IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Актуальность. Крайний Север всегда привлекал вниманиеисследователей, что способствовало изучению этого региона и созданию проектов в условиях вечной мерзлоты. Нынешнее проживание людей в северных широтах требует дальнейшее более детальное изучение этого региона.

Проблема. Необходимость изучения методов проектирования в условиях Крайнего Севера.

Цель. Выявить основные методы проетирования зданий и сооружений в условиях Крайнего Севера. Определить основные проблемы в проектировании в северных широтах, найти методы решения этих проблем.

Объект исследования. Способы проектирования зданий и сооружений в условиях Крайнего Севера.

Задания работы. Изучить и упорядочить информацию о проектировании в условиях Крайнего Севера, систематизировать полученную информацию. Найти информацию о проблемах проектирования в северных широтах и определить методы решения этих проблем.

Основная часть. Архитектурные формы жилища северных районов сложились с учетом средств защиты жилых, подсобных, хозяйственных помещений от низких температур воздуха и снежных заносов.

Традиционный северный дом имеет компактный объем, высоко поднятый над уровнем земли и суммирующий в одно целое помещения жилья и хозяйственного назначения, в том числе хлев для домашних животных и птицы. В двухэтажной северной избе хозяйственные помещения размещены в первом этаже — в подклети (кладовые для хранения продуктов, помещения для домашних животных, птицы, скотный двор и др.). Для снижения теплопотерь в домах делают уменьшенные проемы и минимальное число входов, сени или прихожую. На уменьшение теплопотерь направлены и укрупненные нерасчлененные архитектурные формы жилого дома.

Основные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации зданий в северных регионах связаны с широким распространением многолетнемерзлых грунтов. Прежде всего, наличие мерзлоты сильно осложняет обеспечение проектного положения трубопроводов. Значительная - до двух метров и более - глубина слоя сезонного протаивания, низкая несущая способность талых грунтов и нестабильность мерзлоты, интенсивные мерзлотные процессы вынуждают практически все трубопроводы прокладывать над поверхностью грунта - на опорах или по эстакадам. Трубопровод, проложенный над поверхностью грунта. подвергается гораздо более сильным колебаниям температуры, чем при подземной прокладке. Особенно критичными при этом оказываются зимние холода, когда тепловые потери с поверхности труб возрастают до недопустимых значений, и угроза их замерзания становится более чем реальной. Это вынуждает теплоизолировать грубы, прокладывать водопроводы с теплоспутниками. строить промежуточные котельные на водоводах и т.п. Все эти меры, во-первых, требуют немалых затрат, во-вторых, не обеспечивают полной безаварийности сетей... Любая остановка подачи воды в зимний период может обернуться аварией с тяжелыми последствиями, связанной с размораживанием труб и выходом их из строя… Еще одна особенность эксплуатации водопроводов и теплотрасс в северных регионах связана с особенностями гидрохимического состава природных вод, характерными для заболоченных ландшафтов, в частности, с низкими значениями рН и высоким содержанием железа. Стальные трубы, транспортирующие такую воду, подвергаются интенсивному зарастанию и служат значительно меньше своего нормативного срока.

Также в условиях севера и вечномерзлых грунтов следует учитывать, что продолжительность зимнего периода 200-305 суток, с низкими отрицательными температурами; вечномёрзлое состояние грунтов (существенной особенностью динамики температур мерзлых грунтов является запаздывание максимальных и минимальных значений с глубиной) ; сильные ветры и снег.

Таким образом при планировке необходимо учитывать защиту от снегопереноса и снежных заносов при метелях и поземках. К числу основных мер по защите от снегопереноса и снежных заносов относят: использование естественных препятствий, таких как рельеф или растительность, задерживающих снеговетровые потоки; специальные приемы взаимного расположения зданий и сооружений на территории предприятия. Используя разнообразные приемы, можно добиться ветрорегулирования аэродинамическими группами зданий. Так, в одних случаях устраивают снегозащитный фронт из зданий, расположенных с наветренной стороны, в других, наоборот, организуют сквозное проветривание с выносом снега за пределы производственной зоны (рисунок 1, а, б) придание зданиям и сооружениям обтекаемой формы, устройство на них аэродинамических приспособлений, перекрытие на зиму или на период метелей разрывов между зданиями временными конструкциями; устройство продуваемого подполья (рисунок 1, в) устройство утепленных галерей-переходов между основными производственными и административно-бытовыми зданиями.

Рисунок 1. Примеры планировок предприятий и типов зданий, снижающие заносимость снегом: а - устройство снегозащитного фронта; б - сквозной перенос снега; в - использование аэродинамических свойств зданий для уменьшения снежных заносов.

Объемно-планировочные решения зданий. В северной строительно-климатической зоне рекомендуется проектировать здания простой прямоугольной формы в плане, без перепада высот. В тех случаях, когда перепад высот необходим по технологическим или технико-экономическим соображениям, его стремятся расположить с наветренной стороны или вдоль направления господствующих ветров. Фасады зданий следует проектировать без ниш, поясков и других элементов, задерживающих атмосферные осадки.

Эвакуационные выходы из зданий, как правило, размещают в стенах, расположенных параллельно направлению преобладающих ветров (по розе ветров зимнего периода). На входах в отапливаемые здания предусматривают двойные тамбуры с тремя дверями. Внутренний тамбур делают отапливаемым.

