Коэффициент учитывающий особенности региона строительства: Тепловая защита зданий

Анализ Изменения №1 к СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» | C.O.K. archive | 2019

Приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 14 декабря 2018 года №807/пр было утверждено и введено в действие Изменение №1 к Своду Правил 50.13330.2012 (СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», далее — СП 50). В предлагаемой статье рассматриваются основные поправки и дополнения, внесённые в СП 50 по сравнению с его предыдущей редакцией.

В первую очередь нужно отметить, что изменению подверглись базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче R_ок для светопрозрачных конструкций, кроме зенитных фонарей. В частности, теперь для условий города Москвы при значении градусо-суток отопительного периода ГСОП = 4551 К·сут/год величина Rок для жилых, общественных, административных и бытовых зданий, гостиниц и общежитий (кроме детских образовательных и общеобразовательных организаций, интернатов) составит 0,658 м²·К/Вт вместо требуемого ранее уровня 0,491.

При этом следует упомянуть, что автором в работах [1, 2] для тех же условий на основе комплексного энергетического и технико-экономического анализа был выявлен оптимальный диапазон теплозащиты светопрозрачных ограждений, составляющий как раз 0,6–0,65 ( м²·К)/Вт, который обеспечивает наилучшее сочетание теплозащитных и светотехнических свойств, а также минимум совокупных дисконтированных затрат.

Это подтверждается также данными ряда других исследователей, как в нашей стране, так и за рубежом [3–7].

Помимо этого, если предыдущая версия СП 50 позволяла снизить величину базового значения требуемой величины R_ок заполнений светопроёмов на 5% путём применения понижающего коэффициента m_р, учитывающего особенности региона строительства, при выполнении требования п. 10.1 указанного Свода Правил к удельной характеристике расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания, то нынешняя редакция уже не позволяет этого сделать, и коэффициент mр для светопрозрачных конструкций теперь всегда принимается равным единице.

При этом, если во время выбора заполнения светопроёмов отсутствуют сертифицированные протоколы испытаний с фактическим значением R_ок, то для расчёта их значения можно принимать по межгосударственным стандартам.

Так, для светопрозрачных конструкций в ПВХ-переплётах в климатических условиях Москвы, в соответствии с табл. 2 ГОСТ 30674–99 «Блоки оконные из поливинилхлоридных профилей. Технические условия», теперь можно применять только три вида оконных блоков с двухкамерным стеклопакетом с теплоотражающим покрытием:

• с формулой стеклопакета 4M₁–12–4M₁–12-И₄ и с R_ок = 0,66 ( м²·К)/Вт;
• с формулой стеклопакета 4M₁–12Ar–4M₁–12Ar–K₄ и с R_ок = 0,67 ( м²·К)/Вт;
• с формулой стеклопакета 4M₁–12Ar–4M₁–12Ar–И₄ и с R_ок = 0,72 ( м²·К)/Вт.

Для светопрозрачных конструкций в деревянных переплётах в тех же климатических условиях по табл. 2 ГОСТ 24700–99 «Блоки оконные деревянные со стеклопакетами. Технические условия» оказываются применимыми четыре вида оконных блоков с двухкамерным стеклопакетом с теплоотражающим покрытием:

• с формулой стеклопакета 4M₁–8Ar–4M₁–8Ar–И₄ и с R_ок = 0,67 ( м²·К)/Вт;
• с формулой стеклопакета 4M₁–12–4M₁–12–И₄ и с R_ок = 0,68 ( м²·К)/Вт;
• с формулой стеклопакета 4M₁–12Ar–4M₁–12Ar–K₄ и с R_ок = 0,69 ( м²·К)/Вт;
• с формулой стеклопакета 4M₁–12Ar–4M₁–12Ar–И₄ и с R_ок = 0,74 ( м²·К)/Вт.

Для светопрозрачных конструкций с алюминиевыми переплётами для климатических условий города Москвы теперь нельзя брать величину Rок из табл. 2 ГОСТ 21519–2003 «Блоки оконные из алюминиевых сплавов. Технические условия», поскольку представленные там значения фактических Rок меньше требуемого (0,658 м²·К/Вт). Поэтому при выборе заполнений светопроёмов указанного типа всегда будет необходим протокол испытания. Таким образом, повышение уровня теплозащиты в СП 50 для светопрозрачных конструкций обязывает производителей проводить мероприятия по оптимизации и повышению теплозащитных показателей их продукции и подтверждать заявленные значения сопротивления теплопередаче в аккредитованных лабораториях.

Следует также обратить внимание, что, если до Изменения №1 входные двери и ворота рассматривались совместно, то в новом издании СП 50 ворота отапливаемых помещений были выделены в отдельный тип наружных ограждающих конструкций. Теперь для них введена отдельная табл. 7а, по которой необходимо определять нормируемое значение сопротивления теплопередаче в зависимости от градусо-суток отопительного периода ГСОП и площади самих ворот. Фактическое же сопротивление теплопередаче таких ограждений следует определять по п. Г13 СП 230.1325800.2015 «Конструкции ограждающие зданий. Характеристики теплотехнических неоднородностей (с Изм.

№1)» (далее — СП 230), используя для расчёта удельных потерь теплоты таблицы Г.108-Г.122.

Кроме того, в обязательном Приложении Г СП 50 была изменена структура формулы для вычисления расчётной удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания qот р [Вт/( м³·°C)]:

q_от^р = k_об + k_вент — β_КПИ(k_быт + k_рад), (1)

где параметры k_об, k_вент, k_быт и k_рад представляют собой удельную теплозащитную и удельную вентиляционную характеристику здания, удельную характеристику внутренних теплопоступлений здания и удельную характеристику теплопоступлений в здание от солнечной радиации, соответственно, Вт/( м³·°C).

