Градостроительная экология _ Маслов Н.В.. Глава Основы градостроительной экологии
 Скачать 11.35 Mb.
|
|
Функциональная комфортность — это удобство пребывания людей и их деятельности в искусственной среде здания. В этой среде возникают пространственные связи. Их изучают в двух аспектах: антропометрии и 98 психологии поведения человека в пространстве. Планировочные и объемные элементы дома приспосабливают к фи- зиологическим особенностям людей. Пользуясь антропометрическими характеристиками, получают среднестатистические данные о размерах человеческого тела в различных позах. Исходя из этого назначают раз- меры элементов пространства, называемые вторичными. Пространство психологически оценивается человеком с точки зрения расстояний и ориентации. Так, большие личные пространства имеют свой- ство разобщать людей. С другой стороны помещения небольших размеров вызывают ощущение тесноты. Комфортность достигается, когда найдено равновесие между объемами мест пребывания и ощущениями человека. Оптимизировать искусственную среду можно, если создать модель психологии поведения, свойственную людям в определенной ситуации. Для этого необходимо задать параметры, оценив функциональные процес- сы, протекающие в помещениях, наметив сценарий жизнедеятельности человека, семьи или другой группы лиц [30]. Разработка такого сценария позволяет выявить: важнейшие «узловые моменты» и «точки перехода» от одной функции пространства к другой; определить психологическое состояние субъекта, его эмоции, ори- ентацию, ощущение защищенности; возможности переключения с одного вида деятельности на другой. Важно установить разумную меру информационной нагруженности среды, опираться на результаты исследований эргономистов. Средствами ориентации в пространстве могут служить не только визуальные измене- ния (отделка помещений и др.), но и физические (уклон пола и др.). Условия безопасности относят к удобству пребывания в среде обита- ния, поскольку в обстановке, чреватой рисками, человек чувствует себя дискомфортно. Неудачная планировка помещений, недостаточная проч- ность конструкций, плохо отлаженные системы инженерного оборудова- ния могут служить причиной несчастных случаев. Неисправности механи- ческих установок способны привести к травматизму, систем с горячими теплоносителями — к ожогам. Недостаточная прочность зданий и их конструктивных элементов является причиной разрушений. Безопасности от разрушения можно до- стигнуть, закладывая определенный запас прочности и обеспечивая жест- кость всех конструктивных элементов здания (об этом см. ниже). Взрывобезопасность зависит от надежности инженерного оборудо- вания. Обычно взрывается газ, утечка которого своевременно не лик- видирована. Иногда причиной взрыва является неисправное или пере- 99 груженное электрическое оборудование здания. В настоящее время жиль- цы пользуются большим количеством бытовых электроприборов. При строительстве зданий внутренние электросети не были рассчитаны на та- кие нагрузки, поэтому риск их выхода из строя намного увеличился. Пожаробезопасность является одним из основных условий, фор- мирующих ощущение комфортности пребывания в замкнутой среде зда- ния. Применение несгораемых и огнестойких элементов, обеспечение эф- фективных путей аварийной эвакуации сокращает риск гибели людей при возникновении пожаров. Установка систем противопожарной защиты и дымовых вытяжек является дополнительным мероприятием, сокращаю- щим риски. К пассивной защите прежде всего относятся специально оборудо- ванные помещения, используемые при опасности во время военных дей- ствий. Это специальные бомбоубежища и подвалы зданий, оборудованные на случай воздушных тревог и ракетных нападений. Другой аспект пассивной безопасности — это предохранение от про- никновения в здания посторонних лиц, а также защита от насекомых и грызунов. Игнорирование такой защиты может вызвать весьма негативные последствия. От эффективной эксплуатации здания и его элементов во многом за- висит безопасность пребывания в замкнутой среде обитания. Для этого важно качественно содержать конструкции и инженерные системы, по- скольку неисправные и разрушающиеся элементы могут служить причи- ной травматизма. Поэтому необходимо их систематически обследовать, производить текущие и капитальные ремонты. Своевременная уборка помещений, особенно общего пользования, также способствует безопасности. Важно не захламлять внеквартирные коммуникации, обеспечивать свободные проходы для жителей на случай аварийной эвакуации при пожарах и других чрезвычайных ситуациях. Четвертый блок — это инженерно-строительные системы здания. Экологические требования третьего блока претворяют в конструктивных, архитектурно-планировочных и объемных решениях дома и в его инже- нерном оснащении (в четвертом