CC BY
276
УДК 628.8
И.П. Салтыков
ФГБОУВПО «МГСУ»
СОЗДАНИЕ КОМФОРТНОЙ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ В ПОМЕЩЕНИЯХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ С УЧЕТОМ АРХИТЕКТУРНЫХ, ИНЖЕНЕРНЫХ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ
Рассмотрен многофакторный подход к оценке и созданию благоприятной (комфортной) внутренней среды обитания через влияние на нее архитектурных, инженерных и экологических параметров. Только одновременный учет всех групп факторов позволяет создать равновесную и гармоничную взаимосвязь человека с окружающим его жилым пространством.
Ключевые слова: внутренняя жилая среда, архитектурный и инженерный подходы, комфортные условия, степень комфортности, планировочное решение, параметры внутренней среды, экология жилища.
Понятие комфорта жилища включает в себя ряд самых различных требований. Среди них требования эргономичной организации пространства, обеспеченности тепло-, энергоносителями, достаточной тепло- и звукоизоляции ограждающих конструкций и множество других. Традиционно при проектировании комфорта внутренней жилищной среды существовали два подхода к обеспечению комфортности в помещении зданий, не всегда тесно связанных между собой: архитектурный (с позиции организации внутреннего пространства) и инженерный (определяющий надежность оборудования и оптимальное соотношение внутренних микроклиматических параметров).
Основными задачами проектировщика-архитектора является разработка планировочных решений, учитывающих психологическую и физическую связи человека с окружающим пространством, что включает в себя визуальное восприятие человеком элементов интерьера помещения, функциональность и удобство осуществления процессов жизнедеятельности, возможность гармонично осуществлять требуемое социальное взаимодействие между другими жильцами помещения [1].
Наглядно инженерный подход, рассматривающий создание комфортных условий с точки зрения строительной физики, может быть проиллюстрирован на рис. 1.
Кроме того, нельзя не отметить все возрастающую роль внешних и внутренних по отношению к жилому помещению факторов, воздействующих на физиологическое и психологическое здоровье человека. Основной внешний фактор — благоприятная экологическая обстановка, подразумевающая наличие чистого от загрязнения промышленными и автомобильными атмосферными выбросами воздуха и воды, а также наличие обширных зеленых рекреационных зон (рис. 2). Значение внутренних экологических факторов, таких, например, как свежесть и ионизация воздуха, экологичность отделочных и строительных материалов внутри помещения, зачастую недооценивается, хотя их влияние на здоровье человека неоспоримо.
Взаимодействие человека с каждым из факторов выделенных групп, оказывающих влияние на комфортные условия внутренней среды, может быть рассмотрено как подсистема системы «человек — окружающая среда» [1]. Это дает возможность говорить о системном подходе в проектировании внутренней жилой среды, что, в свою очередь, влечет за собой необходимость учета взаимосвязи всех факторов, оказывающих влияние на комфортность внутренней среды.
© Салтыков И.П., 2012
189
ВЕСТНИК
8/2012
Факторы, определяющие параметры климатических условий наружной среды
У
Температура наружного воздуха
1
Солнечная радиация
Влажность воздуха
Осадки
;
Внешние шумы
I
Направление и скорость ветра
Световой климат местности
Ч \ 1 1 У / #
Средства и факторы, определяющие комфортность микроклимата помещений жилых зданий по физико-техническим критериям
Факторы, определяющие микроклимат внутренней среды
Рис. 1. Факторы, определяющие комфортность микроклимата в помещениях жилых зданий
Рис. 2. Вид на современный московский микрорайон, включающий в себя обширную территорию с естественным озеленением
Комфортные условия в помещениях жилых зданий, создаваемые архитектором на стадии концептуального проектирования, должны включать в себя как объективные архитектурно-планировочные факторы, так и субъективные факторы восприятия интерьера помещения. К объективным требованиям к комфортности жилых зданий относятся, в первую очередь, требования, касающиеся функциональной взаимосвязи помещений между собой, зонирования и эргономичности пространства внутри помещений [2]. К этим факторам также относится нормирование суммарной площади помещений. Так, например, в нормах выделены две категории по уровню комфорта квартир относительно допустимых пределов их площади, соответственно I и II категории. К I категории жилищ по уровню комфорта относят жилища в одноквартирных коттеджах, блокированных (таунхаусах) и в многоквартирных домах, при этом нормируется только минимальный предел общей площади. Ко II категории относят жилища в многоквартирных домах, специализированные дома (или группы квартир) для одиноких, инвалидов и семей с инвалидами, а также одиноких престарелых (и семей из двух престарелых), а также общежития для студентов высших учебных заведений и аспирантов, нормируются при этом нижние и верхние пределы величин общей площади квартир (табл.) [2].