Отметим, что теперь количество воздуха при расчёте k_вент для общественных и административных зданий следует принимать по данным таблицы воздухообмена из подраздела «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, тепловые сети» раздела 5 «Сведения об инженерном оборудовании, о сетях инженерно-технического обеспечения, перечень инженерно-технических мероприятий, содержание технологических решений».

О проблеме расхождения проектных и фактических значений воздухопроизводительности и, соответственно, затрат теплоты говорилось автором ранее в [8].

Также из новой редакции исключили неверную трактовку коэффициента эффективности рекуператора k_эф, который до введения данного Изменения №1 принимался всегда равным нулю, так как текст абзаца, содержащий пояснения к величине k_эф, был ошибочно перенесён из предыдущей версии (СНиП 23-02-2003), где он относился к совершенно другому параметру, касающемуся естественной вентиляции в жилых зданиях.

Теперь, при наличии в проекте мероприятия по обеспечению установленных требований энергоэффективности и требований оснащённости зданий, строений и сооружений приборами учёта используемых энергетических ресурсов (использование приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией теплоты вытяжного воздуха), значение коэффициента эффективности можно принять:

• для пластинчатых рекуператоров в пределах 0,5–0,6;
• для роторных рекуператоров 0,7–0,8;
• для систем теплоутилизации с промежуточным теплоносителем 0,4–0,5 [9, 10].

Учёт этого обстоятельства теперь в определённых случаях позволит присвоить зданию более высокий класс энергосбережения по п. 10 СП 50.

При этом значения нормируемой (базовой) удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий q_от^тр сохранили свои прежние значения, которые были приведены в табл. 13 и 14 СП 50. Однако при разработке раздела 10 (1) «Мероприятия по обеспечению соблюдения требований энергетической эффективности и требований оснащённости зданий, строений и сооружений приборами учёта используемых энергетических ресурсов» [далее — раздел 10 (1)] для вновь создаваемых зданий (в том числе многоквартирных домов), строений и сооружений с 1 июля 2018 года по 1 января 2023 года величину

q_от^тр следует принимать на 20% ниже по сравнению с базовым значением согласно пункту 7 Приказа Министерства строительства и ЖКХ РФ от 17 ноября 2017 года №1550/пр «Об утверждении Требований энергетической эффективности зданий, строений, сооружений».

Следовательно, табл. 14 СП 50 для этих условий можно переписать в виде табл. 1.

Кроме того, заметим, что в соответствии с пунктом «ж» Постановления Правительства РФ от 16 февраля 2008 года №87-ПП «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» раздел 10 (1) должен содержать сведения о классе энергетической эффективности (в случае, если его присвоение объекту капитального строительства является обязательным в соответствии с законодательством Российской Федерации об энергосбережении) и о повышении энергетической эффективности.

Но и в новой, и в предыдущей редакции СП 50 отсутствует понятие класса энергетической эффективности, а имеются только классы энергосбережения здания, поэтому возникает определённое противоречие между указанными документами и путаница в терминологии.

Как выход из сложившейся ситуации, в проекте раздела 10 (1) следует указать, что в соответствии Федеральным законом от 23 ноября 2009 года №261-ФЗ «Об энергосбережении…» и с п. 4 Правил определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов (утв. Приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 6 июня 2016 года №399/пр) класс энергетической эффективности устанавливается органом государственного строительного надзора.

Дополнительно стоит сказать, что в новой редакции СП 50 удельную характеристику теплопоступлений в здание от солнечной радиации kрад [Вт/( м³·°C)] следует рассчитывать по методике раздела 10 СП 345.1325800.2017 «Здания жилые и общественные. Правила проектирования тепловой защиты» (далее — СП 345).

Если ранее значения безразмерных коэффициентов τ_2jl и τ_2фон, учитывающих затенение светового проёма окон и зенитных фонарей непрозрачными элементами заполнения, принимались как табличные данные, то теперь их необходимо вычислять по формуле (10.3) указанного Свода Правил.

Однако целесообразность такого расчёта на стадии выполнения проектных работ вызывает явные сомнения, поскольку на данном этапе в раздел «Архитектурные решения» включается не конкретная модель светопрозрачной конструкции с определёнными техническими характеристиками, в том числе с заданными габаритами переплётов, а только общие указания относительно типа заполнения светопроёмов, например, необходимость установки двухкамерного стеклопакета в ПВХ-переплёте. К тому же ведомость светопрозрачных конструкций составляется только на стадии рабочего проектирования.

Следовательно, поставленная задача представляется невыполнимой, так как при отсутствии полного набора исходных данных невозможно корректно выполнить расчёт. Кроме того, если изначально использовать ориентировочные значения параметров остекления, то после их уточнения на стадии рабочего проектирования может оказаться необходимой корректировка проекта и повторное прохождение экспертизы. Таким образом, в очередной раз авторский коллектив, предусматривая те или иные нововведения в СП 50, не даёт никакой информации о том, откуда брать исходные данные для вычислений, что вызывает достаточно серьёзные вопросы и затруднения непосредственно у инженеров-проектировщиков.

Заметим только, что пока, в соответствии с Приказом Росстандарта от 17 апреля 2019 года №831 «Об утверждении перечня документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 30 декабря 2009 года №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений«», упомянутые в настоящей статье СП 50 (с Изм. №1), СП 230 (с Изм. №1) и СП 345 являются документами добровольного применения, поэтому у проектировщиков имеется определённый запас времени для изучения данных документов, а у разработчиков — для их возможной доработки.

Влияние конструкции трехслойной панели на её прочность

УДК 691:175.5

О.А. КИСЕЛЕВА, канд. техн. наук, доцент, кафедра «Конструкции зданий и сооружений»,
А.Р. МАЛЫШКОВ, студент, Тамбовский государственный технический университет

Ключевые слова: пепополистирол, ориентированно-стружечная плита, прочность
Keywords: polystyrene, oriented strand board, strength

В статье рассмотрено влияние конструкции трехслойной панели с обшивкой из плит ОСП и толщины слоя пенополистирола на механические свойства. Подобраны оптимальные варианты для панелей с разной толщиной утеплителя, дан теплотехнический расчет оптимальной конструкции.

