Проектирование комфортной среды обитания в помещениях жилых зданий с позиции физико-технических параметров ограждающих конструкций

А. И. Герасимов 
И. П. Салтыков 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ 
КОМФОРТНОЙ СРЕДЫ 
ОБИТАНИЯ В ПОМЕЩЕНИЯХ 
ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ С ПОЗИЦИИ 
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ 
ПАРАМЕТРОВ ОГРАЖДАЮЩИХ 
КОНСТРУКЦИЙ 

Монография 

Москва 
Берлин 
2019 

УДК 624 
ББК 38.42 

Г37 

Рецензенты: 
А. В. Боровских — президент Международной Академии Экологии и Строительства, 
доктор технических наук, заслуженный строитель РФ; 
В. Н. Сухов — старший научный сотрудник НИИСФ РААСН, 
кандидат технических наук 

Герасимов, А. И. 
Г37  
Проектирование комфортной среды обитания в помещениях 
жилых зданий с позиции физико-технических параметров 
ограждающих конструкций : монография / А. И. Герасимов, 
И. П. Салтыков. — Москва ; Берлин : Директ-Медиа, 2019. — 
175 с. DOI: 10.23681/496800 

ISBN 978-5-4475-9786-3 

В монографии преподавателей МГСУ рассматриваются физико-
механические и акустические свойства пористо-волокнистых материалов в 
ограждающих конструкциях с целью создания комфортного климата в по-
мещениях жилых и общественных зданий. Авторами предложены методы 
расчета звукоизоляции ограждающих конструкций с применением данных 
материалов для изоляции воздушного и ударного шума. 
В монографии представлены результаты теоретических и экспери-
ментальных исследований звукоизоляции ударного и воздушного шума, 
представлены результаты исследований акустических свойств ограждаю-
щих конструкций данных с применением указанных материалов. 
Предложенные в работе методы расчета звукоизоляции ограждаю-
щих конструкций позволяют использовать их в практике проектирования и 
создания современных конструкторских решений ограждающих конструк-
ций, а также могут быть полезны студентам, аспирантам и преподавателям 
строительных вузов. Один из авторов настоящего труда И.П. Салтыков 
удостоен за достигнутые результаты премии Правительства РФ. 
Монография публикуется в авторской редакции. 

УДК 624 
ББК 38.42 

ISBN 978-5-4475-9786-3
© Герасимов А. И. Салтыков И. П., текст, 2019
© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2019

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение ................................................................................................. 7 

Глава 1 Основы проектирования внутренней среды 
в жилых зданиях .................................................................................. 10 

1.1 Понятие комфортной внутренней среды помещений 
жилых зданий в условиях крупных городов ................................. 10 

1.2 Особенности архитектурно-конструктивных 
решений жилых зданий в крупных городах на примере 
г. Москвы .......................................................................................... 20 

1.3 Особенности ограждающих конструкций гражданских 
зданий в условиях умеренного климата ........................................ 26 

Глава 2 Основные физико-технические факторы окружающей 
среды и их влияние на состояние внутреннего микроклимата 
помещений жилых зданий .................................................................. 30 

2.1 Акустический климат окружающей среды ............................. 30 

2.1.1 Воздействие шума на окружающую среду ...................... 30 

2.1.2 Основные акустические параметры 
и их нормирование ...................................................................... 32 

2.1.3 Звукоизоляция ограждающих конструкций 
жилых зданий к началу XXI века ............................................... 37 

2.2 Световой климат окружающей среды ..................................... 39 

2.2.1 Влияние естественной освещенности на организм 
человека ........................................................................................ 39 

2.2.2 Светотехническое районирование и нормирование ........ 41 

2.2.3 Анализ светового микроклимата в помещении 
и его составляющие ..................................................................... 46 

2.2.4 Выбор основных факторов, влияющих 
на комфортность внутреннего светового микроклимата ......... 49 

2.3 Тепловлажностные условия окружающей городской 
среды ................................................................................................. 51 

2.3.1 Нормирование воздействия основных 
тепловлажностных параметров на организм человека ............ 51 

2.3.2 Теплоизоляция наружных ограждающих 
конструкций существующих зданий ......................................... 57 

2.3.3 Анализ теплового и влажностного микроклимата 
в помещениях жилых зданий ..................................................... 59 

2.3.4 Вычисление средней радиационной температуры 
в жилом помещении .................................................................... 62 

2.3.5 Выбор параметров, характеризующих тепловой 
микроклимат в помещениях жилых зданий .............................. 68 

