыта повышения экологической безопасности объектов строительства с применением устройств пассивного солнечного нагрева

1.1 Состояние экологической безопасности урбанизированных территорий и требования правовых и нормативных документов

1.2 Влияние энергоэффективного строительства на состояние экологической безопасности урбанизированных территорий

1.3 Принципы и приемы проектирования энергоэффективных зданий в климатических условиях юга России

1.4 Типология и анализ мирового опыта проектирования зданий с применением устройств пассивного солнечного нагрева

Выводы по главе

ГЛАВА 2. Теоретические предпосылки обеспечения экологической безопасности объектов строительства за счет пассивного солнечного нагрева

2.1 Исходные предпосылки и гипотезы, принятые в работе

2.2 Предпроектная оценка гелиопотенциала участка строительства как одна из составляющих экологической безопасности объектов строительства

2.3 Алгоритм обеспечения экологической безопасности объектов строительства с использованием устройств пассивного солнечного нагрева

2.4 Моделирование показателей экологической и энергетической эффективности зданий с применением устройств пассивного солнечного нагрева в климатических условиях юга России

2.4.1 Построение карты изолиний градусо-суток отопительного периода для юга России

2.4.2 Построение карты изолиний солнечной радиации для юга России

2.4.3 Построение карты изолиний избытка тепловой энергии для юга России

Выводы по главе

ГЛАВА 3. Комплексная оценка экологической безопасности объектов строительства с применением устройств пассивного солнечного нагрева

3.1 Показатели комплексной оценки экологической безопасности объектов строительства с применением устройств пассивного солнечного нагрева

3.2 Оценка экологической безопасности объектов строительства с использованием объективных показателей устройств пассивного солнечного нагрева

3.2.1 Расчет энергетической эффективности устройств пассивного солнечного нагрева

3.2.2 Расчет экологической эффективности устройств пассивного солнечного нагрева

3.2.3 Расчет экономической эффективности устройств пассивного солнечного нагрева

3.2.4 Расчет показателя стоимости устройств пассивного солнечного нагрева

3.3 Оценка экологической безопасности объектов строительства с использованием субъективных показателей устройств пассивного солнечного нагрева

3.3.1 Оценка комфортности устройств пассивного солнечного нагрева

3.3.2 Оценка эстетической выразительности устройств пассивного солнечного нагрева

Выводы по главе

ГЛАВА 4. Методика повышения экологической безопасности объектов строительства за счет устройств пассивного солнечного нагрева

4.1 Методика повышения экологической безопасности объектов строительства на стадии их проектирования за счет применения устройств пассивного солнечного нагрева

4.2 Мероприятия по повышению экологической безопасности объекта строительства за счет применения устройств пассивного солнечного нагрева на примере города Ялта

4.2.1 Определение гелиопотенциала участка строительства на примере города Ялта

4.2.2 Пример предпроектного выбора целесообразного вида УПСН для объекта строительства, расположенного в г. Ялта

4.2.3 Пример проведения комплексной оценки экологической безопасности объектов строительства с применением устройств пассивного солнечного нагрева

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ТЕРМИНОВ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Исходные данные для построения карты изолиний градусо-суток отопительного периода для Южного и Северо-Кавказского федеральных округов

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Исходные данные для построения карты изолиний удельной суммарной солнечной радиации при действительных условиях облачности, поступающей на вертикальную поверхность южной ориентации за 1 час в отопительный период для Южного и Северо-Кавказского федеральных округов

ПРИЛОЖЕНИЕ В Данные о приведенном сопротивлении, коэффициенте затенения непрозрачными элементами и коэффициенте относительного пропускания солнечной радиации окон, балконных дверей и фонарей

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Исходные данные для построения карты изолиний избытка тепловой энергии в отопительный период для окон южной ориентации с минимально допустимым сопротивлением теплопередаче для Южного и СевероКавказского федеральных округов

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Справка о внедрении результатов исследований в

учебный процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Внедрение результатов исследований в СП 370.1325800.2017 «Устройства солнцезащитные зданий. Правила проектирования»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение экологической безопасности объектов строительства на стадии их проектирования за счет пассивного солнечного нагрева»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований. В настоящее время актуальны вопросы повышения экологической безопасности и снижения техногенного воздействия деятельности человека в строительном комплексе, экономии невозоб-новляемых ресурсов, освоения источников возобновляемой энергии.

Научное обоснование и разработка экологически безопасных, энергоэффективных, ресурсосберегающих технологий являются важным направлением в исследованиях по повышению экологической безопасности строительства и городского хозяйства.

Одним из способов повышения экологической безопасности и энергоэффективности зданий является использование солнечной энергии в виде пассивного солнечного нагрева, что соответствует целому ряду требований Федерального закона № 7-Ф3 «Об охране окружающей среды» (редакция, действующая с 1 марта 2017 года), в частности Статьи 36 «Требования в области охраны окружающей среды при проектировании зданий, строений, сооружений и иных объектов»; а также государственной программе Российской Федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики», разработанной Минэнерго России и утвержденной постановлением Правительства РФ от 15 апреля 2014 г. № 321, одной из задач которой является развитие энергосбережения и повышение энергоэффективности в строительной отрасли.

Для районов с высоким уровнем солнечной радиации (от 2000 до 2500 солнечных часов в год) повышение экологической безопасности объектов строительства за счет снижения выбросов углекислого газа, может быть достигнуто путем применения устройств пассивного солнечного нагрева (УПСН). Они представляют собой простые, удобные конструкции, которые часто применяется в

строительстве жилых домов, т.к. некоторые из них являются обязательным элементом зданий (например, окно или летнее помещение в южных регионах РФ). УПСН способствуют повышению энергоэффективности задний за счет использования экологически чистой возобновляемой солнечной энергии, а также снижению выбросов углекислого газа, образовывающегося при сжигании органического топлива для обогрева зданий, и потребления невозобновляемых источников энергии.