В настоящее время большое внимание уделяется энергоэффективности зданий. В стране можно снизить потребление электроэнергии, идущей на отопление зданий, за счет применения теплоизоляционных материалов. Одним из наиболее эффективных утеплителей является пенополистирол. Однако он обладает низкой прочностью, подвержен старению (тепловому и от действия УФ-лучей), что влечет за собой применение защитных слоев [1].

Для расширения границ использования данного материала в строительстве разрабатываются способы повышения его механических свойств: армирование, применение армирующих обойм, модификация полимером.

В предыдущих работах повышения прочности пенополистирола марки ПСБС – М35 достигали путем использования армирующих слоев из стеклохолста и стеклосетки. Оптимальная конструкция армированных пенополистирольных плит подбиралась по механическим характеристикам: прочности при поперечном изгибе и твердости. Полученные результаты представлены на рис. 1 [2].

а) б)
Рис. 1. Влияние толщины отдельных слоев (а) и их количества (б) на прочность армированной конструкции (1 – стеклосеткой с ячейками 2х2 мм,
2 – стеклохолстом) при поперечном изгибе

Из рис. 1 видно, что наибольшего повышения прочности можно добиться при использовании в качестве армирующего материала стеклохолста. При этом конструкция должна состоять из 3-х слоев пенополистирола толщиной 10 мм, между которыми проклеен стеклохолст. Применение такой конструкции позволяет повысить прочность пенопласта на 27%, а также предотвратить его коробление и сохранить целостность (пенополистирол не будет рассыпаться на гранулы) [3].

Наибольшее значение прочности характерно для пенополистирола, когда армирующие слои расположены снаружи, а не помещены внутрь. Но набольшей прочностью обладает конструкция, представляющая собой 2 слоя пенополистирола толщиной 10 мм с прослойкой и наружными слоями из стеклосетки. Прочность такой конструкции почти в 3 раза превышает прочность пенопласта (табл. 1).

Упрочнения мы добились, но при этом пенополистирол остается не защищенным от действия факторов старения. Снизить отрицательное влияние которых можно, используя экранирующие покрытия [5, с. 150], поглощающие большую часть УФ-лучей. Если материал, используемый для экранирующего покрытия, обладает хорошими теплофизическими свойствами, то он также будет защищать пенополистирол от перегрева, замедляя тем самым процесс старения.

Таблица 1. Повышение прочности пенополистирола с помощью армирующих слоев

№ п/п	Вид армирования	Материалармирования	Кол-во слоев пенопласта	Толщина1 слоя, мм	Прочность, МПа	Твердость,МПа
1	Отсутствует	—	1	20	0,39	0,31
2	Снаружи	Сетка (5×5 мм)	1	20	0,96	0,55
3		Сетка (2×2 мм)	1	20	0,89	0,55
4		Стеклохолст	1	20	0,72	0,50

С целью улучшения ряда свойств пенополистирола были разработаны трехслойные панели с обшивкой из плит ОСП. Так как основным компонентом плит является древесная стружка, то материал отличается: во-первых, высокой прочностью, воспринимая основную нагрузку; а во-вторых, достаточно низкой теплопроводностью, защищая пенопласт от перегрева. Кроме того, обшивка способна поглощать большую часть УФ-лучей [3, 4].

Но трехслойные панели тоже не обладают достаточной прочностью. Следующая часть исследований посвящена вопросам повышения прочности трехслойных панелей, состоящих из пенополистирола и плит ОСП. Результаты представлены на рис. 2 и в табл. 2.

Таблица 2. Влияние вида армирования на прочность трехслойных панелей

Вид армирования	Предел прочности (МПа) при толщине утеплителя
	2 см	3 см	4 см	6 см
Клеевой шов	2,8	2,09	1,01	—
Слой ОСП	2,91	—	1,14	1,07
Клеевой шов и слой ОСП	—	—	1,63	0,91
Без армирования	2,45	2,57	—	—

Прочность трехслойной панели с минимальной толщиной утеплителя (1 см) составляет 30% от прочности ориентированно-стружечной плиты, но при этом в 13 раз больше, чем у пенополистирола [2]. Из табл. 2 видно, что с увеличением его толщины прочность снижается и достигает при толщине утеплителя 2 см 2,45 МПа. При толщине утеплителя от 2 до 3 см процесс немного замедляется, но затем прочность панели резко снижается – в 2,7 раза. Это объясняется следующим: при толщине слоя пенополистирола в 4 см и более плиты ОСП начинают работать по отдельности, кроме того, в процессы разрушения вовлекается и сам пенопласт, тогда как при небольшой толщине утеплителя значительная доля нагрузки перераспределяется между отдельными слоями плиты ОСП.

Следовательно, для усиления конструкции в самом слое утеплителя необходимо устроить армирующие слои (дополнительный клеевой шов или дополнительный слой плиты ОСП). При использовании армирующего слоя в виде клеевого шва прочность образцов повышается на 14% для суммарной толщины пенополистирола в 2 см. При разделении пенополистирола клеевым швом на три части (толщина утеплителя 3 см) значительного упрочнения уже не наблюдается, поэтому в конструкцию панелей был введен третий слой плиты ОСП, расположенный посередине образца. Для такой конструкции повышение прочности образцов составило при толщине утеплителя в 2 см – 1,1 раза, а при толщине 4 см – уже в 1,6 раза. При дальнейшем увеличении толщины утеплителя до 6 см и более введение дополнительного слоя ОСП практически не столь эффективно, т.к. прочность образцов в данном случае составляет всего лишь 7% от прочности плиты ОСП и приближается к прочности самого пенополистирола. Следовательно, прослойки плит ОСП должны проходить через каждые 2 см утеплителя.

