Схема отопления с естественной циркуляцией одноэтажного дома: Отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией принцип работы, схемы, преимущества

Схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией (открытая, закрытая система)

Главная » Инженерные системы » Отопление » Системы отопления

Опубликовано: 26.03.2017Рубрика: Системы отопленияАвтор: Andrey Ku

Оптимальная схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией сбережет деньги домовладельца и на этапе монтажа, и во время эксплуатации. Поэтому в данной статье мы будем искать именно такой вариант обустройства системы обогрева жилища.

Системы обогрева одноэтажных домов – в чем между ними разница?

К самым распространенным схемам отопления в жилых домах относятся следующие варианты:

• Однотрубная – напорный и обратный патрубок котла соединяет одна линия, на которую, как бусы на нитку, нанизаны радиаторы.
• Двухтрубная – в этом случае из напорного патрубка выходит одна линия, а из обратного – вторая. В эти линии врезают соответствующие патрубки батарей (радиаторов).
• Коллекторная – на обратный и напорный патрубок котла навинчивают тепловые хабы, собирающие или распределяющие теплоноситель по разводке. Радиаторы в этом случае подключаются именно к хабам-коллекторам.

В однотрубной системе напорный и обратный патрубок котла соединяет одна линия, на которую нанизаны радиаторы

Все три варианта схем могут относиться к системам закрытого или открытого типа. Открытый вариант предполагает контакт теплоносителя с атмосферой в расширительном бачке и давление в системе чуть выше атмосферного. Второй вариант рассчитан на полную герметизацию линий циркуляции и давление в 2-4 раза выше атмосферного. Какая схема отопления одноэтажного дома лучше, сказать трудно. Для точного ответа нам придется изучить плюсы и минусы каждого варианта разводки, причем в открытом и закрытом состоянии.

Преимущества и недостатки однотрубного варианта

Однотрубная система отопления с принудительной циркуляцией хороша своей дешевизной. Причем низкая стоимость конструкции характерна и для открытого, и для закрытого варианта. Ведь от котла к батареям (и обратно) тянется всего одна нитка трубопровода. В итоге мы имеем экономию трубы для отопления, фитингов для сборки разводки и времени сборщика. К сожалению, за дешевизну конструкции придется заплатить отказом от возможности отрегулировать температуру в отдельных зонах дома.

Разогретый теплоноситель движется от котла, протекая по всем батареям, и любой регулятор на его пути закупорит всю цепочку, остановив циркуляцию в разводке. Кроме того, вы не сможете отключить батарею или врезать в разводку еще одну линию или отвод. И после перестройки или перепланировки жилища вам понадобится обустраивать разводку заново.

Именно поэтому однотрубные конструкции разводки собирают только в небольших домах площадью до 50-60 квадратных метров. Причем, в целях естественной терморегуляции схемы отопления в комнатах с наименьшей желаемой температурой (например, в спальнях) располагают «последнюю» батарею в цепочке – в нее попадает порядком охлажденный теплоноситель, который уже движется фактически по обратке – к котлу на разогрев.

В чем плюсы и минусы двухтрубной схемы

Двухтрубная схема системы отопления частного дома с принудительной циркуляцией позволяет регулировать температуру буквально каждой батареи. Тут можно использовать дистанционные и простейшие терморегуляторы, обычные краны и вентили, а равно и другую запорно-регулирующую арматуру. В данном случае пользователь может остановить или замедлить циркуляцию носителя тепла в конкретной батарее, не затронув общий поток, который идет по отдельным трубопроводам. Врезка батареи в напорную и обратную линию позволяет даже безболезненное отключение радиатора в случае необходимости.

Двухтрубная схема системы отопления

Причем подобная управляемость достигается за счет не таких уж больших трат на разводку. Владельцу системы двухтрубного типа придется оплатить две стоимости метража арматуры и количества фитингов. И это, пожалуй, единственный минус данной схемы. Помимо возможной регуляции температуры в отдельных комнатах дома, двухтрубная конструкция дает еще один плюс – готовность к масштабированию. Вы можете перестроить всю сеть, врезав дополнительную батарею или удалив радиатор, не нарушив при этом структуры системы.

Каковы выгоды и расходы при установке коллекторной системы

Коллекторные схемы отопления с принудительной циркуляцией хороши своей управляемостью и готовностью работать с помещениями любой площади и любой этажности. Распределительные гребенки (коллекторы) могут располагаться в каждой комнате или на каждом этаже. При этом на абсолютно все линии подачи или слива теплоносителя можно закрепить дистанционный или механический регулятор, связанный с термостатом или построенный на основе управления пропускной способностью канала.

Подобная схема позволяет управлять теплоотдачей радиаторов с точностью до градуса. А в случае необходимости и масштабировать сеть при минимальных затратах на апгрейд.

Коллекторные схемы отопления с принудительной циркуляцией

Но расход труб и фитингов в этом случае будет просто колоссальный, поэтому такие конструкции монтируют не в одноэтажных домиках, а в коттеджах большой этажности или загородных дворцах. Только в этом случае расходы на установку можно перекрыть за счет будущей экономии горючего для котла в отопительный сезон. Кроме того, коллекторный вариант может работать только при принудительном побуждении потока носителя тепла. Самотеком такая конструкция функционировать не будет ни при каких обстоятельствах. И если в доме отключат свет, то кончится и тепло.

Чем больше труб – тем лучше!

Описанные выше достоинства и недостатки систем подсказывают нам два вывода. Во-первых, если вам нужна оптимальная схема отопления трехэтажного дома с принудительной циркуляцией, то лучше, чем коллекторная разводка, вы ничего не найдете. Но в одноэтажных домах оптимальной схемой считается именно двухтрубный вариант. В этом случае можно минимизировать расход арматуры и остаться с чувствительной к управлению сетью подачи тепла. Однотрубная система обойдется дешевле, но она не позволит сэкономить на топливе, регулируя температуру в батареях. Поэтому, чем больше труб – тем лучше.

Закрытая двухтрубная система

Теперь относительно закрытого или открытого варианта сборки. В двухтрубном случае открытая система отопления с принудительной циркуляцией не дает шанса на серьезную экономию топлива. Открытый расширительный бак отдает тепло в атмосферу и не дает разогнать циркуляцию до приличных скоростей. Иное дело закрытая двухконтурная схема. Она требует немного больших усилий при монтаже, но возможность повысить давление и разогнать циркуляцию теплоносителя до приемлемого уровня предоставляет шанс для неплохой экономии на топливе. Ведь если теплоноситель идет по трубам под большим давлением, то он поступает в котел еще теплым.

При разнице температур между напорной и обратной трубами котла на уровне 10-15 градусов Цельсия экономия топлива оправдает все расходы на дополнительные элементы всего за 3-4 года.