Однако, в настоящее время отсутствуют методики определения влияния УПСН на показатели экологической безопасности объекта строительства, а также методики предварительной оценки гелиопотенциала участка строительства, которые позволили бы выполнить предпроектный выбор наиболее целесообразного вида УПСН.

Все перечисленные качества УПСН свидетельствуют о том, что они являются энергоэффективными и ресурсосберегающими конструкциями, которые способствуют обеспечению экологической безопасности при разработке и усовершенствовании архитектурно-планировочных, компоновочных решений объектов различного назначения при их проектировании, возведении и реконструкции, что подтверждает актуальность темы исследований.

Степень разработанности темы исследования. Интерес к изучению вопросов обеспечения экологической безопасности и энергоэффективности нашел свое отражение в многочисленных исследованиях отечественных и зарубежных научных школ, в частности: Брэдшоу В., Бэйкера Н., Вайцзеккера Э., Изра-эля Ю.А., Колера Ш., Маркуса Т.А., Медоуз Д.Л., Морриса Э.Н., Мартынова В.Л., Сергейчука О.В., Файста В., Черешнева И.В, Шуберта Р., Шубина И.Л., Эрата Б. и др.

В Российской Федерации принцип приоритета экологической безопасности среды жизнедеятельности человека положен в основу современных исследований таких ученых как Алексашина В.В., Азаров В.Н., Бакаева Н.В., Гор-

дон В.А., Графкина М.В., Дворецкий А.Т., Емельянов С.Г., Ильичев В.А., Кол-чунов В.И., Леденёв В.И., Огородников И.А., Петрова З.К., Сапрыкина Н.А., Сидоренко В.Ф., Слесарев М.Ю., Теличенко В.И., Тетиор А.Н., Хомич В.А., Широков Е.Н., Щербина Е.В. и др.

Изучением влияния климата на архитектурно-планировочные решения биопозитивных объектов строительства, а также вопросами микроклимата в этих зданиях, приемам повышения энергоэффективности зданий, теплотехнических расчетов, влиянию солнечной радиации на тепловой баланс зданий посвящены труды Башмакова И.А., Берегового Л.Н., Бродач М.М., Гагарина В.Г., Ежова В.С., Козлова А.И., Козлова В.В., Коркиной Е.В., Михеева А.П., Соловьева А.К., Табунщикова Ю.А., Шилкина Н.В., Щукиной Т.В. и др.

Методы многокритериальной оценки объектов исследований разрабатывались многими отечественными и зарубежными специалистами, среди которых, в первую очередь, следует отметить российского ученого Азгальдова Г.Г., как основного автора квалиметрии - науки о комплексной оценке качества объектов, и американского математика Саати Т. - автора широко известного метода анализа иерархий, а также Варжапитяна А.Г., Федюкина В.К. и др. В работах Смирновой С.Н., Шеиной С.Г. и др. рассматривается применение метода многокритериальной оценки для выбора энергоресурсосберегающих решений, реализуемых на этапе проектирования жилых зданий.

Цель работы - повышение экологической безопасности объектов строительства за счет применения устройств пассивного солнечного нагрева и совершенствования их архитектурно-планировочных и конструктивных решений.

Объект исследования - научно-прикладные основы повышения экологической безопасности объектов строительства с использованием энергоэффективных архитектурно-планировочных проектных и конструктивных решений.

Предмет исследования - методы обеспечения экологической безопасности строительных объектов с применением энергоэффективных, ресурсосберегающих устройств пассивного солнечного нагрева.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Выполнить сравнительный анализ методов обеспечения экологической безопасности объектов строительства с применением устройств пассивного солнечного нагрева, а также методов оценки их экологической безопасности и энергетической эффективности.

2. Сформулировать научный подход к оценке гелиопотенциала участка строительства, как одной из составляющих экологической безопасности объектов строительства.

3. Построить алгоритм обеспечения экологической безопасности объектов строительства с использованием устройств пассивного солнечного нагрева.

4. Разработать показатели комплексной оценки экологической безопасности объектов строительства с применением устройств пассивного солнечного нагрева.

5. Разработать методику повышения экологической безопасности вновьстроящихся и реконструируемых объектов строительства за счет применения устройств пассивного солнечного нагрева.

Научная новизна заключается в том, что:

- предложен научный подход к оценке экологической безопасности объектов строительства с УПСН на основе сопоставления показателей экологической, энергетической и экономической эффективности различных видов УПСН;

- сформулирован научный подход к предпроектной оценке гелиопотенци-ала участка строительства относительно применения в размещаемых на нем объектах строительства УПСН;

- предложен алгоритм обеспечения экологической безопасности объектов строительства с использованием УПСН на основе разработанных карт изолиний климатических условий местности строительства;

- предложены показатели комплексной оценки экологической безопасности объектов строительства с применением УПСН и способы их расчета, включающие в себя параметры экологической эффективности, стоимости, комфортности и эстетичности.

Теоретическая значимость работы заключается в развитии новых методических подходов к созданию экологически безопасной городской среды путём повышения энергоэффективности новых и реконструируемых объектов строительства, за счёт использования ресурсосберегающих архитектурно-планировочных проектных решений с применением УПСН.

