Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Суханов И.С. Лучистая энергия солнца и архитектура (на примере Средней Азии)

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
23.57 Mб
Скачать

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОЕКТНЫЙ И НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГЕНЕРАЛЬНОГО ПЛАНА

Доктор архитектуры И. С. СУХАНОВ

ЛУЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА

ИАРХИТЕКТУРА

(НА ПРИМЕРЕ СРЕДНЕЙ АЗИИ)

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ФАН» УЗБЕКСКОЙ ССР ТАШКЕНТ-1973

 

 

 

 

УДК

721:628.9

С у х а н о в И. С. Лучистая

энергия солнца

и архитектура

(на примере

едней

Азии). Табл.14, рис. 130, библ.154

назв., с т р . 224.

 

Монография содержит научно-обоснованные методы и рекомендации,

позволяющие правильно оценивать и комплексно учитывать

лучистую

энергию

солнца в

процессе

архитектурного

проектирования.

 

В работе предложены новые методы расчета инсоляции;

установлен

новый критерий оценки естественного освещения; разработана

методика

расчета

освещения

с учетом

инсоляционной

составляющей;

выполнены

комплексные исследования эффективности средств естественного и искус­

ственного регулирования летнего микроклимата; выявлены

закономерно ­

сти, связывающие видимость

и восприятие

архитектурных

ф о р м

и цвета

с условиями освещения.

 

 

 

 

 

Монография

рассчитана

на

широкий

круг архитекторов,

строи ­

телей и всех,

интересующихся

проблемой

взаимосвязи

архитектуры и

лучистой энергии солнца. Книга может служить учебным пособием для

студентов архитектурных и строительных

факультетов.

О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р

доктор технических

наук, профессор А. Б. А Ш Р А Б О В

3-2-1

 

Игорь Семенович СУХАНОВ

Лучистая энергия солнца и архитектура

Рекомендовано к печати Учеными советами Московского

архитектурного

и Ташкентского политехнического

институтов

 

 

Редактор

И. Н. Б о е в

а

 

 

 

 

Технический

редактор

М. И. С у х а р е в а

 

 

Корректор

 

Л . Г у р ь я н о в а

 

 

 

Р 05297. Сдано в набор 21/FV-72 г. Подписано к печати 8/IV-73 г.

Формат 70—90Ѵ1 в . Бумага

тип. №

1. Бум. л. 7,0.

Печ. л.

16,38. Учетн.

изд. л. 15,0.

Издательский

номер

В-1146. Тираж

1000. Заказ 831.

Цена 1 р.

50 к.

 

 

 

 

 

Адрес издательства: Ташкент, ул. Гоголя, 70.

 

 

Адрес

типографии Издательства UK Узбекистана, Ташкент,

 

 

 

„Правда

Востока", 26.

 

 

В в е д е н и е

Программа КПСС поставила перед архитекторами и строите­ лями задачи дальнейшего улучшения условий труда, быта и отдыха советских людей, обеспечения в зданиях различного назначения благо­ приятной обстановки для пребывания человека. Для достижения этого необходимо в процессе проектирования предусматривать в зданиях максимум удобств, соответствие внутреннего режима помещений сов­ ременным гигиеническим и техническим требованиям.

При решении этой проблемы большое значение имеет всесторонний учет природных факторов, среди которых важное место занимает лучис­ тая энергия солнца. Лучи солнца, проникая в помещения через светопроемы, воздействуя на наружные ограждающие конструкции, осве­ щая фасады и интерьеры зданий, в значительной мере определяют жиз­ ненную среду человека, существенно влияют на внутренний микрокли­

мат, условия естественного освещения, общее

гигиеническое состояние

помещений, художественную выразительность

архитектурных форм.

В зависимости от интенсивности, продолжительности, спектрально­

го состава, преобладания прямых или рассеянных лучей и других при­ чин, влияние облучения может быть положительным или отрицатель­

ным.

Одна из

задач архитектуры — максимально использовать

полез­

ные

свойства

природных факторов,

включая лучистую

энергию

солнца,

и свести до минимума возможные

неблагоприятные

воздействия. Для

этого при проектировании зданий

необходимо предусматривать

комп­

лекс специальных мер, характер которых должен быть увязан с особен­ ностями инсоляционного режима местности.

Инсоляционный режим Средней Азии очень своеобразный: макси­ мальная на территории СССР вероятность и продолжительность солнеч­ ного слияния, наибольшая прямая и суммарная радиация, незначи­ тельная рассеянная радиация и т. д.

3

Важное место среди требований к архитектуре, обусловленных инсоляцнонным режимом, занимает борьба с летним перегревом, который вызывают интенсивная тепловая радиация и высокая температура воз­ духа. Малая облачность, обилие прямых солнечных лучей, большая роль отраженного света и другие особенности светового климата тре­ буют особого подхода к решению естественного освещения помещений. Несмотря на мощный поток радиации, нельзя забывать о необходимос­ ти обеспечения достаточного ультрафиолетового (УФ) облучения по­ мещений. Особенно это относится к крупным городам и промышленным районам, где из-за загрязнения воздуха снижен приток биологически активных солнечных лучей.