При сравнении механических свойств трехслойной панели и армированного сетками пенополистирола видно, что в первом случае прочность в 2,5-4,4 раза выше.

Выбрав оптимальные конструкции для каждого слоя пенополистирола, мы получили следующий график зависимости напряжения от толщины слоя утеплителя (рис. 2) Из него видно, что при минимальной толщине теряется порядка 70% прочности панели относительно конструкционного материала, но такая панель не будет удовлетворять по теплофизическим параметрам. Для определения необходимой толщины пенополистирола выполним теплотехнический расчет.

Рис. 2. График зависимости прочности трехслойных панелей от толщины слоя пенополистирола для оптимальных схем армирования

Нормируемое сопротивление теплопередаче из условия энергосбережения рассчитывается по формуле:

, (1)

где mp – коэффициент, учитывающий особенности региона строительства, в данной формуле принимается равным единице; – базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции.

Значение следует определять по формуле:

, (2)

где a, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий [5, табл. 3]; ГСОП – градусо-сутки отопительного периода, °С·сут/год, для конкретного пункта;

ГСОП=(tb-ton)·Zon, (3)

где ton, Zon – средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут/год, отопительного периода, принимаемые по своду правил для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8°С, а при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых – не более 10 °С, [6, табл. 3.1]; tb – расчетная температура внутреннего воздуха здания, °С.

Выполним расчет для г. Тамбова:

ГСОП = (22 + 3,7) · 201=5166 °С·сут/год,

= 0,00035· 5166 + 1,4 = 3,21

Сопротивление теплопередаче Ro конструкции определим по формуле:

Ro = Rsi + Rk + Rse, (4)

где Rsi = l / αв; Rse = 1 / αн, αн = 23 – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, ограждающей конст­рукций для условий холодного периода; Rk – термическое сопротивление ограждающей конст­рукции, которое следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

Rk = R1 + R2 + … + Rn, (5)

где R1, R2, …, Rn – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, определяемые по формуле:

R = δ / λ, (6)

где δ – толщина слоя, м; λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, принимаемый по [5, прил. Д].

Сопротивление теплопередаче трехслойной панели с экструдированным пенополистиролом толщиной 4 см будет равно:

При сравнении нормируемого и фактического сопротивления теплопередаче поэлементное требование не выполнилось, поэтому необходимо произвести невязку по формуле:

, (7)

где – нормируемое cопротивление теплопередаче; Ro – фактическое сопротивление теплопередаче:

Необходимую добавочную толщину утеплителя определим по формуле:

δут = ∆R · λут, (8)

δут = 1,51 · 0,031 = 0,046 м

Данное значение необходимо добавить к имеющимся 4 см утеплителя и произвести расчет фактического сопротивления теплопередаче:

δут = 0,04 + 0,046 = 0,086 м

Принимаем толщину утеплителя, равную 9 см.

,

Из расчета следует, что требуемое сопротивление теплопередаче для Тамбова будет выполняться при толщине слоя пенопласта, равной 9 см. При толщине утеплителя 4 см и более эффективность конструкции повышается, если пенополистирол разделяется на отдельные слои толщиной по 1 см клеевыми прослойками и через каждые 2-3 см будет введен дополнительный слой плиты ОСП. Таким образом, конструкция должна иметь следующий вид (рис. 3). Для нее сопротивление теплопередаче будет равно 3,4 м2·°С/Вт.

Рис. 3. Конструкция панели из трех слоев ППС, армированная слоями ОСП

Библиографический список

1. Строительные материалы. Учебник / Под общей ред. В.Г. Микульского. – М.: Изд-во АСВ, 1996. – 448 с.

2. Киселева О.А. Влияние конструкции трехслойной панели на их прочность / Киселева О.А., Малышков А.Р. // Перспективы развития науки в современном мире: сборник статей по материалам ХII междунар. науч.-практ. конф. – Уфа: изд-во «Дендра», 2018, часть 1(2), с. 74-78.

3. Киселева О.А. Влияние старения на свойства пенополистирола и методы защиты от него / Киселева О.А., Мамонтов А.А., Мамонтов С.А. // Сборник трудов XIV научной конференции ТГТУ, – Тамбов, 2009, с. 164-167.

4. Киселева О.А. Физические основы работоспособности строительных материалов из древесины / Киселева О.А., Ярцев В.П. // Монография. – Тамбов, 2007, – 236 c.

5. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.

6. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*.

Ориентация здания для оптимального энергопотребления

Ник Громико, CMI® и Бен Громико дренажные соображения и т. д. С ростом стоимости энергии для строителей становится все более важным ориентировать здания, чтобы извлечь выгоду из бесплатной энергии Солнца. Для застройщиков и строителей ориентация нового дома на использование солнечного тепла повысит привлекательность дома и его конкурентоспособность. Для домовладельцев это повысит комфорт в помещении и сократит счета за электроэнергию.

Таким образом, ориентация здания, наряду с дневным освещением и тепловой массой, являются решающими факторами пассивной солнечной конструкции, которые могут быть включены практически в любой новый проект дома. Инспекторы InterNACHI, которые консультируют новых домовладельцев, могут передать эту ценную информацию, чтобы помочь своим клиентам получить долгосрочные выгоды и экономию энергии.

