Реферат Инсоляция. "Инсоляция "
 Скачать 166.59 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова» РЕФЕРАТ На тему "Инсоляция " Выполнила: студентка группы СДАб-19 Айдарбекова Р.М. Проверил: Веремей О.М. Магнитогорск, 2021г Понятие инсоляция Инсоля́ция – (in-sol, in - внутрь, solis – солнце) - облучение поверхностей солнечным светом (солнечной радиацией). Инсоляцией называют облучение поверхности, пространства параллельным пучком лучей, поступающих с направления, в котором виден в данный момент времени центр солнечного диска. Этот термин используется в основном в гигиене, архитектуре и строительной светотехнике. Различают астрономическую, вероятную и фактическую инсоляцию. Астрономическая инсоляция определяется вращениями Земли вокруг Солнца и собственной оси, наклоненной под углом 66,55° к эклиптике. Земному наблюдателю она представляется гармоническим колебанием положения солнечной параллели относительно небесного экватора с периодом в 365 суток и угловым фазовым смещением (склонением Солнца). Вероятная инсоляция зависит от состояния атмосферы и облачного покрова. Продолжительность вероятной инсоляции на территории Российской Федерации составляет около 50% продолжительности астрономической инсоляции и определяется, в основном, высотой стояния Солнца. Фактическая инсоляция всегда отличается от вероятной и может быть определена лишь натурными наблюдениями. Фактическая инсоляция зависит от ориентации и конфигурации застройки, оконных проемов, положения расчетного помещения, балконов и лоджий. Нормирование и расчет инсоляции являются сейчас, пожалуй, наиболее острой светотехнической, экономической и социально-правовой проблемой. С переходом землепользования и строительства на рыночную основу нормы инсоляции жилищ стали главным фактором, сдерживающим стремления инвесторов, владельцев и арендаторов земельных участков к переуплотнению городской застройки с целью получения максимальной прибыли. 2. Влияние природно-климатических условий на инсоляцию В различных районах страны (регионах мира) контрастность и величина инсоляции разные. Продолжительность инсоляции в течение суток для каждой местности определяется временем видимого движения солнца по небосводу. Траектория движения солнца и период суточной инсоляции для каждой географической широты и каждого времени года различны: в северных районах траектория более пологая и протяженная, в южных - более крутая и короткая. Годовая продолжительность астрономической инсоляции на всех широтах одинакова и равна 4380 часов. Однако на экваторе всегда равна 12 часам. На полярном круге короткий 24-часовой полярный день. Дни, характеризующие инсоляцию для различных периодов времени года, принимают: 22 июня и 22 декабря - соответственно дни летнего и зимнего солнцестояния; 22 марта и 22 сентября - дни весеннего и осеннего равноденствия; продолжительность инсоляции составляет 12 часов. Ранние утренние и поздние вечерние пологие лучи пересекают значительно большой слой атмосферы, чем лучи из положения солнца в зените, и их слабое оздоровительное воздействие может не учитываться. В соответствии с нормами для районов южнее 60єс.ш. в инсоляционный расчет не принимаются первый и последний часы на восходе и закате солнца, а для районов севернее 60єс.ш. - первые и последние 1,5 часа. Самый длинный период инсоляции на севере («вечный день») - 13-16 часов в сутки в летнее время, однако интенсивность инсоляции здесь невелика, так как и летом, траектория солнечного пути в этих районах пологая. В средней полосе летом самая продолжительная инсоляция 12 - 14 часов, а в южных районах 10 - 12 часов. Для территории России характерно разнообразие природно-климатических условий. Вся территория бывшего СССР для строительства делится на 4 климатических района (I - IV), каждый из которых имеет несколько подрайонов. Их общие характеристики приводятся в СНиП 2.01.01 82 «Строительная климатология и геофизика», а также в СНиП 2.01.07 85 «Нагрузки и воздействия». Наиболее суровые климатические условия в I районе (70 % территории СССР - север и северо-восток Сибири и европейской части страны, Урал, материковые территории и прибрежные части Ледовитого океана и северных морей). Характеризуется длительным холодным периодом (7-9 месяцев в году) с низкими температурами (до –50, –60°С), сильными ветрами в прибрежных подрайонах, снежными метелями, длительной полярной ночью (севернее Полярного круга), вечной мерзлотой грунтов. Это определяет «закрытый» жизненный режим населения с более продолжительным, чем в других районах, пребыванием в помещениях, большую степень изоляции зданий от воздействий внешней среды. II и III климатические районы (средняя полоса) характеризуются умеренным климатом с примерно равными холодным и теплым периодами с умеренными положительными и отрицательными температурами и другими климатическими показателями. Это районы наиболее населенной части страны. Жизненный режим здесь более «открытый». Взрослое население и дети во все времена года могут длительное время находиться вне зданий. Южные районы (IV и частично III) характеризуются продолжительным теплым периодом (до 9 месяцев в году), высокими положительными летними температурами и различными особенностями микроклиматов подрайонов: приморских, жарких степных и полупустынных территорий с песчаными бурями, влажных и жарких субтропиков, горных и т.