CC BY
0
УДК 691.555
ао1: 10.48612Мшй/2024_51_28-39
ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОВОГО КОМФОРТА ЗДАНИЙ В СУХОМ ЖАРКОМ КЛИМАТЕ ИРАКА
С К. Ш. Аль-Мамури * Л. Х. Загороднюк** Д. А. Сумской **
* Университет Кербелы, Ирак
** Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, г. Белгород
Ключевые слова
Тепловой комфорт, передача тепла, снижение энергопотребления.
Дата поступления в редакцию
27.05.2024
Дата принятия к печати
05.06.2024
Аннотация
Исследования показывают, что количество тепла, передаваемое от стен и потолков зданий, расположенных в условиях сухого пустынного климата стран Ближнего Востока, составляет около 60 - 70 %, а остальная часть поступает через оконные и дверные проемы, поэтому теплопотери со стен и потолков представляют собой наибольшую часть, подлежащую утилизации через кондиционирование воздуха. Вследствие этого, теплоизоляция имеет большое значение для уменьшения утечки тепла в здание снижая потребление электроэнергии, используемой для его охлаждения, поскольку получение необходимого количества электроэнергии —
одна из важнейших проблем, от которых страдают жители этих стран. Проблема энергопотребления в различных сферах жизнедеятельности, особенно в строительной отрасли, на долю которой приходится основная часть этого расхода, стала серьезной, затрагивающей все страны мира. Исследование направлено на установление важности теплоизоляции в зданиях, построенных в условиях пустынного климата, и ее роли в снижении потребления электроэнергии для целей кондиционирования воздуха с позиции теплоизоляции и ее преимуществах, а также в дополнение к необходимым архитектурным решениям, обеспечивающим экономию энергии.
Результаты исследования показали, что теплоизоляционные материалы играют значительную рольв жилых объектах, расположенных в сухом пустынном климате, так как положительно влияютна снижение потребления энергии. Исследование является попыткой дать проектировщику четкое представление о возможности использования теплоизоляции и архитектурных решения в жарких условиях для снижения энергопотребления, необходимого для охлаждения внутренней части здания и сооружения.
Введение
Мы живем в эпоху возрастающего спроса на энергию, когда основные источники производства энергии заканчиваются. Вопрос потребления энергии в различных сферах жизни стал одной из важ-
нейших потребностей времени и фундаментальной проблемой, которая волнует все страны мира, особенно в странах Ближнего Востока, в частности в Ираке, где наблюдается значительный рост объемов потребления, особенно в летний сезон, что компенсируется неспособностью удовлетворить потребности населения в энергии из-за условий войны, которую пережил Ирак, и ее последствий для инфраструктуры энергетического сектора.
Основная часть
Энергия является одним из основных компонентов цивилизованного общества, и помимо острой потребности в ней, в ведении повседневной жизни она необходима. Техническое и промышленное развитие в мире сопровождается увеличением спроса на энергию, при этом повышается ее стоимость. В современных условиях стала возникать проблема сокращения основных источников энергии, особенно нефти, что привело к нарастанию тенденций, призывающих к рационализации энергопотребления. Реальность потребления энергии в иракских зданиях указывает на то, что большая часть энергии потребляется для целей охлаждения, что связано с характером климата Ирака, который отличается большим диапазоном жарких месяцев, так как Ирак расположен между 29 - 37 градусами северной широты, что включает часть региона Ближнего Востока (рис. 1).
Рис. 1. Расположение Ирака по широте
Климат Ирака классифицируется как жаркий сухой летом и холодный влажный зимой, кроме того, происходят изменения во внешней среде в целом, связанные с глобальным потеплением плане-ты.Известно, что при механическом охлаждении, спрос на которое постоянно возрастает, расходуется значительное количество энергии.Так в Ираке расход электроэнергии на кондиционирование воздуха достигает до 50 - 70% всей потребляемой электроэнергии населения. В последние годы значительно увеличились нормы энергопотребления для создания теплового комфорта в помещениях жилых и гражданских зданий в связи с особенностями климата Ближнего Востока.Климат Ирака требует проектирования жилых зданий с учетом создания внутреннего теплового комфорта, необходимо, чтобы
г
м О
-I
м
Э СО
>2
0 *
и 2
> :
^ 2
<1 о
а > ^ о
* и
1 1
& т
О ю
РО о
* I
1Г °
^ а
^ со
г о
< *
■О I-
5 2
ограждающие конструкции выполняли функции терморегулирования и обеспечивали требуемую теплоизоляцию внутренней среды от внешней в зависимости от изменяющихся наружных факторов.