Практическая значимость полученных результатов заключается в следующем:

- предложенные способы повышения экологической безопасности при разработке и совершенствовании архитектурно-планировочных и конструктивных решений строительных объектов с применением энергоэффективных, ресурсосберегающих технологий пассивного солнечного нагрева могут послужить основой для устойчивого развития городов и поселений в климатических условиях юга России;

- применение предпроектной оценки гелиопотенциала участка строительства способствует рациональному выбору архитектурно-планировочных и технических решений по повышению экологической безопасности и энергоэффективности объектов строительства за счет применения УПСН;

- разработанный инструментарий в виде карт изолиний существенно упрощает и ускоряет процесс оценки экологической и энергетической эффективности светопрозрачной конструкции, применяемой для пассивного солнечного нагрева;

- предложенные способы математического и компьютерного моделирования УПСН являются универсальными и применимы для различных климатических условий и конструктивных решений УПСН, а также комплексной оценки

показателей экологической безопасности и энергоэффективности объектов строительства;

- разработанная методика повышения экологической безопасности объектов строительства за счет устройств пассивного солнечного нагрева, позволяет выполнить выбор лучшего вида УПСН для вновь строящегося или реконструируемого объекта строительства по результатам комплексной оценки экологической безопасности объектов строительства с применением УПСН.

Методология и методы исследования. В работе использованы следующие методы исследования: анализ опубликованных ранее материалов и электронных ресурсов по смежным отраслям науки - экология и экологическая безопасность, архитектурное проектирование, энергоэффективное проектирование, строительная физика, теплофизика, квалиметрия; расчет и построение геометрических и компьютерных моделей УПСН; геометрическое моделирование для предпроектной оценки гелиопотенциала участка застройки; использование математического моделирования для численного определения показателей повышения энергоэффективности и экологической безопасности зданий; использование системного анализа и квалиметрии для комплексной оценки объектов строительства с применением различных УПСН.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- алгоритм предпроектной оценки гелиопотенциала участка строительства по применению в размещаемых на нем объектах строительства УПСН;

- инструментарий для оценки экологической безопасности и энергоэффективности УПСН в виде карт изолиний климатических условий местности строительства, полученных на основе математического моделирования;

- алгоритм обеспечения экологической безопасности объектов строительства с использованием УПСН;

- показатели комплексной оценки экологической безопасности объектов строительства с применением УПСН;

- методика повышения экологической безопасности объектов строительства за счет применения УПСН.

Степень достоверности результатов работы. Достоверность научных положений и выводов обеспечена применением современных методов построения математических, геометрических и компьютерных моделей, теоретически обоснованных методов оценки теплотехнических потерь через оболочку здания и расчета теплопоступлений через светопрозрачные конструкции в соответствии с действующими строительными нормами и правилами.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на двух научных семинарах: ЮЗГУ (г. Курск, 1.07.2017 г.) и ОГУ (г. Орел, 15.09.2018 г.), а также на международных конференциях различных уровней: IX Крымская международная научно-практическая конференция «Геометрическое и компьютерное моделирование: энергосбережение, экология, дизайн» (г. Симферополь, НАПКС,

2012 г.); XV Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы геометрического моделирования» (г. Мелитополь, ТГАУ, 2013 г.); X Международная крымская конференция «Геометрическое и компьютерное моделирование: энергосбережение, экология, дизайн» (г. Симферополь, НАПКС,

2013 г.); II Всеукраинская научно-техническая конференция «Энергоэффективность в строительстве. Современные конструктивные системы, эффективные материалы и инженерное оборудование» (г. Киев, НИИСК, 2014 г.); Международная крымская научно-практическая конференция «Энергоресурсосбережение и экологическая безопасность» (г. Симферополь, НАПКС, 2014 г.), II Крымская международная научно-практическая конференция «Энергоресурсосбережение и экологическая безопасность» (г. Симферополь, КФУ АСиА, 2015 г.), III Крымская международная научно-практическая конференция «Безопасность среды жизнедеятельности» (г. Симферополь, КФУ АСиА, 2016 г.), Научно-практическая конференция с международным участием «Экологическая, промышленная

и энергетическая безопасность - 2017» (г. Севастополь, СевГУ, 2017 г.), IV Международная научно-практическая конференция «Методология безопасности среды жизнедеятельности» (г. Симферополь, КФУ АСиА, 2017 г.).

Реализация результатов работы. Материалы исследований использовались при выполнении НИР:

- По плану ФНИ Российской академии архитектуры и строительных наук и Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации с 2018 года в рамках НИР 7.6.6. «Научные основы методологии повышения энергетической эффективности и экологической безопасности строительной отрасли юга России за счет пассивного солнечного нагрева зданий».

- «Разработка методики проектирования энергоэффективного одноквартирного дома для климатических условий Крыма». Решение президиума ВР АРК от 04.02.2014 № 1587 - 6/12 «О назначении грантов Автономной республики Крым молодым учёным».

- Разработанные модели климата РФ и алгоритм описания климатических условий нашли отражение и применение при составлении Свода Правил 1325800.2017 «Устройства солнцезащитные зданий. Правила проектирования», утвержденного приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 5 декабря 2017 г. № 1615/пр.

- По запросу № 171168 от 12.12.2012 в НАПКС (в настоящее время - структурное подразделение АСиА, ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского) был выполнен проект по реконструкции строящегося здания в г. Ялта по ул. Рабочая 33-а, ООО «АрхПлейнинг груп», с целью приведения его в соответствие с требованиями санитарно-гигиенических норм по инсоляции.

