Строительство

Знання основних кліматичних чинників і особливостей їх впливу на експлуатаційні якості будівельних матеріалів і конструкцій дозволять всім бажаючим спроектувати і побудувати будинок своїми силами, а також зробити його теплим, сухим і затишним.
Розрахункова температура зовнішнього повітря

З давнини людина будувала житло для захисту від негоди. Залежно від клімату зводилися будівлі з різними конструктивними та архітектурними рішеннями. У холодних регіонах будувалися компактні будинку з товстими теплоізольованими стінами і маленькими вікнами, в теплих і вологих - павільйонного типу для можливості наскрізного провітрювання, в сухих пустельних районах - з масивними стінами, що дозволяли стабілізувати величезні добові коливання температури, а часом і заглиблені або підземні.

Усі будівельні конструкції, що відгороджувала і захищають внутрішні приміщення від атмосферних впливів: холоду, дощу, снігу, вітру тощо, називаються огородженнями. До них відносяться: зовнішні стіни, вікна, двері, дах. Конструкції, що сприймають навантаження і забезпечують міцність будівлі, називаються несучими. Це колони, балки, перекриття, крокви. Щоб зробити будинок теплим необхідно правильно вибрати матеріал, з огляду на його теплозахисні властивості саме для огороджувальних конструкцій.

При будівництві теплого будинку в першу чергу треба враховувати особливості клімату місцевості, в якій будується будинок і відповідно до цього вибирати форму будинку і його планування, будівельні матеріали, прийнятні конструкції і необхідну теплозахист. При цьому такі вимоги до будинку, як - тепло, сухо і затишно - залишаються в більшості випадків вирішальними.

Багато хто прагне побудувати будинок оригінальної конструкції, забуваючи часом про те, що незвичайність архітектурного рішення повинна поєднуватися з тепловим комфортом.

Які ж з фізико-кліматичних факторів - температура і вологість, швидкість і напрямок вітру, висота сніжного покриву і кількість опадів, що випадають, глибина промерзання грунту, кількість сонячних і похмурих днів у році - слід враховувати при будівництві теплого будинку?

Зрозуміло, ті, які безпосередньо впливають на зміну температури і вологості конструкцій будівлі і в тій чи іншій мірі визначають вибір матеріалу і тип конструкцій. Перш за все, це розрахункова температура зовнішнього повітря в районі будівництва в холодний період року.

Для теплотехнічних розрахунків огороджувальних конструкцій застосовують усереднені температури зовнішнього повітря:

    * Середню температуру найбільш холодної п'ятиденки;
    * Середню температуру найбільш холодної доби;
    * Абсолютну мінімальну температуру зовнішнього повітря.

Середня температура найбільш холодних діб завжди буває нижчою, ніж середня температура найбільш холодної п'ятиденки. Найменша різниця між цими температурами, біля 4 ° С, характерна для більшої частини Сибіру, де зими суворі і стійкі, а перепади між цими температурами значно менше, ніж у європейській частині Росії. Тут через доволі частих циклонів і антициклонів, що супроводжуються різким підвищенням температури, сильної хмарністю і навіть відлигами, ця різниця становить більше 6 ° С.

Клімат Росії, що відрізняється надзвичайною розмаїтістю природних умов, куди більш суворий, ніж клімат Західної Європи та Північної Америки. У США, безумовно, значно холодніше, ніж на відповідних паралелях в більшості європейських країн, але не слід забувати про те, що кордон між США і Канадою проходить по 49-ій паралелі, тобто на південь від Волгограда і Саратова.

Суворість зимового періоду виражається твором тривалості опалювального періоду на середню температуру опалювального періоду, яке називається градусо-дні. Найбільш повно поняття градусо-днів відображено у додатку до електронної книги Суперсолнечний будинок Cliff House.

