Введение
Проблема жилья в Египте рассматривается в настоящее время как одна из наиболее серьезных проблем.
Спрос на жилье в Египте увеличивается день ото дня, но удовлетворить растущие потребности 65 миллионов жителей весьма сложно. Надо учитывать и дефицит дешевого жилища, доступного для менее состоятельных слоев населения. Растет стоимость строительных материалов, особенно стали и цемента. Собственные производственные мощности индустрии строительных материалов недостаточны и Египет вынужден их импортировать, что существенно увеличивает затраты. Негативно влияют на решение жилищного вопроса недоработанность юридических аспектов, устарелость политики жилья, негибкость строительных нормативов. Отрицательно сказывается концентрация населения вокруг Нильской Долины: здесь на территории, которая меньше чем 6 % общей площади страны, живут почти 94 % ее граждан.
Вышеупомянутые проблемы отражаются в ухудшении физического состояния зданий во всех городах Египта, возникновению регионов с пониженным качеством жилой среды и беспорядочной застройкой. В городах наблюдается чрезмерно высокая плотность жилого фонда и его перенаселенность, загрязнение воздушной среды.
Египетское правительство признает существование проблемы жилья и пытается найти решение этой задачи. Прежде всего, поддерживается строительство дешевого жилья для бедных людей. В период 1952-1982 годов были возведены приблизительно 1Л 18.710 квартир, а за 1982-1999 годы -2.474.003 квартир. Предполагают, что к концу 2000 г., эта цифра вырастет до 3 миллионов.
Кроме того, правительством предпринимаются меры по
преобразованию организационных и юридических сторон жилищного строительства. Вводятся новые архитектурно-строительные нормативы, смягчается система строительных лицензий (особенно в новых городах).
3
Развитие поселений в пустынных регионах страны как средство решения жилищной проблемы стало одной из главных целей современного правительства Египта. При этом учитываются следующие ожидаемые позитивные результаты:
1. Снижение роста населения в существующих городах долины Нила.
2. Формирования центров по привлечению новой промышленности.
3. Создание жилых поселений в соответствии с международными стандартами, отвечающей требованиям современной цивилизации и социально- экономическим установкам.
4. Направление продвижения цивилизации в пустыни.
5. Создание рабочих мест в сферах обслуживания, промышленности, торговли, сельского хозяйства.
Государственный план градостроительного развития предполагает, что значительная часть растущего населения страны должна обеспечиваться жильём и рабочими местами в новых поселениях, создаваемых в пустыне — там, где урбанизационные процессы не затрагивают плодородные пахотные земли. Обращается внимание на следующие аспекты:
- создаваемая жилищная среда должна соответствовать международным стандартам и отвечать современным социально-экономическим условиям Египта,
- одновременно со строительством жилищ должно быть предусмотрено обеспечение соответствующих рабочих мест,
- новые города должны стимулировать привлечение промышленности в ныне неосвоенные районы.
К настоящему времени в пустынной местности уже созданы такие города, как город 10 Рамадана, Новый Каир, Новый Эль-Миния, Новый Бэни-Суэйф, город 6 Октября.
Город Бэни-Суэйф является характерным новым поселением в пустыне. Он был создан в 125 километрах южнее Каира к 1980 году, и в 2007 году будет насчитывать 420 тысяч жителей.
Природная среда в районе строительства города Бэни-Суэйфа характерна для большинства новых городов и имеет экстремальный характер: высокие дневные температуры, которые часто сохраняются и ночью, низкая влажность и сухой ветер с песком, редкая растительность. Таким образом, жизненную среду для населения в условиях сухого жаркого климата нельзя считать благоприятной.
Несмотря на то, что каждый из регионов Египта характерен специфическими природно-климатическими условиями, при создании новых жилых районов повсеместно применяются одинаковые или подобные проекты зданий и сходные градостроительные решения. Хотя очевидно, что различие климатических областей должно привести к разнообразию архитектурных решений в каждом из регионов.