Результаты диссертационного исследования нашли свое применение при составлении рабочих программ, при чтении курсов лекций и практикумов для студентов архитектурно-строительного факультета Академии строительства и архитектуры (структурное подразделение) ФГАОУ ВО «Крымский федеральный

университет имени В.И. Вернадского», обучающихся по направлению подготовки бакалавров «Строительство» и «Градостроительство» профилей «Промышленное и гражданское строительство», «Производство строительных конструкций, изделий и материалов», «Градостроительное проектирование», по направлению подготовки магистров «Строительство» профиля «Энергоэффективные умные здания и сооружения».

Использование предложенных в исследовании алгоритмов предпроектной оценки гелиопотенциала участка строительства, обеспечения экологической безопасности объектов строительства с использованием УПСН, построения карт изолиний климатических условий, комплексной оценки экологической безопасности устройств пассивного солнечного нагрева и методики повышения экологической безопасности объектов строительства за счет устройств пассивного солнечного нагрева позволяют расширить профессиональные знания и навыки при изучении дисциплин: «Энергоэффективность зданий и сооружений», «Пассивная низкоэнергетическая архитектура (отопительный период)», «Пассивная низкоэнергетическая архитектура (период охлаждения)», «Строительная климатология».

Публикации. По теме представленных в работе исследований опубликовано 13 научных работ, в том числе 9 статей в журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки России для опубликования основных научных результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата наук, 1 статья в журнале, индексируемом в базе Scopus.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения. Работа изложена на 172 страницах, из них 124 основного текста. Содержит 44 рисунка, 27 таблиц, список литературы из 138 источников и шесть приложений.

ГЛАВА 1. Анализ мирового и отечественного опыта повышения экологической безопасности объектов строительства с применением устройств пассивного солнечного нагрева

В настоящее время актуальны вопросы повышения экологической безопасности и снижения техногенного воздействия деятельности человека в строительном комплексе, экономии невозобновляемых ресурсов, освоения источников возобновляемой энергии. В первой главе представлен обзор литературы по основным методам и результатам исследований в области экономии органического топлива за счет использования экологически чистой солнечной энергии в проектных решениях зданий.

Научное обоснование и разработка экологически безопасных, энергоэффективных, ресурсосберегающих технологий являются важным направлением в исследованиях по повышению экологической безопасности строительства и городского хозяйства.

1.1 Состояние экологической безопасности урбанизированных территорий и требования правовых и нормативных документов

Концепция биосферной совместимости рассматривает принципиально новый подход к градостроительству, ориентированный на создание биосферно-совместимых поселений.

Вместо традиционных критериев и механизмов регрессивного и деградационного развития отраслей, построенных на теории расширенного экономического воспроизводства, предлагаются критерии и механизмы прогрессивного саморазвития регионов (прогрессивное развитие людей, технологий, организаций и биосферы), опирающихся на воспроизводстве главной производительной силы - чистой (лишенной загрязнений) части биосферы [41]. Созданию биосферосовместимой городской среды способствует

повышение экологической безопасности урбанизированных территорий, которую можно достичь путем повышения энергетической эффективности зданий и сооружений. Одним из способов повышения энергоэффективности является пассивный солнечный нагрев (рисунок 1.1). Повышение энергетической эффективности зданий за счет экологически чистой энергии солнца полностью соответствует принципам доктрины градоустройства и расселения [42].

экологическая безопасность

снижение расхода невозобновляемых источников энерергии для отопления и охлаждения здания. Снижение выбросов С02

повышение энергетической эффективности за счет применения устройств пассивного солнечного нагрева

Рисунок 1.1. Энергоэффективное строительство и пассивный солнечный нагрев, как способы повышения экологической безопасности объектов

строительства

В работе [108] дано содержание и определение архитектурно-строительной экологии, которая занимается экологичными, устойчивыми и здоровыми городами. Автор обращает внимание специалистов - архитекторов и строителей на то, что перед ними «стоят две важнейшие задачи: создать высокое качество жизни и одновременно обеспечить экологичность городов, снизить поступление загрязнений в среду и достичь экологического равновесия между городами и природой». В своей книге [109] автор рассматривает комплексные решения повышения экологической безопасности городской среды - начиная от экологии строительной площадки и заканчивая экологической паспортизацией здания. Здесь же описаны основные пассивные системы солнечного отопления, которые легли в основу исследований данной диссертации.

В книге [110] автор рассматривает использование доступных видов возобновляемых источников энергии как один из параметров экологичной архитектуры, направленной на создание красивой, здоровой и благоприятной среды для обитания. Такая среда будет способствовать экологическому образованию и воспитанию жителей.

В работе [2] отмечено, что за год на нашу планету в виде солнечной энергии поступает около 100 триллионов тонн условного топлива, при этом потребность человечества в энергии в 10 тысяч раз меньше.

Для районов с высоким уровнем солнечной радиации - от 2000 до 2500 солнечных часов в год (рисунок 1.2) повышение энергетической эффективности зданий может обеспечиваться за счёт использования устройств пассивного солнечного нагрева [26, 48]. УПСН способствуют улучшению экологической обстановки в городах и поселениях за счет того, что они позволяют снизить объем выбросов углекислого газа, образовывающегося при сжигании органического топлива для обогрева зданий, а также объем потребления невозобновляемых источников энергии, что ведет к снижению нагрузки на городские тепло-электросети, которые не успевают справляться с потребностями растущего города.