Как устроена оптимальная система обогрева одноэтажного дома

В качестве оптимального предложения нами была выбрана закрытая система отопления с принудительной циркуляцией – схема данного варианта гарантирует максимальный набор выгод при обустройстве в одноэтажном доме. Нам остается разобраться только с тем, как она устроена.

Если мы будем двигаться от котла по направлению циркуляции теплоносителя, эта система будет состоять из следующих элементов:

• Теплогенерирующий прибор (котел) – разогревает пар, воду или подготовленный теплоноситель.
• Закрытый расширительный бак – удерживает давление системы и поддерживает возможность регуляции данного параметра. Этот элемент монтируют на выходе из котла, поднимая над батареями.
• Напорный участок разводки с отводами под батареи. Обычно его укладывают по периметру дома, вдоль несущих стен.
• Радиаторы (батареи отопления), верхний патрубок которых подключен к напорному участку трубопровода. Их развешивают под окнами на специальных кронштейнах.
• Сливной отрезок теплопровода (обратка) с отводами для подключения нижнего патрубка радиаторов. Эту линию укладывают вдоль напорного участка.
• Циркуляционный насос – его подключают к обратке перед входом этой линии в котел.

Теплоноситель движется из котла по напорной линии и, проходя сквозь батареи, сливается в обратку. Насос генерирует побуждение к циркуляции, а закрытый расширительный бак создает нужное давление. Кроме того, между котлом и баком в напорную трубу врезают манометр (прибор для считывания давления) и предохранительный клапан, сбрасывающий лишний теплоноситель при превышении предельного давления в трубах, котле и радиаторах.

Монтаж такой конструкции можно завершить за 1-2 дня силами одного человека.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Система отопления с естественной циркуляцией для частного дома: закрытая схема и однотрубная

Система отопления с естественной циркуляцией на сегодняшний день считается самой простой и популярной среди владельцев квартир и одноэтажных частных домов. Очевидным преимуществом является длительный срок службы: при правильной эксплуатации долговечность достигает 40 лет без необходимости ремонта. Кроме того, есть возможность установить ее своими руками, прибегнув к уже существующим схемам.

Какое топливо удобнее?

В случае если в качестве топлива используется газ, то отопление с естественной циркуляцией основано на принципе отбора воздуха из помещения в открытую горелку и отвода продукта сгорания в вентиляционные ходы. В данном случае для котла понадобится помещение от 4м2 с хорошей вентиляцией (окнами и дверью).

Поэтому такая схема не слишком удобна.

Намного чаще применяется закрытая или открытая система водяного отопления с естественной циркуляцией, которую можно провести своими руками.

В многоэтажных домах часто используется однотрубная система.  В основном используется схема с замыкающими участками, когда из стояка часть воды идет вверх, часть – вниз, благодаря замыкающему участку, что обеспечивает баланс температур между нижними и верхними этажами. Система работает благодаря разнице в диаметре труб подключения и трубы замыкающего участка (на размер меньше). Двухтрубная система в сравнении с однотрубной – менее компактна и удобна в монтаже.

Недостатки

Во-первых, сокращенный радиус: он составляет не больше 30 м относительно горизонтали. Недостаток вызван такими факторами, как низкое давление циркуляционного типа и медленный старт. Последний обусловлен высокой тепловой ёмкостью жидкости и приведенными силами давления. Второй недостаток — вероятность замерзания воды в расширительном бачке.
Системы отопления с естественной циркуляцией не подходят для площадей более 100 м2: не все пространство будет прогреваться должным образом. Поэтому чаще всего она используется для небольшого одноэтажного дома, дачи.

Схема действия

В состав системы водяного отопления входит котёл (водонагреватель), трубопроводы обратного и подающего типа, а также нагревательное оборудование, расширительный бачок и защитный клапан. Жидкость прогревается до нужной температуры в котле и поднимается в подающий трубопровод и стояки, благодаря расширению.

Оттуда она переходит в нагревательное оборудование – батареи и радиаторы, которым отдаёт часть тепла. Затем обратный трубопровод направляет воду в котёл, где она опять прогревается до заданной температуры. Цикл повторяется, пока система находится в рабочем состоянии.

Важно помнить, что горизонтальные трубы монтируют с уклоном по отношению к движению рабочей среды.

Защитные механизмы

Уклон труб позволяет отводить из системы воздух в сторону расширительного бачка: попадает в атмосферу, не задерживаясь в трубах и не мешая движению воды.

Важна работа защитных механизмов. Так, обратный гравитационный клапан позволяет избежать циркуляции потока воды в неправильном направлении, что очень необходимо двухтрубным и однотрубным системам с верхней разводкой при нескольких контурах.

Использование бака

Расширительный бак выполняет ряд важных функций. Во-первых, создаёт постоянное давление, необходимое для нормальной работы всей системы. Во-вторых, принимает на себя объём воды, увеличивающийся после нагрева. В-третьих, возвращает охлаждённую жидкость в трубопровод.

Процессы в трубопроводах

Процессы в трубах в естественной циркуляции связаны с движением воды. Так, подъём жидкости происходит посредством расширения из-за нагрева и гравитационного давления. Гравитационное давление нужно для преодоления водой трения о трубопровод, которое мешает ее движению. Циркулировать вода начинает благодаря разной плотности холодной и горячей воды: она движется вверх по подающему и вниз по обратному стояку.

Величина гравитационного давления напрямую зависит от возникающих сопротивлений. Чем больше их появляется на пути теплоносителя, тем выше должен быть показатель. Также необходимо предпринять меры, чтобы свести сопротивления к минимуму. Так, трение можно снизить путём применения труб с большим диаметром.

Из законов физики

Предположим, в радиаторах и котле температура жидкости изменяется скачками по центральным осям: верхние части содержат горячую жидкость, а в нижних находится холодная.

Горячая вода отличается меньшей плотностью, что снижает ее вес в сравнении с холодной. В результате система отопления представляет собой два сообщающихся сосуда замкнутых между собой, в которых сверху вниз перемещается жидкость.

Высокий столб, образуемый охладившейся водой с большим весом, по достижению радиаторов выталкивает столб низкий. В результате горячая жидкость подталкивается и возникает циркуляция.

Показатели напора

Для создания циркуляционного напора центры радиаторов ставятся выше центральной части котла. Именно эта высота считается основным фактором напора циркуляции. Уклон труб и «обратки» тоже влияют на данный процесс: благодаря им вода лучше преодолевает сопротивления местного типа.