Відмінності між розрахунковими температурами зовнішнього повітря необхідно знати, щоб правильно вибрати теплозахист огорожі. Адже втрати тепла конструкцією протягом доби відбуваються нерівномірно. У нічний час, коли повітря найбільш холодний, температура зовнішньої поверхні стіни знижується максимально, і поступово стіна починає охолоджуватися по товщині. Швидкість охолодження конструкції залежить від її здатності засвоювати і віддавати теплоту або від теплової інерції. У бревенчатом зрубі або в будівлі з масивними стінами в самий морозний день людина не відчуває холоду. Але в тому ж приміщенні, якщо воно погано опалюється, через кілька днів стає холодно, промозгло і незатишно: низькі температури зовнішнього повітря викликали різке зменшення температури внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції. Тому остиглий будинок з масивними стінами доводиться пропалювати іноді й кілька днів.

У зв'язку з цим для огороджувальних конструкцій великої інерційності розрахункова температура зовнішнього повітря приймається рівною середній температурі найбільш холодної п'ятиденки. Період у 5 діб прийнятий тому, що його тривалість достатня для того, щоб низька температура зовнішнього повітря, що встановилася в протягом цього періоду, викликала максимальне зменшення температури на внутрішній поверхні стіни.

Для охолодження огорожі малої інерційності досить однієї доби, тому для їх теплотехнічного розрахунку приймається середня температура найбільш холодних діб.
Вологість повітря

Крім розрахункових температур зовнішнього повітря необхідно враховувати і вологість повітря в районі будівництва. Слід зазначити, що волога має великий вплив, дуже часто негативне, на теплотехнічні якості огорож. Відомо, що вода прекрасно проводить тепло, а повітря, особливо сухий, володіє теплоізоляційними якостями. Тому будівельні матеріали з великою кількістю пор, заповнених повітрям, мають хороші теплозахисні властивості. Однак, якщо пори заповнюються вологим повітрям або в них проникає волога, теплоізоляційна здатність будь-якого матеріалу погіршується. Крім того, волога розчиняє хімічні речовини, що призводить до швидкого руйнування матеріалів. Стіни відволожуються, різко погіршується мікроклімат приміщень, людина мерзне і часто застуджується.

У повітрі завжди міститься певна кількість вологи у вигляді водяної пари. Її кількість, що міститься в 1 м3 повітря, вимірюється в грамах і називається абсолютною вологістю (г/м3). Проте абсолютна вологість не характеризує ступінь насичення повітря вологою, тому що при різних температурах максимальний вміст вологи в повітрі неоднаково: чим вища температура, тим більше вологи може в ньому перебувати. Тому і вводиться поняття відносної вологості, яка виражається у відсотках (%), як відношення дійсної пружності водяної пари e в повітрі до максимальної його пружності E при цій температурі.

Від відносної вологості повітря залежить кількість вологи, що випаровується з поверхні огородження. Чим більше відносна вологість повітря, тим повільніше відбувається випаровування. Ця величина є дуже важливою для проектної та будівельної практики і тому значення E наводиться в довідниках.

Надмірно швидке висихання зовнішніх шарів огороджувальних конструкцій і виробів, наприклад бетонних, в початковий період схоплювання бетону може викликати утворення тріщин і істотне зниження міцності виробів. При малій відносної вологості повітря висихання зовнішніх шарів бетону відбувається швидше, ніж протікає процес поступового хімічного зв'язування при його твердінні, що призводить до погіршення структурно-механічних властивостей зовнішніх шарів виробу або конструкції. Ці кліматичні особливості доводиться враховувати в деяких регіонах.

При підвищенні температури повітря даної вологості його відносна вологість знижується. Це пояснюється тим, що пружність водяної пари e залишається без змін, а максимальна пружність E збільшується. Цілком протилежне спостерігається при охолодженні повітря: збільшується його відносна вологість внаслідок зменшення максимальної пружності E. При деякій температурі значення e досягне величини E, і повітря придбає відносну вологість, що дорівнює 100%, тобто досягне повного насичення.

Температура, при якій повітря з даною пружністю водяної пари досягає повного насичення, називається точкою роси. Якщо продовжувати охолоджувати повітря нижче точки роси, то гранична пружність водяної пари буде знижуватися, і зайва кількість водяної пари, фактично наявного в охолоджуваному повітрі, буде конденсуватися, тобто перетворюватися в крапельно-рідкий стан.

У природі такі умови можна спостерігати в літній час при утворенні туманів біля річок, коли із заходом сонця повітря охолоджується, його відносна вологість підвищується і температура повітря падає нижче точки роси. У міру зігрівання повітря, викликаного сходом сонця, знижується його відносна вологість. При цьому крапельки вологи, утворюють туман, випаровуються і туман розсіюється.

