Методы рационального проектирования односемейных загородных домов: На примере Московской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат технических наук Рогатин, Василий Алексеевич

• Рогатин, Василий Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Рогатин, Василий Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Пригородное строительство.

1.2. Объемно-планировочные параметры загородных домов.

1.3. Требования к современным зданиям и методы оценки их качества.

1.4. Развитие теплотехнических норм проектирования зданий.

1.5. Принципы конструирования наружных ограждающих конструкций.

ГЛАВА 2. ПОТРЕБНОСТЬ В ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЮ КОТТЕДЖА.

2.1. Модель теплового режима помещения.

2.2. Передача тепла через окна.

2.3. Моделирование изменений климатических параметров.

2.4. Алгоритм расчета и описание программ для ЭВМ.

2.5. Приближенный способ определения количества тепла для отопления здания.

ГЛАВА 3. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ КОТТЕДЖЕЙ.

3.1. Источники энергии для отопления зданий при невозобновляемьтх видах топлива.

3.2. Возобновляемые источники тепловой энергии.

3.3. Системы отопления и вентиляции загородных домов.

3.4. Экономическая оценка возможных решений.

ГЛАВА 4. ПРЕДЛАГАЕМАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА КОТТЕДЖЕЙ.

4.1. Объемно-планировочные параметры системы.

4.2. Выбор строительных материалов для коттеджей.

4.3. Строительная система для коттеджей.

4.4. Экспериментальная проверка теплотехнических характеристик многослойных наружных стен коттеджей.

ГЛАВА 5. ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕННЫХ КОТТЕДЖЕЙ.

5.1. Загородный дом в посёлке Руза.

5.2. Загородный дом в деревне Бузаево на Рублёво-Успенском шоссе.

5.3. Загородный дом в посёлке Николина Гора.

5.4. Дом в посёлке Горки 2.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы рационального проектирования односемейных загородных домов: На примере Московской области»

Актуальность темы. К настоящему времени в России основной объем жилищного фонда сосредоточен в городах и представляет собой многоэтажные, многоквартирные дома. Во второй половине XX века в промышленно-развитых странах активизировался процесс возврата к массовому строительству семейных домов.

В связи с жилищной проблемой в целом по стране традиционно продолжается строительство многоэтажных, многоквартирных домов. Однако в 90-х годах XX столетия резко сократилось панельное строительство и началось возведение малоэтажных семейных домов — коттеджей. Эти дома, как правило, строят в пригородах крупных городов. При строительстве коттеджей возникла необходимость рационального их проектирования. Коттеджи должны быть комфортными, обладать высокими эстетическими качествами и экологичностыо и в тоже время быть достаточно дешевыми.

Рациональное решение возникшей проблемы возможно лишь при системном подходе к проектированию коттеджей. Небольшой отечественный опыт в проектировании коттеджей побудил к использованию различных зарубежных проектов, не отвечающих ни российским климатическим условиям, ни национальным архитектурным традициям. Рациональное решение возникшей проблемы возможно лишь при системном подходе к проектированию коттеджей. Исследованию условий строительства, разработке требований к параметрам зданий, выбору рациональных конструктивных решений и посвящена настоящая работа.

Целью исследования является разработка методов оценки проектного решения коттеджа на стадии проектирования и на этой основе разработка рациональной строительной системы для загородного строительства.

Для достижения поставленной цели под руководством и при непосредственном участии автора решались следующие задачи:

- определить перечень требований, предъявляемых к современным загородным домам, выполнение которых определяет их эксплуатационное качество;

- на основании статистической обработки проектной документации установить объемно-планировочные параметры массовых домов, а также границы их изменения;

- разработать математическую модель и алгоритм расчета теплопо-требления коттеджа и методику точного и упрощенного определения соответствующих эксплуатационных затрат;

- разработать перечень требований к строительной системе, обеспечивающей возведение экономичных коттеджей в диапазоне наиболее массовых объемно-планировочных параметров;

- проверить качество предложенной строительной системы в реальном строительстве.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

- исследованы пределы изменения объемно-планировочных параметров загородных домов и установлены их наиболее массовые значения;

- на основании точного расчета разработана методика приближенной оценки теплопотребления коттеджей, учитывающая их объемно-планировочные и конструктивные решения;

- на реальных объектах исследованы свойства предложенной строительной системы для коттеджей с наиболее часто применяемыми объемно-планировочными параметрами.

Практическое значение работы состоит в обеспечении возможности возведения качественных загородных домов.

Достоверность результатов диссертационных исследований обеспечивается большим объемом выборок, использованных при статистической обработке исходных данных, хорошим совпадением измеренных в эксперименте и полученных расчетом параметров конструкций.