Рисунок 1.2. Среднегодовое количество солнечных часов [132]

Недавние политические события, в результате которых Украина прекратила поставку электричества в Крым в 2015 году, наглядно продемонстрировали, как сильно зависит современное общество от энергетических источников. Из-за прекращения электроснабжения зданий и предприятий не только была нарушена или прекратилась вовсе работа многих общественных организаций и заведений, но также многие жители остались без воды и отопления, потому что эти элементарные для современного мира блага цивилизации обеспечивались работой электрических приборов. Поскольку события происходили осенью, отсутствие отопления на протяжении долгого периода стало для многих серьезной проблемой. При этом, стоит отметить, что в климатических условиях Крыма пассивный солнечный нагрев зданий мог бы существенно облегчить ситуацию.

До последнего времени идея использования солнечной энергии для отопления здания не имела уровня государственной важности и не распространялась в широкие массы, оставаясь индивидуальным решением застройщика. Так же, как и естественное охлаждение здания в жаркий период. Наиболее популярное решение этой задачи - установка кондиционера, которое, в свою очередь, ведет к увеличению энергопотребления. Но правительством Российской Федерации было принято постановление от 15 апреля 2014 г. N 321 «Об утверждении государственной программы Российской федерации «Энергоэффективность и развитие энергетики»», одной из задач которой является развитие энергосбережения и повышение энергоэффективности в строительной отрасли [68, 73].

Целью государственной программы «Энергоэффективность и развитие энергетики» является надежное обеспечение страны топливно-энергетическими ресурсами, повышение эффективности их использования и снижение антропогенного воздействия топливно-энергетического комплекса на окружающую среду, что соответствует цели Энергетической стратегии России на период до 2030 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации

от 13 ноября 2009 г. N 1715-р [72], касающейся создания инновационного и эффективного энергетического сектора страны, адекватного потребностям в энергоресурсах растущей экономики и внешнеэкономическим интересам России.

В соответствии со Статьей 36 «Требования в области охраны окружающей среды при проектировании зданий, строений, сооружений и иных объектов» Федерального закона «Об охране окружающей среды» (редакция, действующая с 1 марта 2017 года): «При проектировании зданий, строений, сооружений и иных объектов должны учитываться нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду, предусматриваться мероприятия по предупреждению и устранению загрязнения окружающей среды, применяться ресурсосберегающие, малоотходные, безотходные и иные технологии, способствующие охране окружающей среды, восстановлению природной среды, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов». Повышение экологической безопасности и энергетической эффективности зданий за счет использования энергии солнца полностью соответствует данному требованию Федерального закона «Об охране окружающей среды» [66].

В развитых странах современного мира распространены так называемые «зеленые» стандарты. Вопросами их разработки в России занимаются следующие организации: Совет по экологическому строительству (RuGBC), Совет по экоустойчивой архитектуре Союза архитекторов России, Национальное объединение строителей (НОСТРОЙ), Государственная корпорация «Олимпстрой», НП «Центр экологической сертификации - ЗЕЛЕНЫЕ СТАНДАРТЫ» [102].

На основе опыта зарубежных стран в области оценки экологически чистого и устойчивого развития строительства, в России была разработана и введена в действие в 2011 году рейтинговая система оценки устойчивости среды обитания [101]. Данный стандарт опирается на наиболее популярные в мире методы оценки зданий и сооружений как среды обитания человека:

1. LEED - руководство по энергетическому и экологическому проектированию, разработанное ASHRAE и Советом по архитектуре и строительству «зеленых» зданий (США). В этом руководстве разработаны универсальные инструменты и критерии оценки энергоэффективности экологически чистых и устойчивых зданий. Данное руководство содержит шесть разделов: территория под застройку, энергия и атмосфера, водопользование, материалы и ресурсы, внутреннее качество воздуха, инновации, а также приводит практику строительства энергоэффективных, экологически чистых и жизнеустойчивых зданий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Клевец Ксения Николаевна, 2019 год

р тура

ь т с о X о

рс

е,

п т,

^ 9

(О N

О

с

ь л е т и

*

лй ое « X од

ре р

1-н о

X оо

£ V'

та

в ви

* £ °

к 2 (ПО § К О

и сг о

ао а н

сз

а

ра й р

е п

е т

«

X

д е

е

к

а

ед

ре о

и £

« со ео рв с й

оо р

тура р

2

3

4

5

7

Республика Крым

Ай-Петри

44,45

34,05

210

Клепинино

45,52

34,18

157

Симферополь

44,95

34,1

154

Феодосия

45,03

35,38

142

Ялта

44,49

34,16

126

Керчь

45,21

38,28

155

Севастополь

44,37

33,31

136

0,7

2,0

2,6

3,4

5,1

2,6

4,7

4053

2826

2680

2357

1877

2697

2081

я и а

а р

е

д

е Фе

%

к с й и с с о Р

Краснодарский край

Красная Поляна

43,68

40,21

153

Краснодар

45,04

38,97

145

Приморско-Ахтарск

46,3

38,1

154

Сочи

43,6

39,73

94

Тихорецк

45,51

40,7

156

2,9

2,5

1,5

6,6

1,2

2616

2538

2849

1260

2933

Республика Адыгея

Майкоп

44,6

40,1

148

2,3

2620

Ростовская область

Миллерово

48,55

40,23

179

Ростов-на-Дону

47,23

39,72

166

Таганрог

47,24

38,87

165

■1,7

-0,1

3884

3337

3300

Волгоградская область

Волгоград

48,71

44,51

176

Камышин

50,5

45,24

185

Котельниково

47,37

43,8

176

Новоаннинский

50,5

42,16

191

Эльтон

49,1

46,67

177

-2,3

-3,5

■1,6

-3,4

-3,2

3925

4348

3802

4469

4106

Республика Калмыкия

Элиста

46,3

44,28

169

-1

3549

Астраханская область

Астрахань

46,36

48,06

164

Верхний Баскунчак

48,13

46,43

174

-2,5

3915

1

6

8

0

Украина Азербайджанская Республика Республика Армения Российская Федерация -

Херсонская область Тамбовская область Саратовская область Пензенская область Липецкая область Воронежская область Белгородская область Чеченская республика Республика Дагестан Республика Северная Осетия-Алания Карачаево-Черкесская Республика Ставропольский край ю