Помещения с мокрым влажностным режимом не рекомендуется размещать у наружных стен зданий и, наоборот, помещения, в которых расположены производства со значительными выделениями тепла, а также вредных выбросов (пыли, дыма, газа и копоти) - у наружной стены с подветренной стороны.

Ворота и технологические проемы в наружных стенах отапливаемых зданий оборудуют воздушнотепловыми завесами, а в зданиях с влажным или мокрым влажностным режимом - дополнительно и тамбурами.

Особое внимание уделяют покрытиям зданий.

Предпочтение отдают плоским и односкатным крышам. При многоскатных крышах их располагают вдоль доминирующих зимних ветров, а при односкатных уклон ориентируют в наветренную сторону. В большинстве случаев водоотвод с покрытий предусматривают неорганизованный наружный.

В борьбе с суровыми природными условиями наметилось два пути, определяющие приемы планировки и застройки населенных мест Крайнего Севера.

Первый путь - уменьшение воздействия отдельных составляющих климата с помощью наивыгоднейшей планировки и постановки зданий обычного типа. Так, например, применяя по границе населенного места или квартала сплошную застройку, можно снизить скорость ветра.

Снижение скорости ветра на 1 ^м/_сек при отрицательных температурах примерно равноценно по воздействию на человека повышению температуры воздуха на 2°С.

Рисунок 2. Планировка квартала по С. В. Трофимову (цифрами указаны скорости ветра в % к их значению вне застройки, стрелками - его направление)

Второй путь - создание искусственного климата на территории всего населенного места, отдельного квартала, двора, улицы, для чего они отделяются от внешней среды ограждающими конструкциями различных типов. Развитию этого направления способствовали предложения К. В. Степанова (рисунок 3), А. К. Сидорова, К. Н. Агафонова и др.

Рисунок 3. Схема планировки дома-квартала с искусственным климатом, предложения К. В. Степановым

Существуют примеры проектирования городов с искусственным климатом. Одним из таких примеров может быть город Фробишер-бей на 4500 жителей. Согласно проекту "город будущего", представляет собой 36 многоквартирных жилых домов башенного (точечного) типа, расположенных вокруг городского центра, покрытого большим защитным куполом (рисунок 4).

Рисунок 4. Город с искусственным климатом в Канаде (Фробишер-бей).

Также существует пример здания в Норвегии с искусственным климатом внутри. Снаружи дом накрыт геодезическим куполом, а сама трехэтажная постройка площадью 180 квадратных метров выполнена из глины и соломы. Такое решение значительно повысило температуру под стеклом, что дало возможность выращивать растения перед домом в любое время года.

Рисунок 5. Дом в Норвегии с геодезическим куполом.

При проектировании в условиях Крайнего севера необходимо учитывать особенности расположения зеленой территории. Зеленым насаждениям на севере отводится важная роль ветро- и снегозащиты, создания препятствий на пути движения холодного воздуха, регулирования его перемещения. Это и защита всего города, зон или отдельных территорий, а также улучшение микроклимата на локальных участках. Наибольшее распространение в городах получило мозаичное размещение озелененных территорий с минимальным использованием больших открытых пространств. Растения должны создавать иллюзию интенсивного озеленения города за счет размещения участков зеленых насаждений в местах основных пешеходных коммуникаций и визуального раскрытия города в сторону естественных зеленых массивов. Главные требования, предъявляемые к участкам, предназначенным для озеленения,— активизация солнечного воздействия (южные склоны), расположение в ветровой тени зданий или рельефа, защита от пыли. Место выбирается с малыми снегоотложениями, не требующее специальной уборки.

Рисунок 6. Оновные типы планировочных систем озеленения северных городов (по Ю. Б. Хромову): а — радиально-кольцевая; б, в, г — линейные; д — расчлененная; е — радиальная; ж, з — центрично-кольцевая; и, к — периферийная; 1 — новые городские районы; 2 — транспортные коммуникации; 3 — водоемы; 4 — сильно выраженный рельеф; 5 — городские озелененные территории; 6 — парки и лесопарки «на пороге города»

ЛИТЕРАТУРА

1. Велли Ю.Я., Докучаев В.В., Федоров Н.Ф. 'Здания и сооружения на крайнем севере - Ленинград: Госстройиздат, 1963

2. Архитектура промышленных зданий. [Електронный ресурс] – Режим доступа: http://www.r35.com.ru/arkhitektura-promyshlennykh-zdanii-str186.html/– Название с экрана, с185

3. Дом под куполом: жилище за полярным кругом, где всегда тепло, Архитектура и интерьер, Архитектура, Novate [Електронный ресурс] – Режим доступа: http://www.novate.ru/blogs/291216/39427/– Название с экрана

4. Городские зеленые насаждения на Севере и Сибири, Зеленое строительство, Ландшафтная архитектура и зеленое строительство [Електронный ресурс] – Режим доступа: http://landscape.totalarch.com/node/19/– Название с экрана

5. Особенности архитектуры и проектирования в северных регионах, Разное по строительству, ООО «Красноярская Строительно – Техническая Компания» [Електронный ресурс] – Режим доступа: http://www.vinokna.ru/stat/1760_stat.html – Название с экрана

Код для цитирования: Скопировать