На защиту выносятся:

- результаты статистической обработки объемно-планировочных параметров коттеджей;

- методика оценки теплопотребления здания в годовом цикле;

- требования к строительной системе для коттеджей с наиболее распространенными объемно-планировочными параметрами;

- результаты реализации предложенной строительной системы при строительстве реальных коттеджей.

Результаты работы внедрены при строительстве 12 домов в московской области.

Апробация работы и публикации:

Основные положения работы опубликованы в 15 статьях.

Материалы диссертации изложены:

- на научно-технической конференции факультета реконструкции и строительства МИКХИС в 2003 году; к*

- на научно-техническом совете ОАО ЦНИИПРОМЗДАНИИ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти

Заключение диссертации по теме «Строительные конструкции, здания и сооружения», Рогатин, Василий Алексеевич

155 Выводы

Изменившиеся в России в конце прошлого столетия экономические условия привели к интенсивному строительству коттеджей в пригородных зонах городов. Накопившийся за последние десятилетия опыт такого строительства требует изучения и обобщения с целью разработки наиболее целесообразных для российских условий решений. Выполненная статистическая обработка объемно-планировочных и конструктивных параметров домов, позволила установить соотношение коттеджей го различных материалов, характер их планов, этажность, пределы изменения общей площади.

В современных условиях важнейшим критерием в оценке продукции (в том числе строительной) является ее качество. В работе предложена методика оценки экономической эффективности инвестирования коттеджа с учетом как стоимости его строительства, так и затрат на его последующую эксплуатацию.

Затраты на эксплуатацию коттеджа складываются из амортизационных отчислений, затрат на текущие ремонты и расходов на обеспечение необходимых параметров внутреннего микроклимата в помещениях. Основной составляющей затрат на обеспечение микроклимата является оплата расходуемой тепловой энергии. Теплопотребление здания в период его эксплуатации определяется расходом тепла на горячее водоснабжение, отопление и вентиляцию. Теплопотребление на горячее водоснабжение зависит от количества проживающих. Расход тепла на отопление и вентиляцию определяется теплотехническими свойствами ограждающих конструкций и объемно-планировочными параметрами коттеджа.

Определение теплопотерь в годовом цикле эксплуатации связано с решением сложной системы разнородных дифференциальных уравнений, описывающей тепловой баланс здания. В работе предложена и обоснована модель расчета теплового режима здания, соответствующий ей алгоритм и программа расчета на ЭВМ, предусматривающая выбор различных размеров помещения, числа конструктивных слоев ограждений и изменения климатических параметров во времени.

7. Поскольку на начальной фазе разработки проекта все необходимые для составления уравнений теплового баланса данные могут отсутствовать, в работе предложен приближенный метод оценки затрат на отопление и вентиляцию.

8. Стоимость тепловой энергии зависит от источников ее получения, вида теплоносителя, способа доставки к месту потребления и способов доставки ресурсов к месту выработки энергии. Представленные в работе данные позволяют применительно к конкретному коттеджу выбрать наиболее целесообразное решение с использованием как не-возобновляемых, так и возобновляемых источников.

9. Комфортность помещения определяется как температурой внутреннего воздуха, так и скоростью его движения. Последнее зависит от сочетания систем отопления и вентиляции. Рекомендации по взаиморасположению отопительных, вытяжных и приточных устройств позволяют обеспечить комфортные условия в помещении в соответствии с его функциональным назначением.

10. Повысить экономичность коттеджа за счет снижения теплопотребле-ния можно увеличением теплоизоляции ограждающих конструкций. Предлагаемая методика позволяет определить толщину дополнительной теплоизоляции в зависимости от ее теплотехнической характеристики и стоимости, а также стоимости тепловой энергии.

11. Сопоставление целесообразных по гигиеническим требованиям параметров внутренней планировки помещений с аналогичными данными по коттеджам показало, что фактические размеры помещений превышают требуемые.Эта разница увеличивается с увеличением общей площади дома. Количество коттеджей с бассейнами, саунами и зимними садами увеличивается по мере возрастания площади зданий. В то же время в коттеджах большой площади гаражи встречаются реже, чем в домах небольших размеров.

Предложенная в работе строительная система включает набор конструктивных решений с использованием для несущих и ограждающих конструкций пиленой древесины и эффективной теплоизоляции, а также инвентарного оборудования и средств малой механизации для возведения зданий. Новые способы сочленения деревянных элементов обеспечивают повышение надежности и долговечности конструкций. Принятые конструктивные решения позволяют возводить дома площадью до 500 кв.м с произвольным очертанием плана и неограниченным количеством комнат площадью до 40 кв.м.