блоке). Эффективность мер, направлен- ных на охрану внутренней среды, зависит от экологической оптимально- сти проекта, его осуществления в натуре и процессов эксплуатации. Конструкции здания возводят или реконструируют, учитывая ги- гиеничность, функциональную комфортность и безопасность. О г р а ж д а ю щ и е к о н с т р у к ц и и — стены, оконные и дверные заполнения, чердачные перекрытия и крыши — это элементы здания, кон- тактирующие с наружной средой. Российские нормы тесно увязывают эти 100 элементы с таким гигиеническим фактором, как тепло-влажностный ре- жим. Регламенту подвергнут ряд теплотехнических свойств стен, напри- мер чердачных перекрытий и других наружных конструкций. Задаются параметрами теплообмена, конвекции, воздухопроницаемости, влажности и сопротивления паропроницаемости. Теплообмен — это совокупность явлений, связанных с распределением энергии от нагретых тел к более холодным. Различают три вида теплооб- мена: теплопроводность, конвекция и излучение. С теплопроводностью ограждения здания в значительной мере свя- зано представление о теплом жилище. Здесь существует обратная связь: чем меньше теплопроводность, тем защищеннее чувствует себя человек. Теплопроводностью называют передачу теплоты между соприкаса- ющимися частицами материала. Этот вид передачи характерен для ог- раждений из твердых материалов, кирпича, бетона и др. В строительстве понятие теплопроводности подменяют теплопере- дачей — процессом переноса теплоты через толщу ограждения. Этот про- цесс включает два вида теплообмена: между стеной и холодным наружным воздухом; между внутренней поверхностью ограждения и нагретой средой по- мещения. Теплопередача зависит от сопротивления ограждения переносу теп- лоты в другие среды. СНиПом установлено, что термические свойства ограждающей конструкции достаточны, если ее термическое сопротив- ление R 0 отвечает условию R 0 ≥ R 0 тр , (4.3) где R 0 тр — нормативное сопротивление. Конвекция — это распространение теплоты в результате направлен- ного перемещения в пространстве газообразного или жидкого вещества. Количество теплоты Q 1 , передаваемой единицей площади поверхности за единицу времени, зависит от разности температур с двух сторон огражде- ния t и скорости движения воздуха v. Излучение отождествляют с лучистым теплообменом. Сущность этого явления состоит в том, что часть энергии теплоты преобразуется в элек- тромагнитные волны, которые передаются через пространство и, встречая на своем пути преграду, поглощаются ею, снова превращаясь в тепловую энергию. Количество теплоты Q 2 , передаваемой единицей площади поверх- ности за единицу времени, зависит от разности температур между облуча- емыми и излучающими телами t 1 — t 2 и излучательной способности по- 101 верхности. Выбирая конструкцию ограждения, учитывают и его тепловую инер- цию. Если инерция мала, то резкий перепад температур наружного возду- ха может повлечь за собой быстрое изменение температуры внутри поме- щения. И наоборот, толстые стены за короткий период не могут охладить- ся или нагреться настолько, что это повлияет на внутреннюю среду. Тепловая инерция — свойство медленного затухания колебаний тем- пературы внутри конструкции. Эту величину характеризуют индексом D, равным D = R 0 S , (4.4) где S — коэффициент теплоусвоения. По индексу D ограждения делят на легкие (D ≤ 4), средние (4,1 ≤ D ≤ 7) и массивные (D ≥ 7). Таким образом учитывают их теплоустойчивость — свойство ограничивать колебания температуры на внутренних поверх- ностях ограждений при высоких температурах наружного воздуха, интен- сивном солнечном облучении или совместного действия этих природных явлений. Проверка на теплоустойчивость необходима в зданиях, располо- женных в южных районах и особенно с резко континентальным климатом. В этих районах очень важна тепловая стабильность внутренней среды, ко- торую можно охладить ночью и этим спасаться от перегрева днем. За счет воздухопроницаемости возможна эксфильтрация — возник- новение фильтрационного потока из помещения, когда разность давлений на внутренней и наружной поверхности ограждения превышает сопротив- ление прохождению воздуха через толщу стены. Умеренный фильтраци- онный поток необходим в зданиях без кондиционеров. Он способствует очистке воздушной среды за счет естественного проветривания через сте- ны. Однако повышенное движение воздуха через ограждение может вы- звать нежелательный процесс выдувания тепла из помещения. Описываемое свойство оценивают по показателю сопротивления воз- духопроницаемости R н .