2.4 Интегральные условия комфортности 
по трем параметрам ......................................................................... 69 

Глава 3 Физическое и математическое подобие 
распространения звука, света и тепла ............................................... 71 

3.1 Волновая природа распространения звука, света и тепла ..... 71 

3.2 Пример подобия отражения звуковых и тепловых 
волн на границе раздела двух сред ................................................ 76 

3.3 Использование аналогового моделирования 
при решении практических задач строительной физики ............. 82 

Глава 4 Исследование корреляционной связи между 
основными физическими параметрами, характеризующими 
теплофизические, акустические и светотехнические свойства 
ограждающих конструкций ................................................................ 86 

4.1 Методы исследования и их анализ .......................................... 86 

4.2 Оценка степени корреляции между основными 
физико-техническими параметрами ограждающих 
конструкций (на примере оконного заполнения) ......................... 93 

4.2.1 Связь коэффициента светопропускания 
с коэффициентом звукопроводности ......................................... 97 

4.2.2 Связь коэффициента светопропускания 
с коэффициентом теплопередачи ............................................... 98 

4.2.3 Связь коэффициента теплопередачи 
с коэффициентом звукопроводности ......................................... 99 

4.3 Оценка одновременного, комплексного влияния 
воздушного и ударного звука (шума) на изоляцию 
междуэтажного перекрытия ......................................................... 100 

4.3.1 Улучшение изоляции ударного шума 
междуэтажным перекрытием за счёт применения 
конструкции плавающего пола (к п.п. 4.3) .............................. 112 

4.4 Взаимосвязь теплоизоляционных и звукоизоляционных 
свойств наружных стен жилых зданий ........................................ 117 

4.5 Основные факторы, определяющие степень 
комфортности внутренней среды жилища .................................. 119 

Глава 5 Обобщённый параметр комфортности .............................. 121 

5.1 Математическая модель. Уравнение регрессионной 
зависимости .................................................................................... 121 

5.2 Определение степеней комфортности среды обитания 
в помещениях жилых зданий ........................................................ 133 

5.3 Интегральная оценка качества проектного решения 
ограждающей конструкции .......................................................... 133 

5.4 Интегральный показатель качества проектного 
решения для конструкции наружной стены и оконного 
заполнения ...................................................................................... 134 

Глава 6 Проектирование ограждающих конструкций 
для обеспечения требуемых условий комфортности 
в жилых зданиях ................................................................................ 136 

6.1 Методика определения степени комфортности 
помещения жилого здания ............................................................ 136 

6.2 Пример применения методики определения степени 
комфортности жилых зданий ....................................................... 136 

6.3 Пример применения методики интегральной 
оценки качества проектного решения конструкции 
стены с оконным заполнением ..................................................... 141 

6.4 Рекомендации и указания по проектированию 
конструкций наружных стен ........................................................ 153 

6.5 Рекомендации по проектированию конструкций 
оконных заполнений ..................................................................... 155 

6.6 Рекомендации и указания по проектированию 
конструкции полов и междуэтажных перекрытий ..................... 158 

6.7 Рекомендации по проектированию внутренней 
среды обитания в соответствии со значением степени 
комфортности ................................................................................ 162 

Список использованной литературы ............................................... 168 

ВВЕДЕНИЕ 

На протяжении всего своего существования человек испытывает 
на себе влияние окружающей среды, включающей в себя совокупность 
природных климатических и биологических факторов. Испытывая 
на себе влияние окружающей среды и неизбежно вступая с 
ней во взаимодействие, человек подразделяет ее на естественную и 
антропогенную. Характерным примером в рассматриваемом контек-
сте является создание человеком важного элемента антропогенной 
среды — жилища. Находясь в помещении жилого здания, человек 
испытывает на себе двойное влияние: как естественной природно-
климатической, так и антропогенной сред. Рассматривая этот вопрос 
с точки зрения системного подхода, можно отметить, что человек 
является элементом сложной системы «внешняя окружающая при-
родная среда — внутренняя среда обитания». В качестве одного из 
критериев устойчивости и гармоничности такой системы, может вы-
ступать понятие комфортности внутренней среды обитания в жилых 
и общественных зданиях. 
Одно из основных положений экологии заключается в том, что 
все элементы окружающей внутренней и искусственной среды взаи-
мосвязаны. В данной работе рассматриваются физические аспекты 
внутренней искусственной среды в помещениях жилых зданий. Об-
щеизвестно, что связь между отдельными элементами внутренней 
среды и психофизическим состоянием человека далеко не проста. В 
соответствии с этим, в системе «человек — внутренняя окружающая 
среда» проблему создания благоприятного микроклимата в помеще-
ниях, необходимо рассматривать с учетом комплексного влияния 
физических параметров, а не отдельных аспектов (таких как, напри-
мер, свет, звук, тепло). 
При проектировании гражданских жилых зданий решается зада-
ча взаимодействия и взаимосвязи человека с окружающей его сре-
дой. Взаимосвязь человека с окружающей средой многообразна, и в 
системе «человек — окружающая среда» можно выделить ряд подси-
стем. В контексте антропогенной (созданной человеком) окружаю-
щей среды, главные из них таковы: пространство (пространственные 
связи); свет (световые — зрительные связи); звук (звуковые — слу-
ховые связи); тепло (тепловые связи); ресурсы (в частности, энергия, 
водоснабжение и удаление отходов). В рамках этих подсистем основ-
ной задачей является нахождение оптимальных значений параметров, 