У зимовий час затяжні відлиги можуть виникнути при вторгненні маси теплого вологого повітря. При змішуванні його з холодним повітрям він поступово охолоджується, конденсує вологу, що призводить до утворення туману. Таке переважання відлиг, викликаних вторгненнями з півдня теплого і вологого повітря, характерне для півдня європейської частини Росії.

Залежно від вологості характеристики клімату в зоні будівництва проводиться вибір матеріалу для утеплення існуючого або будинку, що будується. Слід знати, що теплоізоляційні матеріали мають здатність поглинати вологу, що знаходиться в пароподібному стані, з навколишнього повітря. Це явище називається сорбцією. Найбільшою сорбційною здатністю володіють органічні матеріали:

    * Деревина;
    * Деревоволокнисті плити;
    * Фіброліт.

Порівняно невелику сорбційну здатність мають:

    * Цегла;
    * Керамзитобетон;
    * Цементний розчин;
    * Мінераловатні плити;
    * Мінеральний повсть;
    * Пінопласти.

Хоча проникнення водяних парів вглиб матеріалу відбувається досить повільно і залежить від щільності матеріалу і температури повітря, тим не менш, це необхідно враховувати в районах з вологим кліматом, коли з року в рік будуть поступово знижуватися не тільки теплозахисні якості утеплювача з високими сорбційними характеристиками, але і довговічність огороджувальних конструкцій.
Вітер

Розглядаючи вплив кліматичних факторів на теплозахист будинку, не можна не згадати про вітер, який у холодну пору року приносить багато неприємностей. Дійсно, при температурі повітря близько -5 ° С і сильному вітрі людина мерзне так само, як і при 25-градусному морозі.

Вплив вітру на будинки і житлову забудову позначається досить сильно. При наближенні вітрового потоку до будівлі він починає чинити тиск на ту частину фасаду, яка звернена до нього. У результаті з цього боку будівлі утворюється зона підвищеного тиску або вітрової підпір, при якому холодне повітря більш інтенсивно починає проникати через стіни, вікна, стики, щілини всередину житлових приміщень, сильно їх охолоджуючи. Це явище називається інфільтрацією.

Обігнувши будівлю, вітровий потік продовжує свій рух, створюючи з протилежного боку будівлі зону зниженого тиску або вітрової відсмоктування. У результаті цього виникає значний перепад тисків з двох протилежних боків будинку, що сприяє проникненню холодного повітря в приміщення, більш інтенсивного руху повітря всередині будинку від навітряного боку до протилежної, сильні протяги, вивітрюються тепло з кімнат, зниження температури внутрішнього повітря і різке збільшення теплових втрат взимку.

Ці явища дуже добре помітні, якщо будинок знаходиться на території, вільної від забудови. Тому при проектуванні будинків, а також при плануванні території, особливо в районах з сильними вітрами, знаючи напрямок пануючих вітрів, необхідно:

    * Захистити дім від несприятливого впливу пануючих вітрів живою огорожею або деревами;
    * Спланувати приміщення так, щоб в одній кімнаті вікна не виходили на навітряну і підвітряний сторони;
    * Використовувати для зовнішніх стін мало повітропроникні матеріали;
    * Ретельно ущільнити вікна та їх примикання.

Якщо будівля розташована в житловій забудові, то руху вітру перешкоджає не один, а кілька будинків. Кожен будинок в залежності від свого положення змінює напрям вітрового потоку і часто буває важко визначити, на які частини зовнішніх огороджень та з якою силою буде впливати вітер, які конструкції будуть відчувати вітрової підпір або відсмоктування.

Характер забудови вносить істотна зміна в вітровий режим. Тому при проектуванні і будівництві будинків дуже важливо враховувати особливості руху вітру, щоб взаємно розташувати будинку і орієнтувати їх по відношенню до вітрам різних напрямів так, щоб вітровий тиск на огороджувальні конструкції було мінімальним.

Теги: вологість, повітропроникність, клімат, конденсат, озеленення, тепловий комфорт, теплозахист, типи будинків, точка роси, форма будинку