К сожалению, население новых городов в зоне пустынь подвергается перегреву на протяжении значительной части года. Состояние микроклимата в жилище здесь нельзя считать благоприятным для человека. Архитектурно-планировочные решения жилой застройки должны были бы учитывать местные особенности, чтобы смягчить негативное воздействие природы. Однако, какие-либо научные рекомендации по улучшению состояния жилой среды в этих новых городах, созданных в зоне пустыни, отсутствуют, хотя к настоящему времени общие вопросы взаимосвязи архитектуры и окружающей среды изучены достаточно глубоко.
Профессионалы-строители и архитекторы, исследователи, производители конструкций и материалов, оценивая опыт возведения и эксплуатации массового дешевого жилища, должны учесть необходимость экономии ресурсов. Особое значение приобретают ресурсы энергии, недостаток которых ощущается во всем мире, включая Египет. Египетское правительство в настоящее время пересматривает всю политику, связанную с использованием ресурсов энергии, стремится минимизировать затраты энергии на строительство и эксплуатацию жилищ и коммерческих зданий. Министерство жилищного строительства, предприятия коммунального
обслуживания и организация «Новые общины» подготовили набор новых документов («Кодекс здания»), призванных минимизировать использование энергии внутри этих зданий. Египетское правительство призывает во вновь разрабатываемых проектах полнее учитывать энергозатраты, создавать более рентабельное жилье.
К настоящему времени общие вопросы взаимосвязи архитектуры и окружающей среды изучены достаточно глубоко. Проблема архитектуры жилища в условиях жаркого климата рассматривается в работах ряда авторов. В области архитектурной климатологии пользуются авторитетом Аронин. Дж., Волик М. Р., Гивони Б., Дамба X., Живони Б., Кент К. Ж., Кунцел X., Ларе С, Липсмайер. Г., Махони, Мккленон С, Оболенский Н., Питер В., Рубинет Г., Саини Б., Свидт К., Томпсон Т. Л., Уманский. Н., Фирсанов. В., Хайселберг П., Хикс Н. Г., Шалфон Н. В., и др. (особое значение мы придаем работам Махони), в области гигиенического комфорта жилища Губернский Ю. Д., Лицкевич В. К., Рыбицкий В. В., и др. Значительный вклад в изучение вопросов физиологического комфорта человека внесли Иванз М., Живони Б., Махони В., Олджая В.,Хоутоном, Яглоу., и др.
В арабских странах известны имена специалистов, работающих над проблемами жилища в жарком климате: Абд Елразик М., Ал-Дабарки А., Ксеба Г., Магди X., Раафат А., Садек X., Фатхи X., Халед С, Халил М., и др.
Однако в этих работах нет конкретных научных рекомендаций по улучшению состояния жилой среды в новых городах, созданных в зоне пустыни. Таким образом, мы должны констатировать, что существует общая теоретическая и методологическая база для решения проблемы, но разработки региональных проблем на прикладном уровне отсутствуют. ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ - разработка конкретных рекомендаций по совершенствованию жилой среды в условиях жаркого сухого климата пустынь Египта (на примере города Бэни-Суэйф).