Экспериментальная проверка теплотехнических качеств стен предложенной конструкции, выполненная на 2 коттеджах показала, что расчетное значение сопротивления теплопередаче отличается от измеренного на 3-5%.

Сооружение 12 коттеджей с использованием предложенной системы и их эксплуатация в течение 5-8 лет показала ее рациональность. m

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Рогатин, Василий Алексеевич, 2004 год

1. Абрамов ДА. PAROC и вентилируемые системы //Стены и фасады. Информационный бюллетень.- 2000. № 3 (8). С. 16-18.

2. Ананьев А.И. Состояние нормативной базы по проектированию долговечных энергоэкономичных зданий //Жилищное строительство.-1998. №4 1998. С. 18-21.

3. Афанасьева A.B. Проектирование наружных стен зданий с учетом энергосбережения: Дис. . канд. Техн. наук. Москва, 2002.

4. Афанасьев A.B. Оценка эффективности проектного решения промышленного здания на начальной стадии проектирования: Дис. . канд. Техн. наук. Москва, 2002.

5. Банковское дело/ Под ред. О.И.Лаврушина.- М.: Наука, 1992. 482 с.6. БСЭ. Том 21. год 3.-36 с.

6. Беляев А А., Маркий В. В., Попов CA. Газоснабжение: Идеи, планы, результаты. Газэнергосеть //Информационный бюллетень. 2002. №3. С. 21-25.

7. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. — М.: Высшая школа,1992г415 с.

8. Богословский В.Н. и др. Климатологическое обеспечение проектирования и эксплуатации зданий с эффективным использованием энергии: Труды симпозиума Строительная климатология. М.:1982. 2124 с.

9. Бондаренко В.Н., Ляхович U.C., Хлевчук В.Р. и др. О нормативныхтребованиях к тепловой защите зданий// БСТ. 2001.-№11.- 3-11 с.

10. Богуславский Л.Д. Техникоэкономические расчеты при проектировании наружных ограждающих конструкций зданий. М.: Высшая школа, 1969. - 108 с.

11. Брдлык П.Н., Кожинов И.А., Петрова A.A. Приближенное решение задачи локального тепломассообмена на вертикальной пластине в усщловиях ламинарной смешанной конвекции. Изд.AM Турк.ССР, сер.физ-теххим.и геонаук, 1993г3 с. .

12. Булгаков СЛ. Философия, концепция и принципы создания современных производственных зданий //Промышленное и гражданское строительство. 2001. №2. - С. 8-12.

13. Вихрев И.Д., Солодовников P.A. Эксплуатационные расходы производственных зданий и их значения в повышении эффективности капиталовложений //Труды ЦНИИПромзданий. — 1997. Вып. 7. -С. 2741.

14. Габэ Д. Строительные конструкции //Каталог проектов. Дополнение 2.-2002.-С. 14-17.

15. Гагарин В.Г. Критерий окупаемости затрат на повышение теплозащиты ограждающих конструкций в различных странах: Докл. Пятая на-учно-практ. конф. НИИСФ РДАСН, 2001. 43-63 е.;

16. Газеев MX., Смирнов А.П., Хрычев А.Н. Показатели эффективности инвестиций в условиях рынка. М.: Высшая школа, 1993 .- 186 е.;

17. Гусаков A.A., Ильин Н.И., Эдели X. И др. Экспертные системы в проектировании и управлении строительством. М.: Стройиздат, 1994. -245 с.

18. Зубарев Г.Н. Конструкции из дерева и пластмасс. М.: Высшая школа, 1990.-287 с.

19. Иванов H.A. Применение эффективных теплоизоляционных материалов в ограждающих конструкциях зданий: Сб. тез. докл. Научно-практ. конф. Энергоресурсосбережение. Проблемы и пути их решения». Иркутский гос. Техн. Унив., 1999. 68-69 с.

20. Иванов Г.С., Дмитриев А.Н., Спиринов A.B., Хромец Д.Ю. Радикальные решения проблемы энергосбережения в градостроительстве на основе применения новых окон//Строительные материалы. — 1999. №10. С. 9-12.

21. Иванов Г.С. Нормирование и рентабельность повышения теплозащиты ограждающих конструкций //Жилищное строительство. 1999. №1. С. 8-12.

22. Иванов B.C. По следам выступлений //Окна и двери. 2001. №10 (55).1. С. 28-32;.

23. Ильинский В.М. Строительная теплофизика. М.: Высшая школа, 1974-319 с.

