С помощью инсографиков
Задача 1. Определение суточной продолжительности инсоляции территорий застройки и помещений
Рис. 6.1 - Примеры расчета продолжительности инсоляции и построения теней:
а - продолжительность инсоляции точки на открытом участке и на фасаде здания;
б - определение горизонтального и теневых углов окна;
в - определение продолжительности инсоляции помещения через окно;
г - построение теней от здания на участке;
1 - затеняющее здание;
2 - инсолирующее здание
Задание:
Определить продолжительность инсоляции точки А, нахо-дящейся на поверхности земли на широте 55° с.ш., с учетом затенения ее рядом стоящим зданием высотой Нзд=25 м
(Нзд - превышение карниза затеняющего здания над уровнем заданной точки А) и ориентированного по направлению СВ-ЮЗ. В расчете используем масштаб застройки 1:2000.
Решение:
1. Строим инсографик для местности на широте 55° с.ш. в масштабе застройки (рис. 5.3).
2. На плане застройки центральную точку инсографика совмещаем с точкой А и 12-часовую линию инсографика с направлением С-Ю (рис 6.1).
3. На инсографике проводим горизонталь 25, соответствующую
высоте затеняющего здания (Нзд — 25м).
4. Определяем продолжительность инсоляции расчетной точки по числу непересеченных часовых линий частью здания (отмеченной
штриховкой), расположенной севернее линии высоты. Продолжительность инсоляции точки А без учета затеняющего здания 1 составила бы с 7 ч до 17 ч. С учетом затенения зданием 1 продолжительность инсоляции точки А сокращается и делится на два периода: с 7 ч до 9 ч 30 мин и с 11 ч до 17 ч, то есть 2 ч 30 мин и 6 ч.
Таким образом, общая продолжительность инсоляции расчетной точки А составляет 8 ч 30 мин, а непрерывная - 6 ч.
Задача 2.Определить продолжительность инсоляции точки, расположенной на фасаде здания на уровне первого этажа, применительно к условиям Задачи 1.
Для решения этой задачи используем рис. 6-1, нанеся на него исследуемое здание 2 с расчетной точкой А на фасаде (здание показано пунктиром).
Продолжительность инсоляции расчетной точки А при отсутствии затеняющего здания 1 составила бы с 7 ч до 14 ч, то есть 7 ч.
Продолжительность инсоляции расчетной точки А сучетом затенения зданием 1 будет состоять из двух периодов: с 7 ч до 9 ч 30 мин и с 11 ч до 14 ч, а в общей сложности - 5 ч 30 мин.
Задача 3.Определить продолжительность инсоляции помещения через окно с учетом размеров окна, стены и затеняющего здания (рис.1,бШ),
| 55° с.ш. |
| М 1:2000 |
| 6) |
| 55° с.ш. |
| 55° с.ш. |
Применительно к условиям Задачи 1. Размеры окна: высота 1460 мм; ширина 2060 мм; толщина стены 510 мм.
Продолжительность инсоляции помещения определяем в дни равноденствия с учетом горизонтального угла раскрытия окна (рис. 6.1). Расчеты продолжительности инсоляции помещения проводим относительно центральной точки, находящейся на пересечении диагоналей окна.
Для определения продолжительности инсоляции помещения центральную точку инсографика совмещаем с центральной точкой окна, а размещение стены с окном должно совпадать с направлением СВ-ЮЗ. Продолжительность инсоляции помещения будет находиться в пределах горизонтального угла окна. При отсутствии затеняющего здания продолжительность инсоляции составит с 7 ч до 13 ч 20 мин, то есть 6 ч 20 мин. Здание 1 сокращает продолжительность инсоляции помещения и разделяет ее на два периода: с 7 ч до 9 ч 30 мин и с 11 ч до 13ч 20 мин, что составляет всего 4 ч 50 мин. Непрерывная продолжительность инсоляции составляет 2 ч 30 мин.
Задача 4.Построить контур теней («конверт теней») от здания 1 для условий ранее рассмотренных задач.
1. Выбираем опорную точку на здании 1, которая будет основанием для построения почасовых теней. Наиболее удобным для этой цели является угол здания 0 (рис. 6.1).
2. Совмещаем с этим углом центральную точку инсографика, положение которого, по сравнению с предыдущими задачами, принимается диаметрально противоположным, то есть центральная точка инсографика должна быть обращена на Юг. В этом случае радиальные часовые линии показывают направление теней, идущих от выбранного угла в соответствующие часы дня.
