Строительные нормы СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» устанавливают климатические параметры, которые применяют при проектировании зданий и сооружений, систем отопления, вентиляции, кондиционирования, водоснабжения, планировке и застройке городских и сельских поселений.
В нормах СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» представлены следующие климатические параметры:
- климатические параметры холодного периода года;
- климатические параметры теплого периода года;
- средняя месячная и годовая температура воздуха;
- максимальная суточная амплитуда температуры воздуха в июле;
- среднее месячное и годовое парциальное давление водяного пара;
- суммарная солнечная радиация (прямая и рассеянная) на горизонтальную поверхность при безоблачном небе;
-суммарная солнечная радиация (прямая и рассеянная) на вертикальную поверхность при безоблачном небе;
- климатические параметры для проектирования отопления, вентиляции и кондиционирования.
Кроме того, приведены следующие схематические карты:
-схематическая карта климатического районирования для строительства (рекомендуемая);
-схематическая карта районирования северной строительно-климатической зоны; (рекомендуемая);
-схематическая карта распределения среднего за год числа дней с переходом температуры воздуха через ноль градусов (рекомендуемая);
-схематическая карта районирования по величине удельной энтальпии наружного воздуха в теплый период года (параметры А);
-схематическая карта районирования по величине удельной энтальпии наружного воздуха в теплый период года (параметры Б).
Выбор расчетных наружных климатических параметров осуществляется на вероятностной основе. Вероятность и количественные значения предлагаемых климатических изменений приводятся в сравнении с нормой, за которую принимаются средние многолетние и экстремальные характеристики климатических параметров за определенный период. Знак и величина отклонения от климатической нормы даются в градациях выше, ниже или около нормы. Вероятностный анализ расчетных наружных климатических параметров позволяет оценить число раз превышения параметров климата над расчетными значениями, общую продолжительность превышения параметров и продолжительность наибольшего отклонения.
Вероятностные характеристики отражают основные закономерности поведения климатического параметра и позволяют с большей надежностью судить о всевозможных отклонениях, выбранных на основе обеспеченности расчетных значений внутренних условий в помещениях. Для нормируемых климатических параметров при появлении температуры воздуха наиболее холодных суток 4 раза в 50 лет обеспеченность составляет 0,92. Основными нормируемыми показателями температуры воздуха являются: средние месячные температуры воздуха и производные от нее температуры воздуха наиболее холодной пятидневки различной обеспеченности.
Средняя месячная температура наружного воздуха. Средняя месячная многолетняя температура наружного воздуха приведена в справочно-нормативных документах. Она рассчитана за период наблюдений до 1980 года. В общей климатологии этот период считается достаточным для достоверной оценки устойчивых особенностей теплового режима климата.
В основу расчета температуры воздуха наиболее холодной пятидневки положена методика СНиП 23-01-99* «Строительная климатология». Первичными метеорологическими данными для расчета являются средние суточные значения температуры воздуха. Выборка данных осуществляется из опорных метеорологических таблиц и метеорологических ежемесячников.
При выборе коэффициента обеспеченности наружных климатических условий следует учитывать проектируемую длительность эксплуатации объекта. Действительно, при обеспеченность 0,98 соответствует вероятности превышения климатического параметра один раз в 50 лет. Поэтому при выборе коэффициента обеспеченности наружных климатических условий необходимо учитывать как возможность обеспечения комфортных условий в помещении, так и длительность эксплуатации объекта. Повышение надежности эксплуатации зданий и сооружений связано с удорожанием строительства. Следовательно, при выборе обеспеченности нормируемого климатического параметра необходимо учитывать технико-экономические характеристики проектируемого объекта. Требования к тепловому режиму помещений учитываются при выполнении теплотехнических расчетов ограждающих конструкций.
По данным средних значений температур наружного воздуха строятся графики годового хода изменения температур для каждого пункта наблюдения. В основу построения графиков положен метод гистограмм: средняя месячная температура воздуха изображается в виде прямоугольника, у которого основание равно числу дней месяца, а высота - средней температуре воздуха за данный месяц. Кривая годового хода изменения температуры проводится так, чтобы отсекаемый отрезок с одного конца прямоугольника был равен по площади отрезку, который прибавляется к ней с другой стороны. По этим графикам определяются даты начала и конца отопительного периода (перехода средней суточной температуры воздуха через линию значения температуры, равную 8 0С) и по разнице между этими датами вычисляется продолжительность отопительного периода. В течение отопительного периода средняя суточная температура воздуха устойчиво держится ниже задаваемого предела, т. е. 8 0С. Температуру неполных месяцев холодного периода определяют по кривой годового хода средней температуры воздуха.
Расчет продолжительности зимнего периода отличается от методики расчета продолжительности отопительного периода тем, что с графиков снимаются даты зимнего периода или перехода средней суточной температуры воздуха через линию значения средней суточной температуры 0 0С, и по разнице между этими датами определяется продолжительность периода в сутках. В течение зимнего периода средняя суточная температура воздуха устойчиво держится ниже задаваемого предела, т. е. 0 0С. Относительную величину продолжительности отопительного периода можно определить как отношение количества суток отопительного периода к количеству суток в году.
Одним из важных климатических факторов, учитываемых при планировке и застройке населенных мест, является солнечная радиация. Из общего количества поглощенной радиации только 27% прямой солнечной радиации расходуется на нагрев поверхности Земли. Около 16% общего количества солнечной радиации доходит до поверхности Земли в результате ее рассеяния атмосферой и облаками – это так называемая рассеянная радиация. Общий поток радиации (прямой и рассеянной) называется суммарной радиацией. Приток солнечной радиации является одним из важнейших факторов, определяющих климат на поверхности Земли. Однако тепло в различные районы земной поверхности может поступать не только непосредственно от Солнца, но и после преобразования радиационных потоков в атмосфере, и переноситься воздушными массами (благодаря атмосферной циркуляции воздуха из низких широт в более высокие). Таким образом, атмосферная циркуляция воздуха, возникающая вследствие неравномерного нагрева земной поверхности, в свою очередь оказывает влияние на тепловой режим атмосферы, т. е. является важным климатообразующим фактором.