При этом жилые и гражданские здания должны создавать постоянные здоровые и комфортные условия для жизнедеятельности человека. Обеспечивая высокие теплотехнические показатели ограждающим конструкциям требуется учитывать расход энергии по его охлаждению. Здание должно обладать термическим комфортом и с наименьшим энергопотреблением [1 - 5]. В основном здания поглощают тепловую энергию вследствие конвекции и излучений из окружающей среды [6, 7], ее интенсивность будет завеситьот различных параметров, характеризующих строительный объект: площадь крыш и наружных стен, теплотехнические характеристики материалов: теплоемкости, теплопроводности и плотности; толщины и конфигурации конструкции и др. [8, 9]. При проектировании зданий и сооружений конструкторы применяют строительные материалы с оптимальными характеристиками, обеспечивающими необходимые плотность и прочность. Целесообразно использовать строительные материалы с высокой пористостью, которую можно обеспечить различными технологическими методами, в частности использования композиционных вяжущих, легких заполнителей, эффективных наполнителей, которые гарантируют получение требуемых теплотехнических свойств при необходимых механических показателях [10 - 14].При необходимости для улучшения теплотехнических характеристик зданий и сооружений возможно использовать различные комбинации по теплозащите, применяя органические и неорганические материалы и их модификации [7, 15 - 17].
По существующим в странах Ближнего Востока техническим требованиям рекомендуется при проектировании жилых и гражданских зданий увеличивать высоту потолков, использовать изоляционные строительные материалы. Согласно экспериментальным наблюдениям, высота здания оказывает прямое влияние на температуру воздуха в помещении [18, 19]. Этот закон физики особенно полезен в условиях жаркого климата, например, в Ираке, где бывает длительное жаркое время года. Другими словами, этот принцип защищает жильцов здания от жары. Кроме того, размер и высота окон являются еще одним фактором, влияющим на вентиляцию и тепловой комфорт в помещении. Ранее были изучены различные аспекты условий отдыха человека [8, 20 - 22],так как высокие потолки создают больше вертикальных температурных перепадов, что положительно сказывается на создании теплового комфорта летом, особенно в сухом жарком климате. Высокие потолки эффективно обеспечивают условия естественной вентиляции [23] и не требуют значительных затрат энергии [24]. Таким образом, здание обладает высоким уровнем комфорта только благодаря естественной вентиляции, без какой-либо системы кондиционирования, при этом дизайн помещений с высокими потолками может обеспечить значительнуюэкономию энергии. Однако,нельзя игнорировать эффективные разработки в области строительных технологий по использованию эффективных теплоизоляционных материалов, обеспечивающих высокий тепловой комфорт во внутренних помещениях зданий и сооружений.
Одной из основных проблем в современном мире является глобальное потепление планеты, а также сокращение природных ресурсов [25]. Кроме того, в связи с развитием промышленных объектов и увеличением промышленных возрастают объемы выбросов углекислого газа [26]. Установлено, что во многих развитых странах занимаясь трудовой деятельностью,люди проводят в помещенияхдо 90 % времени, что требует создания комфортных условий в производственных зданиях [27]. Другими словами, современный мир сталкивается с серьезными энергетическими проблемами, требующими обеспечения комфортных условий в жилых, гражданских и промышленных зданиях и сооружени-ях.Для создания комфортных условий пребывания человека в жилых и производственных условиях важную роль выполняет исходный проект запроектированного здания, принятые конструктивные
решения и используемые строительные материалы, обеспечивающие требуемые теплозащитные и комфортные тепловые условия [28, 29]. При проектировании зданий необходимо обеспечить пониженное энергопотребление строительного объекта при максимальном комфорте.
Проблема исследования была поставлена в связи с увеличением потребления энергии, необходимой для охлаждения традиционных зданий в Ираке, в результате определенной реакции ограждающих конструкций на изменение климата. Поскольку конструкция традиционных зданий уменьшала их взаимодействие с внешней средой, это увеличивало возможности механического вмешательства для их охлаждения. С целью усиления реакции ограждающих конструкций на изменение климата в исследованиях была затронута концепция совершенствования материалов ограждающих конструкций, которая определяется в исследованиях элементов здания, которые выполняет функцию ограждения их внутренних помещений, что дает возможность самоадаптации. Исследование предполагало решение исследовательской задачи, заключающейся в возможности улучшения тепловых характеристик зданий в Ираке за счет разработки теплоизоляционных отделочных материалов и их применения для наружных стен и потолков, тем самым улучшая тепловые характеристики здания в летнее время сезона, что свидетельствует о значительном повышении эффективности охлаждения [30].
