Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. В настоящее время техно-антропогенное воздействие на окружающую среду приобрело огромные масштабы. Это вызвало экологизацию архитектуры и появление такого научного направления, как экология города и жилища.
Изучение закономерностей взаимодействия антропогенных систем (города, жилища) и окружающей среды является глобальной задачей. Особая роль в ее решении отведена созданию энергоэффектнвного жилища. Экологоэнергетическая тематика является наиболее актуальной для районов с экстремальными условиями, и в частности в аридной зоне. Это объясняется следующими характерными для данной зоны факторами:
суровыми природно-климатическими условиями;
нецелесообразностью обеспечения жилых образований традиционными способами водо- и энергоснабжения ввиду значительной децентрализации населенных мест и небольших мощностей агропроизводственных подразделений;
ограниченностью строительных материалов и технических средств.
Создание энергоэффективного жилища является двухце-левой задачей. С одной стороны она связана с поиском привлечения и использования экологически чистых возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Эффективность их работы непосредственно зависит от архитектурно-планировочной структуры здания. Поэтому с другой стороны рассматриваемая задача тесно связана с поиском и разработкой эффективных для данных условий бноклиматическнх приемов проектирования, то есть архитектурно-строительных средств, обеспечивающих защиту здания от неблагоприятного воздействия
окружающей среды (высоких дневных температур, сильного солнечного излучения, знойных ветров и т.п.) и максимальное использование ее естественной энергии для создания комфортных для жизнедеятельности человека условий. Правильно выбранная архитектурно-планировочная структура жилища позволяет снизить энергозатраты на его теплохладоснабжо-ние, и, таким образом, значительно сэкономить как денежные, так и технические средства.
В настоящее время современная архнтекі vpa значительно ослабила связи с народными традициями, которые на протяжении тысячелетий определялись конкретными климатическими условиями и духовными потребностями человека, и поэтому все острее возникает потребность в большей увязке с ними современного жилищного строительства. Использование в жилищном строительстве прогрессивных традиций народною зодчества наряду с достижениями современной строительной науки позволит повысить качественные показатели - эстетичность, комфортабельность современного жилища, а также разнообразить его архитектуру.
Таким образом, при создании энергоэффективного жилища необходим комплексный подход к проектированию, который заключается в использовании архитектурно-строшельных средств регулирования теплового режима в сочетании с усіа-новкамп теилохладоснабжения. Современная строшельная наука предоставляет проектировщику широкий выбор архитектурных и технических средств регулирования теплового режима, однако, не все из них могут быть использованы в одном конкретном здании. Выбор системы теилохладоснабжения на основе экспериментов является трудоемким н дороги стоящим способом. Поэтому для определения оптимальної о
архитектурно-планировочного решения целесообразней использование современных методов математического моделирования теплового режима зданий, позволяющих предсказывать влияние различных факторов на выбранную систему теплохладоснабжения.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящей работы является исследование закономерностей формирования архитектурно-планировочной структуры малоэтажного энергоэффективного жилого здания в аридной зоне с использованием методов математического моделирования.
В связи с этим в работе решаются следующие задачи:
-
Исследование гелиоархитектурных традиций народного жилища Туркменистана.
-
Анализ и обобщение современного опыта жилищного строительства в условиях аридной зоны.
-
Оптимизация архитектурно-планировочной структуры жилого здания.
4. Моделирование и оптимизация системы теплохладо
снабжения здания.
5. Выявление перспективных типов жилых домов с исполь
зованием солнечной энергии.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. Исходя из того, что в условиях жаркого сухого климата целесообразным является строительство жилища малой этажности, а наиболее технологически доступным и экономически эффективным видом возобновляемой энергии - солнечная энергия, объектом исследования выбран малоэтажный жилой дом с использованием солнечной энергии.
ГРАНИЦЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В работе исследуются архитектурно-планировочные и экологоэнергетические аспек-
ты формирования малоэтажного энергоэффективного жилища в аридной зоне. Вопросы, касающиеся солнцезащиты зданий, строительных конструкций, естественного охлаждения и вентиляции, а также типологии пассивных солнечных домов, рассматриваются по мере необходимости в связи с анализом основных вопросов.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Анализ опыта народного и современного жилищного строительства в аридной зоне позволил обосновать выбор типа жилища. Комплексный анализ биоклиматических принципов позволил выявить эффективные для аридных зон архитектурно-строительные средства достижения тепловлажностного комфорта в жилище.
При оценке теплового состояния помещения и выборе оптимальной системы теплохладоснабжения использован метод математического моделирования и оптимизации сложных систем.
Теоретическая концепция диссертационного исследования опирается на следующие группы исследований:
исследования в области климатологии Б.Ф.Васильева, Л.Банхиди, В.А.Айзенштадта, А.Э.Эсенова, К.Л.Биркая, В.Олгьея, Г.К.Гольдштейна, и др.;
исследования в области методологии проектирования солнечных домов Дж.Э.Аронина, Г.Лнисмайера, С.В.Зоко-лея, П.Р.Сабади, Н.П.Селиванова, Н.Н.Гераскнна, Ю.П.Соколова, А.Н.Сахарова, Г.В.Казакова, С!.В.Ушакова, М.М.За-хидова и др.;
исследования в области проблем специфики архитектуры жилища в условиях жаркого климата В.К.Лицкевича, В.М.Фирсанова, Т.Б.Рапопорт, Л.Н.Киселевича, В.Н.Карцева, З.Н.Чеботаревой, А.Н.Новруз», В.Л.Ворониной, М.К.Со
ловьевой, И.Н.Филиппович, А.Н.Римши, М.С.Булатова, В.М.Дмитриева и др.;
- исследования в области гелиотехники Р.Байрамова,
Г.Тойлиева, М.Х.Аширбаева, Б.Б.Мурадова, Дж.Даффи,
У.А.Бекмана, С.Танака, Р.Суда, А.Дэвиса, Б.Андерсона, а так
же исследования, проведенные МАрхИ совместно с НПО
"Солнце" АН ТССР;
- исследования в области традиций туркменского народ
ного жилища Г.А.Пугаченковой, В.А.Левиной, Е.Е.Неразик,
В.М.Массона, А.Гаррыева, И.Н.Хлопина и др.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСИТСЯ методика проектирования малоэтажного энергоэффективного жилища в условиях аридной зоны с использованием математического моделирования.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ состоит в исследовании народного опыта жилищного строительства на территории Туркменистана с точки зрения приспособления к условиям сухого жаркого климата, разработке методических основ и принципов проектирования малоэтажных энергоэффективных жилых домов в аридной зоне на основе использования современных методов математического моделирования и оптимизации сложных систем.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Работа была включена в план каучной работы Лаборатории системных исследований Компьютерного Центра Академии сельскохозяйственных наук Туркменистана. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных семинарах Компьютерного Центра и Института механизации и технологии переработки сельхозпродукции АСХНТ, на заселениях кафедр 'Архитектура жилых зданий" Московского архитектурного
института и "Архитектура" Туркменского политехнического института.
По теме диссертации опубликованы две работы и одна статья принята к публикации, а также сделан доклад на научной конференции Туркменского государственного университета.
Основные положения и результаты работы включены в программу учебного проектирования кафедры "Архитектура" Туркменского политехнического института.
ЗНАЧЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ заключается в разработке и научном обосновании концепции проектиропа-ния малоэтажного энергрэффективного жилища в аридной зоне, которые позволяют решить экономические и энергетические проблемы жилищного строительства в экстремальных условиях. Результаты работы могут быть использованы при проектировании малоэтажных жилых зданий в аридной зоне.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертационная работа представлена в одном томе. На страницах машинописного текста, изложено содержание диссертации, включающее в себя введение, три главы, выводы и предложения, список использованной литературы и 30 графоаналитических таблиц.