3. Проводим горизонталь 25, соответствующую расчетной высоте здания, которая показывает длину тени в различные часы дня.
4. Строим почасовые тени от здания. В дни равноденствия тень от опорной точки здания пойдет по земле по прямой линии, совпадающей с линией горизонтали 25. На рис. 6.1 видно, что все тени касаются своими углами этой линии, что облегчает последовательное их построение. Так, например, в 8 ч линия тени от опорного угла здания пойдет по соответствующей часовой радиальной линии до точки "а" на горизонтали. Параллельно ей будет направлена линия тени от угла здания "в", и их концы соединит линия тени
б-а, параллельная карнизу.
Подобным образом строим локальные тени для каждого часа, образуя так называемый контур ("конверт") теней. На рис. 6.1 показана часть "конверта" теней на период с 8 ч до 13 ч.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ
Азимутальная геодезическая шкала круга горизонта, имеющая 360 градусов с отсчетом от точки севера по направлению часовой стрелки.
Азимут окна - направление горизонтальной оси окна на точку горизонта.
Блесткость или ослепленность - это наличие яpких источников света в поле зpения, оказывающее неблагопpиятное ощущение и pаздpажающее человека. В pяде случаев на пpактике, вместо понятия блескости, пользуются показателем ослепленности Р, выpажающийся фоpмулой:
;
где - V1 , V2 видимость объекта pазличения соответственно пpи экpанизиpовании и наличии яpких источников света в поле зpения.
Видимость V хаpактеpизует способность глаза воспpинимать объект; V зависит от освещенности, pазмеpа объекта, его яpкости, контpаста объекта с фоном, длительности наблюдения и дp.
Гелиотермическая ось, градусы - азимут солнца в момент максимальной температуры наружного воздуха.
Инсоляция - облучение поверхностей и пространств прямыми солнечными лучами.
Ось окна - прямая, проходящая через центр окна перпендикулярно фасаду здания. Служит для определения ориентации окна по азимутальной шкале круга горизонта.
Расчетная высота противостоящего здания (Н, м) - отсчитывается от расчетной точки исследуемого помещения до карниза (парапета) или конька кровли противостоящего здания. При расчетах инсоляции и затенения территории Н отсчитывается от уровня земли до карниза затеняющего здания.
Расчетные комнаты квартир - комнаты или остекленные лоджии комнат, которые должны обеспечиваться нормируемой инсоляцией.
Инсоляционные углы светопроема - горизонтальные и вертикальные углы, в пределах которых на плоскости светопроема возможно поступление прямых солнечных лучей. При расчете инсоляционных углов глубина световых проемов принимается равной расстоянию от наружной плоскости стены до внутренней плоскости переплета.
Приложение А
(справочное)
Таблица № 1 - Классификация солнцезащитных и светорегулирующих устройств и мероприятий
| Наименование солнцезащитного и светорегули-рующего устройства, мероприятия | Обеспечивае-мый эффект | Область применения | Рацио-нальные секторы ориента-ции, градусы | Рекомендуемые материалы | ||||
| I. АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ | ||||||||
| Ориентация и взаиморасположение зданий | Защита от светового и теплового дискомфорта и рациональность выбора солнцезащитного устройства | Любые здания | Продольная ось здания вдоль гелиотермической оси | - | ||||
| Конфигурация здания в плане | То же | То же | То же | - | ||||
| Озеленение и обводнение территории | Улучшение микроклимата | Внутри квартальные территории и скверы | Газоны, кустарники, вьющиеся деревья с густыми и широкими кронами | |||||
| Покрытия тротуаров и площадок нетеплоемкими материалами | То же | То же | - | Тощий бетон, песок, грунтовые покрытия с дренажем | ||||