Развитые страны зависят от наличия и применения различных источников энергии во всех аспектах жизни. Большинство потребляемых в настоящее время источников составляют сырые нефтепро-дукты.К настоящему времени сложилось следующее соотношение источников энергии: нефть 40,2%, уголь 22,8%, газ 19,1%, жизненно важные энергоносители 6,1%, гидростанции 4,4%, атомная энергия. электростанции 7,3%.
Технический прогресс сделал возможным вопрос обеспечения надлежащей среды в зданиях, особенно после появления механических методов охлаждения, которые широко использовались проектировщиками при проектировании жилых и гражданских зданий.Сектор гражданских зданий составляет значительный процент от общего потребления, особенно в жилом секторе. Так в Ираке,где около 48% от общего объема энергии, производимой в целом, что является высоким процентом по сравнению с остальными и распределенными по другим секторам, таким как промышленность (29%), сельское хозяйство (4%), коммерческие (6%) и правительственные здания (13%) [31].Ограниченные источники энергии, используемые сегодня требуют, чтобы здание могло реагировать и адаптироваться к изменяющимся климатическим условиям [32].Это требует использования природной энергии и материалов с наименьшим возможным ущербом, что известно, как экологическая ориентация при проектировании зданий, поскольку эти здания в значительной степени зависят от систем самокондиционирования, которые позволяют эффективно дополнять системы эксплуатации здания в соответствии с местным климатом, балансируя энергию и материалы и находить более эффективные решения [33].
Управление солнечным излучением через само здание с точки зрения энергосбережения обеспечивает наименьшие потери энергии при сохранении стабильности требуемой внутренней среды [34].
Зная климат Ирака, становится ясно, что три месяца представляют холодный период: декабрь, январь и февраль. Что касается месяцев: март, апрель, октябрь и ноябрь, то они представляют собой умеренный период, а пять месяцев относятся к жаркому периоду: май, июнь, июль, август и сентябрь. Это требует особого внимания на расход энергии вследствие большого числа жарких месяцев по сравнению с холодными и, следовательно, увеличения холодильных нагрузок в зданиях, спроектированных с учетом этого климата.
Человек, как и другие живые системы, адаптировался к тепловым изменениям окружающей среды через одежду, строя с древнейших времен примитивные жилища как более эффективное средство достижения высокого контроля над характеристиками тепловой среды [34].
03
г
м О
-I
м
Э СО
>2
0 *
и 2
> :
^ 2
<1 о
а > ^ о
* и
1 1
& т
О ю
РО о
* I
1Г °
^ а
^ со
г о
< *
■О I-
5 2
Среди наиболее важных из этих факторов является тепловой комфорт и теплоприток.
Тепловой комфортопределяется совокупностью окружающих человека тепловых условий, выражающихся в удовлетворенностикомфортной средой, с учетом некоторых факторов, которые определяют эти условия: температуру, среднего теплового излучения, относительной влажности и скорости перемещения воздуха. Заслуживают внимания физиологические факторы, когда тело человека работает как генератор тепла непрерывно в результате жизненных процессов, представленных в скорости обмена веществ и качества одежды, что приводит к необходимости сброса вырабатываемой тепловой энергии на внешнюю периферию для поддержания целостности клеток организма, а это то, что называется тепловым потенциалом между двумя средами с целью поддержания постоянной температуры (37 °С).
Оболочка здания представляет собой главную составляющую всех процессов теплового контроля внутренней застроенной среды, через которую происходит теплопередача между внешней и внутренней частью, и через нее осуществляетсяотслеживается эффективность всех процессов теплообмена^]. Значение оболочки здания заключается в том, что она является разделительной границей между климатическими условиями, окружающими здание, и требуемыми условиями теплового комфорта, и на нее ложится основная нагрузка по регулированию тепловых потоков в зависимости от физических свойств ее элементов или конструктивных соединений.И вследствие того, что климат Ирака известен своей высокой температурой в большинстве месяцев в году и короткими периодами равноденствия, в результате чего большая часть потребляемой энергии является результатом использования холодильных устройств.Технологическое развитие в области техники кондиционирования воздуха сделало их менее дорогими и, следовательно, более доступными, что увеличило спрос на них, особенно в последние два десятилетия, и, таким образом, выявило проблемную область в увеличении норм энергопотребления зданий для целей охлаждения в результате растущего использования механических методов охлаждения для обеспечения теплового комфорта жильцов. Исходя из вышеизложенного, сокращение мировых энергоресурсов привело к тенденциям, требующим совершенствования энергоснабжения путем поиска конструктивных альтернатив с уделением внимания улучшению теплотехнических характеристик ограждающих конструкций за счет замены и совершенствования цементных растворов с использованием рациональных заполнителей, с исключением традиционного кварцевогозаполнителя.