Увеличение температур

Другой фактор заключается в разнице между плотностью холодной и горячей воды. Отметим следующий факт – отопление с естественной циркуляцией относится к саморегулирующемуся типу. Таким образом, если увеличить температуру нагрева воды, то меняется ее расход и становится выше циркуляционный напор.

Сильный прогрев жидкости в немалой степени способствует более быстрой циркуляции. Но так происходит только в холодном помещении: когда температура воздуха в них достигнет определённой отметки, батареи будут остывать гораздо медленнее.

Плотность, как прогретой в котле, так и уже попавшей в радиаторы воды практически сравняется. Напор снизится, быстрое обращение воды сменится размеренной циркуляцией внутри системы.

Как только температура помещений частного дома вновь опустится до определённого уровня, это послужит сигналом для увеличения напора. Система попытается выровнять температурные условия. Для этого придётся заново запустить процесс быстрой циркуляции. Отсюда и происходит способность к самостоятельной регуляции.

Вкратце правило следующее – одномоментная смена температуры и объёма воды позволяет получить нужную тепловую отдачу от батарей для отопления помещений.

Как результат, поддерживаются комфортные температурные условия.

Куда ставить котёл?

В частном доме, в помещении одноэтажного дома отопительные котлы лучше всего монтировать ниже уровня приборов для прогрева помещений. В квартирах ситуация обстоит несколько иначе. Здесь котлы часто ставятся на одном уровне с радиаторами, что не совсем эффективно. Поэтому монтаж лучше произвести как бы в яму, то есть поставить оборудование на перекрывающие плиты.

Для этого вокруг котла обычно выпиливается пол. «Яму» следует делать, соблюдая правила противопожарной безопасности. Они предполагают разравнивание основания тонкой стяжкой и укладку листов, изготовленных из железа и асбеста. Котёл в «яме» нагоняет лучший циркуляционный напор.

Выбор труб

Сечение труб является одним из решающих факторов для циркуляции: диаметр труб не должен быть максимально большим, но и не должен мешать течение воды. Как правило, для обогрева частного дома необходимо 100 Вт /м2. Тогда для отопления 25 м2 требуется 2500 Вт, т.е. 2,5 кВт. Определенному диаметру трубы соответствует своя тепловая нагрузка. Три основные категории:

• диаметр в ½ дюйма – тепловой эквивалент 5,5 кВт;
• диаметр ¾ дюйма – тепловой эквивалент 14,6 кВт;
• диаметр 1 дюйм – тепловой эквивалент 29,3 кВт.

В данном случае для обогрева одноэтажного дома в 25 м2  нужно использовать самые небольшие трубы диаметром в ½ дюйма. Материалы, из которых изготавливают трубы, могут быть разными: качественная сталь, популярны также трубы из полипропилена.

Пассивное солнечное отопление | WBDG

Джуди Фосдик, Tierra Concrete Homes
Обновлено Федеральной программой управления энергопотреблением Министерства энергетики США (FEMP)

Введение

На этой странице

• Введение
• Описание
• Заявка
• Эксплуатация и техническое обслуживание
• Соответствующие нормы и стандарты
• Дополнительные ресурсы

ЭТА СТРАНИЦА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ

Пассивное солнечное отопление является одним из нескольких подходов к проектированию, которые в совокупности называются пассивным солнечным дизайном. При правильном сочетании эти стратегии могут способствовать обогреву, охлаждению и дневному освещению практически любого здания. Типы зданий, которые выигрывают от применения пассивного солнечного отопления, варьируются от казарм до крупных ремонтных сооружений.

Как правило, пассивное солнечное отопление включает:

• Сбор солнечной энергии через правильно ориентированные окна, выходящие на юг.
• Хранение этой энергии в «тепловой массе», состоящей из строительных материалов с высокой теплоемкостью, таких как бетонные плиты, кирпичные стены или плиточные полы.
• Естественное распределение накопленной солнечной энергии обратно в жилое пространство, когда это необходимо, посредством механизмов естественной конвекции и излучения.
• Спецификации окон для обеспечения более высокого коэффициента солнечного тепла при южном остеклении.

Пассивные системы солнечного отопления не имеют высокой первоначальной стоимости или длительного периода окупаемости, что характерно для многих активных систем солнечного отопления. Еще одним преимуществом пассивного солнечного отопления является повышенный комфорт пользователя. При правильном проектировании пассивные солнечные здания получаются яркими и солнечными и гармонируют с нюансами климата и природы. В результате меньше колебаний температуры, что приводит к более высокой степени стабильности температуры и тепловому комфорту. Предоставляя восхитительное место для жизни и работы, пассивные солнечные здания могут способствовать повышению удовлетворенности и производительности пользователей. Кроме того, пассивная солнечная конструкция не производит парниковых газов и замедляет истощение ископаемого топлива.

При проектировании пассивных солнечных батарей необходимо учитывать несколько моментов. Во-первых, для достижения максимальной эффективности система должна иметь максимальное воздействие солнечного света. Во-вторых, интенсивность солнечного света непостоянна, и система может перегружаться, что может неблагоприятно повлиять на определенные электроприборы, такие как кондиционеры и компьютеры. Однако с помощью опытных архитекторов и строителей, проектирующих пассивную солнечную энергию, пассивное солнечное проектирование стоит немногим больше, чем обычное проектирование зданий, и позволяет сэкономить деньги в долгосрочной перспективе.

Лучше всего включить в здание пассивное солнечное отопление еще на этапе первоначального проектирования. Подход к зданию в целом оценивает его в контексте конструкции ограждающих конструкций (особенно окон), дневного освещения, а также систем отопления и охлаждения. Стратегии пассивного солнечного отопления обеспечивают дневное освещение и вид на улицу через удачно расположенные окна. Дизайн окон, и особенно выбор остекления, является решающим фактором для определения эффективности пассивного солнечного отопления. Пассивные солнечные функции, такие как дополнительные окна, выходящие на юг, дополнительная тепловая масса и свесы крыши, могут легко окупиться. В целом, пассивные солнечные здания часто менее дороги, если учитывать более низкие годовые затраты на энергию и техническое обслуживание в течение всего срока службы здания.

Этот обзор предназначен для предоставления конкретных сведений федеральным агентствам, рассматривающим пассивные технологии солнечного отопления в рамках нового строительного проекта или капитального ремонта.

Описание

Пассивные системы солнечного отопления используют компоненты здания для сбора, хранения и распределения солнечного тепла, чтобы снизить потребность в отоплении помещений. Пассивная солнечная система не требует использования механического оборудования, потому что поток тепла осуществляется естественными способами, такими как излучение, конвекция и теплопроводность, а аккумулирование тепла находится в самой конструкции.

Система пассивного солнечного отопления состоит из следующих ключевых компонентов, все из которых должны работать вместе, чтобы конструкция была успешной:

• Отверстие (коллектор)
• Абсорбер
• Термическая масса
• Распределение
• Управление.