В соответствии с действующими нормами ограж- дение отвечает гигиеническому условию, если выдержано отношение R н > R н тр , (4.5) где R н тр — необходимое общее сопротивление воздухопроницаемости. Влажность ограждений является следствием различных причин. Вла- га проникает в конструкции из грунтов, поднимаясь по капиллярным ма- териалам, если нет гидроизоляционной преграды. Ограждения могут увлажняться под действием наружной или внутренней среды вследствие 102 их гигроскопичности, т.е. свойства сорбировать — поглощать влагу из воздуха. Особо опасна конденсация водяных паров на внутренней поверхности или в толще ограждающей конструкции. Это происходит в результате процесса, называемого диффузией пара через преграду, разделяющую две среды: внутреннюю и внешнюю. Влага может конденсироваться на внутренней поверхности стены или перекрытия, если ее температура τ в ниже точки росы τ р , т.е. τ в ≤ τ р . В этом случае воздух, соприкасающийся с этой поверхностью, охлаждается и из него выпадает конденсат. Диффузия паров — процесс паропроницания — происходящее на мо- лекулярном уровне явление, вызванное перемещением молекул газа в сто- рону меньшего его давления. Как правило, они движутся из теплой среды помещения в наружную, более холодную. Тогда при определенных усло- виях в конструкциях возможно сорбционное увлажнение, представляющее собой поглощение водяного пара. Под действием молекулярных сил ча- стицы материала притягивают к себе отдельные молекулы пара, которые обволакивают поверхности частиц равномерным тонким слоем. Сорбционное увлажнение конструкций сказывается на сопротивлении теплопередаче. Стены и перекрытия теряют свои теплотехнические свой- ства тем больше, чем более насыщен влагой материал. Это отражается не только на микроклимате помещений, но и приводит к повышенному рас- ходу теплоносителя для обогрева здания. Все описанные выше процессы подробно изучаются в прикладной дисциплине, называемой «Строительная физика». Там же раскрываются методы теплотехнических расчетов наружных ограждающих конструкций. Звуковой комфорт обеспечивают теми же ограждающими помещения конструкциями и перегородками. Они защищают помещения от шума, возникающего от внутренних и внешних источников. Рассматривая акустическую эффективность этих конструкций, рас- пространение звука от внутреннего источника Р представляют в виде схем, показанных на рис. 4.2. На этом рисунке источник звука Р расположен в помещении А. Волны 1 проникают в соседнее помещение Б через отверстия и щели в огражде- нии. Волны 2, попадая на разделяющую конструкцию, вызывают ее коле- бания. Сама преграда превращается в источник шума, излучаемого в по- мещение Б. 103 Волны 3 вызывают колебания примыкающих ограждений по- мещения А. Эти колебания пере- даются ограждениям помещения Б, которые являются дополни- тельным источником шума. Вол- ны 4 приводят в колебательное движение перекрытия и через не- го разносятся по другим кон- струкциям здания. Волны 1—3 первоначально распространяются через воздух и воздействуют на воздушную сре- ду изолируемого помещения непосредственно или излучением звука колеблющимися под их действием ограждениями. Поэто- му такие волны называют воздуш- ным шумом. Существует и другой вид шу- ма — ударный, возникающий в результате механического воздей- ствия на ограждения, например во время хождения. Этот шум излучает подверженная удару колеблющаяся конструкция в виде звуковых волн, аналогичных волнам 4 (см. схему разреза на рис. 4.2). Механическому воздействию чаще всего подвержены перекрытия зданий. Исходя из изложенного выше, акустической эффективности добива- ются, возводя стены, перегородки и перекрытия, рассчитанные на звуко- изоляцию от воздушного шума. Перекрытия дополнительно проверяют на изоляцию от ударного шума. Звукоизоляционные способности конструк- ций, ограждающих помещения, рассчитывают, исходя из предпосылки, что звукоизолирующая способность Е В Н стен при воздушной передаче звука должна находиться в пределах 20 < Е В Н < 10 дБ. (4.6) Перекрытия проверяют и на изоляцию от ударного шума. Устанав- ливают его изолирующую способность Е У Н в рамках неравенства 5 < Е У Н < 20 дБ. (4.7) Расчет ведут по методикам строительной физики. Рис. 4.2. Пути распространения звуковых волн в здании от источника звуковых волн Р. 104 Защищая застройку от внешних источников шума, прибегают к уст- ройству шумозащитных домов. В наружных стенах устанавливают окон- ные блоки, обладающие повышенными звукоизоляционными свойствами. По зашумленным фасадам размещают комнаты, где не требуется особой тишины. Выполняют и мероприятия, описанные в § 4.2. В обеспечении безопасности здания первостепенную роль играет кон- структивное решение. От выбора общей конструктивной схемы и пра- вильного подбора параметров каждого элемента зависит прочность и устойчивость сооружения. Конструкции должны быть надежными. Проблемы надежности и прочности изучают в ряде инженерно-строительных дисциплин, на- пример, курсах «Строительные конструкции», «Основания и