Введение к работе
Актуальность работы: развитие совремешюй цивилизации привело человечество к пониманию необходимости проектирования и строительства «экологического жилища», жилища, в котором приоритеты отдаются не только тому, как строить быстро и дешево, а как строить так, чтобы микроклимат жилых помещений был наиболее приближен к условиям, дающим возможность для здорового развития человека в гармонии с окружающим миром.
Разумеется, в настоящее время невозможно полностью оградить человека от действия всех вредных факторов, используя только «чистые», с экологической точки зрения, технологии, строительные материалы или отдаляя здания от неблагоприятных мест. Потребность в жилье вынуждает закрывать глаза на многие проблемы комфорта и экологии, и одновременно накладывает на проектировщика огромную ответственность по выбору оптимального варианта решения жилой среды с учетом оценки всего комплекса негативных факторов.
Особое значение приобретают инженерные и архитектурные решения, снижающие влияние неблагоприятных воздействий. Однако для принятия таких решений требуется изучение всего комплекса проблем строительной экологии, относящихся не только к области строительства, но и к области физики, психологии, социологии, медицины, биологии. Такие задачи доступны только большим коллективам ученых различных специальностей.
Существуют и частные задачи, которые вполне решаемы на базе строительной специальности. Одной из них является уменьшение загрязнения воздушной среды жилых помещений и окружающей среды в целом путем использовашія экологически чистого источника энергии - солнечной радиации - для отопления и горячего водоснабжения, что частично решает и другую глобальную проблему XX века - истощение запасов природных энергетических ресурсов (нефти, угля, газа).
В настоящее время проблема горячего солнечного водоснабжения имеет особое значение для пригородных зон крупных городов, отданных под дачное строительство, где люди проживают, в основном, в период максимального прихода солнечной радиации; для малых городов и поселков городского типа, где летом котельные не работают, и центральное горячее водоснабжение отсутствует, а также для сельских населенных мест.
В настоящее время около 70 стран мира приняли национальные программы по развитию гелиоэнергетики. Накоплен значительный опыт использования солнечной энергии, большое количество фирм выпускает все необходимое оборудование для строительства и обслуживания гелиосистем.
Таким образом, проблема использования солнечной энергии для горячего водоснабжения является актуальной и имеет большое народнохозяйственное и социально-экономическое значение.
Цель работы: формулировка задач проектирования экологического жилища и решение одной из таких задач - уменьшение загрязнения воздушной среды путем использования систем солнечного горячего водоснабжения. Интеграция таких систем в объемно-планировочные и конструктивные решения зданий.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
анализ и классификация факторов, влияющих на экологию жилища, формулировка задач проектирования «экологического жилища»;
выявление одного из этих факторов, особо актуального в настоящее время, такого как загрязнение воздушной среды, и возможность снижения его воздействия за счет применения солнечной энергии для горячего водоснабжения;
анализ опыта применения солнечной энергии для горячего водоснабжения;
составление базы данных для расчета систем солнечного горячего водоснабжения на основе имеющихся исследований и климатических наблюдений;
создание программы для ЭВМ, которая позволит рассчитать требуемое количества тепла на нагрев горячей воды и получаемое количества тепла с заданной площади коллектора для различных климатических районов России;
анализ влияния угла наклона плоскости солнечного коллектора относительно горизонта (а) и отклонения его плоскострі от юлаюго азимута (р) для различных районов России на производительность гелиосистемы;
оценка территории России по значениям суммарного количества теплоты, получаемого в год с 1м2, и необходимой площади солнечного коллектора па одного пользователя;
разработка рекомендаций по проектированию малоэтажных жилых зданий с системами солнечного горячего водоснабжения и сопряжение таких систем с элементами строительных конструкций.
Научная новизна выполненной работы заключается:
-
в обобщении и классификации всех факторов, влияющих на экологию жилища;
-
в определении значений оптимального угла наклона солнечного коллектора относительно горизонта (а) и отклонения его плоскости от южного азимута (Р) для различных районов и климатических зон России;
-
в оценке территории России по значениям суммарного количества тепла, получаемого в год с 1м2, и по требуемой площади солнечного коллектора на одного пользователя;
-
в анализе возможности и экономической эффективности применения современных (высокоэффективных) гелиосистем в условиях России.
Практическая ітенттостт, работы заключается:
-
в анализе и классификации всех факторов, влияющих на экологию жилища, которые могут быть использованы для обучения студентов, а также в дальнейшей научной работе;
-
в создании программы «Гелио», которая позволяет определить требуемое количество тепла на нагрев воды до заданной температуры и полученное от солнечного коллектора количество тепла по месяцам в течение года для различных регионов России. Данная программа используется для практической работы со студентами на кафедре «Отопление и вентиляция»;
-
в районировании территории России по оптимальным углам наклона солнечного коллектора определенного типа относительно горизонта (ос) и отклонения его плоскости относительно южного азимута (р);
-
в создании основных положений методики проектирования малоэтажных жилых зданий с современными системами солнечного горячего водоснабжения и в разработанных рекомендациях по сопряжению таких систем с элементами строительных конструкций.
Предмет яаптиты: формулировка задач проектирования «экологического жилища». Основные положения методики проектирования малоэтажных жилых зданий с современными системами солнечного горячего водоснабжения и их сопряжение с элементами строительных конструкций. Результаты анализа эффективности применения таких систем на территории России.
Апробпттня работы: диссертационная работа докладывалась и получила одобрение на заседании кафедры «Архитектура гражданских и промышленных зданий» МГСУ. Отдельные положения диссертации были доложены и получили одобрение на двух конференциях и семинаре: Международная конференция по экологии окружающей среды, ИИЧ, Симферополь. -1996г., Международный семинар по городскому и региональному планированию, МГСУ, 1997г, Всероссийская научно-практической конференция «Реконструкция - стратегическое направление в градостроительстве, архитектуре и жилищно-коммунальном хозяйстве на современном этапе развития России» (Москва, 1999).
СКУъетут и структура работы: диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений; содержит 118 стр. текста, включая иллюстрации (47 рисунков), таблицы, список литературы, состоящий из 82 источников.