Херсон Геническ Аскания-Нова Баку Спитак Степанаван Сисиан Севан Ехегнадзор Ереван Ванадзор Тамбов Саратов Балашов Александров Гай Пенза Земетчино Липецк Воронеж Белгород Грозный Южно-Сухок-умск Махачкала Дербент Владикавказ Нальчик Ставрополь Пятигорск Невинномысск Кисловодск Арзгир LtJ

46,64 46,18 46,27 40,41 40,7 44,38 46,03 40,5 LtJ JO ON 40,18 40,81 52,72 51,59 51,33 50,8 53,23 53,29 52,6 51,68 50,6 43,32 44,39 42,9 42,06 43,02 43,49 45,04 44,04 44,38 43,9 44,22

32,61 34,8 33,52 49,87 44,16 39,5 44,95 45,33 44,5 44,4 41,44 45,96 43,81 48,34 42,36 39,57 39,21 36,6 45,68 45,38 47,5 48,28 44,67 43,6 41,97 43,05 41,56 42,7 44,13

о\ LtJ ON ON ю 00 00 VO 00 VO ю UJ 00 о 00 о ю о 00 00 о UJ 00 ю о о ю о о ю о ю о о о о LtJ 00 ON о ON 00 ON 00 о\ 00 о ON LtJ о\

- - JO JO Ъ\ JO to JO "о JO ¿J ¿J ¿J ¿J Ъо ¿J JNJ "о JO "о JO Ъо LtJ JO JO Ъ\ JO о JO JO Ъо JO ■<i

3097 2995 3135 1669 3662 3667 3761 4686 2886 2660 3474 4764 4418 4536 4471 4820 4760 4727 4275 4183 3037 3014 2491 2249 3262 3259 3276 3465 3343 3437 3244 00

Ul

1 2 3 4 5 6 7 8

Запорожская Запорожье 47,83 35,14 166 0,3 3270

область Кирилловка 46,37 35,34 174 -0,4 3550

Донецкая об- Донецк 48,1 37,48 176 -0,9 3678

ласть

Киевская об- Киев 50,42 30,52 176 0,6 3414

ласть

Луганская об- Луганск 48,57 39,3 172 -0,8 3578

ласть

Харьковская Лозовая 48,89 36,29 176 -1,3 3749

ей К область Харьков 49,99 36,23 179 -1,5 3849

К ей И ^ Днепропетров- Днепропетровск 48,46 35,04 172 -0,6 3543

ская Комиссаровка 48,4 35,03 175 -0,6 3605

область Кривой Рог 47,91 33,39 170 -0,2 3434

Николаевская Николаев 46,98 31,99 160 0,9 3056

область

Одесская об- Измаил 45,35 28,83 153 1,9 2769

ласть Любашевка 47,84 30,26 171 -0,2 3454

Одесса 46,48 30,72 158 1,7 2891

Сарата 46,01 29,41 157 1,6 2889

Полтавская об- Полтава 49,58 34,55 177 -1,3 3770

ласть

ей Атырауская Атырау 47,09 51,92 177 -3,4 4142

И К ч н а т область Ганюшкино 46,6 49,27 174 -1,9 3811

ю ^ с хса Западно-Казах- Джамбейты 44,57 34,6 192 -5,9 4973

с с <и % аК станская об- Уральск 51,23 51,39 198 -5,9 5128

Рч ласть

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Исходные данные для построения карты изолиний удельной суммарной солнечной радиации при действительных условиях облачности, поступающей на вертикальную поверхность южной ориентации за 1 час в отопительный период для Южного и Северо-Кавказского федеральных округов

Показатель В.д. С.Щ. продолжительность отопительного периода, сут. продолжительность отопительного периода, мес. прямая солнечная радиация на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности в /-м месяце отопительного периода, Si*"", МДж/м2

Город апрель, IV март, III февраль, II январь, [ декабрь, XII ноябрь, XI октябрь, X

Сочи 39,73 43,60 94 3 0 0 96 70 58 0 0

Баку - Артем -Остров 49,87 40,41 112 4 0 166 96 71 66 114 0

Ялта - Никитский сад 34,16 44,49 126 4 0 166 74 53 45 77 0

Махачкала 47,50 42,90 144 5 0 125 68 47 42 68 0

Краснодар 38,97 45,04 145 5 0 153 71 50 24 58 0

Астрахань 48,06 46,36 164 5,5 304 186 100 56 35 67 180

Кишинев 28,86 47,01 162 5,5 220 131 61 49 30 42 148

Одесса 30,72 46,48 158 5,5 245 134 59 39 29 40 147

Геническ -Аскания-Иова 34,80 46,18 161 5,5 216 139 58 44 26 45 157

Херсон 32,61 46,64 163 5,5 222 145 57 41 26 40 150

Волгоград 44,51 48,71 176 6 242 158 77 38 19 47 130

Киев - Борисноль 30,52 50,45 176 6 198 126 50 31 14 28 100

Полтава 34,55 49,58 177 6 207 116 65 38 15 30 113

Пятигорск 43.05 44,04 175 6 212 130 87 70 51 70 166

Воронеж 39,21 51,68 190 6,5 173 105 61 28 16 33 91

H О)

