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 физикомеханические и акустические свойства пористо-волокнистых материалов в 
ограждающих конструкциях с целью создания комфортного климата в помещениях 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 экспериментальных исследований звукоизоляции ударного и воздушного шума, 
представлены результаты исследований акустических свойств ограждающих конструкций данных с применением указанных материалов. 
Предложенные в работе методы расчета звукоизоляции ограждающих конструкций позволяют использовать их в практике проектирования и 
создания современных конструкторских решений ограждающих конструкций, 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 контексте является создание человеком важного элемента антропогенной 
среды — жилища. Находясь в помещении жилого здания, человек 
испытывает на себе двойное влияние: как естественной природноклиматической, так и антропогенной сред. Рассматривая этот вопрос 
с точки зрения системного подхода, можно отметить, что человек 
является элементом сложной системы «внешняя окружающая природная среда — внутренняя среда обитания». В качестве одного из 
критериев устойчивости и гармоничности такой системы, может выступать 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 взаимосвязаны. В данной работе рассматриваются физические аспекты 
внутренней искусственной среды в помещениях жилых зданий. Общеизвестно, 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 помещениях, необходимо рассматривать с учетом комплексного влияния 
физических параметров, а не отдельных аспектов (таких как, например, свет, звук, тепло). 
При проектировании гражданских жилых зданий решается задача взаимодействия и взаимосвязи человека с окружающей его средой. Взаимосвязь человека с окружающей средой многообразна, и в 
системе «человек — окружающая среда» можно выделить ряд подсистем. В контексте антропогенной (созданной человеком) окружающей среды, главные из них таковы: пространство (пространственные 
связи); свет (световые — зрительные связи); звук (звуковые — слуховые связи); тепло (тепловые связи); ресурсы (в частности, энергия, 
водоснабжение и удаление отходов). В рамках этих подсистем основной задачей является нахождение оптимальных значений параметров, 

оказывающих влияние на жизнедеятельность человека, взаимодействующего 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 взаимодействия следующих основных средовых факторов: тепловлажностного режима, акустического микроклимата, светового 
микроклимата, объемно-планировочных и конструктивных решений, 
обеспеченности здания теплоэнергоносителями. Среди ряда других 
факторов, именно эти выделены как основные параметры, характеризующие комфортную внутреннюю среду в помещении жилых 
зданий. Действие и проникновение этих факторов в помещение, 
неразрывно связано со свойствами ограждающих строительных конструкций в помещение жилого здания: стенами, окнами, перегородками, перекрытиями и покрытиями. 
Изучение каждого из этих факторов в отдельности и в их взаимном влиянии, является очень сложной задачей, поэтому в данной 
работе рассматривается взаимодействие только некоторых из них, 
традиционно составляющих основу строительной физики: тепловлажностного режима, акустического и светового климата. 
Создание оптимальных для человека параметров может быть достигнуто использованием технических средств (например, принудительная вентиляция или искусственное электроосвещение), то есть 
«активными» методами, и строительными, так называемыми «пассивными» методами. В данной работе рассматривается обеспечение 
комфортных условий в помещениях жилых зданий строительными 
методами за счет выбора эффективных решений ограждающих конструкций. Исследуется внутренняя среда жилых зданий, находящихся в условиях городской застройки в умеренном климате средней 
полосы России. В условиях реальной городской застройки в умеренном климате средней полосы России наиболее неблагоприятное влияние на внутреннюю среду обитания в помещениях оказывают 
температура наружного воздуха и внешние шумы. Кроме того, важную роль играют естественное освещение и инсоляция в столь характерных для умеренного климата пасмурных погодных условиях. 
Например, увеличение оконных проемов приводит, с одной стороны, 
к улучшению инсоляционных и светотехнических параметров в помещении, 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, оказывают 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 сложный характер и недостаточно изучены. Исследование их взаимосвязи 
применительно к ограждающим конструкциям с позиции физикоматематической постановки задачи не являются целью данной работы. Тем не менее, нельзя отрицать, что в основе всех перечисленных 
явлений лежат волновые процессы. В частности, например, при распространении 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 заключается, как и в случае распространения света, в электромагнитном взаимодействии. Кроме того, физические законы и законы психического 
восприятия человеком распространения света, тепла и звука весьма 
адекватны и человек воспринимает эти явления, находясь в помещении жилого здания, всегда в комплексе. Можно сказать, что создание 
комфортных условий внутренней среды обитания возможно только 
при учете системного взаимодействия между ее физическими параметрами. Системный подход позволяет исследовать модели взаимодействия и подобия, установить весомость отдельных аспектов 
(факторов) внутренней среды, а также найти единый численный показатель комфорта. 
Данная работа посвящена вопросам создания комфортной среды 
обитания в помещениях жилых зданий в городах умеренного климата России за счет пассивных методов регулирования и использования 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 является 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 физических параметров, к которым относятся влажность и температура 
воздуха, освещенность помещения, уровень шума и ряд других. 
Восприятие некоторых параметров (например, внутренней температуры воздуха или степени освещенности) может быть объективно 
измерено и приведено к соответствующим нормам, восприятие других может быть очень субъективным (к их числу могут быть отнесены особенности планировки или наличие визуально-психологической связи с внешней средой). 
Задачу создания комфортного микроклимата целесообразно рассматривать с позиции системного подхода [27, 28, 79], то есть рассматривать комфортные внутренние микроклиматические условия 
как определенное устойчивое состояние системы «человек — внутренняя 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 умственной 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.