Факты и цифры

• Дизайн многих старых домов был ориентирован на использование гелиодона, который представляет собой подвижный источник света, используемый для имитации пути Солнца, парящего над мелкомасштабной моделью предполагаемого здания. Сегодня математические компьютерные модели точно рассчитывают солнечную энергию и сезонные тепловые характеристики в зависимости от местоположения, а также имеют дополнительную возможность вращать и анимировать трехмерную цветную графическую модель предлагаемого проекта здания по отношению к пути Солнца.
• Домовладельцы теперь могут получить доступ к специализированному рынку домов, спроектированных так, чтобы вращаться вокруг своей оси, чтобы следовать часовому и сезонному пути Солнца. Эти дома в форме НЛО могут вращаться на 360 градусов за считанные минуты и построены с необычно высокими потолками и окнами для максимальной эффективности в питании их солнечной энергетической системы.
• Хотя некоторые пассивные солнечные элементы появились сравнительно недавно, практика ориентирования дома по пути Солнца так же стара, как и сама цивилизация. Примеров множество: от выходящих на юг дверей в домах эпохи неолита и древней династии Мин до удивительных руин Пуэбло на юго-западе Колорадо.

Истинное положение солнца

Школьники (и большинство домовладельцев) скажут вам, что Солнце восходит на востоке и садится на западе, и если бы это было правдой, ориентация здания была бы довольно простым делом. В действительности солнце восходит и заходит на востоке и западе только в дни осеннего и весеннего равноденствия, а в остальные 363 дня в году происходит совсем другое. Из-за наклона Земли Солнце восходит и заходит немного южнее востока и запада зимой и немного севернее востока и запада летом. Этот небольшой угол зависит от времени года и расстояния наблюдателя от экватора.

В результате зимнее солнце проводит все свое время в южной части неба, а летнее солнце проводит большую часть своего времени в северной части неба (солнце переходит в южную часть неба в течение части дня, в зависимости от широты ). В Южном полушарии все эти направления обратные, поэтому зимнее солнце восходит и заходит на северо-востоке и северо-западе соответственно, а летнее солнце восходит и заходит на юго-востоке и юго-западе соответственно.

Как изменения положения солнца могут повлиять на проектирование зданий

Относительное положение Солнца является основным фактором притока тепла в зданиях, что делает точную ориентацию здания фундаментальным фактором при строительстве пассивных солнечных батарей.

Самое главное, линия конька прямоугольного дома должна проходить с востока на запад, чтобы максимально увеличить длину южной стороны, которая также должна иметь несколько окон. По этой причине меньшее количество окон следует располагать на северной стороне дома, где летнее солнце может быть интенсивным. Глубокий свес крыши может затенить несколько окон в этой области, как и различные виды деревьев и кустарников. Исследования подтверждают восточно-западную линию хребта. По данным Управления энергетики Бонневилля и города Сан-Хосе, Калифорния, дома, ориентированные на солнце без каких-либо дополнительных солнечных элементов, экономят от 10% до 20%, а некоторые могут сэкономить до 40% на отоплении дома.

Строители должны учитывать, что эти направления даны относительно Солнца, а не магнитного севера, который может значительно отличаться от фактического положения Солнца. Магнитный север, считанный с компаса, все еще можно использовать в качестве ориентира, если строитель скорректирует цифру на основе магнитного склонения для конкретного местоположения, которое можно найти на общедоступных картах.

Советы по строительству новостроек

Следующие советы также помогут домовладельцам и строителям максимизировать приток тепла за счет ориентации здания:

• Сориентируйте план этажа, а не только профиль здания, по солнцу. Спроектируйте дом так, чтобы часто используемые помещения, такие как кухня и гостиная, находились на южной стороне. Жители оценят солнечные лучи зимой и защиту от солнца летом. Террасы и террасы следует строить с южной стороны дома, где прямые солнечные лучи позволят использовать их больше часов в течение дня и больше дней в году. Точно так же гараж, прачечная и другие помещения, которые используются реже, должны располагаться в северной части дома, где они будут служить защитой от холодных зимних ветров.

 

• Остерегайтесь гор. Разница между северным и южным солнцем преувеличена в холмистых и горных районах, где на сравнительно небольших территориях можно увидеть значительные климатические различия. Пассивный солнечный дом должен быть построен на южном склоне горы, чтобы избежать сильного затенения, возникающего там, где низко расположенное солнце блокируется горой с северной стороны. Половина склона идеальна, так как вершина горы подвержена сильным ветрам, а холодный ночной воздух течет в нижележащую долину, которая также является естественным водосборным пунктом.

• Спланируйте тень от деревьев. Деревья являются важным фактором в пассивном солнечном дизайне, потому что они могут как обеспечить необходимую тень в теплый летний день, так и лишать дом естественного света, когда он больше всего нужен. Лиственные деревья, посаженные на южной стороне, сбрасывают листву зимой и пропускают в дом естественный свет, а вечнозеленые деревья, посаженные на северной стороне, обеспечивают тень от летнего солнца. Строители должны тщательно учитывать возраст, породу, скорость роста и зрелый крон существующих деревьев, прежде чем решать, где расположить конструкцию на участке под застройку. Деревья также таят в себе уникальные опасности, о которых рассказывается в статье InterNACHI об опасностях деревьев.
• Установите как можно больше окон, но не слишком много! Точное количество необходимых окон различно для каждого дома, поскольку оно зависит, среди прочего, от местного климата. «Закаленный солнцем» дом должен включать в себя достаточное количество остекления, равное 5% кондиционированной площади дома. Помните, однако, что окна пропускают тепло легче, чем стены, поэтому слишком большое количество окон может фактически отводить тепло из дома в холодные зимние месяцы. Прочтите статью InterNACHI об оконных газовых наполнителях и оконных пленках, чтобы узнать, как утеплить остекление дома.
• При необходимости отклонитесь от правила ориентации восток-запад. Ориентация линии хребта с востока на запад может быть скорректирована с учетом других факторов на угол до 20 градусов с минимальным влиянием на приток тепла.
• Подъездные пути могут быть горячими! Подъездные пути и парковки сделаны из гравия и асфальта — материалов, которые нагреваются быстрее и достигают более высоких температур, чем остальная часть двора. Излишнее тепло там может перетекать в соседний дом, поэтому размещение подъездной дороги или парковки к югу или востоку от дома может уменьшить летнее теплонакопление в южном климате. В холодные зимние месяцы в северном климате подъездная дорога, ориентированная на юг или запад, способствует более быстрому таянию снега и обеспечивает больше тепла в доме.
• Стекло не обязательно должно быть вертикальным. Доступно специальное стекло, которое можно наклонять в соответствии с углом падения солнца и минимизировать отражение. Однако наклон стекла в сторону от вертикали делает его менее изолирующим, поэтому строители должны сбалансировать потенциальную выгоду от воздействия солнца с потерей тепла на открытом воздухе.
• Другим фактором окружающей среды, который следует учитывать в уравнении ориентации и расположения здания, являются преобладающие ветры, то есть ветры, которые дуют преимущественно с одного общего направления над определенной точкой. Данные об этих ветрах можно использовать для проектирования здания, которое может использовать преимущества летнего бриза для пассивного охлаждения, а также защищать от неблагоприятных ветров, которые могут еще больше охладить интерьер в и без того холодный зимний день, или даже предотвратить скопление снега. окна и двери. Подробная информация о преобладающих ветрах для конкретных мест представлена ​​​​в графическом инструменте, называемом розой ветров, который обычно доступен в аэропортах, крупных библиотеках, источниках в Интернете и окружных сельскохозяйственных центрах. Как правило, холодные зимние ветры обычно дуют с севера и запада, что можно ограничить, используя изоляционное остекление на этих сторонах дома. Кроме того, помните, что в прибрежные районы обычно дуют бризы с берега, а прохладные бризы дуют по долинам с горных склонов.