д. Здесь население широко использует различные летние помещения, дворы. Для зданий существенна защита от перегрева солнечной радиацией, резких суточных изменений температуры, излишней влажности и др. Наиболее важными составляющими климата, которые необходимо знать, прежде чем приступать к проектированию, являются данные о следующих природно-климатических факторах: Прямая и рассеянная солнечная радиация Основными факторами являются бактерицидное и температурное воздействия. Эти данные учитываются: при выборе расположения и ориентации здания на участке, позволяя определять продолжительность и интенсивность инсоляции помещений в различное время года, а также степень инсоляции прилегающих территорий; при расчете стен и покрытий зданий на теплоустойчивость в жаркие летние месяцы; при выборе архитектурно-планировочных и конструктивных солнцезащитных мер, устраняющих перегрев помещений в летние месяцы; при выборе систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Ультрафиолетовая радиация Основным фактором является бактерицидное воздействие. Учитывается: при проектировании фотариев – помещений, в которых создаются кратковременные источники ультрафиолета, что необходимо в северной зоне и при длительном пребывании людей в помещениях с недостаточным естественным освещением; при выборе конструкций окон и фонарей, при расчетах природной ультрафиолетовой облученности, проникающей в помещения лечебных зданий, детских учреждений и др.; при выборе облицовки фасадов и отделки интерьеров, повышающих насыщенность помещений прямой, рассеянной и отраженной ультрафиолетовой радиацией. Естественная наружная освещенность Учитывается: при выборе типов, размеров и расположения окон и фонарей в соответствии с требованиями главы СНиП «Естественное и искусственное освещение»; при определении времени использования естественного освещения в помещениях, что позволяет в некоторых случаях мотивировать отказ от естественного света (зрительный зал, подсобное помещение); при выборе рода освещения (естественное, искусственное или совмещенное), проектировании установок искусственного света (имитация естественного освещения по яркости и спектру). Температура и влажность наружного воздуха Данные об их годовой динамике используются: при выборе объемно-планировочного решения здания (в холодных районах предпочтительна более компактная планировка и застройка); при выборе и расчете элементов ограждающих конструкций (стен, покрытий, заполнения проемов) по теплотехническим требованиям; при расчете систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха; при прочностном расчете конструкций на температурные воздействия. Господствующее направление, скорость и давление ветра Учитываются: при расположении здания на участке для устранения интенсивного охлаждения помещений за счет воздухопроницаемости стен и окон; при определении конструкции и расположения окон и фонарей, обладающих обычно повышенной воздухопроницаемостью; при расчете аэрации помещений и территорий; при прочностных расчетах конструкций зданий. Скорость ветра определяется как горизонтальная составляющая осредненной скорости воздушного потока на высоте 10-15 м от земли. При проектировании высотных сооружений следует учитывать увеличение скорости ветра по высоте. Направление ветра определяется той частью горизонта, откуда перемещается воздушный поток. Средняя скорость ветра по направлениям горизонта и повторяемость направлений ветра в (%) – основные характеристики ветра на территории застройки. В процессе проектирования часто пользуются графическим изображением характеристик ветра в виде специальной диаграммы – «розы ветров», на которой приводятся данные о повторяемости и скорости ветра на данной местности за определенный период. Количество осадков в летнее и зимнее время года Эти данные необходимы: при проектировании расположения здания на участке, с целью устранения большого снегообразования на территории и крыше; при выборе формы и расположения фонарей, не способствующих задерживанию снега на крыше; при проектировании карнизов и водостоков для быстрого удаления ливневых и талых вод; при разработке способов удаления снега с крыши; при выборе облицовки фасада здания, заполнения проемов с учетом их водостойкости (в Дальневосточном Приморье количество осадков, выпадающих на вертикальные поверхности, может в 3 раза превышать выпадение на горизонтальные поверхности – «косые» дожди); при прочностных расчетах конструкций. Плотность снега (140-360 кг/м3) зависит от высоты снежного покрова, продолжительности его залегания, скорости ветра, температуры воздуха. Данные об основных климатических факторах определяются путем обработки многолетних измерений метеостанций на основе методов математической статистики. 