Архітектурна фізика. Енергоощадність

Клімат

Клімат Львова — помірно континентальний з м'якою зимою і теплим літом. Місто Львів знаходиться у другій температурній зоні. Середня температура складає −4 °C у січні і +18 °C у червні. Найвища температура (+37 °C) зафіксована у вересні 1921 року, найменша (−35,8 °C) — у лютому 1929-го; максимальна кількість опадів (1 422 мм) випала у 1893 році. Загалом, за останні 100—120 років температура повітря у Львові має тенденцію до підвищення. Так, протягом цього періоду середньорічна температура підвищилася, принаймні, на 1 °C. Вологість повітря в середньому за рік складає 79%. Найчастіше дують західні вітри, найрідше — північно-східні.

Львів характеризується найбільшою кількістю опадів та найнижчими літніми температурами серед всіх обласних центрів України, що спричинено чи не найменшою континентальністю місцевого клімату з-поміж великих міст України. В середньому за рік випадає 740 мм атмосферних опадів: найменше — в січні, найбільше — в липні. За рік у місті в середньому 174 дні з опадами. Для всіх пір року характерні різкі перепади атмосферного тиску, температур і вологості повітря. Зими м'які — морози нижче −20 °C спостерігаються вкрай рідко. Стійкий сніговий покрив встановлюється не кожної зими. Весна прохолодна та дощова, заморозки і снігопади можливі до початку травня. Літо прохолодне. Звичайні літні полуденні температури в межах +20-25 °C, спека вище +30 °C спостерігається рідко. Влітку частими є грозові зливи і різкі перепади температур при проходженні атмосферних фронтів. При цьому майже щороку спостерігаються ураганні вітри, які призводять до повалення дерев, обриву ліній електропередач, невеликих руйнувань. Так, у 2008 році внаслідок буревію загинуло 4 людей. Осінь помірно тепла і суха. Тривалість вегетаційного періоду — 215 днів.

Мікроклімат центральної частини міста, яка знаходиться в улоговині, характеризується більш низькими мінімальними та більш високими максимальними температурами. Для підвищених околиць характерні сильні вітри. (Рис 4.1.1.)

Рис 4.1.1.

У містах тепліше ніж у довколишній місцевості, через цілу низку причин:

· будівельні матеріали, що використовують при будівництві доріг і будинків у денний час поглинають дуже багато тепла, а вночі віддають його через теплове випромінювання;

· у вузьких вулицях інфрачервоне випромінювання однієї будівлі, поглинає інший будинок навпроти;

· будинки затримують вітер, перешкоджають виносу тепла.

Особливо помітно відмінність температур у місті та околицях зимою і вночі, протягом яких над містом формується "острів тепла", оточений холодним повітрям передмість.

Аналізуючи зміни середньорічних температур повітря в м. Львові за

період з 1969 р. по 2005 р. потрібно зауважити, що за весь цей час, не зважаючи на щорічні перепади температури повітря, крива ходу температури плавно зростає. Це помітно також і на графіку ходу середньої річної температури повітря за послідовні десятиліття від 1970 р. по 2005 р. З аналізу даних випливає, що починаючи з 70-х років ХХст. і до 80-х років цього ж століття температура повітря повільно спадала. Проте з 80-х років ХХ ст. і до сьогодні спостерігається швидке підняття температури повітря. Лише за останні 15 років температура повітря значно зросла порівняно із кліматологічною стандартною нормою, визначеною у 1961-1990 рр. Відбувається потепління клімату за рахунок зростання температури повітря літніх і зимових місяців. За досліджуваний період 1991-2005 рр. середня температура повітря у січні була вища за норму майже на 2 °С, а у лютому – на 1,3 °С. У вересні і грудні середньомісячні температури повітря були нижчі за норму на 0,2 °С і 0,3 °С відповідно. І лише в жовтні та листопаді температури повітря залишились не змінними. Виходячи з результатів, які були одержані в наслідок аналізу змін температури повітря наприкінці ХХ ст. та на початку ХХІ ст. у м. Львові можна дійти висновку, що середньорічна температура повітря зросла на 0,6 °С й надалі спостерігається тенденція до зростання температури повітря. Відбувається потепління клімату за рахунок зростання температури повітря літніх і зимових місяців. (Рис.4.1.2.)

Середня кількість опадів, (мм)

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Рік

Повторюваність вітру різних напрямків, (%)

Пн	ПнС	С	ПдС	Пд	ПдЗ	З	ПнЗ	Штиль
7,4	5,7	9,5	20,9	8,9	11,7	23,3	12,6	16,9

Найбільша швидкість вітру – у листопаді–березні, найменша – в серпні. У січні вона в середньому становить 4,1 м/с, у липні – 2,9 м/с.