24. Пособие по проектированию промышленных зданий: Учебное пособие /Илияшев A.C., Тимянский Ю.С., Хромец Ю.Н. / Под ред. Ю.Н.Хромца.- М.: Высшая школа, 1990. 304 с.

25. Ильин Н.И. Системный подход и управление строительством. М.: Стройиздат, 1994.218 с.

26. Ильин Н.И., Лукманова ИГ. и др. Управление проектами. СПб.: Два-Три, 1996. 610 с.

27. Калнинъ ИМ. Применение тепловых насосов для нужд теплоснабжения //Энергетическое строительство. 1994. №2гС. 12-18.

28. Каталог проектов. Дополнение 3. 2002. - Том 4. - С. 126.

29. Каталог проектов. Дополнение 2. 2002. - Том 3.-С.141.

30. Коттедж коллекции// 2002. №3 (7) С. 144.

31. Коновалова Е.Б. Котельное оборудование для автономного отопления домов и коттеджей//Энергосбережение. 2002. №5. - С.60-61.

32. КругловаА.И. Климат и ограждающие конструкции. М.: Стройиздат, 1970. - 154 с.

33. Красивые дома. Специальный выпуск. 2000. №2. - С. 108.

34. КругловаА.И. Климат и ограждающие конструкции. М: Стройиздат, 1970. - 154 с.

35. Коттеджи. Каталог проектов. 2002. Лето. - С. 149.

36. Кузьмин С.И. Определение параметров микроклимата и их оценка с использованием ЭВМ- Иркутск, 1998 22 с.

37. Лещиков В.А. Народный дом. М.: Изд. НИИ Теплостен, 2002.- 31 с.

38. Лещиков В.А. Жилье как жизненная среда человека: экология и гигиена жилой среды. М.: Изд. АВЧ, 2001.- 82 с.

39. Лещиков В.А. Влияние геоклиматических условий при строительстве индивидуального малоэтажного жилья в России//Коттеджи. лето 2002.-С. 12-13.

40. Лобов О.И., Ананьев А.И., Вязовченко П.А. и др. В защиту отечественного строительства и промышленности строительных материа-лов//Строительный эксперт. 2001. №10 (101). - С. 4-5. №11 (102). -С. 18-20.

41. Лыков A.B. Теоретические основы строительной теплофизики. -Минск, 1961-462 с.

42. Межевников Б.С., Лобов A.A. Теплоизоляция зданий и проблемы энергосбережения. Проблемы теории и практики в научных исследованиях: Научн.конф.Росс. Унив. дружбы народов -М.: РУДН, 21-25 апреля 1997. 24-25 с.

43. Методические рекомендации по определению стоимости строительства и свободных (договорных) цен на строительную продукцию. -М.: ЦНИИЭУС, 1992. 105 с.

44. Методические рекомендации по оценке оферт и выбору лучшего предложения из представленных на подрядные торги. М.: ЦНИИЭУС, 1992.-137 с.

45. Методика и нормативы для определения стоимости эксплуатации промышленных зданий на стадии их проектирования. М.: ЦНИИПромзданий, 1998.

46. Микхин Б.К. Оценка расходов на эксплуатацию зданий на стадии их проектирования: Дисс. канд. социол.наук. М., 2000.

47. Милейковский Ю.С. Альтернативное электротеплоснабжение жилого • поселка. Интернетсайт. 2002.

48. Меликов А.К Тепловой микроклимат помещения. Оценки и проекти-рование//АВОК. 1999. №4. - С.16-20.

49. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Серия 3// Многолетние данные. Москва и Моск.обл. Выпуск 8. - JI.: Гидрометеоиз-даг, 1990.

50. Николаева И.Л. Фасадные системы в современном строительстве// Стены и фасады. 2000. №3 (8). С. 9-16.

51. Пособие по практическому выявлению пригодности к восстановлению поврежденных строительных конструкций зданий и сооружений и способам их оперативного усиления. М.: 1996. — С. 79.

52. Рогатин В.А. Ваш офис//Мир и дом. №10. 1995. С. 25.

53. Рогатин В.А. Метаморфозы интерьеров//Мир и дом.№6.1997. — С. 68.

54. Рогатин В.А. Цвет в интерьере/ЛГабурет.- №10 2002. С. 94-95;

55. Рогатин В.А. Отделочные материалы//Мир и дом. №3. 1997. — С. 48.

56. Рогатин В А. Проекты //Дом и интерьер.№1. 2001.- С. 112.

57. Рогатин ДЛ.Ремонт в свое удовольствие//Мир и дом.№5. 1995.-С. 25.