оказывающих влияние на жизнедеятельность человека, взаимодей-
ствующего с антропогенной средой. Совокупность значений этих 
параметров, делающая пребывание человека в здании удобным и 
комфортным, может быть названа комфортными условиями. Таким 
образом, очевидно, что комфортные условия складываются из вза-
имодействия следующих основных средовых факторов: теп-
ловлажностного режима, акустического микроклимата, светового 
микроклимата, объемно-планировочных и конструктивных решений, 
обеспеченности здания теплоэнергоносителями. Среди ряда других 
факторов, именно эти выделены как основные параметры, характе-
ризующие комфортную внутреннюю среду в помещении жилых 
зданий. Действие и проникновение этих факторов в помещение, 
неразрывно связано со свойствами ограждающих строительных кон-
струкций в помещение жилого здания: стенами, окнами, перегород-
ками, перекрытиями и покрытиями. 
Изучение каждого из этих факторов в отдельности и в их взаим-
ном влиянии, является очень сложной задачей, поэтому в данной 
работе рассматривается взаимодействие только некоторых из них, 
традиционно составляющих основу строительной физики: теп-
ловлажностного режима, акустического и светового климата. 
Создание оптимальных для человека параметров может быть до-
стигнуто использованием технических средств (например, принуди-
тельная вентиляция или искусственное электроосвещение), то есть 
«активными» методами, и строительными, так называемыми «пас-
сивными» методами. В данной работе рассматривается обеспечение 
комфортных условий в помещениях жилых зданий строительными 
методами за счет выбора эффективных решений ограждающих кон-
струкций. Исследуется внутренняя среда жилых зданий, находящих-
ся в условиях городской застройки в умеренном климате средней 
полосы России. В условиях реальной городской застройки в умерен-
ном климате средней полосы России наиболее неблагоприятное вли-
яние на внутреннюю среду обитания в помещениях оказывают 
температура наружного воздуха и внешние шумы. Кроме того, важ-
ную роль играют естественное освещение и инсоляция в столь ха-
рактерных для умеренного климата пасмурных погодных условиях. 
Например, увеличение оконных проемов приводит, с одной стороны, 
к улучшению инсоляционных и светотехнических параметров в по-
мещении, а с другой — к увеличению теплопотерь и проникновению 
воздушных шумов. В том числе, еще и поэтому, при проектировании 
жилых зданий с комфортным микроклиматом в помещениях необ-

ходимо учитывать многофакторность наружной и внутренней сред и 
наличие корреляционных связей между отдельными ее параметрами. 
Решение данной задачи возможно на основе комплексного научного 
подхода к проблеме. Эта проблема для жилых зданий в настоящее 
время является весьма актуальной при проектировании зданий в 
условиях городской застройки. 
В строительной практике общепринято, что свет, тепло и звук, а 
также другие многочисленные факторы окружающей среды, оказы-
вают одновременное комплексное воздействие на человека и среду 
его обитания. Однако остается вопрос оценки и выражения этого 
совместного влияния. 
Физические аспекты и особенности процесса распространения и 
совместного влияния света, тепла и звука в пространстве носят слож-
ный характер и недостаточно изучены. Исследование их взаимосвязи 
применительно к ограждающим конструкциям с позиции физико-
математической постановки задачи не являются целью данной рабо-
ты. Тем не менее, нельзя отрицать, что в основе всех перечисленных 
явлений лежат волновые процессы. В частности, например, при рас-
пространении звуковых колебаний и передаче тепла на макроуровне, 
имеет место механическое взаимодействие между молекулами среды, 
которое в свою очередь, обусловлено особенностями существования 
микрочастиц и законами квантовой механики, суть которых заключа-
ется, как и в случае распространения света, в электромагнитном вза-
имодействии. Кроме того, физические законы и законы психического 
восприятия человеком распространения света, тепла и звука весьма 
адекватны и человек воспринимает эти явления, находясь в помеще-
нии жилого здания, всегда в комплексе. Можно сказать, что создание 
комфортных условий внутренней среды обитания возможно только 
при учете системного взаимодействия между ее физическими пара-
метрами. Системный подход позволяет исследовать модели взаимо-
действия и подобия, установить весомость отдельных аспектов 
(факторов) внутренней среды, а также найти единый численный по-
казатель комфорта. 
Данная работа посвящена вопросам создания комфортной среды 
обитания в помещениях жилых зданий в городах умеренного клима-
та России за счет пассивных методов регулирования и использова-
ния эффективных с позиции строительной физики ограждающих 
конструкций. 