Швидкість вітру по місяцях, (м/с)

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Рік
4,1	4,1	4,1	3,8	3,2	3,0	2,9	2,7	3,0	3,4	4,1	4,0	3,5

 

 

Температура повітря по місяцях (◦С)

 

Львів	Середня по місяцях	Річна
І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
СНіП-82 рік	-5	-4,2	0,3	6,7	12,7	15,2	17,4	16,5		7,7	2,4	-2,6	6,7
СНіП -99 рік	-4,6	-3,1	1,1	7,7	13,2	16,1	17,3	16,8	13,0	8,0	2,5	-2,1	7,2
ДСТУ	-2,7	-1,8	1,9	8,3	13,7	16,6	18,6	17,9	12,8	8,0	2,5	-2,4	7,8

Рис.4.1.2. Характеристика клімату м. Львова.

Енергоощадність

Низькі ціни на паливо, що діяли в Україні багато десятиліть і їх адміністративне регулювання привели до того, що рівень енергозбереження в Україні був і продовжує залишатися значно нижчим, ніж в країнах західної Європи. При цьому близько 40% від загального споживання енергії доводиться на житловий сектор країни, значна частина населення якої проживає в багатоквартирних панельних будинках побудованих з одношарових легкобетонных панелей. Їх термічний опір знаходиться в межах 0,9-1,2, що в 2-4 рази нижче за нормативні вимоги країн Західної Європи з аналогічним і теплішим кліматом. В результаті споживання енергії в житловому секторі граничить з марнотратством.

Світовий досвід свідчить про можливість підвищення енергоощадності будівель шляхом утеплення зовнішніх захисних конструкцій, з використанням сучасних теплоефективних матеріалів і прогресивних технологій.

Ефективному використанню сонячної енергії в Україні сприяють кліматичні тa географічні умови: тривалість сонячного сяйва становить 1750-2550 годин на рік, а сумарна інтенсивність сонячної радіації 0,92-1,23 Гкал/м2 горизонтальної поверхні, що є підставою для впровадження та експлуатації геліосистем.

Архітекторам сьогодення слід звернутися до екологічно доцільного проектування, що передбачає створення загальної екологічної концепцій проектування, будівництва та експлуатації будівлі.

А це означає:

• використання меншої кількості енергії для виробництва будівельних матеріалів та конструкцій; на опалення, охолодження та провітрювання будівель;
• використання енергій, які мають здатність до самовідновлення;
• утилізацію та вторинне використання відходів виробництва без шкідливих впливів на навколишнє середовище,
• використання природних та екологічно-чистих матеріалів,
• забезпечення природного перебігу процесів у навколишньому середовищі.

Ефективність енергозбереження та екологічності будівлі визначається сукупністю багатьох факторів:

• вибору місця для будівництва та вибору екологічних матеріалів і конструкцій;
• пасивним і активним використанням енергоносіїв, що мають здатність до відновлення;
• енергетично вигідним інженерним обладнанням тощо.

При виборі місця для будівлі мають бути враховані:

• кліматичні умови;
• топографія;
• орієнтація будівлі за сторонами світу;
• освітленість або затінення місця;
• сила та напрямок вітрів,
• захищеність будівлі зеленими насадженнями.

Вибираючи енергетично вигідні конструкції і матеріали, необхідно звертати особливу увагу на:

• теплоізоляцію зовнішньої оболонки будівлі;
• герметичність вікон та дверей (відсутність "містків тепла");
• використання енергії сонця;
• збереження тепла сонця в масивних конструктивних частинах будівлі; використання будівельних матеріалів, виробництво, експлуатація і утилізація яких не зашкоджує навколишньому середовищу.

Економне використання енергоресурсів є однією з найважливіших світових проблем. Слід зазначити, що з тієї енергії, що її використовує людство, найбільша частка (до 45 %) йде саме на опалення будівель. В Україні ця проблема набуває особливої важливості у зв’язку з недопустимою енергоємністю національної промислової продукції. Будівництво і житлово-комунальне господарство України є найбільш енергоємним сектором національної економіки. Відомо, що житлові будинки в містах і селах України потребують натурального палива близько 55000 т на 1 млн. м2 житлової площі за один опалювальний період. Цей показник у 1,5-2 рази вищий за аналогічні показники країн Західної Європи. Отже, порушуючи питання про збереження енергії та енергоносіїв, слід передусім вести мову про енергоекономне будівництво, та використання для опалення будівель енергій, що мають здатність до відновлення. Як показує аналіз енергозберігаючих заходів у житлових і громадських будинках, основні зусилля слід направити на підвищення рівня теплоізоляції будинків і, в першу чергу, огороджуючих конструкцій. Але не менш важливими є і форма будівлі, її спрямування по сторонах світу. Енергетичні природні ресурси — це запаси сировини та енергії, що ми здобуваємо із нашого природного оточення. Енергетичні ресурси поділяються на дві категорії: такі, що знаходяться у надрах Землі і є вичерпними, і такі, що завдячують своїм походженням теплу і світлу Сонця, а також гравітації космічних тіл і мають здатність до самовідновлення.