58. Рогатин В.А. И многоцветье витражей.//Дом и интерьер №5. 2000.-С.38 -39.

59. Рогатин В.А. Философия каминного дела// Камины и отопление. 2000. №18.- С. 20- 25.

60. Рогатин В.А. Кабинет.Рабочее место или комната отдыха// Табурет.-2002 . ноябрь. -С. 84-85.

61. Рогатин В.А. Ландшафт как мир// Дом и сад. 2003. № 9. -С. 4 — 11.

62. Рогатин В.А. Современный загородный дом. Атмосфера покоя и ую-та/Лабурет. 2002июль-август. -С. 106-107.

63. Рогатин В.А. Игра с формами//Бассейны и сауны. 2003. №22. С. 86 — 89.

64. Хромец Ю.Н., Рогатин В.А. Приближенная оценка теплотехнических качеств загородных домов. Труды юбилейной конференции МИК-ХиС, 2003.

65. Рогатин В А. Дворцовый драйв// Красивые квартиры — 2003. №12,-С.2-11.

66. СНиП 11 -3-79* * Строительная теплотехника. М., 1986.

67. СНиП 2.04.05-86 Отопление, вентиляция и кондиционирование. — М.: Госстрой СССР, 1998. 52 с.

68. СНиП П-22-81 Каменные и армокаменные конструкции. М., 1981. -42 с.

69. СНиП П-3-79** Строительная теплотехника. М.: Стройиздат, 1998.

70. СНиП П-3-79* Строительная теплотехника. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1995.

71. СНиП П-3-79 Строительная теплотехника. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1979.-42 с.

72. СНиП П-3-79* Строительная теплотехника. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1982.-45 с.

73. Современный дом//Спецвыпуск Проекты загородных домов. 2002. №4. С.207.

74. Сто проектов коттеджей. — 2001. №1. С. 107.

75. Степанов B.C., Степанова Т.Е. Оценка эффективности использования тепловой энергии в системах отопления и горячего водоснабже-ния//Общие вопросы энергетики и энергосбережения. — Киев: Институт проблем энергосбережения АН УССР, 1991 С.32-37.

76. Спесивцев А.В. Функциональная эстетика окон//Коттедж коллекция. — 2002. №3 (7) С. 4-6.

77. Табунщиков Ю.А. Расчеты температурного режима помещения и требуемой мощности для его отопления и охлаждения. М.: Стройиздат, 1981.268 с.

78. Табунщиков Ю.А., Гуревич М.А., Клюшников Ф.В. Определение тепло-поступлений в помещение от солнечной радиации через заполнения световых проемов. М.: Сб. трудов НИИ СФ, 1984. - С. 14-52.

79. Табунщиков ЮА., БродачМ.М. Научные основы проектирования энергоэффективных зданий// АВОК. — 1998. №1.- С.2-6.

80. Табунщиков Ю.А. Энергоэффективное здание как критерий мастерства архитектора и инженера// АВОК. 2001. №2,- С.6-11.

81. Технические условия. Типовое решение. Металлические конструкции промышленных зданий/ ЦНИПромздания Госстроя СССР. М.: Строй-издат, 1980-253 с.

82. Тихонов А.П., Самарский A.A. Уравнения математической физики.- М.: В.Ш., 1967.-296 с.

83. Тихонов А.П., Самарский А А. Уравнения математической физики. М.: В.Ш., 1967.-296 с.

84. Тихомиров К.В., Сергиенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учебник для ВУЗов 4 изд. М: Стройиздат, 1991.-480 с.

85. Тихомиров К.В. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: Учебник для ВУЗов 2 изд. М: Стройиздат, 1974. - С.288.

86. Ушков Ф.В. Теплотехнические свойства крупнопанельных стен. — М., 1956.-238 с.

87. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. -М.: Стройиздат, 1973. 287 е.;

88. Хромец Ю.Н. Совершенствование объемно-планировочных и конструктивных решений промышленных зданий. М.: Стройиздат, 1986. -314 с.

89. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. M.: ЦНИИПромзданий, 1997. - 222 с.

90. Эккерт Э.Р., Дрейк P.M. Теория тепло и массообмена. — М: Госэнерго-издат, 1961.-362 с.

91. Sheila J. Mayter, Paul A. Torceilini, Ron Jidkoff. Энергоэффективное здание: оптимизация теплозащиты и систем ОВК// АВОК. 2000. №4. С. 10-16.

92. Tabunshikov Y. Mathematical models of thermal conditions in buildings. -N.Y.: CRC Press, 1993.

93. Henn W. Aussenwaende. -Muenchen, 1985-252 S.