ГЛАВА 1 
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 
ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ 
В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ 

1.1 Понятие комфортной внутренней среды помещений 
жилых зданий в условиях крупных городов 

Задача создания комфортной внутренней среды обитания являет-
ся комплексной и всеохватывающей, требующей для своего решения 
рассмотрения ряда объективных физических факторов окружающей 
среды и их субъективного восприятия человеком. 
Внутренней средой в помещении является совокупность физи-
ческих параметров, к которым относятся влажность и температура 
воздуха, освещенность помещения, уровень шума и ряд других. 
Восприятие некоторых параметров (например, внутренней темпе-
ратуры воздуха или степени освещенности) может быть объективно 
измерено и приведено к соответствующим нормам, восприятие дру-
гих может быть очень субъективным (к их числу могут быть отнесе-
ны особенности планировки или наличие визуально-психологи-
ческой связи с внешней средой). 
Задачу создания комфортного микроклимата целесообразно рас-
сматривать с позиции системного подхода [27, 28, 79], то есть рас-
сматривать комфортные внутренние микроклиматические условия 
как определенное устойчивое состояние системы «человек — внут-
ренняя окружающая среда». В связи с чем, понятие комфортной 
внутренней среды понимается следующим образом: комфортной 
называется окружающая среда, которая не содержит раздражающих 
и возбуждающих факторов, препятствующих физической и ум-
ственной работе, а также отдыху человека. 
Эта система, в свою очередь, для поддержания устойчивого 
«комфортного состояния» нуждается в наличие соответствующей 
взаимосвязи с системой внешней среды, под которой понимается 
совокупность природно-климатических и искусственных, вызванных 
человеческой деятельностью, условий. К климатическим факторам 
наружной среды относятся [76]: 
1. Температура наружного воздуха.

2. Влажность наружного воздуха. 
3. Ветер, его направление и скорость. 
4. Солнечная радиация на различно ориентированных поверхно-
стях для различных широт. 
5. Дневной и годовой ход естественной освещенности (диффуз-
ной и суммарной), яркость ясного неба и статистическая яркость 
неба. 
6. Облачность, вероятность пасмурного, полуясного и ясного 
неба. 
7. Статистика дождевых и снеговых осадков, снеговые нагрузки, 
вероятность и объем снегопереноса. 
Сведения об этих факторах собраны в различных нормативных 
документах и изучаются строительной климатологией [42, 85]. 
При проектировании гражданских жилых зданий всегда решает-
ся задача взаимодействия и взаимосвязи человека с окружающей 
его средой. Взаимосвязь человека с окружающей средой многооб-
разна, и в системе «человек — окружающая среда» можно выде-
лить ряд подсистем. В контексте антропогенной (созданной 
человеком) окружающей среды, главные из них таковы: простран-
ство (пространственные связи); свет (световые — зрительные свя-
зи); звук (звуковые — слуховые связи); тепло (тепловые связи); 
ресурсы (в частности, энергия, водоснабжение и удаление отхо-
дов). В рамках этих подсистем основной задачей является нахожде-
ние оптимальных значений параметров, оказывающих влияние на 
жизнедеятельность человека, взаимодействующего с антропогенной 
средой. Совокупность значений этих параметров, делающая пребы-
вание человека в здании удобным и комфортным, может быть назва-
на комфортными условиями, рис. 1.1. 
Таким образом, комфортные условия складываются из взаимо-
действия следующих основных средовых факторов: тепловлажност-
ного режима, акустического климата, светового климата, объемно-
планировочных и конструктивных решений, обеспеченности здания 
теплоэнергоносителями. Эти факторы, как показывает практика, иг-
рают наиболее важную роль в процессе формирования внутренней 
среды. Степень влияния данных факторов на состояние микрокли-
мата в помещении неразрывно связана со свойствами ограждающих 
строительных конструкций здания: стенами, окнами, перегородками, 
перекрытиями и покрытиями (рис. 1.1). 