3. Нормирование инсоляции 3.1. Инсоляция помещений Инсоляция - облучение прямыми солнечными лучами - имеет большое оздоровительное значение. Световое и ультрафиолетовое облучение оказывают укрепляющее воздействие на человека и бактерицидное на микроорганизмы. Поэтому нормы проектирования регламентируют минимальную продолжительность инсоляции помещений и территорий. Расчеты инсоляции являются обязательным разделом в составе предпроектной и проектной документации. Следует иметь в виду, что обычное стекло, хорошо пропуская видимую и инфракрасную части солнечного спектра, в меньшей степени пропускает коротковолновые ультрафиолетовые лучи (длиной волны до 400 нм), имеющие большое оздоровительное значение. Поэтому в помещениях, где необходимо воздействие оздоровительной инсоляции, применяют специальное увилевое стекло. Тепловое воздействие инсоляции может вызывать перегрев помещений (в южных районах). Перегрев с повышенной влажностью вызывает ухудшение самочувствия людей и значительно снижает их работоспособность. Оптимальный инсоляционный режим достигается путем обеспечения прямого солнечного облучения в необходимом количестве и в заданное время. Продолжительность инсоляции регламентируется в: жилых зданиях; детских дошкольных учреждениях; учебных учреждениях общеобразовательных, начального, среднего, дополнительного и профессионального образования, школах-интернатах, детских домах и т.п.; лечебно-профилактических, санаторно-оздоровительных и курортных учреждениях; учреждениях социального обеспечения (домах-интернатах для инвалидов и престарелых, хосписах и т.п.). Нормируемая продолжительность непрерывной инсоляции для помещений жилых и общественных зданий устанавливается дифференцированно в зависимости от типа квартир, функционального назначения помещений, планировочных зон города, географической широты - для зон: северной (севернее 58° с. ш.) - не менее 2,5 ч в день с 22 апреля по 22 августа; центральной (58° с. ш. - 48° с. ш.) - не менее 2 ч в день с 22 марта по 22 сентября; южной (южнее 48° с. ш.) - не менее 1,5 ч в день с 22 февраля по 22 октября. Жилые здания: В жилых зданиях нормативная продолжительность инсоляции должна быть обеспечена: в одно-, двух- и трехкомнатных квартирах – не менее чем в одной комнате, в четырехкомнатных и более – не менее чем в двух комнатах. В общежитиях – не менее чем в 60 % жилых комнат. Допускается прерывистость инсоляции, но при этом продолжительность одного из периодов должна составлять не менее 1 часа, а общая продолжительность должна превышать нормативную на 0,5 часа. Нормы допускают снижение продолжительности инсоляции на 0,5 ч для северной и центральной зон в двухкомнатных и трехкомнатных квартирах, где инсолируется не менее двух комнат; в четырехкомнатных и более, где инсолируется не менее трех комнат; а также при реконструкции жилой застройки, расположенной в центральной, исторической зонах городов, определенных их генеральными планами развития. Общественные здания Нормируемая продолжительность инсоляции устанавливается в основных функциональных помещениях указанных выше общественных зданий. К таким помещениям относятся: в детских дошкольных учреждениях - групповые, игровые, изоляторы и палаты; в учебных зданиях - классы и учебные кабинеты; в лечебно-профилактических учреждениях - палаты (не менее 60 % общей численности); в учреждениях социального обеспечения - палаты, изоляторы. В зданиях комбинированного назначения (детских домах, домах ребенка, школах-интернатах, лесных школах, школах-санаториях и т. п.) инсоляция нормируется в помещениях функционального назначения аналогичного перечисленным выше. Инсоляция не требуется в патологоанатомических отделениях; операционных, реанимационных залах больниц, вивариев, ветлечебниц; химических лабораториях; выставочных залах музеев; книгохранилищах и архивах. Допускается отсутствие инсоляции в учебных кабинетах информатики, физики, химии, рисования и черчения. 3.2. Инсоляция территорий На территориях детских игровых площадок, спортивных площадок жилых домов; групповых площадок дошкольных учреждений; спортивной зоны, зоны отдыха общеобразовательных школ и школ-интернатов; зоны отдыха ЛПУ стационарного типа продолжительность инсоляции должна составлять не менее 3 ч на 50 % площади участка независимо от географической широты. 3.3. Нормативные документы Вопросы инсоляции жилых помещений и территорий регламентируются в различных нормативных документах: - СНиП 2.08.01-89 «Жилые здания», СНиП 2.07.01-89 «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений», СП 30-102-99 «Планировка и застройка территорий малоэтажного жилищного строительства» и СанПиН 2.2.1/2.1.1/1076-01 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий». В этих документах требования по инсоляции могут отличаться. Из указанных документов наиболее приоритетным на сегодня является: СанПиН 2.2.1/2.1.1/1076-01 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий». Инсоляционный режим регламентируется документом «Санитарные правила и нормы СанПин 2.2.1/2.1.1.1278—03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий». 