Пять ключевых элементов пассивного солнечного дизайна.

В системе пассивного солнечного отопления проем (коллектор) представляет собой большую площадь стекла (окна), через которую солнечный свет попадает в здание. Как правило, проем(ы) должны быть обращены в пределах 30° к истинному югу и не должны быть затенены другими зданиями или деревьями с 9°.до 15:00 каждый день в отопительный сезон.

Твердая, затемненная поверхность накопительного элемента известна как поглотитель. Эта поверхность, которая может состоять из каменной стены, пола или перегородки (материал с фазовым переходом) или резервуара для воды, находится на прямом пути солнечного света. Затем солнечный свет попадает на поверхность и поглощается в виде тепла.

Тепловая масса состоит из материалов, которые сохраняют или хранят тепло, выделяемое солнечным светом. Разница между поглотителем и тепловой массой, хотя они часто образуют одну и ту же стену или пол, заключается в том, что поглотитель представляет собой открытую поверхность, тогда как тепловая масса представляет собой материал под этой поверхностью или за ней.

Распределение – это метод, с помощью которого солнечное тепло циркулирует от точек сбора и хранения к различным частям здания. Строго пассивная конструкция будет использовать исключительно три естественных режима теплопередачи: теплопроводность, конвекцию и излучение. Однако в некоторых случаях вентиляторы, воздуховоды и воздуходувки могут помочь в распределении тепла по зданию.

Элементы, помогающие контролировать недогрев и перегрев системы пассивного солнечного отопления, включают свесы крыши, которые можно использовать для затенения проема в летние месяцы, электронные датчики, такие как дифференциальный термостат, который сигнализирует о включении вентилятора, работающие вентиляционные отверстия и заслонки, которые позволяют или ограничивают поток тепла, низкоэмиссионные жалюзи и навесы.

Как это работает?

Пассивные солнечные здания предназначены для пропуска тепла в здание в зимние месяцы и защиты от солнца в жаркие летние дни. Этого можно достичь с помощью элементов пассивного солнечного дизайна, таких как затенение, большие окна, выходящие на юг, и строительных материалов, которые поглощают и медленно отдают солнечное тепло.

Пассивное солнечное проектирование

Использование концепции затенения в вашем ландшафтном дизайне может помочь уменьшить приток солнечного тепла летом и снизить затраты на охлаждение. Листья лиственных деревьев или кустарников, расположенные к югу от здания, могут помочь заблокировать солнечный свет и ненужную жару летом. Эти деревья сбрасывают листья зимой и позволяют увеличить приток солнечного тепла в холодные дни. Включение навесов, навесов, ставней и решеток в конструкцию здания также может обеспечить тень.

Шпалера с вьющейся лозой может затенять дом и обеспечивать циркуляцию воздуха.
Фото Джона Кригера, Saturn Resource.

Материалы с эффективной теплоизоляцией, такие как бетон или каменные плиты перекрытий, обладают высокой удельной теплоемкостью, а также высокой плотностью. Он идеально расположен внутри здания, где он подвергается воздействию зимнего солнечного света, но изолирован от потерь тепла. Материал пассивно нагревается солнцем и ночью отдает тепловую энергию внутрь помещения.

Самая важная характеристика пассивного солнечного дизайна заключается в том, что он является целостным и опирается на интеграцию архитектуры здания, выбора материалов и механических систем для снижения нагрузки на отопление и охлаждение. Также важно учитывать местные климатические условия, такие как температура, солнечная радиация и ветер, при создании чувствительных к климату энергосберегающих конструкций, которые могут питаться от возобновляемых источников энергии.

В климате, подходящем для пассивного солнечного отопления, используются большие окна, выходящие на юг, так как они подвергаются наибольшему воздействию солнца в любое время года. Хотя для работы пассивных систем солнечного отопления не требуется механического оборудования, для обеспечения естественного потока тепловой энергии можно использовать вентиляторы или воздуходувки. Пассивные системы, поддерживаемые механическими устройствами, называются гибридными системами отопления.

В пассивных солнечных системах используются базовые концепции, включенные в архитектурный дизайн здания. Обычно это здания с прямоугольной планировкой, вытянутые по оси восток-запад, застекленная южная стена, теплоаккумуляторы, подвергающиеся воздействию солнечного излучения, проникающего через южную сторону остекления, навесы или другие затеняющие устройства, которые достаточно затеняйте от летнего солнца остекление, выходящее на южную сторону, и окна на восточной и западной стене, а на северной стене, желательно, ни одного.

Чтобы достичь высокого процента пассивного солнечного отопления, необходимо включить в здания достаточную тепловую массу. Конкретные рекомендации для этого включают следующее:

• Подтвердите, что площадь тепловой массы в шесть раз превышает площадь сопутствующего остекления (когда это возможно). Для климата с туманными или дождливыми зимами требуется несколько меньшая тепловая масса.
• Эффективно размещайте массу, гарантируя, что она нагревается непосредственно солнцем или распределяется тонким слоем по помещениям, в которых имеется большое количество солнечного коллектора.
• Цвет поверхности массы не учитывать. Однако естественные цвета (например, цвета с коэффициентом поглощения от 0,5 до 0,7) весьма эффективны.
• Встраивайте аккумуляторы тепла в полы или стены, состоящие из бетона, кирпичной кладки или плитки. Чтобы отражать свет и увеличивать пространство, стены обычно должны оставаться светлыми.

Размеры площадей остекления, показатели изоляции, затенение и масса зависят от климата. Более высокие вклады в экономию солнечной энергии потребуют большего количества остекления и массы. Имейте в виду, что зависимость между площадью стекла и массой не является линейной. Например, удвоение площади стекла может потребовать утроения эффективной тепловой массы.

Доминирует поверхностная нагрузка и внутренняя нагрузка

Существует два основных способа использования пассивного солнечного отопления: здания с преобладанием поверхностной нагрузки в холодном и умеренном климате и здания с преобладанием внутренней нагрузки в теплом климате. Для небольших зданий с преобладанием поверхностной нагрузки в холодном и умеренном климате пассивное солнечное проектирование часто предполагает использование солнечной энергии для обогрева помещений. Для других типов конструкций, таких как здания с преобладанием внутренней нагрузки в теплом климате, ответственный пассивный солнечный дизайн, скорее всего, будет делать упор на предотвращение охлаждения с использованием затеняющих устройств, высокоэффективного остекления и дневного освещения.

В конструкции с преобладанием поверхностной нагрузки потребление энергии в первую очередь определяется влиянием внешнего климата на оболочку здания, или «кожу». Примеры типичных зданий с преобладанием наружной нагрузки включают казармы и другое малоэтажное жилье, небольшие склады или небольшие торговые объекты.