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ — городская жилая среда в условиях пустынь Египта, рассматриваемая как на уровне градостроительного образования, так и в рамках отдельного жилого дома и квартиры. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
• фиксация микроклиматических показателей объектов массового жилищного строительства в условиях города Бэни-Суэйфа,
• изучение современных научных исследований в области архитектурной климатологии,
• анализ природно-климатических условий Египта в целях разработки районирования для проектирования жилых домов,
• обзор международного опыта проектирования и строительства в условиях жаркого сухого климата, выявление предложений, отвечающих задачам совершенствования жилой среды в условиях жаркого климата,
• разработка предложений по совершенствованию массового жилища в условиях города Бэни-Суэйфа в целях улучшения их микроклимата.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом данного исследования является формирование параметров жилой среды новых городов в пустынных регионах Египта. В качестве характерной модели развития жилой застройки избран город Бэни- Суэйф.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
- определение набора микроклиматических факторов, наиболее активно определяющих степень комфортности жилища в жарком сухом климате,
- обзор традиционных методик регулирования микроклимата в условиях пустынь,
- натурное обследование объектов массового жилища в районе пустынь (на примере города Бэни-Суэйфа),
- анализ научно-теоретических разработок по вопросам архитектуры массового жилища в условиях жаркого сухого климата,
- обзор международного опыта проектирования и строительства жилища в районах с жарким климатом,
анализ компьютерного моделирования поведения архитектурно-планировочных и конструктивных решений, используемых в массовом жилище, под воздействием условий жаркого сухого климата (с использованием биоклиматической диаграммы Виктора Олджая),
- отбор наиболее эффективных решений и составление рекомендаций по совершенствованию городской застройки, жилых домов и квартир в условиях Бэни-Суэйфа.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ
- проведен анализ микроклиматических показателей жилой среды в условиях жаркого сухого климата пустынь Египта (на примере города Бэни-Суэйфа) с учетом определяющих их параметров,
- на основе компьютерного моделирования определены пространственные и конструктивно-строительные параметры массового жилища, позволяющие достичь его оптимальных микроклиматических показателей в специфических условиях пустынь Египта (без использования систем кондиционирования).
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ рекомендации по совершенствованию архитектуры массового жилища в условиях пустынь Египта на примере города Бэни-Суэйфа, охватывающие
- градостроительные аспекты (условия размещения градостроительных комплексов и отдельных зданий по отношению к сторонам горизонта и направлению ветра, разрывы между постройками, озеленение территорий),
- архитектурно-планировочные параметры зданий (конфигурация построек, их внутренняя планировка),
- параметры отдельных узлов, деталей и.т.д. (габариты и размещение светопроемов, параметры солнцезащитных устройств, конструкции стеновых ограждений и т.д.)
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений, изложена на 167 страницах. Список литературы содержит 37 наименований.
Во введении обосновывается актуальность темы, определяется цель исследования, его задачи и основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе - фиксируется наиболее общие представления о роли архитектуры в обеспечении микроклиматического комфорта жилища, особенности климата Египта и его климатическое районирование, анализируется специфика природно-климатических условий города Бэни-Суэйфе.
Во второй главе дается оценка жилой среды, сложившейся в городе Бэни-Суэйфе с позиций обеспечения надлежащего микроклимата.
В третьей главе проводится анализ собранных материалов о способах улучшения микроклимата в жарких сухих регионах, затрагивающих градостроительные аспекты, архитектурно- планировочное решение жилых зданий и отдельные конструктивные узлы и элементы зданий.
В четвертой главе выделяются решения, позволяющие добиться оптимальных показателей по улучшению микроклимата в соответствии со спецификой условий города Бэни-Суэйфе.
1 глава — влияние климатических факторов на формирование жилища в жарком сухом климате
1.1. Роль климатических факторов в формировании человеческого жилища
Климатические факторы играют важнейшую роль в формировании человеческого жилища, со времени появления обиталища троглодитов до настоящего времени.
Давно, когда появился первый человек на земле, у него всегда было 3 основных требования: еда, одежда и жилище, которое должно обеспечить уединение и защиту от воров и врага, а также защиту от влияния климатических факторов.
Для успешного проектирования и строительства необходимо учитывать климатические факторы, ухудшающие комфортность строений, снижающие их безопасность и вызывающие повреждение зданий и преждевременную усталость строительных материалов.
При подготовке к строительству любого архитектурного объекта и определении требований к его проектным параметрам необходимо собрать основные данные об окружающей среде и месте будущего проекта. Самые главные показатели климата, которые архитектору необходимо учитывать при проектировании и для исследования:
• температура воздуха,
• солнечная радиация,
• ветер (подвижность воздуха),
• влажность воздуха,
• осадки.
