Биоклиматическое проектирование здания

Биоклиматическое проектирование зданий или биоклиматическая архитектура относится к проектированию зданий и пространств (внутренних и наружных) на основе местного климата, обычно называемого микроклиматом, с целью обеспечения тепловых и визуальных комфортных условий, использования солнечной энергии и других возобновляемых источников.

Биоклиматика — это отрасль архитектуры, учитывающая требования экологии и устойчивого развития. «Биоклиматический дизайн» означает дизайн, направленный на защиту окружающей среды и природных ресурсов.

Биоклиматическая архитектура является одним из важнейших факторов экологического строительства, которое занимается контролем параметров окружающей среды на уровне строительных блоков путем изучения следующих направлений:

  • Изучение застроенной среды и проблем, которые она создает (повышение температуры, загазованность затрудненная циркуляция воздуха).
  • Дизайн зданий.
  • Выбор строительных материалов с учетом как их тепловых и оптических свойств, так и их токсикологического действия.

Что требуется в биоклиматическом проектировании, так это строительство зданий, т.е. промышленные объекты, административные здания, жилые дома, спроектированные таким образом, чтобы с одной стороны их потребности в энергии полностью удовлетворялись, а с другой стороны в годовом балансе была нулевая нагрузка на окружающую среду выбросами экологически вредных газов.

Кроме того, строительство зданий, энергетические потребности которых в области отопления и охлаждения полностью покрываются за счет систем эксплуатации геотермальных энергетических ресурсов, где электроэнергия, необходимая для тепловых насосов, вырабатывается с помощью фотоэлектрических элементов.

Наконец, строительство зданий в пределах обычной стоимости строительства, но с учетом ограниченных ресурсов природной среды.

Принципы биоклиматического дизайна

Общий принцип биоклиматического проектирования гласит, что южная сторона здания должна использоваться для пассивного солнечного обогрева, а северная – для защиты от ветра и сохранения тепла. В частности, основные принципы биоклиматического дизайна связаны с архитектурной структурой и ориентацией здания, а также с окружающей территорией.

Наиболее подходящей формой дома является вытянутая по оси восток-запад, поскольку она предлагает большую площадь на юге для сбора солнечного тепла в зимние месяцы. Соответственно, большая сторона дома и самые большие проемы должны быть ориентированы на юг, а соответственно на северной стороне здания должны быть сплошные стены и как можно меньшие проемы. Если форма участка или другие препятствия не позволяют сформировать вытянутую по оси восток-запад постройку, то оформляют таким образом, чтобы содержать «раздвоенные» объемы. Стены здания должны быть объемными и выполнены из прочных материалов для лучшей защиты от перепадов температур. 

Через вентиляцию обеспечивается естественное охлаждение в летние месяцы. Поскольку северная сторона здания самая холодная и наименее светлая, помещения должны быть предназначены для кратковременного использования (например, ванная комната, подсобные помещения, туалет). Таким образом, прибыль удваивается, так как, с одной стороны, основные зоны использования (например, гостиная) расположены на южных (и, следовательно, более теплых) сторонах здания, с другой стороны, второстепенные помещения размещаются на северной стороне и не требуют излишнего тепла в прохладную погоду.

Ориентация

Самая большая сторона здания должна быть ориентирована на юг с отклонением до 30 градусов (на восток или запад). Нужно обратить внимание на микроклимат вокруг дома. Растительность можно использовать для защиты от солнца, затенения и защиты от ветров. Таким образом, рекомендуется сажать большие лиственные деревья с южной и западной сторон здания, а с северной стороны наличие вечнозеленых деревьев помогает сдерживать зимние ветры и в то же время обеспечивает охлаждение воздуха в летние месяцы.

В случае наличия препятствия с южной стороны участка (например, соседнего дома), которое может мешать дому загорать в зимние месяцы, мы выбираем расстояние между препятствием и домом не менее чем в полтора раза больше высота барьера (эмпирическое правило).