До вичерпних енергетичних ресурсів відносяться:

• горючі корисні копалини: вугілля, нафта, природний газ, горючі сланці;
• а також і ядерне паливо (хоча яого запаси в надрах Землі значно більші ніж нафти і природного газу): уран, торій, літій, дейтерій.

До енергоресурсів, що мають здатність до самовідновлення належать:

• енергія Земних надр (геотермальне тепло);
• енергія Сонця (енергія руху повітря (вітер);
• енергія океанських течій, хвиль;
• випромінювана теплова сонячна енергія);
• кінетична енергія — результат гравітаційного притягнення Місяця та інших космічних тіл;
• енергія обертання Землі (приливи).

До відносно вичерпних належать біологічні джерела енергії, тобто:

• сировина рослинного походження, яка є невичерпною, доки її насаджувати і далі, а не тільки вирізати (дерево, а також інші рослинні матеріали, які можна або спалювати в якості палива, або перероблювати у горючі хімічні продукти).

ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЬ ЗАБЕЗПЕЧУЄТЬ ЗА РАХУНОК:

· підвищення термічного опору стін, утеплення зовнішніх захисних конструкцій, з використанням сучасних теплоефективних матеріалів і прогресивних технологій.

· утеплення даху, підлоги, фундаменту;

· застосування сучасних дверей та вікон

· зменшення кількості виступаючих конструкцій - балконів, козирки і тому подібне, тому що вони сприяють передачі тепла в довкілля.

· вища за середню теплоізоляція будинку;

· інертне використання сонячної енергії шляхом особливого засклення вікон та рекуперації тепла із системи вентиляції;

· обмеження тепловтрат всередині будівлі;

· зменшення кількість містків холоду;

· використання "альтернативних", тобто природних невичерпних джерел енергії, таких як сонячна, вітрова, геотермальна, гідротермальна;

· застосування інженерного обладнання, що дає змогу контролювати витрати енергії з централізованих мереж енерго- та теплопостачання;

· застосування спеціальних архітектурно-планувальних рішеннь: для зменшення теплозатрат північну сторону роблять мінімальної висоти, без віконних отворів, з подвійними тамбурами. Південну сторону роблять максимальної висоти і повністю засклену.

Однією з інновацій є створення т.зв. «горбів» - інтегрованих в існуючий ландшафт центрів обслуговування громадян, що з’являються на межі проектованого кільця, як продовження існуючої топографії та слугують новими візуальними домінантами та орієнтирами. Ці багатофункціональні споруди розташовані в районах підвищень львівського рельєфу (гора Цитадель, гора Високий замок). Кожна така «гора» представляє собою багатоповерховий комплекс, який об'єднує найбільш затребувані функції: відділи часто відвідуваних служб мерії, заклади торгівлі та харчування, а також спортивні та дитячі майданчики. Також планується насичувати ці центри розважально-відпочинковою, освітньою та житловою функціями. За рахунок переробки відходів, використання сонячної та вітрової енергії та збору дощової води проектовані «горби» здатні забезпечувати себе енергією, а в майбутньому забезпечувати потреби міста. Міста, що забезпечують себе енергією – сьогодні вже не фантастика, а у майбутньому це стратегія розвитку усіх міст. Прикладом може слугувати австрійське містечко Гюссінг, яке розвивається за програмою «100% без викопного палива», і забезпечує свої потреби за рахунок сонячної енергії та біомаси.

 

Пост екстенсивний розвиток грунтується на таких екологічних принципах:

 

 

Засоби пост екстенсивного проектування середовища мають чітке енергоощадне спрямування(Рис 4.2.1.

Рис 4.2.2.):

· переробка відходів

· використання сонячної енергії

· використання вітрової енергії

· вертикальних садів городів та ферм

· переробки органічних відходів

· заощадження дощової води

· перевикористання дощової води

Рис 4.2.1.

Рис 4.2.2.

 

 

РОЗДІЛ 5

Цивільна Безпека