В конечном счете, такие факторы, как уличная привлекательность и размеры земельного участка, могут ограничить способность строителя сориентировать здание в строгом соответствии с пассивными солнечными технологиями. Тем не менее, даже работая в условиях этих ограничений, строитель может создать энергоэффективный дом за счет реализации энергосберегающих функций, таких как окна с низким коэффициентом теплопередачи, адекватная изоляция, изоляция воздуха и прохладные крыши. Узнайте больше об этих функциях инвестиций в энергию в «Зеленых ресурсах» InterNACHI для инспекторов и потребителей.

Таким образом, дома, ориентированные по пути Солнца, требуют меньше энергии для отопления и охлаждения, что приводит к снижению счетов за электроэнергию и повышению комфорта в помещении. Домовладельцам, которые рассматривают возможность строительства нового дома, следует проконсультироваться с инспектором InterNACHI, который может встретиться с ними и их застройщиком, чтобы обсудить способы максимально эффективного использования низкозатратных и бесплатных энергетических стратегий.

 

 

Страница зеленых ресурсов InterNACHI  

 

 

Понимание анализа предметов | Управление образовательной оценки

Анализ заданий – это процесс, в ходе которого учащиеся изучают ответы на отдельные задания теста (вопросы) с целью оценки качества этих заданий и теста в целом. Анализ элементов особенно ценен для улучшения элементов, которые будут снова использоваться в последующих тестах, но его также можно использовать для устранения двусмысленных или вводящих в заблуждение элементов в рамках одного тестирования. Кроме того, анализ заданий полезен для повышения навыков инструкторов в построении тестов и выявления конкретных областей содержания курса, которые требуют большего внимания или ясности. Отдельные анализы элементов могут быть запрошены для каждой необработанной оценки ¹ , созданный во время данного запуска ScorePak®.

Анализ элемента образца (30K PDF)

Основное предположение, сделанное ScorePak®, заключается в том, что анализируемый тест состоит из элементов, измеряющих одну предметную область или базовую способность. Качество теста в целом оценивается путем оценки его «внутренней состоятельности». Качество отдельных заданий оценивается путем сравнения ответов учащихся по заданиям с их общими результатами теста.

Ниже приведено описание различных статистических данных, представленных в отчете об анализе элементов ScorePak®. Этот отчет состоит из двух частей. В первой части оцениваются предметы, из которых состоял экзамен. Вторая часть показывает статистику, обобщающую производительность теста в целом.

Статистика элементов

Статистика элементов используется для оценки производительности отдельных элементов теста при допущении, что общее качество теста зависит от качества его элементов. Отчет об анализе элемента ScorePak® содержит следующую информацию об элементе:

Номер элемента

Это номер вопроса, взятый из листа ответов учащегося и ключевого листа ScorePak®. В стандартном листе ответов можно набрать до 150 пунктов.

Среднее и стандартное отклонение

Среднее значение — это «средний» ответ учащегося на задание. Он рассчитывается путем сложения количества баллов, набранных всеми учащимися по предмету, и деления этой суммы на количество учащихся.

Стандартное отклонение, или S.D., является мерой разброса баллов учащихся по этому пункту. То есть это указывает на то, насколько «размазанными» были ответы. Стандартное отклонение элемента является наиболее значимым при сравнении элементов, которые имеют более одной правильной альтернативы, и когда используется оценка по шкале. По этой причине он обычно не используется для оценки тестов в классе.

Сложность задания

Для заданий с одним правильным вариантом, оцениваемым в один балл, сложность задания представляет собой процент учащихся, ответивших на задание правильно. В этом случае он также равен среднему значению элемента. Индекс сложности предмета варьируется от 0 до 100; чем выше значение, тем проще вопрос. Когда альтернатива оценивается не в один балл, или когда на вопрос имеется более одной правильной альтернативы, сложность задания определяется как средний балл по этому вопросу, деленный на наибольшее количество баллов за любой вариант. Сложность задания важна для определения того, усвоили ли учащиеся тестируемую концепцию. Он также играет важную роль в способности элемента различать учащихся, которые знают тестируемый материал, и тех, кто не знает. У задания будет низкая дискриминация, если оно настолько сложное, что почти все ошибаются или угадывают его, или настолько простое, что почти все понимают его правильно.