Рис. 1.1 — Факторы, определяющие комфортность микроклимата 
в помещениях жилых зданий и элементы конструкций зданий, 
через которое происходит воздействие этих факторов 

Пунктиром показано косвенное влияние факторов на комфорт-
ность внутренней микроклиматической среды, поэтому, внутренняя 
среда жилого помещения рассматривается в неразрывной взаимосвя-
зи со строительными конструкциями. 
Важную роль в обеспечении комфортных условий внутри поме-
щений жилых зданий играют окна. Через окна внутренняя жилая 
среда обитания человека связана с наружным пространством. 
Внутренняя микроклиматическая среда в помещении жилых 
зданий, или среда обитания, включает в себя множество параметров, 
влияющих на ее обитателей. Каждый из этих параметров варьирует-
ся по своей величине или числовому значению. 

 
Рис 1.2 — Подмножества значений факторов комфортности, 
принадлежащих множеству значений факторов внутренней 
среды обитания Q и образующих при взаимопересечении 
зону комфорта в помещении жилого здания 

Наглядно это можно представить используя понятия теории 
«множеств». Обозначим множество величин (значений) параметров 
внутренней среды обитания через множество Q. Тогда каждый из 
этих отдельных параметров комфортности может быть представлен 
как 
подмножество 
его 
значений — 
2
1,
...
n
X X
X
, 
то 
есть 

(
)
1
2
,
....
∈
n
Q
X
X
X
. Зона или граница комфортных для обитателя жи-
лой среды значений может быть представлена в качестве площади, 
образованной 
взаимопересечением 
площадей 
окружностей 

n
X
...
X
X
2
,
1
 или 
(
)
n
X
....
X
X
K
∪
∪
∪
∈
2
1
. Тогда задача исследо-
вания сводится к определению конечного числа наиболее значимых 
факторов 
n
X
...
X
X
2
,
1
, определения диапазонов их значений, а так-
же к нахождению границ зоны комфортности K. 
Поскольку факторов, оказывающих влияние на комфортность 
внутреннего микроклимата в помещении, достаточно много и сте-
пень влияния их различна, то объективно оценить их взаимовлияние 
друг на друга практически достаточно сложно, поэтому в данной 
работе проведён анализ лишь пяти наиболее важных из них. Целесо-
образно рассмотреть взаимосвязь между поступлениями света, воз-
душного, ударного и транспортного шумов, а также тепла в жилое 
помещение. 
Распространение света, тепла и звука в пространстве по своей 
природе очень различно и исследование взаимосвязи между обозна-
ченными выше пятью параметрами строго с позиции физической 
постановки задачи на примере свойств ограждающих строительных 
конструкций, не входит в цели данной работы. Тем не менее, нельзя 
отрицать, что в основе всех перечисленных явлений лежат волновые 
процессы и электромагнитное взаимодействие. В частности, напри-
мер, при распространении звуковых колебаний и передаче тепла на 
макроуровне, имеет место механическое взаимодействие между мо-
лекулами среды, которое в свою очередь, обусловлено особенностя-
ми существования микрочастиц и законами квантовой механики, 
суть которых заключается, как и в случае распространения света, в 
электромагнитном взаимодействии. Кроме того, физические законы 
и законы психического восприятия человеком распространения све-
та, тепла и звука весьма адекватны и человек воспринимает эти яв-
ления, находясь в помещении жилого здания, всегда в комплексе. 
Можно сказать, что создание комфортных условий внутренней мик-
роклиматической среды возможно только при учете системного вза-
имодействия между ее физическими параметрами. Системный 
подход позволит исследовать сложные модели взаимодействия, вза-
имозависимости и относительной важности отдельных аспектов 
(факторов) внутренней среды, а также установить единый числен-
ный показатель комфорта. 
Системный подход позволяет сделать вывод о том, что человек, 
находящийся внутри жилого помещения, испытывает на себе влия-
ние разнообразных физических и средовых факторов: температуры 
воздуха, освещенности, стесненности пространства и множества