| II. КОНСТРУКТИВНЫЕ | ||||||||
| 1. Затеняющие элементы зданий 2. | ||||||||
| Профиль ограждающих конструкций стен | Защита от светового и теплового дискомфорта | Обществен-ные и промышлен-ные здания | 45-135 и 225-15 | - | ||||
| Профиль покрытий (в том числе шеды) | Световой и тепловой комфорт | То же | 330-30 | - | ||||
| 2. Межстекольные солнцезащитные и светорегулирующие устройства | ||||||||
| Горизонтальные жалюзи | Защита от светового и теплового дискомфорта | То же | 90-270 | Дерево, алюминий, пластмассы | ||||
| Пространственные сетки | То же | То же | 30-135 и 225-330 | Металлический лист толщиной 0,1-0,5 мм | ||||
| Вертикальные жалюзи | То же | То же | 45-90 и 270-315 | Дерево, алюминий, пластмассы | ||||
| Солнцезащитный диффузор для зенитного фонаря | Световой и тепловой комфорт | Промышленные и общественные здания | - | Алюминий, пластмассы | ||||
| "Северный фонарь"* | То же | Промышленные здания | 330-30 | - | ||||
| Солнцезащитная шахта | Общественные и промышленные здания | - | - | |||||
| Подвесной потолок - решетка | Защита от светового дискомфорта | То же | - | Алюминий, пластмассы | ||||
| Шпренгельный фонарь | То же | То же | - | - | ||||
| Ставни-жалюзи* (сдвижные и складывающиеся) | Световой и тепловой комфорт | Жилые здания и детские учреждения | 0-360 45-315 | Дерево, алюминий, пластмассы | ||||
| Штора (свертывающаяся, откидная) | Защита от светового и теплового дискомфорта | Жилые здания, гостиницы | 45-315 | Деревянные, алюминиевые и пластмассовые планки (пустотелые) | ||||
| Маркизы откидные | То же | Обществен-ные и промышленные здания со зрительной работой ниже III разряда по СНиП 23-05-95 | 45-315 | Солнцезащитные ткани, дерево, алюминий, пластмассы | ||||
| Веерные жалюзи для зенитного фонаря * | Световой и тепловой комфорт | Промышленные и общественные здания | - | Алюминий | ||||
| Штора (свертывающаяся) | То же | Жилые здания и детские учреждения | 45-315 | Солнцезащитные ткани, планки | ||||
| Штора-жалюзи | Защита от светового дискомфорта | любые здания | 90-270 | Алюминий, пластмассы | ||||
| Штора | То же | То же, кроме помещений со зрительной работой выше III разряда по СНиП 23-05-95 | 90-270 | Солнцезащитные ткани | ||||
| 3. Солнцезащитные изделия из стекла и пленок | ||||||||
| Теплоотражающие стекла | Защита от теплового дискомфорта | Любые, кроме жилых зданий, детских, учебных и лечебных учреждений | 45-315 0-360 | Металлизирован-ные покрытия | ||||
| Светорассеива-ющие стекла, пластмассы и стеклопластики | Защита от светового и теплового дискомфорта | Фонари и верхние части окон промышленных зданий | 45-315 | |||||
| Стевит (термолюкс) | То же | Верхние части окон промышленных зданий | 90-270 | Прокладки из стеклотканей | ||||
| Профильное стекло и блоки (стеклянные коробчатые) | То же | То же | 90-270 | - | ||||
| 4. Солнцезащитные устройства для территорий | ||||||||
| Сезонный тент-жалюзи | Тепловой и ультрафиолетовый комфорт | Детские и спортивные площадки, тротуары | - | Солнцезащтные ткани, алюминий | ||||
| Целярий (солнцезащитный воздушный бассейн) | То же | Санатории, курорты | Алюминий, дерево | |||||
| III. ТЕХНИЧЕСКИЕ | ||||||||
| Кондиционирование воздуха | Защита от теплового дискомфорта | - | 0-360 | - | ||||
| а) централизованное | Промышлен-ные и обществен-ные здания | - | - | |||||
| б) местное | Жилые и общественные здания | - | - | |||||
| Радиационное охлаждение | То же | То же | 0-360 | - | ||||
| Водоразбрызгивающие установки | То же | То же | - | - | ||||
Примечание. Солнцезащитные устройства, отмеченные значком*, являются универсальными устройствами.