Высокое положение солнца над горизонтом, значительная контраст­ ность природного освещения и большая яркость поверхностей, освеща­

емых прямыми

лучами солнца, существенно влияют на

распределение

H характер светотени и, в конечном счете, на видимость и восприятие

архитектурных

форм и цвета. В таких условиях большим

своеобразием

должны отличаться способы использования света для архитектурно-ху­

дожественных

целей. Особенности

естественного

освещения необходимо

принимать во

внимание при решении пластики

и профилировки архи­

тектурных объемов и деталей, при применении

цвета.

Развиваясь и видоизменяясь

под влиянием

социально-экономичес­

ких, идеологических, технических и других исторических факторов, ар­ хитектура вместе с тем всегда сохраняет некоторые черты, обусловлен­ ные местными естественными условиями.

На протяжении веков в архитектуре Средней Азии вырабатыва­ лись своеобразные приемы учета специфики местного инсоляционного режима, однако учитывались не все его стороны; усилия зодчих были направлены, главным образом, на обеспечение благоприятного летнего микроклимата помещений.

В результате непрерывного роста производительных сил страны, повышения благосостояния и культуры народа, развития науки совер­ шенно иными стали запросы трудящихся, эстетические требования к архитектуре, гигиенические требования к внутреннему режиму помеще­ ний, включая микроклимат, условия естественного освещения, санитар­ ное состояние. Изменились типы и структура зданий. Применяются но­ вые материалы и конструкции. Это привело к тому, что большинство старых способов регулирования воздействия лучистой энергии солнца на здания или вообще нельзя использовать в современном строительст­ ве, или же они не могут дать желаемого эффекта в новых условиях.

Генеральной схемой размещения производительных сил страны предусмотрено ускоренное экономическое развитие восточных районов, и в частности Средней Азии, где сосредоточены неисчерпаемые энерге­ тические и минерально-сырьевые ресурсы. Как показала перепись

4

1970 г., за последние 11 лет в среднеазиатских республиках наибольший по стране прирост населения. В связи с этим в Средней Азии ведется грандиозное строительство, осваиваются огромные площади неиспользовавшихся ранее земель. Возникло много новых социалистических го­ родов и среди них такие крупные, как Чирчик, Ангрен, Навои, Алма­ лык. Реконструируются старые города. Успешно решается жилищная проблема, возводится большое количество общественных и производст­ венных зданий с максимумом удобств и новейшим оборудованием. Од­ нако внутреннему режиму помещений уделяется недостаточно внимания. В частности, микроклимат, условия естественного освещения во многих случаях оставляют желать много лучшего.

В летний

период большинство зданий недопустимо перегреваются,

в помещениях

наблюдается неравномерная освещенность, блескость,

высокая контрастность, а нередко и недостаточный уровень освещения. Это неблагоприятно сказывается на производительности труда, услови­ ях быта, отдыха и, что самое главное,— на здоровье людей. Необходи­ мо устранить такое положение и в первую очередь в тех зданиях, ко­ торые проектируются сейчас и будут служить при коммунизме. При этом в некоторых случаях необходимы дополнительные затраты, но они способны дать такой моральный и материальный эффект, что в конеч­ ном счете, общество получит от этого только пользу.

Проектировщики ищут (новые приемы отражения особенностей ин-

соляцнонного режима

в архитектуре. Но хорошие результаты

могут

быть получены только

при всесторонней оценке эффективности

средств

регулирования инсоляции в стадии проектирования. Для этого необхо­ димы разнообразные расчеты и графические построения. Вычисления

должны базироваться

на объективных

данных о инсоляционном режи­

ме местности, а воздействие солнечной

радиации на здания

необходимо

рассматривать

комплексно.

 

 

Тенденции

к увеличению площади

светопроемов и дальнейшему

облегчению наружных

ограждающих конструкций требуют

особенно

внимательного подхода к решению вопросов учета воздействия лучис­ той энергии солнца на здания. Простота и строгость форм современ­ ной архитектуры предопределяют повышенную роль светотени и цвета, как средств художественной выразительности.

Можно с уверенностью сказать, что большое практическое значе­ ние всестороннего учета фактора инсоляции в комплексе задач, реша­ емых в процессе архитектурного проектирования, сейчас ни у кого не

вызывает

сомнения.