Нормативные значения общей площади квартир II категории комфортности для Москвы (по МГСН 3.01—01)
Характеристика площадей жилища II категории комфорта Число жилых комнат
1 2 3 4 5 6
Типы квартир
1М 1Б 2М 2Б 3М 3Б 4М 4Б 5М 5Б 6М 6Б
Верхние пределы площади квартир, м2 33 38 44 54 62 68 74 83 89 96 103 109
Нижние пределы площади квартир, м2 24 36 36 51 54 65 70 77 84 94 101 108
Соблюдение минимальных размеров длины и ширины основных помещений жилых зданий является еще одним требованием по обеспечению комфортности в жилых зданиях, предписываемым нормами.
Следует отметить, что требования по обеспечению комфортных архитектурно-планировочных условий в помещениях жилых зданий вытекают из личностных особенностей и численности людей, для которых разрабатывается проект жилища. По современным демографическим требованиям количество комнат для семьи из четырех человек с детьми разного пола должно равняться четырем, т.е. определяется по формуле К = N где К и N — количество комнат и человек соответственно. Для многодетной семьи формула заселения принимает вид К = N - 1.
Интересно, что если минимальные требования к функционально-планировочному решению жилищ подробно описаны в справочной литературе и позволяют достаточно рационально обеспечить минимальные комфортные условия в так называемом «социальном жилье», то вопрос о необходимых требованиях к категории «элитного жилья», особенно в квартирном домостроении, остается открытым. Объективные критерии оценки так называемой «элитности», а соответственно, и комфортности коммерческого жилья, находятся в настоящее время в стадии разработки и формулируются разными исследователями, проектировщиками и заказчиками по-разному. Так, например, известный исследователь доктор архитектуры, профессор В.Л. Глазы-чев [3] считал, что качественная квартира для двух человек должна иметь площадь 120.. .130 м2, а также предполагает просторную ванную комнату, отдельное помещение для гардероба и возможность изменения планировки за счет самостоятельного возве-
ВЕСТНИК
8/2012
дения внутренних перегородок согласно пожеланиям заказчика. По мнению Глазыче-ва и других современных исследователей, по-настоящему комфортное жилье должно являться смысловым продолжением профессиональной деятельности и личностных предпочтений своих хозяев: иметь достаточно свободной площади для создания в нем гримерных, мастерских, репетиционных, тренажерных и прочих, в зависимости от вкуса и повседневных увлечений хозяина, помещений. Все это наглядно подтверждает значительную роль субъективных предпочтений и факторов, оказывающих влияние на комфортность организации пространства в помещениях жилых зданий.
Кроме того, к субъективным факторам комфортности с архитектурной точки зрения относятся стиль и колористическое решение интерьера жилых зданий. Как правило, для интерьеров жилых зданий характерно отсутствие ярких кричащих острых деталей, колористические решения тяготеют к теплой пастельной гамме, хотя, конечно же, это вопрос индивидуальных предпочтений хозяина жилища.
В целом следует отметить, что критерии оценки архитектурно-планировочного аспекта комфортной внутренней среды жилых зданий представляют собой очень серьезный и ответственный вопрос и нуждаются в дальнейшем всестороннем исследовании, в т.ч. и в тесной взаимосвязи с инженерными и экологическими задачами.
При инженерном подходе для создания комфортного микроклимата в помещении жилого здания необходимо благоприятное для организма и психики человека соотношение параметров внутренней среды. Оно может достигаться «пассивными» (строительными) методами и «активными» (с применением современных технологий и оборудования) [4]. Наибольший экономический и практический интерес на первой стадии архитектурно-конструктивного проектирования представляют собой строительные методы.
Совокупность неблагоприятных факторов внешней среды района исследования оказывает непосредственное влияние на общие планировочные и конструктивные решения жилых зданий.
Размеры и конструкции заполнений оконных проемов (рис. 3) должны, с одной стороны, максимально препятствовать теплопотерям из помещений в холодное время года, с другой — обеспечивать в жилых помещениях возможность естественного воздухообмена летом. С точки зрения температурно-погодных условий, здания в умеренном климате должны быть защищены от дождя, снега, холодных ветров, летней жары и зимнего холода.
Ограждающие конструкции жилых зданий должны обеспечивать минимальные потери тепла в зимнее время и обладать большой тепловой инерцией для медленного прогрева летом.