В зависимости от климата пассивная солнечная конструкция зданий с преобладанием поверхностной нагрузки может включать:

• Ориентация большего количества окон на юг
• Затенение для защиты от летнего солнца
• Включающие термически массивные строительные материалы
• Обеспечение надлежащего размера и установленной изоляции
• Уменьшение размеров оборудования для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC).

Здания с преобладанием внутренней нагрузки, такие как образовательные учреждения, офисы или крупные торговые комплексы, часто потребляют большую часть своей энергии для обеспечения внутреннего освещения и охлаждения для противодействия теплу, выделяемому людьми, подключаемыми нагрузками (например, компьютерами) , светильники и другие внутренние источники. Такие здания могут нуждаться в охлаждении круглый год. Обратите внимание, однако, что летом в хорошо затененное южное окно попадает меньше солнечной радиации, чем в такое же затененное окно на северной, восточной или западной стороне здания.

В зависимости от климата пассивная солнечная конструкция зданий с преобладанием внутренней нагрузки может включать:

• Рабочие помещения с дневным освещением с правильно ориентированными и управляемыми окнами
• Остекление с высокими эксплуатационными характеристиками, снижающее приток тепла и пропускающее видимый свет
• Выбор высокоэффективных систем ОВКВ
• Включая соответствующие устройства затенения.

Типы и стоимость технологий

Существует четыре общих подхода к пассивному солнечному отоплению для зданий с преобладанием поверхностной нагрузки: (1) закаленное солнцем, (2) прямое усиление, (3) косвенное усиление и (4) изолированное усиление.

Четыре подхода к пассивному солнечному отоплению в зданиях с преобладанием поверхностной нагрузки

1. Защита от солнца достигается за счет небольшого увеличения окон, выходящих на юг. Дом застройщика обычно имеет около четверти окон на каждом фасаде с южным стеклом, равным примерно 3% от общей площади дома. В зависимости от климата, закаленный солнцем дом или казарма могут увеличить этот процент до 5-7%. В этом случае нет необходимости добавлять тепловую массу к базовой конструкции («свободной массы» гипсокартона и мебели достаточно для накопления дополнительного солнечного тепла) 9.0004

2. Прямое усиление — это основная форма пассивного солнечного отопления. Солнечный свет, поступающий через окна, выходящие на юг (в Северном полушарии), попадает в отапливаемое помещение и накапливается в тепловой массе, встроенной в пол или внутренние стены. В зависимости от климата, общая площадь стекла прямого усиления не должна превышать 12% площади пола дома. Помимо этого, вероятны проблемы с бликами или выцветанием тканей, и становится все труднее обеспечить достаточную тепловую массу для круглогодичного комфорта.

Центр посетителей Сиона со стеной Тромба и окнами фонаря.

3. Система пассивного солнечного отопления с непрямым усилением (также называемая стеной Тромба или стеной с накоплением тепла) представляет собой обращенную на юг застекленную стену, обычно построенную из тяжелой каменной кладки, но иногда с использованием емкостей с водой или материалов с фазовым переходом. Солнечный свет поглощается стеной и в течение дня она медленно нагревается. Затем, постепенно охлаждаясь в течение ночи, он отдает накопленное тепло в течение относительно длительного периода времени косвенно в пространство.

4. Изолированное усиление, или солнечное пространство, пассивное отопление собирает солнечный свет в области, которая может быть закрыта от остальной части здания. Двери или окна между солнечным пространством и зданием открываются в течение дня для циркуляции собранного тепла, а затем закрываются на ночь, позволяя температуре в солнечном пространстве падать. Небольшие циркуляционные вентиляторы также могут использоваться для отвода тепла в соседние помещения.

В Руководстве по пассивному солнечному охлаждению и нагреву Arizona Solar Center содержится дополнительная информация о пассивном солнечном дизайне. Теперь доступны наружные бетонные стены, которые изолированы снаружи для защиты бетона от погодных условий. Для обмена теплом с комнатным воздухом бетон должен быть открыт изнутри.

Применение

Стратегии пассивного солнечного отопления следует использовать только в случае необходимости. Пассивное солнечное отопление лучше работает в небольших зданиях, где конструкция оболочки контролирует потребление энергии. Это означает пространство, которое еще не обогревается занятыми людьми, светом, компьютерами и другими внутренними источниками тепла. Стратегии, такие как стены тромба, существуют для смягчения нежелательных бликов и чрезмерного притока тепла, но необходимо соблюдать осторожность при подаче солнечного тепла на рабочие места. Пассивное солнечное отопление часто используется в циркуляционных помещениях, таких как вестибюли и атриумы, коридоры, комнаты отдыха и другие типы помещений с низким внутренним теплопритоком, которые позволяют жильцам перемещаться вдали от солнца.

Основными типами зданий, которые могут получить наибольшую выгоду от применения принципов пассивного солнечного отопления, являются:

• Казармы и другие малоэтажные дома в умеренном и холодном климате (места, в которых ежегодно бывает более 2000° дней)
• Малая почтовая станция (PX) (менее 10 000 футов ² )
• Склады
• Средства технического обслуживания.

Экономика

Умеренные уровни пассивного солнечного отопления, также называемого солнечным закаливанием, могут снизить потребность здания в дополнительном отоплении с 5% до 25% с небольшими или нулевыми дополнительными первоначальными затратами и должны быть реализованы для всех небольших зданий в умеренном и холодном климате. . Здания с более агрессивным пассивным солнечным отоплением могут снизить потребление тепловой энергии на 25-75% по сравнению с типичной конструкцией, оставаясь при этом экономически эффективными в течение всего жизненного цикла. Этот подход следует рассматривать для многих небольших зданий в умеренном и холодном климате.

С помощью опытных архитекторов и строителей, проектирующих пассивную солнечную энергию, проектирование пассивной солнечной энергии стоит немногим больше, чем обычное проектирование зданий, и экономит деньги в долгосрочной перспективе. Однако в районах, где нет опытных архитекторов и строителей, использующих солнечную энергию, стоимость строительства может быть выше, чем для обычных зданий, и могут быть допущены ошибки при выборе строительных материалов, особенно оконного стекла. Например, пассивные солнечные дома часто строятся с использованием стекла, которое не пропускает солнечную энергию. К сожалению, это дорогостоящая ошибка. Правильный выбор стекла зависит от климата и того, с какой стороны здания (восток, запад, север или юг) оно установлено.

Летом или в стабильно теплом климате дневное освещение может увеличить потребление энергии в здании, увеличивая нагрузку на кондиционирование воздуха.