Таблица № 2 -Жилые дома
| Типы квартир | Минимальное количество расчетных комнат | Нормируемая продолжительность суммарной инсоляции, час-мин, в расчетных комнатах | |||
| При ориентации световых проемов в секторах с азимутом, градусы | |||||
| 125-235 | 75 -125 | 235-285 | 45 - 75;285-315 | ||
| Для центральной части и исторических зон города | |||||
| Все типы квартир | 1-30 | 1-30 | 1-30 | 1-30 | |
| Для остальной территории города | |||||
| Однокомнатные | 2-00 | 2-00 | 1-30 | ориентация не допускается | |
| Двухкомнатные | 2-00 | 2-00 | 1-30 | 1-30 | |
| 1-30 | 1-30 | 1-30 | 1-30 | ||
| Трехкомнатные | 2-00 | 2-00 | 1-30 | 1-30 | |
| 1-30 | 1-30 | 1-30 | 1-30 | ||
| Многокомнатные квартиры (4-х и более) | 2-00 | 2-00 | 2-00 | 2-00 | |
| 1-30 | 1-30 | 1-30 | 1-30 |
Таблица № 3 -Общественные здания и участки территорий
| Помещения | Нормируемая продолжительность суммарной инсоляции, час-мин. | |||
| При ориентации световых проемов в секторах с азимутом, градусы | ||||
| 125-235 | 75-125 | 45-75; 285-315 | 235 - 285 | |
| Общеобразовательные школы и школы-интернаты, профессионально-технические, средние и высшие учебные заведения | ||||
| Классные комнаты | 2-00 | 2-00 | 2-00 (секторы преимущественной ориентации) | 1-30 |
| Остальные помещения | - | - | - | - |
| Детские дошкольные учреждения | ||||
| Групповые | 2-00 | 2-00 | 2-00 | 1-30 |
| Игральные | 2-00 | 2-00 | 2-00 | 1-30 |
| Изоляторы, комнаты для заболевших детей | 2-00 | 2-00 | 2-00 | 1-30 |
| Остальные помещения | - | - | - | - |
| Санатории, дома отдыха, общежития | ||||
| Палаты и спальные комнаты (не менее, чем 60% помещений) | 2-00 | 2-00 | 2-00 | 1-30 |
| Остальные помещения | - | - | - | - |
| Больницы, родильные дома | ||||
| Палаты (не менее, чем 60% палат) | 2-00 | 2-00 | 2-00 | 1-30 |
| Остальные помещения | - | - | - | - |
| Участки территорий | ||||
| Площадки отдыха, спортивные и детские игровые площадки (50% территорий) | 3-00 | 3-00 | 3-00 | 3-00 |
Примечание. Прочерки в табл. 3 означают отсутствие предъявляемых требований.
Таблица № 4 - Требования к солнцезащите
| Группа помещений и участки территорий | Требования к солнцезащите | Рекомендации | |
| Вид солнцезащиты | Ориентация помещений, градусы | ||
| 1.Учебные помещения общеобразовательных школ, профессионально-технические, средние и высшие учебные заведения, детские дошкольные учреждения | Обязательна на учебный период года | Регулируемые межстекольные солнцезащитные устройства(СЗУ), архитектурно-планировочные решения | 45-315 |
| 2.Палаты больниц и родильных домов | Обязательна только в жаркий период года | Регулируемые межстекольные СЗУ, архитектурно-планировочные решения | 45-315 |
| 3.Лаборатории, чертежные залы | Обязательна в жаркий период года и в рабочее время | Регулируемые межстекольные СЗУ, архитектурно-планировочные решения | 0-360 |
| 4.Демонстрационные выставочные залы | Обязательна при ориентации на солнечные румбы | Архитектурно-планировочные решения, регулируемые СЗУ | 315-45 |
| 5 .Производственные помещения со зрительной работой выше III разряда по СНиП 23-05-95 | Обязательна в течение рабочего дня | Архитектурно-планировочные решения и регулируемые СЗУ | Кроме северной четверти горизонта |
| 6. Площадки отдыха, спортивные и детские игровые площадки | Обязательна в жаркий период года | Архитектурно-планировочные решения, сезонные тент-жалюзи | - |
Приложение Б
Литература:
- Ауров В.В., Байер В.Е., Ягупов Е.А., и др. под ред. Оболенского Н.В., «Архитектурная физика», М.: Стройиздат «Архитектура-С», 2005г.
- Строительная светотехника: Труды НИИ строительной физики. Вып.7.23 (XXXVII).-М.: 1979.
- СанПиН 2.2.1/2.1.1.1076-01 «Гигиенические требовния к инсоляции и солцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий»
- Михеев А.П., Береговой А.М., Петрянина Л.Н. «Проектирование зданий и застройки населенных мест с учетом климата и энергосбережения»: Ассоциация строительных ВУЗов, 2002.
- МГСН 2.05-99 Московские городские строительные нормы «Инсоляция и солнцезащита»