При разработке мероприятий по повышению энергоэффективности существующих зданий необходим всесторонний анализ состояния ограждающих конструкций и инженерных систем с целью выбора наиболее рационального способа сокращения теплопотерь. Как известно, основные теплопотери зданий складываются из трансмиссионных теплопотерь через ограждающие конструкции и теплопотерь, связанных с нагревом наружного воздуха, поступающего в здания вследствие вентиляции и инфильтрации. Общий коэффициент теплопередачи здания определяется как [1]:

где Kr Km — соответственно приведенные трансмиссионный и ин-фильтрационный коэффициенты теплопередачи. Общие теплопотери зданий за отопительный период составляют: Q = 0.0864А*D*А (2), где D — градусосутки отопительного периода, принимаемые в зависимости от типа здания и особенностей климата в месте его расположения; А — общая площадь наружных ограждающих конструкций. В процессе эксплуатации зданий общий коэффициент теплопередачи увеличивается по сравнению с расчетным значением, поскольку увеличиваются трансмиссионные и инфильтрационные теплопотери.

Это связано с тем, что приведенные в СНиПе [2] значения коэффициентов теплопроводности строительных материалов получены для определенных значений влагосодержания и положительных температур. Однако при отрицательных температурах и повышенном влагосодержании коэффициенты теплопроводности увеличиваются, что приводит к увеличению трансмиссионных теплопотерь через конструкции [3]. Количество инфипьтрационного воздуха, поступающего в помещения через поры и неплотности в конструкциях, зависит от разности давлений по обеим сторонам ограждения.

В свою очередь, разность давлений обусловлена как перепадом температур, так и давлением ветрового потока. В процессе эксплуатации зданий теплопотери, связанные с инфильтрацией воздуха, также возрастают, так как увеличивается количество неплотностей в ограждающих конструкциях. При расчете инфипьтрационного коэффициента теплопередачи согласно [1] учитывается средняя кратность воздухообмена за отопительный период для помещений различного назначения согласно СНиП 2.08.01 и СНиП 2.08.02.

Однако жилые здания, как правило, имеют естественную вентиляцию, эффективность которой зависит как от высоты зданий и места расположения квартиры, так и от разности давлений воздуха у фасадов зданий. В связи с отмеченным фактические теплопотери зданий одной и той же серии будут различны вследствие особенностей аэра-ционного и радиационного режимов застройки. Поэтому при расчете тепловых потерь новых или реконструируемых зданий целесообразно проводить детальный анализ влияния внешнего климата на тепловой режим зданий с целью оптимизации его параметров.

При обтекании зданий ветровым потоком происходит изменение скорости и направления ветра. С наветренной стороны здания образуется зона повышенного давления, а за зданием — область аэродинамической тени. У заветренного фасада здания возникает зона циркуляции потока, где давление ниже, чем на наветренном фасаде. При обтекании ветром группы зданий образуется общая зона деформированного потока. Распределение давлений у зданий будет зависеть от их формы, размеров и взаимного расположения. Следовательно и количество наружного воздуха, поступающее в каждое из зданий, будет определяться разностью давлений у фасадов зданий.

Для расчета аэродинамического режима застройки в СПб ГАСУ разработана программы «SPC-52», основанная на решении уравнений гидродинамики. Ее реализация позволяет получить информацию о распределении скоростей и давлений вблизи группы зданий. На рис. 1, как пример, приведено поле скоростей при обтекании двух зданий разной высоты, а на рис. 2 — поле давлений. Анализ результатов численного эксперимента, на примере двух одинаковых зданий при различных расстояниях между ними, показал, что давление у фасадов зданий существенно зависит от расстояния между зданиями. Наличие близко расположенных зданий при определенных направлениях ветра приводит к образованию единой зоны ветровой тени со сложной структурой потока.

В этом случае величина ветрового давления на наветренном фасаде второго по потоку здания значительно меньше, чем для отдельно стоящего здания. При расстояниях между зданиями менее 2Н (Н — высота здания) давление на наветренном фасаде второго по потоку здания — отрицательное. Таким образом, второе здание, расположенное на расстояниях < 3 Н, можно рассматривать как защищенное. В этом случае, давление на заветренном фасаде второго по потоку здания может быть выше, чем на наветренном. Такой факт невозможно учесть при использовании интегральных зависимостей [1].

Определение количества инфильтрационного воздуха, поступающего в здания через оконные проемы и неплотности в ограждающих конструкциях, на основе полученных при расчете полей давлений позволяет более точно определить теплопотери зданий. Например, избыточное давление на наветренном фасаде отдельно стоящего здания, полученное с использованием программы «SPC-52», оказалось выше, чем при расчете по нормативной литературе. В связи с этим величина теплопотерь, связанных с инфильтрацией для жилых зданий, в 1,6 раза превышает расчетные величины. Программа «SPC-52» представляет также интерес и для выбора рациональных архитектурно-планировочных решений при проектировании микрорайонов застройки, а также при строительстве новых зданий в пределах существующих районов, когда требуется анализ локального ветрового режима, особенно при строительстве новых зданий в существующих микрорайонах.

ЛИТЕРАТУРА 1. ТСН 23-340-2003 Санкт-Петербург. Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий. СПб. 2003. 2. СНиП 11-3-79" Строительная теплотехника. М.: Минстрой, Россия, 1998, — 28 с. 3. Дацюк Т. А., Леонтьева  Ю. Н. Влияние тепло-влажностного состояния ограждающих конструкций на теплопотери зданий. Светопрозрачные конструкции N° 1, 2004, с. 15–18.