и tr S

E

Se

a

CD

S о

to

to и

m ч о

о to о и

hd P

hd CD

о

a

ai й

s «

s

2Г

O)

ai

s

s

M

H p

ai

s

с p

tri

О

M

о о и м

О)

л

S

s

ë s

¡a

a s

O)

Se о H

и s

H O)

и tr s E

X о О

Ul

о

1 кисазатель суммарная солнечная радиация на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности в ¿-м месяце отопительного периода, !ю'\ МДж/м- рассеянная солнечная радиация на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности в г-м месяце отопительного периода, Нс>г, МДж/м2

Город апрель, IV март, Ш февраль, 11 январь, 1 декабрь, XII ноябрь, XI октябрь, X апрель, IV март, III февраль, II январь, I декабрь, XII ноябрь, XI октябрь, X

Сочи 0 0 211 152 131 0 0 0 0 115 82 73 0 0

Баку - Артем -Остров 0 378 228 176 159 222 0 0 212 132 105 93 108 0

Ялта - Никитский сад 0 342 178 127 107 164 0 0 178 104 74 63 88 0

Махачкала 0 321 188 144 124 162 0 0 197 1 19 97 82 94 0

Краснодар 0 327 188 130 86 134 0 0 175 1 17 80 63 76 0

Астрахань 528 371 202 137 94 144 301 224 185 102 81 60 77 120

Кишинев 460 303 166 126 92 1 17 281 239 173 105 78 62 75 133

Одесса 465 306 160 114 89 118 282 230 172 100 75 60 78 135

Геиическ -Аскания-Нова 458 326 169 130 83 125 292 242 186 111 86 50 80 137

Херсон 458 327 167 118 84 117 286 236 182 ПО 77 59 77 130

Волгоград 482 337 193 110 73 108 256 239 179 116 72 53 61 126

Киев - Борисполь 425 304 161 107 66 89 220 227 178 111 76 52 62 120

Полтава 407 279 158 103 59 87 228 200 165 93 65 44 57 110

Пятигорск 443 334 227 179 135 161 299 231 204 140 109 84 91 134

Воронеж 391 303 171 99 63 87 204 218 198 1 10 71 47 54 1 13

1 Указатель Коэффициент пересчета прямой солнечной радиации с горизонтальной поверхности на вертикальную /-го месяца отопительного периода для южной ориентации, кы Альбедо деятельной поверхности в 1-м месяце отопительного периода, А?а1%

Город апрель, IV март, III февраль, II январь, I декабрь, XII ноябрь, XI октябрь, X апрель, IV март, III февраль, II январь. I декабрь, XII ноябрь. XI октябрь, X

Сочи 0,60 1,03 1,70 2,50 2,80 2,20 1,45 0 0 24 25 22 0 0

Баку - Артем -Остров 0,51 0,92 1.50 2,15 2,40 1,85 1,20 0 20 22 24 21 20 0

Ялта - Никитский сад 0,60 1,03 1,70 2,50 2,80 2,20 1,45 0 20 25 27 22 21 0

Махачкала 0,54 1,00 1,60 2,25 2,60 2,05 1.30 0 28 37 39 29 28 0

Краснодар 0,63 1,08 1,85 2,85 3,10 2,40 1,50 0 19 26 37 28 18 0

Астрахань 0,63 1,08 1,85 2,85 3,10 2,40 1,50 20 22 36 42 32 23 20

Кишинев 0,68 1,20 2,00 3,20 3,60 2,60 1,60 16 24 38 44 33 20 18

Одесса 0,63 1,08 1,85 2,85 3,10 2,40 1,50 16 18 23 32 22 17 17

Геническ -Аскаиия-Нова 0,63 1,08 1.85 2,85 3,10 2,40 1,50 18 22 34 36 25 19 18

Херсон 0,63 1,08 1,85 2,85 3,10 2,40 1,50 18 20 28 35 27 20 21

Волгоград 0,68 1,20 2,00 3,20 3,60 2,60 1,60 15 36 55 60 44 25 19

Киев -Борисполь 0,73 1,30 2,20 3,50 4,10 2,90 1,75 16 34 57 60 48 29 20

Полтава 0,73 1,30 2,20 3,50 4,10 2,90 1,75 20 40 56 58 47 31 22

Пятигорск 0,60 1,03 1,70 2,50 2,80 2,20 1,45 17 30 45 48 39 23 19

Воронеж 0,78 1,40 2,35 4,00 4,70 3,20 1,85 20 55 70 70 63 39 23

Показатель Удельная суммарная солнечная радиация на вертикальную поверхность при действительных условиях облачности в час, , Вт/м2 Суммарная солнечная радиация на вертикальную поверхность при действительных условиях, облачности за отопительный период, дг\ кВт/м2 Суммарная солнечная радиация на вертикальную поверхность при действительных условиях облачности за отопительный период, <2Г, МДж/м2

Город

Сочи 89,69 192,87 694,33

Баку - Артем - Остров 93,19 269,18 969,04

Ялта - Никитский сад 78,09 225,55 811,99

Махачкала 79.14 286,42 1031,11

Краснодар 77,74 281,07 1011,85

Астрахань 96,62 384,42 1383,93

Кишинев 82,19 328,01 1180,82

Одесса 71,85 286.68 1032,05

Геническ -Аскания-Нова 76,28 304,25 1095,31

Херсон 73,97 295,15 1062,55

Волгоград 88,34 383,43 1380,36

Киев - Борисполь 76,23 331,48 1193,33

Полтава 78,63 341,49 1229,38

Пятигорск 99,91 434,67 1564,81

Воронеж 84,78 398,97 1436,30

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Данные о приведенном сопротивлении, коэффициенте затенения непрозрачными элементами и коэффициенте относительного пропускания солнечной радиации окон, балконных дверей и фонарей