Чтобы максимизировать различение предметов, желательные уровни сложности должны быть немного выше среднего между шансом и идеальными оценками для предмета. (Например, вероятность ответа на вопросы с пятью вариантами равна 20, поскольку можно ожидать, что пятая часть учащихся, отвечающих на вопрос, выберет правильный вариант путем угадывания. ) Идеальные уровни сложности для заданий с множественным выбором с точки зрения различения потенциальные:

Формат	Идеальная сложность
Множественный выбор из пяти ответов	70
Четыре ответа с множественным выбором	74
Три ответа с множественным выбором	77
Верно-ложно (два ответа с множественным выбором)	85

(От Лорда, Ф.М. «Взаимосвязь надежности теста с множественным выбором с распределением трудностей с заданиями», Психометрика, 1952, 18, 181-194.)

ScorePak® произвольно классифицирует сложность задания как «легкую», если индекс составляет 85% или выше; «умеренный», если он составляет от 51 до 84%; и «жесткий», если он составляет 50% или ниже.

Различение заданий

Различение заданий относится к способности заданий различать учащихся на основе того, насколько хорошо они знают тестируемый материал. Различные процедуры ручного подсчета традиционно использовались для сравнения ответов на задания с общими результатами теста с использованием групп учащихся с высокими и низкими баллами. Компьютеризированный анализ обеспечивает более точную оценку способности различения элементов, поскольку он учитывает ответы всех учащихся, а не только групп с высокими и низкими баллами.

Индекс различения элементов, предоставляемый ScorePak®, представляет собой корреляцию Pearson Product Moment ² между ответами учащихся на определенный элемент и общими баллами по всем другим элементам теста. Этот индекс является эквивалентом точечно-двусерийного коэффициента в этом приложении. Он обеспечивает оценку степени, в которой отдельный элемент измеряет то же самое, что и остальные элементы.

Поскольку индекс различения отражает степень, в которой элемент и тест в целом измеряют единую способность или атрибут, значения коэффициента будут иметь тенденцию быть ниже для тестов, измеряющих широкий диапазон областей содержания, чем для более однородных тестов. . Индексы различения предметов всегда должны интерпретироваться в контексте типа анализируемого теста. Элементы с низкими индексами дискриминации часто сформулированы неоднозначно и должны быть проверены. Элементы с отрицательными индексами следует изучить, чтобы определить, почему было получено отрицательное значение. Например, отрицательное значение может указывать на то, что элемент был неправильно введен, так что учащиеся, которые знали материал, как правило, выбирали неключевой, но правильный вариант ответа.

Тесты с высокой внутренней непротиворечивостью состоят из заданий, в основном имеющих положительную связь с общим результатом теста. На практике значения индекса различения редко превышают 0,50 из-за различной формы распределений пунктов и общих баллов. ScorePak® классифицирует различение предметов как «хорошее», если индекс выше 0,30; «удовлетворительно», если он находится между 0,10 и 0,30; и «плохо», если он ниже 0,10.

Альтернативный вес

В этом столбце показано количество баллов, присуждаемых за каждый вариант ответа. Для большинства тестов будет один правильный ответ, которому будет присвоен один балл, но ScorePak® допускает несколько правильных вариантов, каждому из которых может быть присвоен разный вес.

Означает

Средний общий балл теста (за вычетом этого пункта) показан для учащихся, выбравших каждый из возможных вариантов ответа. Эту информацию следует рассматривать вместе с индексом дискриминации; более высокие общие результаты тестов должны быть получены учащимися, выбравшими правильную или наиболее взвешенную альтернативу. Следует изучить неправильные альтернативы с относительно высокими средними значениями, чтобы определить, почему «лучшие» учащиеся выбрали именно эту альтернативу.

Частоты и распространение

Сообщается количество и процент учащихся, выбравших каждый вариант. На гистограмме справа показан процент выбора каждого ответа; каждый «#» представляет приблизительно 2,5%. Часто выбранные неправильные альтернативы могут указывать на распространенные среди учащихся заблуждения.

Распределение сложности и дискриминации

В конце отчета об анализе заданий тестовые задания перечислены в соответствии с их степенями сложности (легкий, средний, сложный) и дискриминацией (хорошо, удовлетворительно, плохо). Эти распределения обеспечивают краткий обзор теста и могут использоваться для выявления элементов, которые не работают должным образом и которые, возможно, можно улучшить или отбросить.

Статистика теста

Для оценки производительности теста в целом предоставляются две статистики.

Коэффициент надежности

Надежность теста относится к степени, в которой тест может дать согласованные результаты. Конкретный коэффициент надежности, рассчитанный ScorePak®, отражает три характеристики теста:

• Взаимокорреляции между элементами — чем больше относительное количество положительных взаимосвязей и чем сильнее эти взаимосвязи, тем выше надежность. Индексы различения элементов и коэффициент надежности теста связаны в этом отношении.
• Длина теста — тест с большим количеством элементов будет иметь более высокую надежность при прочих равных условиях.
• Содержание теста — как правило, чем разнообразнее тестируемый предмет и используемые методы тестирования, тем ниже надежность.

Коэффициенты надежности теоретически находятся в диапазоне значений от нуля (нет надежности) до 1,00 (полная надежность). На практике их приблизительный диапазон составляет от 0,50 до 0,90 примерно для 95% тестов в классе, оцениваемых ScorePak®. Высокая надежность означает, что вопросы теста, как правило, «стягиваются». Студенты, которые правильно ответили на данный вопрос, с большей вероятностью правильно ответили на другие вопросы. Если бы параллельный тест был разработан с использованием аналогичных элементов, относительные баллы учащихся изменились бы незначительно. Низкая надежность означает, что вопросы, как правило, не связаны друг с другом с точки зрения того, кто на них ответил правильно. Полученные результаты тестов отражают особенности заданий или ситуации тестирования в большей степени, чем знания учащихся по предмету.