4. Расчет продолжительности инсоляции Продолжительность инсоляции застройки и зданий определяют тремя методами: моделирования, аналитическим и графическим. Полученные результаты отражают на картограммах. Методы моделирования применяют, когда при проектировании выполняют макеты и имеются специальные установки - гелионы или соляроскопы. В гелионе источник света неподвижен и дневное движение земли относительно солнца в определенное время года имитируют поворотом и наклоном стола-площадки с макетом. В соляроскопе, или инсоляторе, как его называют в России, стол закреплен, и искомые данные получают, передвигая лампу, Укрепленную на рычаге или каретке. Аналитические методы основаны на применении тригонометрических уравнений для вычисления траекторий движения солнца по небосводу и облучения им плоскостей, по-разному ориентированных по странам света. Для расчета используют ЭВМ и специально разработанные программы. Графических методов решения задач инсоляции существует много. Они основаны на изображении в виде двухмерного графика трехмерного небесного полушария. В России используют приборы, представляющие собой прозрачную плоскость с нанесенными печатным способом графиками. Из них наибольшее распространение получил светопланиметр Б. А. Дунаева. Пользование им значительно проще, чем линейкой Д. С. Масленникова. В работе светопланиметр довольно прост. Достигаемая точность результатов вполне отвечает требованиям проектирования и анализа инфляционной ситуации в застройке. Горизонтальный угол положения солнца определяется азимутом АQ, т.е. углом между плоскостью меридиана и направлением на солнце. Азимут отсчитывается от северного направления по часовой стрелке 1 в градусах. Возвышение солнца над горизонтом измеряется вертикальным углом hQ. В этом отношении в литературе нет единства. Иногда азимут отсчитывается от южного направления по часовой стрелке (на запад) от 0 до 360° или в двух направлениях – на запад и на восток от 0 до 180° с обозначением «юго-западный» и «юго-восточный». Определение продолжительности суточной инсоляции часто осуществляется с помощью солнечных карт, построенных для различных широт (графики Б.А. Дунаева). На них нанесены кольцевые координаты, отображающие возвышение солнца, и радиальные, характеризующие азимуты солнца. На картах построены траектории движения солнца для характерных периодов года, разделенные на часы суток. Кроме графиков Дунаева часто используются инсоляционный график (линейка), светопланомер Д.С. Масленникова и др. Нормативная продолжительность инсоляции определяется размещением и ориентацией зданий по сторонам горизонта, их объемно-планировочными решениями, наличием выступающих элементов и пр. Расчет продолжительности инсоляции помещений выполняется в расчетной точке, которая определяется с учетом расположения и размеров затеняющих элементов здания. При расчете продолжительности инсоляции участка территории принимается расчетная точка, которая расположена в центре инсолируемой половины участков территории. В расчетах продолжительности инсоляции не учитывается первый час после восхода и последний час перед заходом солнца для районов южнее 58° с.ш. и 1,5 часов для районов севернее 58° с.ш. Допускаемая погрешность метода определения продолжительности инсоляции по инсоляционным графикам может составлять не более + -10 минут. Определение продолжительности инсоляции проводится в следующей последовательности: на плане и вертикальном разрезе помещения определяют горизонтальные и вертикальные инсоляционные углы светопроема и расчетную точку "В" помещения в; на генплане участка застройки определяют положение расчетной точки помещения; центральную точку "О" инсоляционного графика совмещают с расчетной точкой "В" помещения; инсоляционный график ориентируют по сторонам горизонта; отмечают расчетную высоту противостоящего здания по условному масштабу высот зданий на инсоляционном графике; По инсоляционному графику определяют продолжительность инсоляции помещения в пределах горизонтальных и вертикальных инсоляционных углов светового проема. При этом продолжительность суммарной инсоляции равна сумме часов по графику в пределах углов ABF и EBD. (приложение) Термины и определения Ось окна - прямая, проходящая через центр окна перпендикулярно его плоскости. 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 помещения - жилые комнаты и помещения общественных зданий, в которых нормируется продолжительность инсоляции. 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. Расчетная точка - точка на пересечении горизонтальных лучей солнца, определяющих начало и окончание инсоляции без учета окружающей застройки. 