Этой заметкой мы открываем серию публикаций о том, как повысить энергоэффективность здания. Эта серия может быть интересна инженерам, архитекторам и просто людям, желающим построить свой дом.

При проектировании энергоэффективных мероприятий здания одними из ключевых моментов являются ориентация здания по сторонам света и потеря тепла, о них мы сегодня и расскажем.
Влияние ориентации и ветра, согласно Староверову [1, с. 49], должно учитываться при расчете добавочных теплопотерь.

Добавочная теплопотеря — это доля от основных потерь, они определяются отдельно для каждого ограждения, и выражаются в виде коэффициента:
-Если используются вертикальные и наклонные наружные ограждения, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад, то добавочные теплопотери составят 10%;
-при ориентации на юго-восток и запад — 5% (см. рис. 1).
В местах со средней скоростью ветра до 5 м/сек включительно следует добавить:
- еще 5%, если ограждения защищены от ветра;
- 10% — если не защищены (здание расположено на возвышенности, у реки, озера, на берегу моря или на открытой местности).
Очевидно, существует эмпирически вычисленная необходимость вносить поправки согласно ориентации здания. Например, Малявина [2] не пишет напрямую, откуда берутся эти коэффициенты “... 7.2. Добавочные теплопотери через ограждения …. т.к. в формуле не отображены некоторые факторы.”, но и в 2007 году они продолжают учитываться (см. рис. 1).

Несколько рекомендаций при проектировании:
▶ Сферические объекты имеют наименьшую площадь стен — и наилучшую способность к ветрозащите (из-за обтекания). А при создании поверхности, улавливающей ветер, эффект будет обратным. Следовательно, первое, что можно сделать для уменьшения теплопотерь — это уменьшить площадь путем изменения геометрии.

Рассмотрим произвольную ситуацию (рис. 2), где при равных объемах помещений теплопотери одного здания (на левой картинке) существенно меньше, чем теплопотери второго (на правой картинке).
На рисунке слева:
1) северная стена (наиболее холодная) на 17 процентов меньше по высоте;
2) южной стороне есть возможность сделать окно на 13 процентов больше;
3) крыша двускатной формы позволяет задавать необходимый угол наклона для скатывания осадков, а также имеет меньшую площадь, что позволяет минимизировать теплопотери через кровлю (и значительно удешевляет строительство).
Вероятно, именно поэтому приведенная на рис. 2 форма верхнего этажа зарекомендовала себя в энергосберегающем домостроении в Германии [3, с.86-92].

▶ Совет второй: по возможности старайтесь использовать аэродинамически благоприятные — скошенные и закругленные — формы, для обтекания ветром. Историческим примером здесь могут служить такие типы строений как чум, алачык, юрта, вигвам, яранга, иглу и др. В современных условиях это может найти выражение в использовании закругленных, обтекающих, каплевидных элементов, особенно в местах наибольшей ветровой нагрузки (см. рисунок 3).

▶ И третья рекомендация: постарайтесь ориентировать на север наименее остекленные стены, и располагайте на северной стороне преимущественно нежилые помещения.
Например, хозяйственные комнаты, склады, бойлерную, кладовую, баню, лестницы, кухню, коридоры и тд и тп. Если мы говорим об общественных зданиях, то в этом случае с северной стороны может находиться спортзал (идея в том, чтобы разместить с северной стороны помещения, которым необходима наименьшая температура).

Пример: первый активный детский сад Solhuset 2011 vk.cc/5BEgTv (см. рисунок 4). Понятие “активный дом” охватывает строения с положительным годовым энергобалансом. В соответствии с этим утверждением, активным можно назвать здание, в годовом балансе которого вырабатывается больше энергии, чем тратится. Как видно на иллюстрации, основные помещения, в которых находятся дети, расположены в южной части здания.

Использованная литература:

[1] Староверов, И. Г. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. — Ч.1. — М.,1967.
[2] Малявина, Е. Г. Теплопотери здания: справочное пособие. — М.: «АВОК-ПРЕСС», 2007.
[3] Файст, В. Основные положения по проектированию пассивных домов. — М., 2011.

Автор: Чернов Александр, гл. инженер КБ Русский Стиль