Помещения жилых зданий должны быть обеспечены достаточным для жилых зданий естественным светом (с КЕО, равным 0,5 %) и необходимой в зимнее время инсоляцией, для этого в помещениях желательно предусма-
Рис 1 Остекление с°временн°й лоджт тривать большие окна (1/6. „1/7 от
площади пола), обращенные зимой в сторону солнца. Кроме того, в летнее время года необходимо устройство навесов, исключающих проникание в помещение солнечной радиации.
Объемно-планировочные решения жилых зданий в условиях городской застройки должны обеспечивать требуемую защиту от проникновения воздушного шума. Прежде всего необходимо располагать здание как можно дальше от источника шума, что при ограниченных размерах отведенного участка строительства в стесненной городской застройке, как правило, бывает невозможно. В таком случае следующей мерой борьбы с шумовым загрязнением является разработка архитектурно-планировочного решения, при котором со стороны, непосредственно подверженной влиянию шума, располагаются помещения, наименее чувствительные к шумовому загрязнению, а все остальные помещения и их окна — со стороны, непосредственно удаленной от источника шума. Самым слабым местом любой ограждающей конструкции зданий являются окна [5, 6]. Соответственно, если здание находится вблизи оживленной магистрали, окна должны иметь двойное остекление, звукопоглощающие прокладки в притворах и не должны открываться. Также положительное влияние на звукоизоляцию помещений оказывают массивность и герметичность ограждающих конструкций.
На сегодняшний день в связи с постоянно меняющимися нормами проектирования достаточно актуально стоит вопрос оценки создаваемых внутренних микроклиматических условий в помещении с точки зрения степени комфортности. Адекватная оценка степени комфортности, созданной за счет строительных методов, может влиять на эффективное применение строительных материалов и конструкций при проектировании новых и реконструировании старых зданий.
Основные параметры комфортности внутреннего микроклимата, обеспечиваемые строительными методами, имеют достаточно объективную природу воздействия на человека и, опираясь на системный, многофакторный характер этого воздействия, возможно создать математическую модель и оценить степень комфортности внутренней микроклиматической среды в помещениях жилых зданий. Примером тому может являться разработанная в рамках соответствующего исследования и написания диссертационной работы на кафедре архитектуры гражданских и промышленных зданий Московского государственного строительного университета методика оценки степени комфортности помещений жилых зданий. Основой для ее создания послужила корреляционная зависимость пяти параметров, выделенных из многочисленных факторов комфортности внутреннего микроклимата (рис. 4).
ударный шум
Рис. 4. Основные факторы внешней и внутренней среды, оказывающие воздействие на человека, находящегося в жилом помещении
вестник 8/2012
К факторам, используемым при определении степени комфортности, в проведенном исследовании относились:
1) суммарные теплопотери через наружную стену с размерами 4*3 м и окно площадью 3,3 м2 2нк;
2) коэффициент светопропускания окна т0;
3) коэффициент звукопроводности от транспортного шума тт. тт = 10-01Ка, где ЯА — звукоизоляция оконного заполнения, дБА;
4) индекс воздушного шума Я^;
5) индекс приведенного уровня ударного шума для перекрытий Ьт.
В результате рассмотрения регрессионной зависимости видаКи =/(0нк, т0, тт, тв т) и компьютерных статистических расчетов было получено уравнение зависимости и оценено значение интегрального коэффициента комфортности Ки в процентах. Были выделены три степени комфортности с диапазоном значений коэффициента Ки, %:
В (низкая) — от 8 до 30;
Б (средняя) — от 31 до 60;
А (высокая) — от 61 до 96.
Таким образом, в ходе исследования подтвердилась необходимость рассмотрения комфортных условий во взаимосвязи между отдельными основными параметрами и был получен инструмент оценки степени комфортных условий в помещении, создаваемых строительными методами.
«Активные» средства регулирования параметров внутреннего микроклимата, например, кондиционирование и подогрев воздуха, искусственное освещение, играют не менее важную, а порой и преобладающую роль в современном жилищном строительстве, но особенности их применения лежат за рамками данной статьи.
Вышеприведенные архитектурные и инженерные методы создания комфортных условий в помещениях жилых зданий, несмотря на широкую сферу теоретических и практических вопросов, с ними связанных, достаточно хорошо изучены, в то время как методы соблюдения «внутренней» экологии жилища изучены достаточно слабо, и их влияние стало активно изучаться относительно недавно. Эти методы должны учитывать, например, такие факторы, как чистота воздуха и электромагнитный фон в помещении.