Для создания рационального микроклимата зданий и сооружений необходимо иметь стратегию проектирования для охлаждения зданий.
Большая часть энергии, потребляемой летом, предназначена для охлаждения зданий, в связи с этим появились так называемые стратегии проектирования с целью охлаждения, чтобы контролировать тепловые характеристики здания из-за его энергосбережения и рационализации его потребления.
Стратегии проектирования для охлаждения зданий зависят главным образом от типа климата, в котором они используются.
Как любая стратегия или система охлаждения может быть эффективной в одном климате, но она теряет свою эффективность, если применяется в другом климате без внесения в нее соответствующих корректировок, которые могут быть простыми или фундаментальными для соответствия этому климату [36].Все эти стратегии направлены на то, чтобы внутренняя среда здания максимально соответствовала пределам теплового комфорта для жильцов.
Лехнер указал на возможность достижения теплового комфорта летом за счет трех уровней охлаждения зданий:уровня архитектурного решения здания; уровня технологий самоохлаждения и уровня охлаждения механическими средствами [37]. Дживони классифицировал стратегии про-
ектирования с целью охлаждения с точки зрения их энергопотребления на два уровня: уровень стратегий самопроектирования (неэнергоемких), включая проектирование зданий и самоохлаждение; уровень энергоемких проектных стратегий: в том числе эффективное и механическое охлаждение [31].
При проектировании необходимо учитывать архитектурный дизайн здания и самоохлаждение. При этом проект должен быть направлен на то, чтобы заставить здание работать так, чтобы избежать притока тепла при достижении баланса между требованиями жаркого и холодного периодов и с наименьшими потерями энергии, затрачиваемой в зависимости от механических средств, так как дизайн здания и его составляющие элементысущественно влияют на падающую на здание солнечную радиацию, а также на перемещение воздуха во внутренних помещениях. Дизайн здания оказывает является существенное влияние на снижение теплопритока и влияние нагрузки на охлаждение, что оказывает влияние на потребление энергии в здании. Конструктив здания объединяет в себе шесть основных факторов [геометрическую форму блока строительного; географическую ориентацию; затенение; размеры окон и пропорции остекления; теплоизоляция, а такжетепловые характеристики строительных материалов в ограждающих конструкциях [38].
Геометрическая форма строительного массива: форма здания определяет влияние как температуры воздуха, так и солнечной радиации, а значит, определяет взаимосвязь между геометрическими элементами здания и климатом. В целом выбор формы направлен на уменьшение влияния изменения внешних климатических факторов на внутреннюю среду [36].Формы жилища классифицируются на основании определенных соотношений границ внешней формы каждого квартала и границ жилого участка с отдельными жилыми помещениями, примыкающими к ним жилищами и дворовыми постройками.
Каждое из этих дизайнерских направлений имеет возможность увеличивать или уменьшать те-плоприток жилища [39].
Важным фактором является ориентация здания. Исследованиявыяснили различноевлияние и их взаимосвязь с количеством прямого и рассеянного падающего солнечного излучения, поскольку установлено, что ограждающие конструкции здания испытывают значительное влияние от солнечного излучения, которое они получают на единицу площади, и, таким образом, это отражается на общей тепловой нагрузке здания. Южная ориентация представляет собой наилучшую ориентацию, поскольку она наименее подвержена солнечному излучению в летний период и наиболее подвержена радиации в зимний период. В то время как западная ориентация наименее подвержена тепловых потоков.
Это связано с тем, что здания подвергаются значительному солнечному прогреву в летний период, что компенсируется относительным уменьшением солнечного притока зимой, и не сильно отличается от восточной ориентации.
Принимая во внимание, что северное направление представляет собой наименее подверженное воздействию солнечной радиации направление в течение летнего и зимнего периодов из-за отсутствия прямого солнечного излучения с этого направления, поскольку на него влияет только рассеянное излучение. Что касается вторичных ориентировок, то юго-восточное и юго-западное направления несколько более эффективны, чем северо-восточное и северо-западное.
Особое влияние оказывают размер окон и процент остекления: ориентация окон не отличается по эффективности от ранее упомянутых положений, так как ориентация окон иногда используется как частный случай внутри здания, в случае, если нет возможности контролировать ориентацию здания в целом из-за наличия соседних строений или примыкающих к нему, поэтому теплоприток
г
м О
-I
м
Э СО
>2
0 *
и 2
> :
^ 2
<1 о
а > ^ о
* и
1 1
& т
О ю
РО о
* I
1Г °
^ а
^ со
г о
< *
■О I-
5 2
увеличивается летом для окна за счет увеличения процента площади остекления. Как правило, увеличение размеров окон приводит к увеличению солнечного притока, особенно если окна расположены на фасадах, непосредственно подвергающихся солнечному излучению. Охлаждающая нагрузка также значительно возрастает в светлое время суток, особенно в часы пик, когда увеличивается процент площади окна.
