Влияние климатических условий на выбор конструктивных решений

Современная архитектура должна быть тщательно продумана на стадии проектирования как с конструктивной, так и с инженерной точки зрения, учитывая все климатические условия района. Только при условии прогнозирования и моделирования всех факторов можно предотвратить нежелательные процессы при строительстве так и его эксплуатации. Что и является залогом безопасного, комфортного и функционального здания.

Качество жилых домов зависит от множества различных факторов: природных, архитектурных, инженерных. Различные показатели качества могут быть выражены как количественными, так и сравнительными характеристиками. Оптимальным результатом жилищного строительства следует считать создание прочного, долговечного, красивого, комфортного дома, безопасного для жителей и окружающей среды. Одними из важнейших факторов, влияющих на качество построенного жилья, являются природно-климатические.

Атмосферные условия имеют огромное влияние на проектирование зданий и сооружений. От них зависит температурный режим, влажность и газовый состав воздуха. Проекты домов будут существенно отличаться в зависимости от того, где они строятся: в пустыне, тропиках или центральных регионах России. Универсальные дома, способные хорошо функционировать в любых условиях, очень невыгодны с экономической и инженерной точки зрения. Именно поэтому проект всегда должен разрабатываться с учетом всех особенностей климата конкретного региона.

Наиболее важными элементами данной группы факторов являются показатели температуры, влажности, интенсивности и направления ветра, объема осадков: дождя и снега, а также уровня солнечной радиации. Каждый элемент может оказывать существенное влияние как на здание, так и на его жителей.

Температура может существенно изменяться не только в течение года (по месяцам), но и в течение одних суток. Широко известно, что ночью температура обычно ниже, чем в светлое время суток. Но это, не повод для того, чтобы испытывать дискомфорт от холода или жары в течение дня. Здание обязательно должно быть защищено от существенных перепадов температуры (переохлаждения и перегрева).

В холодных районах применяют следующие строительные приемы: уменьшают периметр внешних стен, максимально компактно планируют внутренние жилые пространства и хозяйственные сооружения, соединяют объекты жилищного строительства с закрытыми теплыми переходами, обустраивают специальные тамбуры на входах, применяют энергоэффективные материалы и технологии (многослойные стеклопакеты, теплоизоляцию и т.д.).

Благодаря этому, построенным с соблюдением всех норм и правил жилые дома защищают от самых низких температур, характерные как для России (приполярных областей, Сибири, Дальнего Востока), так и для многих зарубежных стран и регионов (Скандинавии, Северной Америки и т.д.).

В жарких районах также применяют специальные методики строительства. Они предусматривают обязательное кондиционирование воздуха в жилых помещениях, интенсивную вентиляцию дома, вертикальное озеленение фасадов и обустройство искусственных водоемов на земельном участке. Очень важно, чтобы ограждающие конструкции дома препятствовали длительной теплопередаче.

Ветровой режим оказывает большое значение в проектировании зданий. Именно поэтому проектировщики при проектировании всегда используют информацию о «розе ветров». Эти сведения, с одной стороны, позволяют существенно снизить отрицательное воздействие ветра на конструкции здания, а с другой – наиболее эффективно использовать возможности естественного проветривания. Именно разница давлений между подветренной и наветренной сторонами обеспечивает нормальную циркуляцию воздуха. Воздухообмен очень важен и для жилых комнат, и для санузлов, и для хозяйственных помещений.

На практике знание «розы ветров» приводит, к тому, что инженер-проектировщик может предусмотреть окна (или форточки) большего размера с той стороны дома, которая чаще оказывается подветренной. Это связано с тем, что с противоположной стороны создаются участки высокого давления, поэтому необходимо ограничиться маленькими окнами и вентиляционными отверстиями. Более того, изучение ветрового режима необходимо для полноценного планирования комплексного жилищного строительства (когда на одном участке строится несколько крупных построек). Архитектурно-инженерные приемы позволяют эффективно использовать естественное движение воздушных масс для равномерной вентиляции всего участка. Для этого важно внимательно проработать общую схему расположения объектов и их форму, а также определить оптимальное расстояние между ними.

В зависимости от особенностей региона (жаркий или морозный климат, наличие большого количества пыли и т.д.) применяются различные строительные решения, которые могут устранить или, по крайней мере, уменьшить негативное воздействие преобладающих ветров. Вследствие этого, необходимо искать интересные варианты проектировочных решений, препятствующих данным процессам. Это может быть использование зеленых насаждений, так и выбор оригинальной формы здания, и особая конфигурация дворов.

Режим атмосферных осадков (снеговой и дождевой) напрямую влияет на выбор конструктивных решений, которые связаны с кровлей. По опытным данным, снеговая нагрузка может существенно отличаться в зависимости от района и достигать нескольких центнеров на квадратный метр крыши. Это следует учитывать при выборе конфигурации кровли, угла наклона скатов, вида кровельного покрытия и типа обрешетки (стандартной и сплошной). Также необходимо использовать специальные устройства-снегозадержатели, препятствующие падению снежной массы с крыши (что может представлять большую опасность для жителей дома).

Дождевой режим тоже влияет на выбор кровельных, а также инженерных систем. В обычных и влажных районах для нормального функционирования жилого дома необходимо использовать не только водосточные системы, но и системы дренажа.

Даже если не брать в расчет экстремальные ситуации, связанные с техногенными авариями и катастрофами (например, на химических заводах или атомных электростанциях), которые могут привести к выпадению особо опасных осадков, материалы и конструкции дома обязательно должны противостоять повышенной влажности и коррозионному воздействию, а также возникновению сырости и плесени. Это касается кровли и подкровельного пространства, фасадов зданий, а также инженерных коммуникаций (электрических сетей, водопровода, газопровода).

Значительное значение для строительства домов имеет рельеф местности. Если уклон небольшой, то это влияет лишь на незначительные детали строительства. Если уклон поверхности составляет свыше 10 градусов, может понадобиться особая проработка проекта фундамента, а также цокольного и первого этажей. При большем уклоне необходимо детально просчитывать показатели инсоляции помещений и проводить масштабные подготовительные работы. Северные склоны холмов не рекомендуется использовать под жилую застройку, потому что уровень инсоляции помещений существенно ниже нормативных значений.

Проектирование здания как искусственной среды жизнедеятельности должно обеспечивать комфортное пребывание человека в нем. Это необходимо учитывать на всех этапах проектирования, поэтому очень важно принять правильное решение по архитектурным задачам по назначению размеров помещений, их пропорций, размеров проемов, связи с окружающей средой, а также рациональный выбор конструкций и инженерного оборудования. Только при правильном решении этих задач могут быть достигнут необходимый уровень тепло-,звуко- и гидроизоляции помещений, оптимальные параметры воздушной среды и световой комфорт. Значимость этих факторов неодинакова, но достаточно несоблюдения хотя бы одного из них, и комфортное состояние среды превратится в дискомфортное. В следствие этого, комфорт внутренней среды определяется совокупностью оптимальных уровней всех характеристик, не вызывающих перенапряжения регуляторных механизмов организма человека.