5. Вредные последствия инсоляции и их предотвращение Инсоляции могут сопутствовать перегрев помещений вследствие избытка тепловой радиации и утомляющее действие солнечных лучей из-за блесткости ограждающих конструкций и оборудования. Поэтому в ряде случаев инсоляция не допускается (книгохранилища, горячие цехи, помещения для приготовления и хранения пищи) или должна быть ограничена. СНиП «Общественные здания» устанавливает, например, что ориентация окон помещений операционных и реанимационных залов должна приниматься на север, северо-восток и северо-запад, что позволяет легче создать оптимальный микроклимат в этих помещениях. Важнейшими средствами борьбы с избыточной инсоляцией являются: уменьшение площади светопроемов; объемно-планировочные решения зданий; средства озеленения (для одно-, двухэтажных зданий); правильная ориентация зданий по сторонам света; применение вентилируемых ограждающих конструкций (от перегрева); применение солнцезащитных устройств. Нормы проектирования жилых зданий определяют, что в районах со средней температурой июля 21° С и выше световые проемы в жилых комнатах и кухнях, ориентированные в секторе горизонта 200-290°, должны быть оборудованы наружной регулируемой солнцезащитой. Для общественных зданий, располагаемых в тех же районах, в помещениях с постоянным пребыванием людей и в помещениях, где по технологическим или гигиеническим требованиям не допускается проникновение солнечных лучей или перегрев помещения, оборудуются солнцезащитой проемы, ориентированные в пределах сектора 130-315°. Основными требованиями к солнцезащитным приспособлениям являются: ограничение инсоляции помещения в заданные часы в определенный период года; максимум светоотражения и светорассеивания; минимальная теплоемкость; обеспечение циркуляции воздуха по горизонтали и вертикали параллельно плоскости стены. Солнцезащитные устройства существенно влияют на общую освещенность: при солнечной погоде светорассеивание поверхностями может значительно повышать КЕО, а при пасмурной – существенно снижать его. Это влияние следует учитывать при расчете освещенности помещений. 1.4. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 1.4.1.Основные понятия и проектирование инсоляции Инсоляция - облучение прямыми солнечными лучами зданий, помещений и территорий, оказывающее световое, тепловое, ультрафиолетовое воздействие. В архитектуре инсоляция - определяющее условие формирования качеств объекта. Инсоляция влияет на формирование внешнего вида здания, на сочетание его и окружающей среды, на создание комфортных условий для людей. С учетом требований к инсоляции проектируют и застраивают города, размещают здания на генплане, подбирают их конструкции, решают объемно-планировочные вопросы, проектируют инженерно-техническое оборудование. Различают астрономическую, вероятную и фактическую инсоляцию. Астрономическая инсоляция определяется вращениями Земли вокруг Солнца и собственной оси, наклонённой под углом 23,5° к эклиптике[2]. Земному наблюдателю она представляется гармоническим колебанием положения солнечной параллели относительно небесного экватора с периодом в 365 суток и угловым фазовым смещением (склонением Солнца). Вероятная инсоляция зависит от состояния атмосферы и облачного покрова. Продолжительность вероятной инсоляции на территории Российской Федерации составляет около 50 % продолжительности астрономической инсоляции и определяется в большей степени высотой стояния Солнца. Фактическая инсоляция отличается от вероятной, так как определяется натурными наблюдениями и зависит: от ориентации и конфигурации застройки; формы и размеров оконных проёмов; положения расчётного помещения, балконов и лоджий.   Рис.23. Солнце. Инсоляция Солнце – жизненно важный элемент среды, в которой живет, работает и отдыхает человек. Освещая территорию, фасады и интерьеры зданий, лучи солнца определяют качество окружающей среды, оказывают влияние на микроклимат, на освещение и гигиену помещений, на выразительность архитектурных композиций и форм. Световой режим содержит два понятия: инсоляция и естественное освещение. Инсоляция - облучение помещений, зданий или территорий прямыми солнечными лучами. Под инсоляцией понимают и совокупность светового, ультра фиолетового и теплового действия солнца. Естественное освещение обеспечивается за счет инсоляции, и за счет рассеянного света от небосвода, отраженного от фасадов зданий, поверхности земли и т.