Существует способ затенения для препятствия поступления солнечного тепла внутрь здания. Проемы представляют собой большинство элементов ограждающих конструкций с точки зрения возможности проникновения через них прямой солнечной радиации, вызывающей прямой приток тепла, из-за малой толщины обычно используемого для их покрытия стекла, с одной стороны, и их проницаемость для солнечного излучения, с другой стороны.Физические свойства стекла, позволяющие проникать в пространство попадающему на него прямому и рассеянному солнечному излучению, вызывая увеличение внутренней тепловой нагрузки.Блокирование солнечного излучения, попадающего на окна в жаркий период с помощью солнечных блокаторов и пропуска их в холодный период, является важным фактором в достижении климат-контроля здания [35].
Существенным фактором является теплоизоляция здания и сооружения. Человек выработал свое отношение к условиям окружающей среды благодаря длительному и непрерывному опыту в практике строительства, поэтому он смог определить характеристики строительных материалов, чтобы использовать их с максимальной эффективностью для удовлетворения своих нужд и потребностей, в том числе извлекая выгоду из свойства некоторых материалов в достижении теплоизоляции. Теплоизоляция — это использование материалов, обладающих теплоизоляционными свойствами, которые способствуют ограничению утечек и передачи тепла снаружи здания внутрь летом, а изнутри наружу—зимой.
Основную теплотехническую защиту представляют строительные материалы из которых состоит ограждающая конструкция.
Материал элементов ограждающих конструкций напрямую влияет на количество тепла, передаваемого через эти слои.Тепло проходит через материалы посредством физического переноса, то есть проводимости, конвекции и излучения.Способность материала проводить тепло, определяет коэффициент теплопроводности, из которого видно, что термическое сопротивление обратно пропорционально коэффициенту теплопроводности. Теплоизоляционные материалы часто комбинируют со стенами и потолками, и чтобы обеспечить общее сопротивление теплопередаче, для чего необходимо суммировать различные сопротивления слоев стен и потолка.Сопротивление клеевого слоя внутренней или внешней поверхностей конструкций, все из которых характеризуются малой массой, эффективными теплоизоляционными материалами благодаря точному знанию тепловых свойств этих материалов, таких как теплопроводность, удельная теплоемкость, тепловые коэффициенты и диффузияобеспечивают надежную и прочную защиту конструкций здания от внешних воздействий. Использование лучших методов и системы теплоизоляции, позволяет избежать мест утечки тепла через тепловые мостики,их перенос, что обеспечивает повышение уровня комфорта и снижения энергопотребления.
Выявлены наиболее теплоэффективные строительные слои для утепления.Исследованиями определены строительные материалы для изоляции стен и потолкови сделан вывод, что конструктивный разрез стен из пустотелого кирпича с отделочными слоями из цементного растворас использованием вермикулита как легкого заполнителя в качестве теплоизоляционного материала считается одним из лучших способов по теплотехническим характеристикам, что подтверждает роль теплоизоляционных материалов в повышении тепловых характеристик строительных элементов (рис. 2).
Рис. 2. Действующие российские строительные нормы толщины стен, одинаково препятствующих теплопотерям в здании О
Мировой энергетический кризис в начале 1970-х годов заставил задуматься о необходимости разработки систем самоохлаждения. Прикладные исследованиядали хорошие и обнадеживающие результаты для продолжения и расширения систем самоохлажденияза рубежом, более 200 000 единиц жилья эффективно используют эту систему для отопления и охлаждения, что подтверждается непрерывным мониторингом и исследованиями [40]. Применение этих систем внедрилось в результате поиска альтернатив энергии. Эксперименты показали успех этих систем благодаря убежденности жильцов в их эффективности, и, несмотря на преимущества систем самоохлаждения, они не лишены некоторых недостатков. Недостатки, связанные с процессом обслуживания их частей, которые составляют наибольшую часть общей устойчивости здания и системы, а также потребность в некоторых системах самоохлаждения для дополнительных затрат, особенно в отношении первоначальных затрат на строительство, которые могут составлять препятствие для распространения его использования [41].
Процесс охлаждения здания можно осуществлять, полагаясь на рассеивание тепла, передаваемого через оболочку здания, в дополнение к теплу, генерируемому внутри, одним или несколькими из следующих способов: самоохлаждение за счет конвекции; самоохлаждение излучением; испарительное самоохлаждение.