Эти климатические факторы записываются на метеостанциях, положенных на территории Египта. Измеренные климатические данные каждый час на протяжении дня преобразуются в ежемесячные и потом в
10
усредненные показатели на длинный период. С использованием этих материалов можно описывать и анализировать состояние климата в каждом регионе. Температура воздуха
Наиболее характерная и наиболее существенная черта в физических условиях тропического и субтропического климата - это высокая температура воздуха, которая зависит не только от количества получаемой теплоты, но и от баланса между постоянно меняющимся приходом и расходом.
Температуры воздуха изменяются в соответствии с различной широтой, высотой над уровнем моря, погодой и сезонами года, В пределах атмосферы земли, чем больше высота, тем температура воздуха ниже. Солнечная радиация
Солнце является основным жизнеутверждающим фактором на земле. Без солнечных лучей органическая жизнъ на земле была бы невозможна. Солнечный свет является мощным бактерицидным фактором, под влиянием которого погибают бациллы многих заразных болезней (туберкулеза, дизентерии, тифа). [2].
Солнечная радиация лежит в основе всех климатических явлений, поэтому она оказывает решающее влияние на жизнь людей. Интенсивность ее воздействия определяется излучаемой энергией солнца, радиацией, отраженной от земной поверхности, и потерями энергии на испарение и атмосферную радиацию. Эти факторы определяют тепловой баланс земли. [4] (рис. 1-1).
По пути к земле радиация проходит атмосферу, в которой содержатся в различной концентрации частицы пыли и пар. Теоретически самая высокая степень интенсивности радиации должна быть там, где этот путь самый короткий, вертикальный, т. е. в тропиках. [4].
Часть солнечной энергии, достигшая земли, представляет собой прямую или диффузионную (рассеянную) радиацию. [2].
11
Рассеянная радиация - это та же солнечная радиация, но доходящая до земной поверхности не в виде направленного потока лучей, а в виде рассеянного излучения от всего небосвода. [2].
Интенсивность рассеянной радиации так же, как и прямой, зависит от высоты солнца над горизонтом. Рассеянная радиация увеличивается с уменьшением прозрачности атмосферы (при безоблачном небе) в силу появления добавочных центров рассеивания (пылинок) и при наличии облаков. [2]. См. Рис. (2-1). Графики движения солнца.
Графики показывают азимут и высоту солнца в любое время дня в течение года (рис. 3-1, 4-1, 5-1). Азимут - склонение солнца от северного направления, измеряемое в градусах с севера на восток, юг, запад и наоборот (по часовой стрелке). Считывать по внешней шкале. Высота солнца - угол между горизонтом и солнцем (в градусах), считывать на угловой шкале 0°— 90° на оси С—Ю. [4].
Солнцезащитные устройства
Солнцезащитные устройства имеют большое значение для архитектурного решения зданий (особенно в южных географических зонах). Их развитие находится в связи с повышением требований к комфорту жилища, общественных и промышленных зданий, все более широким использованием установок искусственного климата. Номенклатура солнцезащитных
устройств весьма многообразна.
Солнцезащитные устройства могут быть постоянными, являющимися неотъемлемой частью здания, или временными, представляющими собой предмет оборудования [2].
В странах с жарким климатом в последнее время стали использовать в рисунке солнцезащитных устройств различные элементы, придающие постройке местный колорит. Его пытаются выразить орнаментом, узором решеток, деталями. Солнцерезы подчеркивают горизонтальный и вертикальный
12
ритмы, создают контрасты с гладкой стеновой поверхностью, вносят в архитектуру многообразие и игру светотени. Наконец, они помогают выявить и оттенить функциональную характеристику здания [5].
Разумное сочетание пластической выразительности и функциональной целесообразности солнцезащитных устройств будет способствовать повышению качественного уровня архитектуры гражданских зданий [5].