Оценка наличия ресурсов

В климате с ясным небом в зимний отопительный сезон и там, где альтернативные источники тепла относительно дороги, пассивное солнечное отопление, как правило, работает лучше всего и является наиболее экономичным вариантом.

Хорошим пассивным солнечным участком является тот, который позволяет своим солнечным поверхностям смотреть на истинный юг с минимальным количеством затенения в зоне доступа к солнцу. Обращения солнечных поверхностей на юг недостаточно для обеспечения их работоспособности; область к югу должна быть очищена от препятствий, которые могут препятствовать попаданию солнца на них. Зимой не должно быть значительных засоров между 9утра и 3 часа дня солнечное время.

Заграждения непосредственно к югу от здания необходимо располагать на расстоянии не менее 1,7 их высоты от поверхности во избежание затенения здания зимой. Препятствия, расположенные вдоль линий под углом 45° к востоку или западу от юга, должны быть удалены от здания не менее чем в 3,5 раза от их высоты, чтобы избежать затенения. Важно помнить, что солнце находится ниже в небе и зимой отбрасывает более длинные тени. Поэтому, даже если летом участок не затенен, зимой он может таковым не оставаться.

Рекомендации по проектированию

Ниже приведены общие рекомендации, которым следует следовать при применении технологии пассивного солнечного отопления.

• Уделите особое внимание конструкции прочной энергосберегающей оболочки здания.
• Устранение проблем с ориентацией при планировании площадки. Максимально уменьшить остекление с восточной и западной сторон и защитить проемы от господствующих зимних ветров.
• Установите воздухонепроницаемое уплотнение вокруг окон, дверей и электрических розеток на наружных стенах. Используйте входные вестибюли и держите все воздуховоды в изолированной оболочке здания, чтобы обеспечить тепловую целостность. Рассмотрите возможность проведения испытаний моделей домов с помощью вентилятора, чтобы продемонстрировать герметичность и минимизировать потери в воздуховодах.
• Укажите окна и остекление, которые имеют низкие значения коэффициента теплопередачи (значения U), но при этом допускают адекватные уровни поступающего солнечного излучения (более высокий коэффициент солнечного тепла [SHGC]). Следует обращаться к таким источникам данных, как Справочник сертифицированных продуктов Национального совета по рейтингу оконных конструкций, для получения проверенных значений производительности. Количество остекления будет зависеть от типа здания и климата.
• Убедитесь, что южное стекло в здании с пассивным использованием солнечной энергии не способствует повышенному охлаждению летом. Во многих районах затенение летом так же важно, как и допущение солнечного усиления зимой. Используя приведенный ниже рисунок свеса, используйте летний (B) и зимний (A) угол наклона солнечных лучей для расчета оптимальной конструкции свеса.

Планы секций солнечных батарей и углы южного свеса

• Избегайте перегрева. В жарком климате здания с большой площадью остекления могут перегреваться. Обязательно сведите к минимуму количество окон, выходящих на восток и запад, и правильно установите размер затеняющих устройств. Для больших зданий с высоким внутренним теплопритоком пассивное солнечное тепло является проблемой, поскольку оно увеличивает затраты на охлаждение больше, чем сумма, сэкономленная на обогреве помещений.
• Конструкция для естественного проветривания летом с открывающимися окнами, предназначенными для сквозного проветривания. Потолочные вентиляторы или вентиляторы с рекуперацией тепла обеспечивают дополнительное движение воздуха. В климатических условиях с большими суточными перепадами температуры открывание окон на ночь отдает тепло прохладному ночному воздуху, а закрытие окон в жаркие дни естественным образом сохраняет прохладу в здании.
• Обеспечьте естественное освещение каждой комнате. Некоторые из наиболее привлекательных зданий с пассивным солнечным отоплением включают в себя элементы как прямого, так и косвенного усиления. Это может обеспечить каждому пространству качество света, соответствующее его функции.
• Удлините здание (если возможно) вдоль оси восток-запад, чтобы максимизировать высоту южной стороны и количество окон, выходящих на юг, которые можно включить.
• Планируйте активные жилые или рабочие зоны на южной стороне здания, а менее часто используемые помещения, такие как складские помещения и ванные комнаты, на северной стороне. Держите окна, выходящие на юг, в пределах 20 ° в любую сторону от истинного юга.
• Улучшите эксплуатационные характеристики здания, используя либо высокоэффективное остекление с низким коэффициентом излучения, либо ночную подвижную изоляцию, чтобы уменьшить потери тепла через стекло в ночное время.
• Расположите препятствия, такие как озеленение или заборы, чтобы полное воздействие солнца было доступно для южных окон с 9:00 до 15:00. для максимальной солнечной энергии зимой.
• Предусмотрите навесы или другие приспособления, такие как шпалеры или лиственные деревья, для затенения летом.
• Уменьшите инфильтрацию воздуха и обеспечьте надлежащий уровень изоляции стен, крыш и полов. В качестве отправной точки для определения соответствующих уровней изоляции проверьте минимальные уровни в Типовом энергетическом кодексе Совета американских строительных чиновников.
• Выберите вспомогательную систему (HVAC), которая дополняет эффект пассивного солнечного нагрева. Не поддавайтесь желанию увеличить размер системы, применяя «эмпирические правила».
• Убедитесь, что имеется достаточное количество тепловой массы. В зданиях с пассивным солнечным отоплением с высоким вкладом солнечной энергии может быть трудно обеспечить достаточное количество эффективной тепловой массы.
• Дизайн для защиты от солнечных бликов. Расстановку комнат и мебели необходимо планировать таким образом, чтобы солнце не ослепляло оборудование, такое как компьютеры и телевизоры.

Эксплуатация и техническое обслуживание

Пассивное солнечное отопление внедряется при первоначальном строительстве здания; следовательно, требуется очень мало обслуживания или внимания, помимо того, что требуется для оболочки здания в целом. Техническое обслуживание должно гарантировать, что участки, предназначенные для получения солнечного тепла, не будут затенены растительностью или другими препятствиями.

Соответствующие нормы и стандарты

• Закон об энергетической политике от 2005 г. (EPACT)
• UFC 3-440-03N Пассивные солнечные здания

Дополнительные ресурсы

Публикации

Пассивное солнечное руководство, устойчивые источники

Учебные занятия

Обучение Федеральной программы управления энергопотреблением

Оценка зданий и тематические исследования

Доступны оценки производительности ряда зданий с пассивным солнечным отоплением Образцовая строительная программа Министерства энергетики США. Описание проектов по энергетическому анализу зданий можно получить в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.

Журнал Solar Today Издается ежемесячно Американским обществом солнечной энергии (ASES) и имеет постоянную программу публикации тематических исследований.