При проектировании необходимо использовать высокоэнергоемкие стратегии, которые включают в себя проектные решения и эффективные методы охлаждения, направленные на создание самых высоких условий охлаждения и минимального энергопотребления, другими словами, организацию управления энергопотреблением в здании с помощью эффективных методов охлаждения, повышающих эффективность охлаждения, и минимальное использование механических охлаждающих устройств, которые обладают большим энергопотреблением.
Архитектурный проект здания должен иметь приоритет над конструктивным решением,тем не менее для создания комфортных условий пребывания в здании необходимо обеспечить охлаждение зданий, что требует разработки и создания эффективных низкоэнергетических систем охлаждения здания, которые могут внести значительный вклад в управление внутренней средой, максимально приблизив ее к диапазонам теплового комфорта. Это уменьшит потери энергии, что обеспечит успех процесса проектирования.
СО
>2
0 *
и 2
> :
^ 2
<1 о
а > ^ о
* и
1 1
& т
О ю
РО о
* I
1Г °
^ а
^ со
2 о
< *
■О I-
5 2
Выводы
Жилые здания составляют большую часть строительных объектов, которые напрямую связаны с жизнью человека и окружающей средой. Во многих развивающихся странах, особенно с жарким и сухим климатом, таких как Ирак, большая часть жилых зданий непригодна для проживания вследствиенесовершенного климатического проектирования, так как энергетические нагрузки в жилых зданиях возрастают вследствие использования неэффективных строительных материалов и без учета их тепловых характеристик. Теплоизоляция и форма зданий, оконныепроемы, остекление, инфильтрация воздуха и контроль затенения являются одними из наиболее важных факторов для оптимального проектирования пассивного здания.
Теплоизоляция жилых и гражданскихзданий является одной из важнейших задач по снижению энергопотребления и повышению теплового комфорта зданий, поэтому при проектировании зданий необходимо учитывать теплотехнические свойства материалов, принятые для обеспечения требуе-мыхусловий для проживания и оптимального использования электрической энергии в зданиях.
Библиографический список
1. Ferrari S., Zanotto V Adaptive comfort: Analysis and application of the main indices // Building and Environment. 2012. Vol. 49. Pp. 25 - 32. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2011.08.022
2. Киреева Ю. Г., Железнякова А. А. Теплоизоляционные материалы с повышенными эксплуатационными свойствами // Современные тенденции развития науки и технологий. 2015. № 7 - 2. С. 38 - 40.
3. Ozay N. A comparative study of climatically responsive house design at various periods of Northern Cyprus architecture // Building and Environment. 2005. Vol. 40. Pp. 841 - 852. https://doi.org/10.1016/j. buildenv.2004.08.024
4. Nicol F. Adaptive thermal comfort standards in the hot and humid tropics // Energy and Buildings. 2004. Vol. 36. Pp. 628 - 637.
5. Nicol J., Humphreys M. Adaptive thermal comfort and sustainable thermal standards for buildings // Energy and Buildings. 2002. Vol. 34. Pp. 563 - 572.
6. Kumar S., Singh M. K., Kukreja R., Chaurasiya S. K., Gupta V K. Comparative study of thermal comfort and adaptive actions for modern and traditional multi-storey naturally ventilated hostel buildings during monsoon season in India // Building and Environment. 2019. Vol. 23. Pp. 90 - 106.
7. Raja I. A., Nicol J. F., McCartney K. J., Humphreys M. A. Thermal comfort: Use of controls in naturally ventilated buildings // Energy and Buildings. 2001. Vol. 33. Pp. 235 - 244.
8. Kenisarin M., Mahkamov K. Passive thermal control in residential buildings using phase change materials // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 55. Pp. 371 - 398.
9. Parsons K. Thermal comfort in buildings. In Materials for Energy Efficiency and Thermal Comfort in Buildings // Woodhead Publishing Series in Energy, UK, 2010; p. 127 - 147.
10. Schackow A., Effting C., Folgueras M. V., Guths S., Mendes G. A. Mechanical and thermal properties of lightweight concretes with vermiculite and EPS using air-entraining agent // Construction Building Materials. 2014. Vol. 57. Pp. 190 - 197.
11. Sengul O., Azizi S., Karaosmanoglu F., Tasdemir M. A. Effect of expanded perlite on the mechanical properties and thermal conductivity of lightweight concrete // Energy Buildings. 2011. Vol. 43. Iss. 2. Pp. 671 - 676.
12. Zhang H. Building Materials in Civil Engineering // Woodhead Publishing. UK. 2011. Vol. 1. Pp. 440.
13. Degirmenci N., Arin N. Y. Use of pumice fine aggregate as an alternative to standard sand in production of lightweight cement mortar // Indian Journal of Engineering & Materials Sciences. 2011. Vol. 18. Pp. 61 - 68.