Горизонтальные солнцезащитные устройства
Одним та наиболее распространенных и эффективных солнцезащитных устройств этого типа являются козырьки. Они экономичны, просты по конструкции и могут быть разного типа. См. рис. (6-1).
Солнцезащитные устройства в виде горизонтальных решетчатых козырьков не препятствуют проветриванию помещении через окна, что способствует улучшению комфортных условий в помещении.
К солнцезащитным устройствам горизонтального типа относятся также постоянные объемно-планировочные элементы здания — веранды, лоджии и галереи.
Они широко используются и в зданиях лечебно-оздоровительного характера (санаториях, домах отдыха и пр.). Однако, как средства солнцезащиты они обладают рядом недостатков и менее эффективны, чем козырьки. Так, защищая (при южной ориентации) помещения от проникания солнечных лучей, эти устройства не способствуют активному движению воздуха. Воздух, нагреваясь от инсолируемых участков стен и пола, увеличивает общую тепловую нагрузку в помещении. В большей степени это относится к лоджиям, для лучшего проветривания которых рекомендуется делать поперечные перегородки, но сплошными, а с отверстиями.
Лоджии получили широкое распространение в практике строительства в районах с теплым климатом.
13
Использование лоджий и галерей (как и других типов солнцезащитных устройств) самым тесным образом обусловлено ориентацией фасадов. Выше указывалось, что лоджии так же, как и козырьки, целесообразно использовать при южной ориентации зданий. При ориентации на запад лоджии, естественно, не могут служить средством солнце защиты. Нагреваясь от солнечных лучей, лоджии становятся источниками тепла, ухудшая микроклимат помещений.
При ориентации помещений на восточные и западные румбы, когда в помещения через проемы проникают относительно низкие солнечные лучи, солнцезащитные устройства в виде козырьков, лоджий, навесов и т. п. являются уже недейственными, так как потребовались бы очень большие выносы горизонтальной конструкции, чтобы предохранить помещения от проникания в них солнечных лучей, или дополнительные солнцезащитные устройства. И тот, и другой вариант нецелесообразен и неэкономичен [2].
Вертикальные солнцезащитные устройства
Вертикальные солнцезащитные устройства применяют к основном при восточной и западной ориентации зданий (рис. 6-1). При использовании таких солнцезащитных устройств рекомендуется применять систему поворачивающихся на фиксированных осях, а не неподвижно закрепленных вертикальных ребер, что делает эту систему более гибкой и универсальной. Оборудование проемов вертикальными солнцезащитными устройствами делается или поэтажно или целиком на весь фасад (при сплошном остеклении). Оба эти приема имеют равное распространение в странах с жарким климатом.
Некоторые виды вертикальных солнцезащитных устройств, которые в виде железобетонных или металлических тонких плоскостей нормально или под углом примыкают к фасадной стене, являются стационарными встроенными элементами.
14
Такие вертикальные солнцезащитные устройства целесообразно применять в сооружениях общественного назначения с крупными по площади и значительными по высоте помещениями.
Вертикальные солнцезащитные устройства стационарного типа получили широкое распространение в тропических и субтропических зонах (Южные штаты США, Латинская Америка и др.)- Они рассчитаны на определенную ориентацию и используются, как правило, для солнцезащиты помещений в зданиях общественного и производственного назначения. Однако поворачивающиеся и стационарные солнцезащитные устройства не пригодны для использования в более умеренной климатической полосе, где жаркое лето сменяется суровыми в климатическом отношении осеннее зимними месяцами.
В настоящее время разработаны системы вертикальных солнцезащитных устройств поворачивающимися и полностью убирающимися планками. Такие вертикальные солнцезащитные устройства могут располагаться, как и горизонтальные жалюзи, с любой стороны окна или между оконными переплетами. Жалюзи такого типа могут быть успешно использованы в зданиях, требующих поэтажной и покомнатной солнцезащиты.