Для эффективного использования энергетического ресурса солнечного облучения здания необходимо знать количество энергии, поступающей на горизонтальные, вертикальные и расположенные под разными углами к горизонту поверхности ограждения. Данные о поступлении суммарной солнечной радиации на горизонтальные и вертикальные поверхности зданий и сооружений приведены в СНиП "Строительная климатология". Они позволяют определить среднее годовое поступление радиации на горизонтальную и вертикальную поверхности.
5. Обоснование целесообразности актуализации СНиП 23-01-99* «Строительная климаталогия» с указанием устаревших положений действующего документа.
Обоснование целесообразности актуализации СНиП. Целесообразность актуализации СНиП "Строительная климатология" заключается, согласно Указу Президента РФ № 889 от 4 июня 2008 г., снижения к 2020 году энергоемкости валового внутреннего продукта Российской Федерации не менее чем на 40 процентов по сравнению с 2007 годом. Решение такой задачи означает, что необходимо повышать ВВП без увеличения потребления органического топлива. Кроме того Президентом РФ Медведевым Д.А. поставлена задача к 2020 г. довести ежегодный ввод жилья до 140 млн. кв. метров, т.е. из расчета 1 кв. метр на каждого жителя. Уже сегодня это возможно претворить в жизнь с помощью идеологии, основанной на общественном сознании и методологии, учитывающей новые научные познания. При одинаковых ресурсах, отказавшись от затратных технологий и используя метод минимизации суммарных энергетических затрат на отопление и строительство зданий, можно повысить их энергетическую эффективность.
В основополагающем Федеральном законе №261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности» под термином «энергосбережение» понимается «реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования». Закон предъявляет «требования к отдельным элементам, конструкциям зданий, строений, сооружений и их свойствам, к используемым в зданиях, строениях, сооружениях устройствам и технологиям, а также требования к включенным в проектную документацию и применяемым при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте зданий, строений, сооружений технологиям и материалам, позволяющие исключить нерациональный расход энергетических ресурсов как в процессе строительства, реконструкции, капитального ремонта зданий, строений, сооружений, так и в процессе их эксплуатации».
При таком подходе к проблеме получить «уменьшение объема используемых первичных энергетических ресурсов» возможно только, если суммарные затраты энергии в процессах строительства и эксплуатации отдельных элементов, конструкций и зданий в целом будут минимальны. Добиться максимальной энергетической эффективности при минимальных затратах энергии можно при одновременном учете двенадцати основополагающих факторов. К ним относятся: наружный климат, микроклимат помещений, теплозащита, энергоемкость, долговечность, вентиляция, архитектурно-планировочные решения зданий и районов застройки, электроснабжение, горячее водоснабжение, возобновляемые источники энергии, экология и нормативно-правовое законодательство. Все рассмотренные факторы имеют внутрисистемные противоречия. При игнорировании одного или нескольких из них повышаются затраты энергии и снижается энергетическая эффективность строительства. Положительный результат по обеспечению комфорта в помещениях зданий и районах застройки с минимальным расходом органического топлива и человеческого живого труда можно получить путем оптимального сочетания названных факторов. Таким образом, строительная климатология является одним из двенадцати основополагающих взаимосвязанных факторов, без которого невозможно решить поставленную Президентом задачу.
Устаревшие положения СНиП 23-01-99* «Строительная климатология». К устаревшим положениям документа (действующего с 2003г. по настоящее время СНиП 23-01-99* «Строительная климатология») относятся климатические параметры, приведенные в табл. 1-3, а именно:
- таблица 1- климатические параметры холодного периода года;
- таблица 2 - климатические параметры теплого периода года;
- таблица 3 – средняя месячная и годовая температура воздуха.
В таблице 1 устаревшими климатическими параметрами являются: температура воздуха наиболее холодных суток пятидневок обеспеченностью 0,92 и 0,98, температура воздуха обеспеченностью 0,94, средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца, продолжительность и средняя температура воздуха периода начала отопительного периода с 0; 8 и 10 0С, а также параметры, относящиеся к влажности, осадкам и скорости ветра. Кроме того устаревшими можно считать таблицы 4 и 5, касающиеся определения суммарной солнечной радиации на различно ориентированные поверхности зданий, размерность в которых не согласуется с другими нормативными документами.
6. Приоритетные направления актуализации СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».
К приоритетным направлениям актуализации СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» можно отнести:
- соответствие норм Федерального закона №261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности» в части «требования к отдельным элементам, конструкциям зданий, строений, сооружений и их свойствам, к используемым в зданиях, строениях, сооружениях устройствам и технологиям, а также требования к включенным в проектную документацию и применяемым при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте зданий, строений, сооружений технологиям и материалам, позволяющие исключить нерациональный расход энергетических ресурсов как в процессе строительства, реконструкции, капитального ремонта зданий, строений, сооружений, так и в процессе их эксплуатации. Это означает обеспечение максимальной энергетической эффективности зданий и районов застройки при минимальных суммарных затратах энергии «как в процессе строительства, реконструкции, капитального ремонта зданий, строений, сооружений, так и в процессе их эксплуатации»;
- соответствие норм Федерального закона №261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности» в части требования к отдельным элементам, конструкций;
- гармонизацию СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» с другими главами строительных норм.