Средства анализа

Для анализа производительности больших коммерческих и административных зданий с преобладанием внутренней нагрузки см. DOE-2. Солнечное отопление больших и сложных зданий требует использования более мощной компьютерной программы. Рекомендуются многозональные программы, разработанные правительством (DOE), такие как DOE-2 и EnergyPlus.

Можно ли охладить дом без кондиционера?

Загрузка

Изменение климата

Можно ли охладить дом без кондиционера?

(Изображение предоставлено Getty Images)

Марта Энрикес

23 августа 2019 г.

По мере повышения глобальной летней температуры во все большем количестве зданий устанавливаются энергоемкие кондиционеры, что является основным фактором изменения климата. Но есть ли способы охладить здания, не включая кондиционер?

A

На первый взгляд вид можно принять за холмистые холмы Хоббитона, вплоть до идеально круглых дверей, открывающихся из пышного зеленого склона холма. Но двери сделаны из стекла, и внутри них не уютные хоббичьи норы, а множество больших механических стальных рычагов и рычагов, удерживающих некоторые двери приоткрытыми.

Эти холмы являются частью крыши Калифорнийской академии наук в Сан-Франциско, США. Волнообразная зеленая крыша является одной из ряда инженерных и конструктивных особенностей, которые делают академию одним из крупнейших пассивно вентилируемых помещений в США. Это означает, что даже в разгар лета большая часть этого здания полагается на умные манипуляции с элементами, чтобы сохранять прохладу, практически без кондиционера.

Вам также могут понравиться:

• Десять простых способов борьбы с изменением климата
• Животные, которые переживут изменение климата
• Могут ли деревянные дома помочь в борьбе с изменением климата?

Подобные крыши — это один из способов, с помощью которого архитекторы, инженеры и дизайнеры переосмысливают здания, чтобы найти способы сохранять их прохладными без кондиционирования воздуха. Задача становится все более актуальной; Это был еще один знойный год, когда волны тепла прокатили Австралию, Южную Азию, Северную Америку и Европу. Ожидается, что к 2050 году количество кондиционеров во всем мире увеличится более чем в три раза, чтобы справиться с волнами тепла, которые участились из-за изменения климата. Помимо того, что они потребляют огромное количество электроэнергии, кондиционеры содержат хладагенты, которые являются сильными парниковыми газами. Эти хладагенты фактически являются самым быстрорастущим источником выбросов парниковых газов в каждой стране на Земле.

Интригующая конструкция Калифорнийской академии наук направлена ​​на обеспечение движения охлаждающего воздуха по всему зданию. (Фото: Коди Андресен)

Но есть альтернативы, и их много. От древних строительных конструкций, проверенных и протестированных более 7000 лет, до передовых технологий Калифорнийской академии наук — можно создавать здания, которые остаются прохладными, практически не потребляя энергии.

В академии травянистые купола крыши отклоняют естественный поток воздуха внутри здания. Когда дует ветер, одна сторона холмов находится под отрицательным давлением, что помогает всасывать воздух через автоматически управляемые мансардные окна в здание. Тот факт, что крыша покрыта растительностью, также помогает снизить температуру в пространстве внизу, а также обеспечивает среду обитания для диких животных наверху.

«Мы начинаем с того, как далеко мы можем зайти в проектировании здания, исходя из предположения, что у нас не будет кондиционера», — говорит Алисдер МакГрегор, глобальный руководитель отдела машиностроения в Arup, участвовавший в разработке проекта. дизайн здания. Но при таком подходе редко удается полностью контролировать климат во всем здании, добавляет он. Могут быть ограничения из-за шумной автострады рядом со зданием, что делает невозможным открытие окон. Или в здании может быть много горячего оборудования или людей с особыми потребностями, например, в больнице. Но, по крайней мере, это означает, что кондиционер вместе с его затратами и выбросами сведен к минимуму.

Традиционное кондиционирование воздуха выбрасывает парниковые газы в атмосферу, способствуя глобальному потеплению. Но это также был проект стоимостью почти полмиллиарда долларов с доступом к некоторым из лучших инженеров и архитекторов в области устойчивого развития. А как насчет гораздо более обычных, повседневных зданий, в которых большинство из нас проводит большую часть своего времени, — может ли пассивное охлаждение также сделать их устойчивыми к жаре?

Вода

Одна из простейших форм пассивного охлаждения использует изменение температуры воздуха при испарении воды. Вода требует энергии, чтобы перейти из жидкого состояния в пар, и она получает эту энергию от воздуха в виде тепла.

«Испарительное охлаждение — это естественное явление, — говорит Ана Техеро Гонсалес, инженер из Университета Вальядолида на севере Испании. «Мы можем видеть множество примеров в природе, где это происходит». Он может охлаждать как поверхность, так и воздух, например кожу, когда вы потеете, или язык собаки, когда она задыхается.

Ботихо способствует испарительному охлаждению, позволяя воде проникать через его глиняные стенки. Ботихо — это большой горшок из пористой глины, в котором несли воду или вино, которые сельскохозяйственные рабочие выносили в поле. Небольшое количество напитка испаряется через поры в глиняных стенках, сохраняя жидкость внутри прохладной даже под палящим испанским солнцем.

Использование испарительного охлаждения в архитектуре восходит к древнему Египту и римлянам. Но некоторые из более сложных примеров относятся к арабской архитектуре и структуре под названием машрабия. Машрабия — это богато украшенная традиционная деревянная решетка с замысловатым орнаментом, которую можно найти снаружи или внутри здания. Помимо тени, летом машрабия служила домом для пористых глиняных горшков, таких как ботихо, наполненных водой. Они помогали охлаждать комнату, когда ветер дул через машрабию и горшки.

Но есть и более простые способы использования испарительного охлаждения в здании или на открытом воздухе. Водоем во дворе — пруд, фонтан или ручейки с водой, протекающие по всему пространству, — все выполняет одну и ту же функцию. А внутри, поставив глиняный горшок с водой возле окна или на сквозняке, можно охладить помещение.

Земля

Если в настоящее время регионы с умеренным климатом на глобальном севере смогут справиться с рутинной экстремальной жарой, можно многому научиться у зданий, как древних, так и современных, на глобальном юге, говорит Манит Растоги. , партнер-основатель архитектурной фирмы Morphogenesis, базирующейся в Индии. «В этой части мира всегда было жарко, — говорит Растоги. Пассивные системы охлаждения были необходимостью на протяжении тысячелетий. «Большая часть архитектуры, которую мы здесь делаем традиционно, — это феноменальные примеры достижения прохладных условий без механических средств».