д. В спектре прямой солнечной энергии, обеспечивающей инсоляцию, для архитектора наибольший интерес представляют три вида излучения: ультрафиолетовое излучение: излучение, длины волн монохроматических составляющих которого меньше длин волн видимого излучения и больше 1нм [2] (с длиной волны в пределах от 210-5мм до 0,410-3мм); нм=1/10000мм; видимый свет: излучения, которые непосредственно вызывают зрительное ощущение (0,410-3 мм…0,810-3 мм); инфракрасное излучение: излучение, длины волн монохроматических составляющих которого больше длин волн видимого излучения и меньше 1 нм [2] (0,810-3 мм40 мм). Мы рассмотрели эти излучения ранее. Влияние инсоляции на человека является и положительным и отрицательным в зависимости от интенсивности, продолжительности действия и времени действия солнца. Задача архитектуры состоит в том, чтобы архитектурно-планировочные и строительные средства использовали положительные функции солнца максимально и устранили отрицательное его воздействие на человека. Положительное действие инсоляцииопределяется бактерицидным, биологическим, психологическим, эстетическим и экономическим аспектами. В спектре ультрафиолетовой радиации содержаться излучения, оказывающие бактерицидное действие: под действием этого излучения погибают болезнетворные бактерии. При наличии инсоляции в помещении ускоряется процесс заживления ран, улучшается обмен веществ, уменьшаются сроки реабилитации при сердечно-сосудистой патологии, нервных заболеваниях. Это используется в лечебных и лечебно-профилактических целях. Под действием этих излучений в организме человека вырабатывается витамин D, необходимый для обмена кальция. Это оказывает влияние на работу мышечной, нервной и костной систем, изменение терморегуляции, дыхание и др. Витамина D, необходимого организму, образуется под действием ультрафиолетовых лучей больше. Тепловое (радиационное) воздействие на помещения через светопроёмы и на ограждающие конструкции зданий в холодное время года уменьшает расходы на отопление. При наличии инсоляции повышается производительность труда и работоспособность человека. Инсоляция оказывает психологическое действие, влияя на динамику распределения яркостей и цветностей, обеспечивает связь с внешним пространством. Эстетический эффект инсоляции: определяет характер тенеобразования при освещении зданий прямым солнечным светом. Зрение человека адаптировано к яркостным и цветовым контрастам, создаваемым солнцем в условиях конкретного климата: на севере предпочтительны мягкие и пастельные цветовые соотношения, на юге наоборот резкие контрасты и насыщенные цветовые соотношения. Эти контрасты неразрывно связаны с характером тенеобразования, который резко различается по геометрии и контрасту при переходе от севера к югу. Это определяет солнечный свет как архитектурную категорию, влияющую на выразительность пластического решения зданий. Отрицательное действие инсоляции проявляется в перегреве, блескости и разрушающем действии. Солнечные лучи, проникающие в помещение, отдают теплоту поверхностям пола, стен и оборудования, которые превращаются в источники излучения тепловой энергии. Это приводит к перегреву помещения (в летний период), вызывая ухудшение самочувствия людей. Перегрев также приводит к повышению расходов на вентиляцию и кондиционирование воздуха. Это касается и городов с высокоэтажной и плотной застройкой, преобладанием больших площадей асфальта. Солнечные лучи, попадая на поверхности под углом 27º, отражаются и вызывают блескость. Это приводит к утомлению зрения, дискомфорту. Снижается активность человека и ухудшается настроение. Физическое и химическое действие солнечных лучей оказывает вред в помещениях для хранения пищи, в музеях, книгохранилищах и др. Чрезмерная освещённость снижает восприятие формы и ощущение насыщенности цвета, способствует выцветанию поверхностей. Продолжительность инсоляции определяется (нормируется) с учетом общеоздоровительного, психофизиологического, теплового, бактерицидного действия и рассчитывается на тот период года, когда она наиболее полезна человеку и эффективна по астрономическим и природно-климатическим условиям конкретного климатического пояса. Дни, характеризующие инсоляцию для различных периодов времени года, принимают (по местному времени): 21 марта - день весеннего равноденствия; 21 июня - день летнего солнцестояния; 23 сентября - день осеннего равноденствия; 22 декабря - день зимнего солнцестояния. Нормирование инсоляции осуществляется только для весенне-осеннего периода. В зимний период инсоляция не нормируется. В условиях широты России время и интенсивность инсоляции в это время года уменьшаются и её полезные и вредные действия сокращаются. Выполнение требований норм осуществляется учетом ориентации по сторонам света и планировкой зданий и помещений. С 21 марта по 23 сентября нормируется следующая продолжительность инсоляции: а) для жилых и общественных зданий не менее 2,5 часов непрерывной инсоляции; б) для помещений здравоохранения, санаторно-курортных, отдыха, детских дошкольных учреждений, общеобразовательных школ и школ-интернатов, профессионально-технических училищ не менее 3 часов непрерывной инсоляции; в) для территорий детских игровых площадок, спортивных площадок и зон отдыха жилых домов, групповых площадок детских дошкольных учреждений, спортивной зоны, зоны отдыха и учебно-опытной зоны общеобразовательных школ и школ-интернатов, профессионально-технических училищ не менее 2,5 часов непрерывной инсоляции. Нормируемая продолжительность времени инсоляции должна быть обеспечена: в жилых домах не менее, чем в 1 жилой комнате для 1-3комнатных квартир; не менее, чем в 2-х жилых комнатах для 4комнатных квартир; в общежитиях не менее, чем в 60% жилых комнат (от общего их количества); в дошкольных учреждениях в игральных и групповых комнатах; в общеобразовательных школах, школах-интернатах, профессионально-технических училищах не менее, чем в 75% классов и спальных-игровых (от общего их количества); не менее, чем в 50% кабинетов и лабораторий (кроме кабинетов черчения, изобразительного искусства, информатики и вычислительной техники); в лечебно-профилактических учреждениях в палатах для туберкулёзных, инфекционных больных (инсоляция должна быть обеспечена не менее, чем для 90% от общего числа коек в отделении). Нормативная продолжительность инсоляции устанавливается на определенные календарные периодыс учетом географической широты местности. Приведем пример: центральная зона (58° с. ш.- 48° с. ш.) - с 22 марта по 22 сентября; Нормируемая продолжительность непрерывной инсоляции для помещений жилых и общественных зданий устанавливается дифференцированно в зависимости от типа квартир, функционального назначения помещений, планировочных зон города, географической широты для: Например, опять же для центральной зоны (58° с. ш. -48° с. ш.) - не менее 2 ч в день с 22 марта по 22. 1.4.2.Основные понятия и проектирование инсоляции На инсоляционный режим помещений помимо ориентации здания по сторонам света большое значение оказывает расположение здания на местности. Затеняющее влияние одного здания на другое зависит от конфигурации зданий и их высоты, а также от плотности застройки. Длина тени зависит от высоты здания, времени года и времени суток. Направление тени зависит от азимута солнца (рис.24). Архитектору приходится строить падающие тени от зданий на плане территории, учитывая движение в течение дня. Методы расчёта инсоляции: геометрические (пространственно-временные) определяют с какого направления и какой площади сечения, в какое время дня и года и на протяжении какого времени поступает (или не поступает) поток солнечных лучей; энергетические методы определяют плотность потока, создаваемую им облучённость и экспозицию в лучистых или эффективных (световых, эритемных, бактерицидных и др.) единицах измерения. Разработка методов в рамках разделов математики и физики завершена в 70-х гг. XX столетия. Сейчас существуют алгоритмы и компьютерные программы для расчета характеристик инсоляции и фотохимических и биологических эффектов от нее. Для определения координат Солнца на различных широтах и в требуемое время дня необходимы астрономические расчеты. В архитектурной практике разработаны звездные карты, по которым получают координаты Солнца по проекциям его траектории на горизонтальную плоскость. Условие инсоляции определяют методом проекции с числовыми отметками. Расчеты проводят на плане застройки с помощью накладного инсографика. Инсографик - горизонтальная проекция наклонной плоскости сектора небосвода. Учитывая инсоляцию, в том случае, если есть вероятность значительного ее превышения, необходимо спроектировать существующие средства солнцезащиты и светорегулирования. Солнцезащитные устройства подразделяются на три группы: архитектурно-планировочные; конструктивные (СЗУ); технические. Первая группа - средства, относящиеся к композиции застройки и благоустройству территории: совокупность архитектурно-планировочных мер; ориентация зданий по сторонам света, озеленение и обводнение территории, планировка застройки и зданий и Вторая группа подразделяется на подгруппы конструктивного характера: затеняющие элементы; солнцезащитные изделия из стекла и пленок; солнцезащитные устройства для территории. Затеняющие устройства: козырьки (сплошные и решетчатые), жалюзи (горизонтальные и вертикальные), экраны, ставни, маркизы, шторы и др. Третья группа относится к средствам обеспечения искусственного микроклимата технического характера. Представляют стекла и стеклянные изделия: солнцезащитные, теплопоглощающие, светорассеивающие и др Важнейшие функции СЗУ заключаются в следующем: защита помещений от перегрева в летние месяцы, снижение яркости световых проёмов и устранение прямой и отражённой блескости, изменение распределения световых потоков, проникающих в помещение. К солнцезащитным средствам предъявляются требования: архитектурно- технологические; функционально-технологические; технико-экономические. К первой группе средств предъявляются требования: соответствие рациональной ориентации зданий по сторонам горизонта, назначению и масштабу здания, размерам, виду заполнения и конструктивному решению светопроемов, эксплуатационным и эргономическим условиям цветовому решению интерьера. Ко второй группе требования связаны с обеспечением оптимальных светотехнических, теплофизических и аэрационных характеристик, различающихся в зависимости от назначения зданий: обеспечение нормируемого уровня освещенности и УФ облученности помещений, защиты от