Лекция №3. Влияние формы ограждения на микроклимат жилой среды обитания.

Известно, что для жизни в замкнутом жилом пространстве необходимо иметь заданные параметры воздушной среды. По СНиПам такими параметрами являются: давление, температура, влажность, скорость движения потоков воздуха и воздухообмен.
Количественные характеристики я уже приводил в предыдущем послании.
Для того, чтобы поддерживать заданные параметры люди применяют инженерные системы: отопление, вентиляция и кондиционирование. Водоснабжение, канализацию и электроснабжение мы рассматривать пока не будем, поскольку их влияние на воздушную среду замкнутого пространства несущественно.
С точки зрения молекулярной физики жилая среда обитания с заданными параметрами является системой, в которой происходят непрерывно необратимее процессы.
Эти процессы выводят систему из равновесия. И для того чтобы поддерживать равновесие в ней применяют приведенные выше инженерные системы. Именно поэтому такая система по своим исполнительным функциям является принудительно равновесной.
Для того, чтобы понять как действует система мы обратимся к классической физике. Только поняв физику среды обитания, мы сможем осознано проектировать форму ограждения и внутреннее пространство жилого дома для конкретных людей.
Заранее предупреждаю, что всё что мы здесь рассматриваем, известно. Я лишь пытаюсь упорядочить и конкретизировать понятие физики замкнутой среды относительно формы её ограждения.
 
Сначала мы рассмотрим влияние формы ограждения на температурные поля в статическом состоянии.
В качестве примера возьмём традиционный скатно-коробчатый куб.
Ниже я привожу рисунки из учебника «Строительная физика» К. Н. Фокина.
На рис. 1 и 2 показаны изотермы в наружном углу стены из однородного материала и распределение температур на внутренней поверхности наружного угла карниза. Из рисунков следует:
- В углу интенсивность конвенционных токов воздуха внутреннего пространства снижается, вследствие чего тепловосприятие уменьшается. То есть в углу имеется, так называемый, застой воздуха;
- Наружная площадь угла ограждения больше чем внутренняя площадь. По сравнению с гладью стены эта диспропорция сказывается на том, что теплоотдача выше, чем тепловосприятие;
Из этих двух уже доказанных наукой фактов следует:
- Наружная поверхность ограждения угла испытывает большее охлаждение, чем наружная поверхность глади стены;
- Температура внутренней поверхности наружного угла ограждения ниже, чем температура внутренней поверхности глади стены;
Замечу также из учебника следующее:
- Чем больше разница температур внутреннего и наружного воздуха, тем больше разница температур внутренней поверхности в углу и на глади;
- Разность температур внутренней поверхности в углу и на глади с увеличением угла ограждения будет уменьшаться. В круглых ограждениях указанная разность будет минимальной;
- Разность температур внутренней поверхности в углу и на глади уменьшается с увеличением термического сопротивления стены;
- Разность температур внутренней поверхности в углу и на глади не зависит от толщины стены, а только от термического сопротивления стены;
В целом, передача теплоты излучением в углах традиционных домов будет примерно в 2 раза меньше, чем на глади стены указанных домов.
Примечание: Гладь стены – участок стены с параллельными поверхностями, расположенный в пролёте между углами;
Из того же учебника:
Понижение температуры поверхности стены в наружном углу особенно неблагоприятно с санитарно-гигиенической точки зрения, как естественная причина отсыревания и промерзания наружных углов. Это к вопросу о микроклимате жилой среды.
 
 Давайте рассмотрим тепловые процессы скатно-коробчатой формы ограждения при воздействии на неё ветра. На рисунке 3 дана схема этого воздействия. Заранее извиняюсь за низкое качество рисунка.
Как мы видим из рисунка определенные углы (и вообще все выступы) вызывают завихрения ветрового потока. Такие вихревые явления интенсифицируют тепловую передачу через стеновое ограждение и тепловой поток многократно возрастает. При этом изотермы сближаются между собой и перемещаются к внутренней поверхности угла. То есть, угол охлаждается, а тепло по материалу ограждения интенсивно подаётся в наружный угол.
Завихрения ската также вызывают увеличение теплоотдачи поверхности покрытия и подачу по материалу ската тепла в места завихрения.  При этом сильно охлаждается чердачное пространство.
Таким образом угол, по своим функциям, становится тепловым насосом. По моим скромным расчетам теплопотери увеличиваются и при сильном ветре достигают до 30%.
При сильном ветре можно без особых проблем ощутить похолодание в деревянном доме.
Тепловые насосы значительно влияют на эксплуатационные затраты по отоплению дома. 
 
Из сказанного видно что объекты криволинейной архитектуры в малоэтажном домостроении, не имеющих углов и выступов, имеют в энергосбережении преимущество перед скатно-коробчатыми объектами традиционной архитектуры.
КАД

Архитектура

Изображение пользователя aug-3d.
Изображение пользователя logimarts.
Изображение пользователя Tolibas.
Изображение пользователя 3dboss.
Изображение пользователя Юлия БЮВ.
Изображение пользователя BSG.

Дизайн интерьеров

Изображение пользователя Яна Сахаревич.
Изображение пользователя OLMIN.
Изображение пользователя ADECO.
Изображение пользователя Светлана Николаевна.
Изображение пользователя KrystynaVeres.
Изображение пользователя Enerta.

Конструкции

Изображение пользователя Пилон.
Изображение пользователя ирина кучинко.
Изображение пользователя igor82beljakov.
Изображение пользователя Светлана1980.
Изображение пользователя karpekina.
Изображение пользователя darya58.