Как и в случае со многими статистическими данными, интерпретировать значение коэффициента надежности вне контекста опасно. Высокая надежность должна требоваться в ситуациях, когда для принятия важных решений используется один результат теста, например, экзамены на получение профессиональной лицензии. Поскольку классные экзамены обычно объединяются с другими баллами для определения оценок, стандарты для одного теста не должны быть такими строгими. Следующие общие рекомендации можно использовать для интерпретации коэффициентов надежности для аудиторных экзаменов:

Надежность	Интерпретация
.90 и выше	Превосходная надежность; на уровне лучших стандартизированных тестов
.80 – .90	Очень хорошо для классного теста
.70 – .80	Подходит для классного теста; в диапазоне большинства. Вероятно, есть несколько элементов, которые можно было бы улучшить.
.60 – .70	Несколько низкий. Этот тест необходимо дополнить другими мерами (например, большим количеством тестов) для определения оценок. Есть, вероятно, некоторые элементы, которые можно было бы улучшить.
.50 – .60	Предлагает пересмотреть тест, если только он не слишком короткий (десять или меньше пунктов). Тест определенно должен быть дополнен другими мерами (например, большим количеством тестов) для оценки.
0,50 или ниже	Сомнительная надежность. Этот тест не должен сильно влиять на оценку за курс, и его необходимо пересмотреть.

Мерой надежности, используемой ScorePak®, является Альфа Кронбаха. Это общая форма более часто встречающегося KR-20, и ее можно применять к тестам, состоящим из заданий с разным количеством баллов, присваиваемых за разные варианты ответов. Когда коэффициент альфа применяется к тестам, в которых каждый пункт имеет только один правильный ответ и все правильные ответы оцениваются в одинаковое количество баллов, результирующий коэффициент идентичен КР-20.

(Дальнейшее обсуждение надежности теста можно найти в J. C. Nunnally, Psychometric Theory. New York: McGraw-Hill, 1967, стр. 172–235, особенно см. формулы 6–26, стр. 196.)

Стандарт Ошибка измерения

Стандартная ошибка измерения напрямую связана с надежностью теста. Это показатель степени изменчивости в успеваемости отдельного учащегося из-за случайной ошибки измерения. Если бы можно было проводить бесконечное количество параллельных тестов, можно было бы ожидать, что оценка учащегося будет меняться от одного теста к другому из-за ряда факторов. Для каждого учащегося баллы образуют «нормальное» (колоколообразное) распределение. Предполагается, что среднее значение распределения является «истинной оценкой» учащегося и отражает то, что он или она «действительно» знает о предмете. Стандартное отклонение распределения называется стандартной ошибкой измерения и отражает величину изменения в баллах учащегося, которое можно было бы ожидать от одного тестирования к другому.

В то время как надежность теста всегда варьируется от 0,00 до 1,00, стандартная ошибка измерения выражается по той же шкале, что и результаты теста. Например, умножение всех результатов теста на константу приведет к умножению стандартной ошибки измерения на ту же константу, но оставит неизменным коэффициент надежности.

Общее эмпирическое правило для прогнозирования количества изменений, которые можно ожидать в результатах отдельных тестов, заключается в умножении стандартной ошибки измерения на 1,5. Лишь в редких случаях можно ожидать, что оценка учащегося увеличится или уменьшится более чем на эту сумму между двумя подобными тестами. Чем меньше стандартная ошибка измерения, тем точнее измерение, обеспечиваемое тестом.

(Дальнейшее обсуждение стандартной ошибки измерения можно найти в J. C. Nunnally, Psychometric Theory. New York: McGraw-Hill, 1967, стр. 172-235, см. особенно формулы 6-34, стр. 201.)

Предостережение при интерпретации результатов анализа элементов

Каждый из различных статистических показателей элементов, предоставляемых ScorePak®, предоставляет информацию, которую можно использовать для улучшения отдельных элементов теста и повышения качества теста в целом. Такие статистические данные всегда должны интерпретироваться в контексте типа проводимого теста и тестируемых лиц. В. А. Меренс и И. Дж. Леманн приводят следующие предостережения при использовании результатов анализа заданий (Измерение и оценка в образовании и психологии. Нью-Йорк: Холт, Райнхарт и Уинстон, 19).73, 333-334):

• Данные анализа предмета не являются синонимами достоверности предмета. Внешний критерий необходим для точного суждения о достоверности тестовых заданий. Используя внутренний критерий общей оценки теста, анализ элементов отражает внутреннюю согласованность элементов, а не достоверность.
• Индекс дискриминации не всегда является мерой качества товара. Существует множество причин, по которым элемент может иметь низкую различительную способность: (а) чрезвычайно сложные или простые задания будут иметь низкую способность различения, но такие задания часто необходимы для адекватной выборки содержания и целей курса; (б) элемент может показывать низкую способность различения. дискриминации, если тест измеряет множество различных областей содержания и когнитивных навыков. Например, если в большинстве тестов измеряется «знание фактов», то элемент, оценивающий «способность применять принципы», может иметь низкую корреляцию с общим баллом теста, однако оба типа заданий необходимы для измерения достижения целей курса.
• Данные анализа предметов являются предварительными. На такие данные влияют тип и количество тестируемых учащихся, применяемые учебные процедуры и случайные ошибки. Если возможно повторное использование предметов, следует регистрировать статистику для каждого введения каждого предмета.

---

¹ Исходные баллы — это те баллы, которые рассчитываются путем подсчета листов ответов по ключевому листу ScorePak®. Названия необработанных оценок: от EXAM1 до EXAM9, от QUIZ1 до QUIZ9, от MIDTRM1 до MIDTRM3 и FINAL. ScorePak® не может анализировать баллы, взятые из бонусного раздела бланков ответов учащихся или рассчитанные на основе других баллов, поскольку такие баллы не выводятся из отдельных элементов, к которым может получить доступ ScorePak®.