Специалистами подсчитано, что современный человек в сложившейся городской техногенной среде проводит в закрытых помещениях (не только в жилых) до 90 % времени всей своей жизни. Воздух большинства современных жилых помещений содержит в себе невидимую дисперсную пыль, мелкие частицы, клещей, аэрозоли, испарения краски и лаков, домашней химии, искусственных покрытий и всевозможных пластиков. Наиболее интенсивно испаряются молекулы с поверхности пластиков и изделий из них, часть испарений является токсичной. Все эти испарения могут вызывать головную боль, усталость, раздражительность, беспричинное беспокойство, аллергию, депрессию, снижают трудоспособность, остроту мышления и, конечно же, способствуют преждевременному старению. Внутри воздух всегда токсичнее, чем снаружи, в десятки или сотни раз, даже в большом городе. Решением этой проблемы мог бы стать более жесткий контроль экологического качества как строительных материалов, так и материалов для предметов домашнего обихода, кроме того, необходимы более совершенные системы вентилирования помещений и очистки внутреннего воздуха. Ситуация еще осложняется и тем, что внутри помещений воздух не только токсичен, но и беден отрицательно заряженными ионами. Так называемый «живой» воздух содержит отрицательно заряженные ионы — это молекулы-доноры, имеющие в запасе свободный электрон. Такой воздух встречается в горах, у моря, возле водопадов, в лесах. Если же в воздухе преобладают положительные ионы — молекулы, которым электрона не хватает, то они, присоединяясь к свободным радикалам в
организме человека, отнимают у клеток энергию и ускоряют старение организма, в противоположность антиоксидантам, которые дают энергию и омолаживают. Живой воздух снимает усталость, снижает утомляемость, способствует нормализации сна, повышает умственную и физическую работоспособность. Соответственно, пути решения проблемы насыщенности воздуха отрицательно заряженными ионами лежат в применении комнатных ионизаторов воздуха, а также в грамотном выборе и обширном озеленении района строительства.
Повышенный фон электромагнитного излучения в современных жилищах также представляет собой угрозу благоприятному самочувствию и здоровью человека.
Эти и другие жизненно важные аспекты экологии жилища в настоящий момент требуют самого тщательного изучения.
Очевидно, что задача создания комфортной внутренней среды в современных жилых зданиях является задачей комплексной [7, 8] и, только учитывая функционально-эстетические, инженерные и экологические требования, можно найти ее оптимальное решение. Совместные усилия ученых и проектировщиков призваны привести к созданию новых интегральных критериев оценки комфортности условий проживания населения, особенно в быстро ухудшающихся экологических и социальных условиях крупных техногенных городов [9, 10]. Разработка таких критериев, в свою очередь, может помочь как улучшению и модернизации существующего жилого фонда, так и возникновению принципиально новых, обладающих повышенными условиями комфорта типов жилищ, что, несомненно, положительно повлияло бы на социальную, демографическую и культурную сферы современного общества.
Библиографический список
1. Зоколей С.В. Архитектурное проектирование, эксплуатация объектов, их связь с окружающей средой / пер. с англ. М.В. Никольского ; под ред. В.Г. Бердичевского, Б.Ю. Бранденбурга. М. : Стройиздат, 1984.
2. МГСН 3.01—01. Жилые здания. М., 2001.
3. Глазычев В.Л. Мастер-класс «Технология средового проектирования» // сайт
B.Л. Глазычева. Режим доступа: www.glazychev.ru. Дата обращения: 21.03.12.
4. Никеров В.А. Экологичный дом глазами физика: советы физика. М. : Энергоатомиздат,
1992.
5. Гагарин В.Г., Земцов В.А., Игумнов Н.М. Равноэффективность оконных блоков по параметрам теплозащиты и светопропускания // Кровельные и изоляционные материалы. 2011. № 4.
C. 41—43.
6. Шадрин А.С., Шехтер Ф.Л. Повышение эффективности решений бокового естественного освещения // Светотехника. 1990. № 10.
7. Стецкий С.В. К вопросу о субъективной оценке комфортности внутренней микроклиматической среды // Строительные материалы, оборудование, технологии XX века. 2008. № 12. С. 63—65.
8. КирилюкМ.А. Оценка уровня комфортности жилищно-коммунального и социально-бытового обустройства сельского поселения // Механизация строительства. 2010. № 12. С. 4—6.
9. Мягков М.С. Город, архитектура, человек и климат. М. : Архитектура-С, 2007. 343 с.
10. Холщевников В.В., Луков А.В. Климат местности и микроклимат помещений. М. : Изд-во АСВ, 2001.
Поступила в редакцию в июне 2012 г.
Об авторе: Салтыков Иван Петрович — аспирант кафедры архитектуры гражданских и промышленных зданий, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г Москва, Ярославское шоссе, д. 26, [email protected].
