- •Лекція 1 Природньо-кліматичні фактори навколишнього середовища
- •1.1. Історичні аспекти
- •1.2. Загальні поняття про клімат і кліматоутворюваючі фактори
- •1.3. Сонячна радіація
- •1.4. Температура повітря
- •1.5. Вологість повітря і опади
- •1.6. Атмосферний тиск
- •1.7. Вітровий режим
- •1.8. Хмарність
- •Лекція 2 Сполучення кліматичних факторів
- •2.1. Температура і вітер
- •2.2. Вітер з дощем
- •100 ÷ 200 Мм/хв – нормальна зона (відкриті дреніровані стики);
- •Природно - кліматичне районування території
- •3.1. Загальні і комплексні показники для призначення зон та кліматичного районування
- •Дорожньо-кліматичне районування
- •3.3. Кліматичне районування для будівництва
- •3.4. Районування території за вітровим режимом
- •3.5.Районування територій за рекреаційними цілями
- •4.1. Типи погоди
- •4.2. Режими експлуатації житла
- •4.3. Типологія житла
- •Інсоляція житлової забудови
- •5.1. Загальна інформація про інсоляцію
- •5.2. Координати Сонця
- •5.3. Нормування інсоляції
- •5.4. Інсоляційні розрахунки
- •Лекція 6 Аерація території міста
- •6.1. Загальна характеристика вітрових умов України
- •6.2. Вибір розрахункових швидкостей для оцінки вітрового режиму території
- •6.3. Вплив рельєфу на вітровий режим
- •6.4. Гігієнічні характеристики комфортності середовища
- •6.5. Методи оцінки забудови за аеродинамічними показниками
- •7.1. Особливості клімату великих міст
- •7.2. Ландшафтне зонування і кліматичне районування території великих міст
- •7.3. Будівельно-кліматичний паспорт міста
- •7.4. Ефективність архітектурних засобів
- •Геліобудинки
- •8.2. Вітроенергоактивні будинки (веаб) – принципи підходу
- •8.2. Гідротермальні енергоактивні будівлі (ГідроЕаб)
- •8.3. Геоенергоактівниє будівлі (ГеоЕаб)
- •8.4. Біоенергоактівні будівлі (БіоЕаб)
7.4. Ефективність архітектурних засобів
Зниженню витрат тепла сприяють наступні заходи:
-
збільшення ширини корпуса з 12 до 16 метрів на 8 – 9 %;
-
збільшення поверхів до 12 - на 4%;
-
застосування подвійних окремих віконних перепльотів замість спарених - на 10 -12%;
-
застосування теплозахисного скла, вкритого плівкою двоокисі олова - на 7 – 10 %.
Підвищують витрати тепла наступні заходи:
-
збільшення на 20 см висоти поверху - на 3-4 %;
-
влаштування лоджій, які входять в теплий об’єм будинку - на 4 – 6 %;
-
застосування невщілених притворів вікон, погана заділка віконних коробок - на 13-14 %.
Планувальне рішення квартири мало впливає на температуру повітря, але суттєво - на його рух. Провітрювання помешкання наскрізь в декілька разів інтенсивніше бокового чи кутового.
В умовах літнього перегріву житла температура в помешканнях залежить від наявності сонцезахисних пристроїв і орієнтації вікон. Так при відсутності сонце захисту температура в західних і східних кімнатах на 3 - 3,5° вище, ніж в північних. Літом в південних районах в помешкання через вікна надходить більш 70% тепла. Але застосування регульованого сонцезахисту.
Лекція 8
Енергоактивні будинки з використанням сонячної, вітрової, гео-, гідротермальної енергії, біогазу
Людство стоїть перед проблемою вичерпання традиційних джерел енергії та бачить вихід у використанні нетрадиційних, альтернативних. Задача архітекторів – придання привабливого архітектурно-художнього вигляду енергоактивним будинкам.
-
Геліобудинки
(дивись додатково конспект лекцій «Проектування енергоекономічних та енергоактивних будівель», частина 2, Єгорченков В.О.)
8.2. Вітроенергоактивні будинки (веаб) – принципи підходу
ВЕАБ – будинки (житлові, промислові або сільськогосподарські), що наділяються додатковими функціями – уловлювати і перетворювати енергію вітру в інші види: електричну, теплову або механічну. Швидкість вітру на висоті 1,5 м повинна складати не менше 3 м/с.
Вітер – похідна від сонця, характеризується інтенсивністю, спрямованістю і періодичністю, будівлі деформують повітряні потоки.
Вітровий потік, що проходить через перетин площею F із швидкістю u, має потужність (Вт)
(8.1)
і питому потужність (Вт/м2)
(8.2)
де η – густина повітря (при температурі 15 оС значення η = 1,225 кг/м3); ρθ2/2 – кінетична енергія.
Слід зазначити, що неточність в оцінці швидкості вітру на 1 – 1,2 м/с для діапазону швидкостей 3 – 6 м/с може привести до помилки в оцінці енергії вітру, що досягає 100 % і більш.
Облік рельєфу здійснюється на підставі поправочних коефіцієнтів, значення яких для рівня 2 м від поверхні землі даються в таблиці 7.1.