14. Unal O., Uygunoglu T., Yildiz A. Investigation of properties of low-strength lightweight concrete for thermal insulation // Building and Environment. 2007. Vol. 42. Pp. 584 - 590.
15. Koksal F., Gencel O., Brostow W., HaggLobland H. E. Effect of high temperature on mechanical and physical properties of lightweight cement based refractory including expanded vermiculite // Materials Research Innovations. 2012. Vol. 16. Iss. 1. Pp. 7 - 13.
16. Lanzon M., Garcia-Ruiz P. A. Lightweight cement mortars: advantages and inconveniences of expanded perlite and its influence on fresh and hardened state and durability // Construction Building Materials. 2008. Vol. 22. Iss. 8. Pp. 1798 - 1806.
17. Лагутина Д. Р. Особенности применения теплоизоляционных материалов в строительстве // Строительство и архитектура. 2023. Т. 11. № 4. С. 11.
18. Guimaraes R. P., Carvalho M. C. R., Santos F. A. The Influence of Ceiling Height in Thermal Comfort of Buildings: A Case Study in Belo Horizonte Brazil // Int. J. Hous. Sci. 2013. Vol. 37. Pp. 75 - 85.
19. Pulhan H., Numan I. The Traditional Urban House in Cyprus as Material Expression of Cultural Transformation // Journal of Design History. 2006. Vol. 19. Pp. 105 - 119.
20. Кучеренко П. В., Дорофеев Е. П. Сравнительная характеристика современных теплоизоляционных материалов // Дальний Восток: проблемы развития архитектурно-строительного комплекса. 2020. № 1. С. 61 - 64.
21. Huizenga C., Abbaszadeh S., Zagreus L., Arens E.A. Air quality and thermal comfort in office buildings: Results of a large indoor environmental quality survey // Proceedings of Healthy Buildings. 2006. Pp. 393 - 397.
22. Wagner A., Gossauer E, Moosmann C, Gropp T., Leonhart R. Thermal comfort and workplace occupant satisfaction—Results of field studies in German low energy office buildings // Energy Build. 2007. Vol. 39. Pp. 758 - 769.
23. Aboulnaga M., Abdrabboh S. Improving night ventilation into low-rise buildings in hot-arid climates exploring a combined wall-roof solar chimney // Renewable Energy. 2000. Vol. 19. Pp. 47 - 54.
24. Ghiaus C. Free-running building temperature and HVAC climatic suitability // Energy Build. 2003. Vol. 35. Pp. 405 - 411.
25. Mahlia T., Saidur R., Memon L., Zulkifli N., Masjuki H. A review on fuel economy standard for motor vehicles with the implementation possibilities in Malaysia // Renewable & Sustainable Energy Reviews. 2010. Vol. 14. Pp. 3092 - 3099.
26. Lotfabadi P. The impact of city spaces and identity in the residents' behavior. Humanit. Soc. Sci. Rev. 2013. Vol. 3. Pp. 589 - 601.
27. Hoppe P., Martinac I. Indoor climate and air quality. Review of current and future topics in the field of ISB study group 10 International Journal of Biometeorology. 1998. Pp. 42. 1 - 7.
28. Gupta V. Thermal efficiency of building clusters: An index for nonair-conditioned buildings in hot climates // Energy and Urban Built Form. 1987. Pp. 133 - 145.
29. Lotfabadi P., Alibaba H. Z., Arfaei A. Sustainability; as a combination of parametric patterns and bionic strategies // Renew. Sustain. Energy Rev. 2016. Vol. 57. Pp. 1337 - 1346.
и z
M
О
-I
M
D CD
>s
0 *
и 2
> : u. ¿
< о
а > ^ о
* со
1 1 is
cl т О го
РО о
* f ГГ °
^ а
^ m
Z о
< S
JO Н
5 2
< 2
30. Вторых Е. В., Коковина В. К., Василовская Н. Г. Вспученный вермикулит как заполнитель для легких бетонов // Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах. 2022. № 2 (28). С. 51 - 53.
31. Досанова Г. М., Талипов Н. Х., Левицкий И. А. Получение вспученного и гидрофобизированно-го вермикулита для производства теплоизоляционных строительных смесей // Universum: технические науки. 2020. № 7-3 (76). С. 17 - 21.
32. Лесовик Р. В., Елистраткин М. Ю., Рамазанов Р. Г., Бухтияров И. Ю. Звукоизоляционный материал на основе вспученного вермикулита // Университетская наука. 2023. № 2 (16). С. 45 - 47.