Солнцезащитные устройства ячеистого типа
Особым видом солнцезащитного устройства являются ячеистые солнцезащитные приспособления, представляющие собой комбинацию горизонтальных и вертикальных элементов (рис. 6-1). Такие устройства представляют сплошную объемную решетку, накладываемую на фасад или часть фасада. При ориентации зданий на юг роль таких солнцезащитных устройств могут играть лоджии [2]. Ветер (подвижность воздуха)
Ветер является средством вентиляции и источником энергии. Он согревает, препятствуя ночному холодному воздуху опуститься на землю.
15
Скорость ветра над землей обычно измеряется в м/сек и в км/час. В сводках погоды обычно применяют последнюю единицу измерения.
Ветер, проходя сквозь густой лес — такой, как во влажных тропиках и муссонных зонах, — через 30 м сохраняет 60—80% первоначальной скорости, через 60 м — 50%, а после 120 м—только 7%. [4] (рис. 7-1).
Опыты, проведенные в больших городах, показали, что на улицах скорость ветра составляет 1/3 от его скорости на равнине. Высокие здания лучше вентилируются на верхних этажах, где поток воздуха быстрее. Вихри и вращения воздушных потоков за высокими зданиями улучшают вентиляцию более низких зданий, расположенных с их подветренной стороны. [4] (рис. 8-1).
Параллельные ряды домов должны стоять друг от друга на расстоянии, в семь раз превышающем их высоту. Ветер может набрать свою прежнюю скорость, только пройдя это расстояние и затем вернувшись к поверхности земли. [4] (рис. 9-1). Влажность воздуха
Содержание влаги в воздухе может колебаться довольно значительно и зависит в основном от измен температуры воздуха. Чем выше температура, тем больше влаги может принять воздух. [4].
Абсолютная влажность - содержание влаги в воздухе, выраженное в г/кг сухого воздуха. Давление измеряется в килопас. (кПа)
Относительная влажность - выражается процентным отношением измеренного давления пара к максимально возможному давлению (степень насыщения) для определенных температур воздуха. Воздух считается насыщенным, т. е. он не может больше поглощать влаги, когда достигается максимально возможная упругость при определенной температуре. Например, воздух при 38 °С может принять влаги в десять раз больше, чем воздух при 0 °С.
Пример - при температуре по сухому термометру 30 °С и относительной влажности 60% температура по влажному термометру 23.7
16
°С, упругость водяного пара 2.55 кПа пара и содержание влаги 16 г/кг сухого воздуха. Взаимозависимость этих величин демонстрируется на графике (рис. Ю-1) [4]. Осадки
Осадки являются результатом конденсации или сублимации водяного пара. Осадки, образующиеся над поверхностью земли, выпадают в виде моросящего дождя, ливня, града, снега или дождя со снегом, образующиеся на почве - в виде росы н инея. [4].
Где возможно, здания ориентируют перпендикулярно направлению господствующего ветра. Однако при этом без специальной защиты от ветра проливной дождь легко попадает в здание. Вода проникает через малейшие отверстия, а ветер направляет ее по вертикальной поверхности. Для защиты от дождя могут служить те же конструкции, которые защищают стены, окна и двери от солнца. [4]. Комфорт жилища (понятие комфорта)
Основной вопрос любого исследования, посвященного требованиям физиологического комфорта в сухом жарком климате, - что такое понятие «комфорт»?
Макфарлэйн и другие определяют комфорт как такие температурные условия, при которых более 50% людей не замечают воздействия климата, не ощущают потребности к нему приспосабливаться. [4].
Комфорт - это состояние среды, которое человек предпочитает всем другим, т.е. наиболее благоприятные условия, обеспечивающие человеку, по выражению академика И.П.Павлова, 'высшее уравновешивание' с внешней средой. [3].
В.В.Рыбицкий понятие комфорта определяет как "качество пространственной организации и удобств, отвечающее духовному и
физическому благополучию человека" [3].
17 |