Перерахунок швидкості на висоту вітроагрегата здійснюється по ступеневому закону, приведеному в першій лекції.
Принципи проектування ВЕАЗ
-
Будівля забезпечується рухомими елементами, трансформованими в елементи вітроколеса.
Реалізація здійснюється:
-
використовування поворотних стулок світлових прорізів (зенітні ліхтарі на покриттях);
-
додання стулкам аеродинамічної форми;
-
вироблення електроенергії генератором (на рис. 8.1 показана робота за першим принципом).
Рис. 8.1. Ветроенергоактівниє елементи будівель - група зенітних ліхтарів із захисними стулками, трансформованими в лопаті вітроколеса: а – розріз, б – план
Таблиця 8.1 - Коефіцієнти зміни швидкості вітру в різних умовах рельєфу в порівнянні з відкритим рівним місцем (на висоті 2 м)
Форма рельєфу |
Час Доби |
Коефіцієнт при швидкості вітру на рівному місці, м/с |
||
3-5 |
6-10 |
|||
Відкрите рівне місце |
|
1,0 |
1,0 |
|
Вершини відкритих холмів більше 50 м
менше 50 м |
день ніч день ніч |
1,4-1,5 1,8-1,7 1,3-1,4 1,7-1,6 |
1,2 – 1,1 1,5-1,4 1,1 1,3-1,4 |
|
Навітряні схили ухилом 3-10о верхня частина
середня частина
нижня частина |
день ніч день ніч день ніч |
1,2-1,3 1,4-1,6 1,0-1,1 1,0-1,1 1,0 0,8-0,9 |
1,0-1,1 1,2-1,3 1,0 1,1 0,9-1,0 1,0 |
|
Паралельні вітру схили ухилом 3-10о верхня частина
середня частина
нижня частина |
день ніч день ніч день ніч |
12-1,1 1,4-1,3 0,9-1,0 1,1-1,0 0,9-0,8 1,0-0,9 |
0,9-1,0 1,0-1,1 0,9-0,8 1,0 0,8-0,7 0,8-0,7 |
|
Підвітряні схили ухилом 3-10о верхня частина
середня частина
нижня частина |
день ніч день ніч день ніч |
0,9-0,8 0,9-1,0 0,9-0,8 1,0-1,1 0,8-0,7 - |
0,8-0,9 0,9-1,0 0,8-0,9 0,9-1,0 0,7-0,6 - |
|
Дно лощин, долин, ярів, що продуваються вітром Дно лощин, долин, ярів: що не продуваються вітром
замкнутих |
день ніч
день ніч день |
12-1,1 1,5-1,3
0,8-0,7 0,6 0,6 |
1,1-1,0 1,3-1,4
0,7-0,6 - - |
|
Горби з плоскими вершинами і пологими схилами ухилом 1-3о вершини, верхні частини навітряних і підвітряних схилів
середні і нижні частини таких схилів |
день ніч
день ніч |
1,2-1,4 1,3-1,5
0,8-1,1 1,0-1,3 |
- -
- - |
-
Наявність конструктивних елементів будівлі, що збільшують інтенсивність вітру.
Ефективність досягається за рахунок:
-
нагнетаючо-розряджаючій формі покриття (конфузор - дифузор);
-
установці у вузькому місці вітротурбіни;
-
генерації енергії (схема на рис. 8.2 дає уявлення про роботу за другим принципом).
Рис. 8.2. Вітроенергоактівні форми будівель
-
Форма будівлі зручна для розміщення вітроколеса. Для цього:
-
частина будівлі перетворюється у вітроактивну;
-
вибраній частині надається аеродинамічна форма (циліндр, многогранник);
-
вітротурбіна поліфункціональна - з лопатями, що розвертаються, кожна з яких має нагоду торкання з суміжною лопаттю, тим самим знижуються тепловтрати або регулюється інсоляція (рис. 7.3. ілюструє цей принцип роботи).
Рис. 8.3. Енергоактивні будівлі з вітроколесом у вигляді вертикального циліндра, що охоплює циліндровий об'ємний елемент (технічний поверх, машинне відділення, муфта): 1- циліндровий блок будівлі; 2 – вітроколесо; 3 – трансформовані лопаті
-
Будівля своєю формою уловлює і концентрує подачу повітряних потоків до елементів вітроколеса.
-
Будівля – опора для вітроколес.
-
Поєднання з іншими енергетичними системами (сонячна радіація).
Містобудівні прийоми підвищення ефективності використовування вітру:
-
Вивчення і облік метеоданних, рельєфу, випробування в аеродинамічних трубах. Прив'язка будівлі в зоні найбільш забезпеченою енергією.
-
Організація за допомогою рельєфу аеродинамічних русел.
-
Взаємне розташування ВЕАЗ для посилення аеродинамічного ефекту.
Приведені варіанти ВЕАЗ мали на меті показати можливості використовування будівлі для цілей вітроенергетики. В майбутньому можуть з'явитися інші форми реалізації цієї ідеї. В даний час невирішеними є проблеми відбору і акумуляції енергії, шумо- і віброзахисту і т.п.