33. Беседин И. А. Новые теплоизоляционные материалы. Теплоизоляционная штукатурка «УМКА. РУ» // Строительные материалы, оборудования, технологии XXI века. 2011. № 7. С 16 - 17.
34. Хежев Т. А., Кажаров А. Р., Журтов А. В., Доренский О. И., Кумыков А. Н., Тлупов И. Р., Ха-хоков А. М., Шаков А. А. Теплоогнезащитные композиционные цементные растворы на основе вспученного вермикулита и вулканического пепла // Инженерный вестник Дона. 2018. № 1 (48). С. 130.
35. Лагутина Д. Р. Особенности применения теплоизоляционных материалов в строительстве // Строительство и архитектура. 2023. Т. 11. № 4. С. 11.
36. Досанова Г. М., Талипов Н. Х., Реймов А. М. Гипсовермикулитовые теплоизоляционные штукату-рочные смеси // Химическая промышленность. 2020. Т. 97. № 1. С. 7 - 11.
37. Хежев Т. А., Жуков А. З., Хежев Х. А. Огнезащитные и жаростойкие вермикулитобетонные композиты с применением вулканического пепла и пемзы // Инженерный вестник Дона. 2015. Т. 35. № 2-1. С. 43.
38. Ахтямов, Р. Я. Применение вспученного вермикулита в технологии производства специальных видов сухих строительных смесей / Р. Я. Ахтямов // Строительные материалы. 2001. № 4. С. 4 - 5.
39. Сумской Д. А. Теплоизоляционный раствор на основе композиционного вяжущего // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018. Т. 80. № 2. С. 283 - 289.
40. Абу-Хасан М. С., Сахарова А. С., Абу Хасан Р. Создание высокоэффективного теплоизоляционного конструкционного бетона // БСТ: Бюллетень строительной техники. 2023. № 1 (1061). С. 54 - 56.
41. Свинцова А. С. О новых теплоизоляционных материалах // Новый университет. Серия: Техническиенауки. 2016. № 4-5 (50-51). С. 32 - 35.
PROBLEMS OF THERMAL COMFORT OF BUILDINGS IN THE DRY HOT CLIMATE OF IRAQ
S. K. Sh. Al-Mamuri * L. H. Zagorodniuk** D. A. Sumskoy **
* University of Karbala, Iraq
** Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhova, Belgorod
The Keywords
Jhermal comfort, heat transfer, energy consumption reduction.
Date of receipt in edition
27.05.2024
Date of acceptance for printing
05.06.2024
Abstract
Studies show that the amount of heat transferred from the walls and ceilings of buildings located in the dry desert climate of the Middle East is about 60 - 70%, and the rest enters through window and door openings, so heat loss from walls and ceilings represents the largest part to be disposed of through air conditioning. As a result, thermal insulation is of great importance in reducing heat leakage into a building, reducing the consumption of electricity used to cool it, since obtaining the required amount of electricity is one of the most important problems that people in these countries suffer from. The problem of energy consumption in various spheres of life, especially in the construction industry, which
accounts for the bulk of this consumption, has become serious, affecting all countries of the world. The study aims to establish the importance of thermal insulation in buildings constructed in desert climates and its role in reducing energy consumption for air conditioning purposes from the perspective of thermal insulation and its benefits, as well as in addition to the necessary architectural solutions that provide energy savings. The results of the study showed that thermal insulation materials play a significant role in residential properties located in dry desert climates, as they have a positive effect on reducing energy consumption. In this study, we attempted to find practical solutions to reduce energy consumption in buildings by reducing heat transfer through external walls and ceilings. Such methods include covering building envelopes with a layer of thermal insulating cement mortar based on partial replacement of sand with vermiculite, taking advantage of porous aggregates with low thermal conductivity, which leads to a decrease in heat transfer in the building envelope, as well as the use of the necessary architectural solutions to adapt the building to the environment. The research included effective cooling strategies that significantly contribute to reducing the cooling load in buildings, allowing them to respond and adapt to changing conditions. The study is an attempt to provide the designer with a clear understanding of the possibility of using thermal insulation and architectural solutions in hot environments to reduce the energy consumption required to cool the interior of the building and structure.
Ссылка для цитирования:
C. К. Ш. Аль-Мамури, Л. Х. Загороднюк, Д. А. Сумской. Проблемы теплового комфорта зданий в сухом жарком климате Ирака. — Системные технологии. — 2024. — № 2 (51). — С. 28 - 39.
и
Z м
О
-I
м
D CD
>s
0 *
и 2
> :
^ i <1 о
а > ^ о
* со
1 1
is
cl т О го
РО о
* f ГГ °
^ а
^ m
Z о
< S
J0 Н
5 2
< z