Таблица В.1 Приведенное сопротивление теплопередаче , коэффициент затенения непрозрачными элементами т1, коэффициент относительного пропуска-

ния солнечной радиации т2 окон, балконных дверей и фонарей (Талица Л.1 СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий)

№ п.п. Заполнение светового проема Свето] фозрачные конструкции

в деревя 11ХВ пе чных или ■>еп летах в алюминиевых переплетах

м2-°С/Вт XI 12 «5. м2-°СУВт Т| 12

1 2 3 4 5 6 7 8

1 Двойное остекление из обычного стекла в спаренных переплетах 0,40 0,75 0,62 - 0,70 0,62

2 Двойное остекление с твердым селективным покрытием в спаренных переплетах 0,55 0,75 0,65 - 0,70 0,65

3 Двойное остекление из обычного стекла в раздельных переплетах 0,44 0,65 0,62 0,34 0,60 0,62

4 Двойное остекление с твердым селективным покрытием в раздельных переплетах 0,57 0,65 0,60 0,45 0,60 0,60

5 Блоки стеклянные пустотные (с шириной швов 6 мм) размером, мм: 194x194x98 2544x244x98 0,31 0,33 0,90 0,90 0,40 (без переплета) 0.45 (без переплета)

6 Профильное стекло коробчатого сечения 0,31 0,90 0,50 (без переплета)

7 Двойное из органического стекла для зенитных фонарей 0,36 0,90 0,9 - 0,90 0,90

8 Тройное из органического стекла для зенитных фонарей 0,52 0,90 0,83 - 0,90 0,83

9 Тройное остекление из обычного стекла в раздельно-спаренных переплетах 0,55 0,50 0,70 0,46 0,50 0,70

10 Тройное остекление с твердым селективным покрытием в раздельно-спаренных переплетах 0,60 0,50 0,67 0,50 0,50 0,67

1 1 Однокамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла: обычного с твердым селективным покрытием с мягким селективным покрытием 0,35 0,51 0.56 0,80 0,80 0,80 0,76 0,75 0,54 0,34 0,43 0.47 0,80 0,80 0,80 0,76 0,75 0.54

12 Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла: обычного (с межстекольным расстоянием 8 мм) обычного (с межстскольным расстоянием 12 мм) с твердым селективным покрытием с мягким селективным покрытием с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном 0,50 0,54 0,58 0,68 0,65 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,74 0,74 0,68 0.48 0,68 0,43 0,45 0,48 0,52 0,53 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0.74 0,74 0.68 0,48 0.68

№ п.п. Заполнение светового проема С вето прозрачные конструкции

в деревянных или ПХВ переплетах в алюминиевых переплетах

м2-°С/Вт Т1 Т2 м2-°С/Вт 12

1 2 3 4 5 6 7 8

13 Обычное стекло и однокамерный стсклопакет в раздельных переплетах из стекла: обычного с твердым селективным покрытием с мягким селективным покрытием с т вердым селективным покрытием и заполнением аргоном 0,56 0,65 0,72 0,69 0,60 0,60 0,60 0,60 0,63 0,58 0,51 0,58 0,50 0,56 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,63 0,58 0,58 0,58

14 Обычное стекло и двухкамерный стсклопакет в раздельных переплетах из стекла: обычного с твердым селективным покрытием с мягким селективным покрытием с твердым селективным покрытием и заполнением ар-юном 0,65 0,72 0,80 0,82 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,56 0,36 0,56 - 0,60 0,58 0,58 0,58 0,60 0,56 0,56 0,56

15 Два однокамерных стсклопакет а в спаренных переплетах 0,70 0,70 0,59 - 0,70 0,59

16 Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах 0,75 0,60 0,54 - 0,60 0,54

17 Чстырехслойное остекление из обычного стекла в двух спаренных переплетах 0,80 0,50 0,59 - 0,50 0,59

Примечания

1. Значения приведенного сопротивления теплопередаче, указанные и таблице, допускается применять в качестве расчетных при отсутствии этих значений в стандартах или технических условиях на конструкции или не подтвержденных результатами испытаний.

2. К мягким селективным покрытиям стекла относят покрытия е тепловой эмиссией менее 0.15, к твердым (К-стекло) - 0,15 и более,

3. Значения приведенного сопротивления теплопередаче заполнений световых проемов даны для случаев, когда отношение площади остекления к площади заполнения светового проема равно 0,75.

4. Значения для окон со стеклопакетами приведены:

- для деревянных окон при ширине переплета 78 мм;

- для конструкций окон в ПВХ переплетах шириной 60 мм с тремя воздушными камерами.

При применении ПВХ переплетов шириной 70 мм и с пятью воздушными камерами приведенное сопротивление теплопередаче увеличивается на 0,03 м^С/Вт;

- для алюминиевых окон значения приведены для переплетов с термическими вставками.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

Исходные данные для построения карты изолиний избытка тепловой энергии в отопительный период для окон южной ориентации с минимально допустимым сопротивлением теплопередаче для Южного и Северо-Кавказского федеральных округов

Таблица Г.1 Удельный избыток тепловой энергии за 1 час в отопительный период через окна южного фасада для городов РФ, Азербайджанской Республики и Украины

Страна Российская Федерация Азербайджанская Республика Украина

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 12 13 14 15