слепимости при инсоляции светопроемов, равномерного распределения света по помещению, удовлетворительной видимости через заполнение светопроема и зрительной инсоляции помещения извне: обеспечение защиты от перегрева солнечной радиацией в жаркий период суток и года допустимой амплитуды колебаний температуры воздуха в помещениях и на территории; Обеспечение необходимого проветривания помещения и территории в дневное и ночное время в зависимости от их назначения. К третьей группе относятся требования: обеспечение стандартизации элементов СЗУ, а также допустимых стоимости 1 м2 площади здания и доли затрат на общестроительные работы, повышение производительности труда при наименьшем зрительном утомлении работающих, снижение искусственных расходов при помещении искусственных средств регулирования микроклимата. Моделирование инсоляции занимает важное место при проектировании и реконструкции исторической застройки городов, насыщенной зданиями разной и сложной конфигурации. Существующие графические методы оценки условий инсоляции зданий и территорий (например с помощью инсографиков, климаграмм, ЭВМ и т.п.) вызывают трудности и затраты времени. Тогда применим метод моделирования условий инсоляции на макетах застройки, который предложил Л. Л. Дашкевич. Им разработана установка для моделирования условий инсоляции на макетах застройки, помещений и СЗУ: «Инсолятор НИИСФ». На установке визуально оценивается ход светотеневых градаций на земле, фасадах зданий или в помещениях и эффективность солнцезащитных устройств. Экспериментально выделяется оптимальное по условиям инсоляции решение градостроительной ситуации или пластики фасада здания. Рациональное применение нормирования инсоляции застройки приводит к повышению ее плотности на 8-10%, экономии городских территорий и более широкому применению экономичных домов меридиального типа. На экономике жилищного строительства сказывается постепенное изъятие из перечня проектов наиболее экономично, но маломаневренных меридиальных домов с широким корпусом. Стоимость 1 м общей площади в сопоставимо в условиях по средней площади квартир в широтной секции на 3,5-4 % выше, чем в меридеальной, а эксплуатационные затраты выше на 9-17 %. Преимущество меридиальных жилых зданий с широким корпусом заключается в сокращении их общей протяженности. На 150 м2 общей площади сокращение протяженности зданий составляет 170м. Негативные отношение к солнцезащите как фактору, удорожающему строительство, объясняется отсутствием соответствующих знаний и технической базы. Экономическую эффективность СЗС целесообразно определять по минимуму приведенных затрат и повышению производительности труда в помещениях с солнцезащитой. Применение СЗС увеличивает единовременную стоимость сооружения, но окупается снижением расходов на вентиляцию и искусственное охлаждение воздуха и т.п. Установка СЗС в светопроемах снижает зрительное утомление и повышает производительность труда. Надо учитывать в солнцезащите, что применение массивных и теплоёмких затеняющих экранов, монолитно связанных с основной ограждающей конструкцией, негативно влияют на действие инсоляции. Такие экраны аккумулируют солнечное тепло и путём теплообмена со стеклом и стеной передают его в помещение. Также нежелательно применение солнцезащитных устройств из стекла, пластмасс и плёнок, когда светопроем заполняется полностью этим изделием. Ограничивается связь с внешним пространством, а яркость заполнения при инсоляции превышает допустимую, а также эти материалы не пропускают благоприятный спектр солнечной радиации. Необходимо применять средства солнцезащы городских территорий и площадок для отдыха, спорта и солнцелечения в санаториях и на курортах. Заключение Свет играет важнейшую роль в жизнедеятельности человека. Он участвует в обеспечении нормального психофизиологического состояния человека; создает освещение рабочего места, обеспечивая возможность выполнения каких-либо работ; естественный свет обладает оздоровительными и бактерицидными свойствами. Ритм естественного света диктует образ жизни людей. Естественное и искусственное освещение влияют также на архитектурно-художественные качества зданий. Наряду с этим освещение требует существенных затрат: высокая стоимость остекления (и источников искусственного света), затраты на очистку и ремонт световых проемов, теплопотери через них приводили к тому, что иногда производственные здания (а в некоторых странах даже школы) строились без естественного света. В этой связи основной задачей строительной светотехники является исследование условий, определяющих создание оптимального светового режима в помещениях и разработка архитектурных и конструктивных мероприятий, обеспечивающих этот режим. Задачи по проектированию освещения помещений решаются совместно архитекторами, инженерами-строителями и инженерами-светотехниками. Источники информации: http://www.spravkoved.ru http://www.hotimsvoydom.ru http://otdelka.msk.ru/articles http://ru.wikipedia.org |