Даже в открытом, жарком и засушливом климате никогда не за горами похолодание. В Джайпуре, столице штата Раджастхан на севере Индии, дневная температура в летние месяцы регулярно достигает 40°C. Но всего в нескольких метрах под землей температура земли в этом регионе остается намного ниже 25 градусов по Цельсию даже в самую сильную летнюю жару.

В городе Джайпур, Индия, летние температуры достигают 40°C и выше (Фото: Getty Images)

Решение состоит в том, чтобы копать землю, говорит Растоги, который спроектировал Академию моды Жемчуг в Джайпуре, используя этот принцип. Растоги и его коллеги использовали традиционный индийский ступенчатый колодец, или баоли, во внутреннем затененном дворе академии. Ряды серых каменных ступеней плавно ведут вниз к краю большого неподвижного бассейна с собранной дождевой водой и очищенными сточными водами из здания. Бассейн, охлаждаемый подземными температурами, поглощает значительное количество тепла из внутреннего двора, сохраняя воздух свежим. «Рытье земли очень и очень эффективно», — говорит Растоги.

Хотя это может быть привлекательным решением, выкапывание огромного колодца внутри вашей собственности не обязательно, чтобы использовать то же явление. Коммерческие наземные системы отопления и охлаждения также используют более или менее стабильную круглогодичную температуру земли, перекачивая жидкость через подземные трубы наружу. Температура жидкости падает до температуры земли, а затем закачивается обратно внутрь, где она может течь по трубам под полом, чтобы охладить дом. Эти системы могут использоваться как для обогрева зданий зимой, так и для их охлаждения летом. Глобальное внедрение их для отопления было медленным, но они становятся все более популярными для охлаждения, особенно в городах северного Китая летом.

Помимо баоли, Жемчужная академия моды в Джайпуре использует еще несколько трюков, чтобы снизить температуру. Снаружи здание представляет собой простую прямоугольную форму, которая может выглядеть не очень элегантно, но имеет то преимущество, что максимально увеличивает количество внутреннего пространства для площади внешней поверхности, поскольку каждый квадратный фут, подвергающийся воздействию солнца, поглощает тепло. Здание покрыто джаали или перфорированной каменной «кожей» примерно в четырех футах от внешних стен, что помогает затенить здание и смягчить температуру. «Многие из этих стратегий связаны с общением с природой и пониманием того, как она работает», — говорит Растоги. «Понимайте сайт и эту конкретную типологию, и работа будет намного проще».

В результате внутри академии довольно прохладно 29°C даже в самые жаркие месяцы, когда температура снаружи регулярно превышает 40°C. Это позволяет использовать кондиционер очень скромно, когда он вообще необходим.

Ветер

Город Йезд в Иране известен как «город ловца ветра». Ловцы ветра — это башни с арочными окнами без стекол, расположенные на крышах домов с плоскими крышами, обращенные в сторону господствующих ветров. Веками эти башни улавливали ветер и направляли его вниз к жилищам, разделенным на каналы серией лезвий внутри башни. Арочная крыша ветроуловителя способствует циркуляции воздуха даже при слабом ветре. Иногда воздух проходит над бассейном с водой или даже над глубоким резервуаром в куполообразной камере, чтобы способствовать дальнейшему охлаждению.

Наземные системы отопления и охлаждения используют стабильную подземную температуру земли для регулирования климата в помещении. , доцент архитектуры Исламского университета Казвина Азада в Тегеране. Анализ ветроуловителей Йезда показал, что самые эффективные модели снижали температуру воздуха в помещении с 40С до 29С..3С.

В обычных зданиях, которым не повезло со встроенным ветровиком, все еще есть варианты, говорит МакГрегор из Arup. Окна, открытые с разных сторон здания на разной высоте, могут способствовать прохождению воздуха. «Иногда вы видите этот эффект слишком сильно, и вы почти чувствуете воющий шторм», — говорит МакГрегор. «Например, высокий атриум с проемом вверху и дверью внизу. Но меняя отверстия, вы можете контролировать поток воздуха через здание».

Бетонные джунгли

Размышление о масштабах отдельных зданий, как бы умно они ни были спроектированы, может только довести термостат до предела. Но понимание того, как здания взаимодействуют с остальной частью городского ландшафта, может помочь еще больше снизить его.

Лондонский небоскреб, известный как «рация», дает урок, как этого не делать. Здание имеет один гигантский вогнутый фасад. Хотя это может выглядеть причудливо, есть причина, по которой изогнутые внутрь небоскребы не очень распространены. Прежде чем строительство было завершено, было обнаружено, что обширная блестящая вогнутая поверхность действовала как увеличительное стекло, фокусируя солнечные лучи на одной небольшой области. Этим фокусом оказались несколько метров тротуара возле парикмахерской и вьетнамского ресторана. В результате температура была такой высокой, что краска расплавилась, детали автомобилей покрылись пузырями и погнулись, плитка раскололась, а половой коврик загорелся.

Пышная растительность помогает сохранять прохладу летом в таких городах, как Чэнду, Китай. . Но это показывает, насколько сильно изменение дизайна может изменить температуру городского ландшафта. Даже без увеличительных стекол размером с небоскреб, обжигающих тротуары, существует проблема городского теплового острова, когда тусклый серый бетон поглощает солнечное тепло и излучает его обратно на изнуренных духом пешеходов, как крайне ненужная грелка.

Мы могли бы думать об эффекте острова тепла как о неизбежном зле летнего лета в городе. Но городские пространства можно приспособить для его уменьшения. Одним из наиболее эффективных способов является привнесение растительности. Мы все знаем это интуитивно — в этом разница между тенистыми, усаженными деревьями бульварами такого города, как Пальма на Майорке, и блестящими открытыми тротуарами Нью-Йорка.

В Медельине, Колумбия, городские власти экспериментируют с «зелеными коридорами» через весь город. Они разработали 30 зеленых коридоров в серых частях города, используя обочины 18 дорог и 12 водных путей. Эти зеленые полосы понизили температуру на 2 градуса. Исследование Моники Тернер, эколога из Университета Висконсин-Мэдисон, показало, что даже более широкий лесной покров может снизить городскую температуру до 5°C.

Многие города принимают аналогичные меры. Муниципальные власти Милана планируют посадить в городе три миллиона деревьев к 2030 году. Мельбурн, Австралия, также начал программу посадки деревьев, чтобы город оставался пригодным для жизни в условиях будущей жары. А новые города, такие как лесной город Лючжоу в Китае, могут с самого начала создавать растительный покров.

Стратегия выхода

Конечно, даже в здании с пассивным охлаждением в хорошо спроектированном городе иногда этих проектных мер бывает недостаточно. В больнице, полной теплогенерирующего оборудования и уязвимых людей, требования к охлаждению будут выходить за рамки возможностей пассивных систем.