Взаимодействие здания и его элементов с окружающей средой

Температурно-влажностный режим помещений определяется совокупностью внешних и внутренних факторов. К внутренним факторам можно отнести тепло-, влаго- и газовыделения от пребывающих в помещениях людей, освещения, эманацию радона и торона с поверхности строительных конструкций, в состав которых входят минеральные заполнители (гранит, мрамор, базальт и др.).

Для отделки помещений (даже при выполнении реставрационных работ) все более широко используются различные синтетические материалы, выделяющие в воздух помещений целый спектр газов и летучих веществ, их степень токсичности и другие вредные воздействия не всегда достаточно компетентно оцениваются при проектировании и выполнении строительных работ.

Внешние факторы — это, как правило, те климатические и природные условия, в которых расположено сооружение. К ним относятся солнечная радиация, температура и влажность наружного воздуха, скорость и направление ветра, продолжительность и интенсивность осадков

и др. Для проектирования систем обеспечения микроклимата, в зданиях перечисленные показатели наружного климата нормируются на основе многолетних наблюдений.

Важно иметь в виду, что любые нормы, даже самые совершенные, разрабатываются, как правило, для современного строительства (чаще всего массового).

Каждый памятник архитектуры является уникальным сооружением, в том числе с позиций формирования в нем микроклиматических условий и влияния на них воздействия наружного климата, объемно-планировочных решений, теплозащитных качеств наружных и внутренних ограждений, назначения здания и режима его эксплуатации, предметов искусства, находящихся в нем и т.д. При реставрации и консервации памятника специалисты в области инженерного оснащения и строительной теплофизики обязаны при выборе расчетных показателей внутреннего микроклимата и наружного климата учитывать эти особенности.

Так, при разработке систем обеспечения микроклимата соборов Московского Кремля были проведены полномасштабные Исследовательские работы, позволившие рекомендовать рациональные и обоснованные решения. В частности, на основании сорбционно-деформативных характеристик материалов был сделан вывод о том, что для Успенского, Архангельского, Благовещенского соборов температура внутреннего воздуха зимой должна быть не менее 18°С, а летом— не более 20°С. Относительная влажность внутреннего воздуха должна составлять 50% при возможном отклонении в течение суток на 5% в сторону увеличения в теплое время года и в сторону уменьшения — в холодное. Подобные результаты послужили обоснованием необходимости оснащения соборов круглогодичными установками кондиционирования воздуха.

Другим примером могут служить комплексные исследования параметров

микроклимата в ряде помещений корпуса Бенуа Государственного Русского музея, которые позволили для климата Петербурга рекомендовать более простую систему регулирования параметров воздушной среды в обследованных помещениях с увлажнением воздуха зимой и подогревом на 3—4°С в весенний и осенний периоды года.

Большое влияние на микроклимат памятника архитектуры и проектирование системы регулирования микроклимата оказывают теплозащитные показатели ограждающих конструкций, которые в памятниках, как правило, отличаются двумя особенностями: большой тепловой инертностью и переменным по высоте сопротивлением теплопередачи, что является следствием различной толщины ограждения в нижней и верхней частях памятника.

Ограждения по-разному реагируют на колебания наружной температуры: одни быстро пропускают эти колебания внутрь помещений (малоинерционные тонкие ограждения), другие (инерционные массивные) медленно. Во втором случае отклонения температуры внутри помещения от требуемых значений оказываются существенно меньшими, чем в первом за счет как бы «накапливания» тепла или холода в толще ограждений. Свойство ограждений сохранять относительное постоянство температуры внутренней поверхности определяется показателем его тепловой инерции, или массивности.

Действующие нормы ориентированы на относительно маломассивные ограждения, для которых и установлены расчетные значения наружной температуры. Выбор расчетной наружной температуры для массивных ограждений требует проведения достаточно сложных расчетов, но зато определяет выбор рациональных и экономичных решений, а кроме того, часто позволяет упростить систему, что для реставрируемых зданий иногда очень важно.

Неудачный выбор расчетной наружной температуры осуществлен при проектировании отопительной системы Казанского собора в Петербурге. В соборе толщина стен (кроме купола) составляет 2,8—1,2 м. Расчеты показывают, что для таких стен расчетная наружная температура не должна быть ниже —17°С. Принятая же температура (по нормам для жилых зданий) составила —26°С. Результат — перетапливание большинства помещений (tв = 24—26°С). Холодно только в молитвенном зале (tв = 10—12°С), но не в связи с недостаточной мощностью отопительной системы, а из-за неорганизованного поступления наружного воздуха через неплотности в световых проемах (особенно в барабане). При проектировании отопления никаких обследований, в том числе и аэрационных, не проводилось.

Следует отметить, что наибольшие неприятности в части режимов функционирования конструкций происходят в холодный период года. В теплое время возникают проблемы, связанные с обеспечением микроклиматических параметров в основном за счет перегрева помещений.

Нормальная работа ограждающих конструкций зимой во многом определяется местом расположения теплоизоляционного слоя. Если тепловая изоляция расположена с внутренней стороны ограждения, это может привести к выпадению конденсата в толщине ограждения. Если тепловая изоляция расположена снаружи, то подобное явление, как правило, исключено.