Для цитирования: Салтыков И.П. Создание комфортной среды обитания в помещениях жилых зданий с учетом архитектурных, инженерных и экологических аспектов // Вестник МГСУ 2012. № 8. С. 189—196.
ВЕСТНИК 8/2Q12
I.P. Saltykov
CREATION OF A COMFORTABLE ENVIRONMENT IN PREMISES OF RESIDENTIAL BUILDINGS WITH ACCOUNT FOR ARCHITECTURAL, ENGINEERING AND ECOLOGICAL ASPECTS
The author provides his multiple-factor approach to the assessment and creation of a comfortable indoor environment with account for architectural, engineering and ecological parameters. Architectural parameters include indoor space arrangement, color solutions, etc. The engineering approach contemplates favorable acoustic, thermal, humidity and lighting conditions. Nowadays, the problem of the indoor microclimate is resolvable through the assessment of its conditions and further assurance of comfort with the help of multiple advanced engineering solutions. Civil engineering solutions may also bring an adequate level of comfort through the application of efficient building materials. The ecological safety of any premises has an impact not only on the sense of comfort, but on the physical stamina and health of residents. The comfort of the inhabited environment also means appropriate electro-magnetic properties and adequate aeration.
Research projects and advanced solutions are to make their contribution into development of new criteria of assessment of comfort, particularly, in the inadequate ecological and social urban environment.
Key words: indoor environment, architectural and engineering approaches, comfort, level of comfort, planning, design, indoor parameters, ecology of residential buildings.
References
1. Zokoley S.V. Arkhitekturnoe proektirovanie, ekspluatatsiya ob"ektov, ikh svyaz's okruzhayush-chey sredoy [Environmental Science Handbook for Architects and Builders]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1984, 670 p.
2. MGSN 3.01—01. Zhilye zdaniya. [Moscow City Building Requirements 3.01-01. Residential Buildings.] Moscow, 2001.
3. Glazychev V.L. Technology of Environment Design. Master-class. Personal web-site of V.L. Glazychev. Available at: www.glazychev.ru. Date of access: 21.03.12.
4. Nikerov V.A. Ekologichnyy dom glazami fizika: sovety fizika [Ecological House as Viewed by the Physicist: the Physicist's Advice]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1992.
5. Gagarin V.G., Zemtsov V.A., Igumnov N.M. Ravnoeffektivnost' okonnykh blokov po parametram teplozashchity i svetopropuskaniya [Equal Efficiency of Window Blocks in Terms of Thermal Resistance and Light Conductivity]. Krovel'nye i izolyatsionnye materialy [Roofing and Insulation Materials]. 2011, no. 4, pp. 41—43.
6. Shadrin A.S., Shekhter F.L. Povyshenie effektivnosti resheniy bokovogo estestvennogo osvesh-cheniya [Improvement of Efficiency of Lateral Daylight Solutions]. Svetotehnika [Illumination Engineering]. Moscow, 1990, no. 10, pp.
7. Stetskiy S.V. K voprosu o sub"ektivnoy otsenke komfortnosti vnutrenney mikroklimaticheskoy sredy [Subjective Assessment of the Comfort of the Indoor Environment]. Stroitel'nye materialy, oboru-dovanie, tekhnologiiXX veka [Construction Materials, Equipment and Technologies of the 20th Century]. 2008, no. 12, pp. 63—65.
8. Kirilyuk M.A. Otsenka urovnya komfortnosti zhilishchno-kommunal'nogo i sotsial'no-bytovogo obustroystva sel'skogo poseleniya [Assessment of Comfort of Residential Housing, Utilities and Social Infrastructure of a Rural Settlement]. Mehanizatsiya stroitel'stva [Building Mechanization]. 2010, no. 12, pp. 4—6.
9. Myagkov M.S. Gorod, arkhitektura, chelovek i klimat [City, Architecture, Person, Climate]. Moscow, Arkhitektura-S Publ., 2007, p. 343.
10. Kholshchevnikov V.V., Lukov A.V. Klimat mestnosti i mikroklimat pomeshcheniy [Outdoor and Indoor Climate]. Moscow, ASV Publ., 2001.
About the author: Saltykov Ivan Petrovich — postgraduate student, Department of Architecture of Civil and Industrial Buildings, Moscow State University of Civil Engineering (MSUCE), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation, [email protected].
For citation: Saltykov I.P. Sozdanie komfortnoy sredy obitaniya v pomeshcheniyakh zhilykh zdaniy s uchetom arkhitekturnykh, inzhenernykh i ekologicheskikh aspektov [Creation of a Comfortable Environment in Premises of Residential Buildings with Account for Architectural, Engineering and Ecological Aspects]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 8, pp. 189—196.