фундаменты» и др. Условия безопасности вступают в противоречие с экономикой, по- скольку повышение прочности влечет за собой увеличение сечений ра- бочих элементов конструкций. Следовательно, возрастают капитальные вложения в строительство или реконструкцию. Возникает проблема опти- мальных запасов прочности, которые обеспечивали бы необходимую сте- пень безопасности при минимальных затратах. Пожаробезопасностъ в значительной степени зависит от того, насколько легко могут воспламеняться конструкции различных частей здания. Их стойкость к пожарам складывается из двух факторов: степени возгораемости и предела огнестойкости. По степени огнестойкости части зданий делят на несгораемые, труд- но сгораемые и сгораемые. К несгораемым относят конструкции, изготов- ленные из неорганических материалов, сгораемым — из органических го- рящих, не подвергнутых специальной обработке, повышающей их огне- стойкость. Трудно сгораемые конструкции представляют собой сочетание несгораемых и сгораемых элементов. Пределом огнестойкости называют продолжительность (в ч) дей- ствия огня или высоких температур до потери конструкцией несущей спо- собности, начала появления трещин (отверстий) или повышения темпера- туры не обогреваемых поверхностей более чем на 140°С. По огнестойко- сти конструктивные части зданий подразделяют на пять степеней. К I сте- пени относят несгораемые, имеющие высокий предел огнестойкости. Если же эти качества частично или полностью отсутствуют, назначают более низкую степень — от II до V. С точки зрения огнестойкости особое место занимают конструкции из стали. Они не горят, но при нагреве теряют прочность, поэтому ме- таллоконструкции отнесены к неорганическим, но обладающим низким 105 пределом огнестойкости. Долговечность конструктивных систем здания обеспечивают сис- тематическими осмотрами и обслуживанием. При необходимости вы- полняют профилактический ремонт, а при значительном износе дома — капитальный. На долговечность существенное влияние оказывает окружающая сре- да. Воздух, содержащий большое количество примесей, при повышенной влажности обладает щелочной и кислотной реакцией. Взаимодействуя со строительными материалами, он способствует интенсивному разрушению зданий. Кислотные дожди оказывают аналогичные воздействия. Архитектурно-планировочные и объемные решения здания под- чиняют экологическим требованиям. Они обеспечивают зрительный ком- форт, изоляцию помещений, создают оптимальный инсоляционный ре- жим. Функциональная комфортность является одним из основных тре- бований, поэтому планировочные и инженерные элементы дома при- спосабливают к физиологическим особенностям человека. Например, с учетом того, что большинство людей лучше владеют правой рукой, пред- почтение отдают правой навеске дверей. Лестницы делают удобными для передвижения. Прежде всего это от- носится к выбору уклона маршей. Наиболее удобны марши с уклоном 20°, но для второстепенных его увеличивают. Пределом является уклон 45°. Размер ступеней приспосабливают к размаху шага человека при подъ- еме и спуске. Ширину лестничной клетки задают, исходя из ширины по- токов людей, но принимают не менее 1,9—2м. Расположение помещений подчиняют деятельности в рамках функ- ционального процесса. Так, объем жилья для одной семьи делят на зоны коллективной деятельности всех членов и индивидуального вре- мяпрепровождения, которые обычно располагают вдали от входа в квар- тиру. Планировочное решение влияет и на безопасность пользования зда- нием. Здесь имеют значения не только общие принципы планировки, но и каждая деталь. Например, дверью, открывающейся в коридор, можно нанести травму проходящему мимо человеку. С точки зрения пожаробезопасности особое значение имеют пра- вильно спланированные пути эвакуации. Различают два вида эвакуации: нормальную и аварийную (вынужденную). Нормальная характерна спо- койным течением процесса. Вынужденную отличает кратковременность, поскольку она вызвана необходимостью быстро покинуть здание. При этом не исключена паника, в результате чего происходит уплотнение люд- 106 ского потока и, как следствие, уменьшение скорости движения. Процесс характеризуют продолжительностью эвакуации Т при люд- ском потоке максимальной плотности и скорости движения, не превыша- ющей 0,27 м/с на горизонтальной поверхности и 0,17 м/с на лестнице. В соответствии с противопожарными нормами длина путей отвечает усло- виям, если выдержано неравенство Т < Т Н и Т 1 ≤Т 1 Н , (4.8) где Т и Т Н — соответственно расчетная и нормативная продолжительность эвакуации из здания, с; Т 1 и Т 1 Н — то же, от наиболее удаленной точки. Т Н и Т 1 Н нормируют в зависимости от степени огнестойкости здания. Так, если здание относят к I или II степени огнестойкости, то Т Н = 360 с, а при IV и V степени Т Н = 60 с. |