 

Как

показал анализ зданий и проектов, выполненных за послед­

ние годы в Средней

Азии, вопросы учета инсоляционного режима иног­

да еще решаются интуитивно, без надлежащих расчетных обоснований. Нередко, увлекаясь модой, некритически заимствуя приемы борьбы с

5

перегревом из архитектуры стран с

тропическим климатом,

архитекто­

 

ры не вникают в функциональную

сущность

перенимаемых

средств

и

 

их пригодность для конкретных климатических условий Средней

Азии,

 

не учитывают, что меры, эффективные в экваториальных широтах с

 

очень высоким положением солнца, жарким, влажным летом и мягкой

 

зимой, далеко не всегда могут быть

оправданы

в

континентальных

 

районах с сухим

климатом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Встречаются примеры недооценки, или же наоборот,

переоценки

 

таких средств регулирования воздействия лучистой энергии солнца на

 

здания, как ориентация светопроемов, солнцезащита, высота помеще­

 

ний, теплоустойчивость

наружных

ограждающих

конструкций

и

др.

 

Все это приводит к ошибкам,

которые трудно

или

вообще

невоз­

 

можно исправить после осуществления зданий в натуре. Такое положе­

 

ние объясняется, на наш взгляд тем,

что

архитекторы

не имеют

в сво­

 

ем распоряжении достаточно точных и простых, пригодных для широ­

 

кой практики методов учета местных особенностей инсоляции, не рас­

 

полагают необходимыми

данными

о

многих

элементах

радиационного

 

режима Средней Азии. Строительные Нормы и Правила охватывают и

 

регламентируют далеко не все требования, которым должны

отвечать

 

здания, строящиеся на юге СССР

в

условиях интенсивной

инсоляции.

 

Необходимо отметить также недостаточную научную обоснованность

 

ряда пунктов СНиП, касающихся

решения

теплоустойчивости

наруж­

 

ных ограждений, ориентации светопроемов, расчета и нормирования ес­

 

тественного освещения и некоторых

других вопросов при проектирова-

8

нии зданий для специфических условий Средней Азии.

 

 

 

 

 

 

 

И?учение лучистой энергии солнца в связи с задачами

архитектур­

 

ного проектирования началось несколько десятков лет назад. Теорети­

 

ческие и экспериментальные исследования в области инсоляции и есте­

 

ственного освещения, выполненные в нашей стране, обобщены в цикле

 

капитальных трудов проф. H. М. Гусева [24, 25], а также в моногра­

 

фиях и статьях

Л. Л. Дашкевича [31], А. У. Зелеико,

И. К.

Разумова,

 

П. Ю. Гамбурга, Б. А. Дунаева,

Д. С. Масленникова,

Д. В. Бахаре-

 

ва, Н. Г. Уманского и др. В них изложены методы геометрических и

 

энергетических

расчетов

инсоляции

зданий,

рассмотрены

 

принципы

 

солнцезащиты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретические основы учета воздействия солнечных лучей на на­

 

ружные ограждающие конструкции изложены в трудах О. Е. Власова,

 

А. В. Лыкова, А. М. Шкловера, В. Н. Богословского и других авторов.

 

Разработке методики натурных теплофизических исследований, экспе­

 

риментальному изучению микроклимата зданий в условиях летнего пе­

 

регрева и влиянию

на

него различных

факторов

посвящены

работы

 

Б. Ф. Васильева.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Большой вклад

в исследование УФ климата и его использование в

 

б

строительстве внесли В. А. Белинский, H . М. Данциг, А. П. Парфенов, Н. Ф. Галаним.

В нашей стране изданы книги Л. Н. Кисселевича, В. А. Коссаков-

ского,

О. И. Ржехинон [53], В. Л. Ворониной [15], а также ряд ста­

тей, в

которых обобщаются

опыт

проектирования

и строительства в

районах с жарким климатом.

 

 

 

 

 

Проблеме взаимосвязи архитектуры н лучистой энергии солнца не­

мало

работ

посвящено

за рубежом.

Большой интерес

представляют

труды

М.

Фрая и Д.

Дрю

[140],

Д.

Окли [150],

Д.

Н. Дар [137],

Ф. Тонне [153] и других исследователей. Отдельные книги иностран­ ных авторов по этим вопросам переведены на русский язык, как напри­ мер, Р. Кадьерга, Дж . Э. Аронина.

Однако во всех перечисленных трудах

отечественных и зарубеж­

ных исследователей вопросы инсоляции,

естественного освещения и

Уф облучения зданий анализируются для условий, существенно отли­ чающихся от среднеазиатских. Только за последние годы появились работы, в которых рассматриваются отдельные стороны учета тепловой радиации при проектировании зданий на территории Средней Азии. В изучение летнего микроклимата и эффективности средств борьбы с пе­ регревом зданий внесли вклад экспедиции центральных научно-иссле­ довательских институтов [9, 44 и др.]. Взаимосвязи тепловой радиации и внутреннего режима помещений, теплоустойчивости наружных ограж­ дений посвящены работы А. В. Ершова, Е. И. Угрюмова, Ф. Ф. Хайрутдиновой и ряда других авторов.

Менее изученной теме естественного освещения и УФ облучения помещений в условиях Средней Азии посвящены статьи H. Н. Киреева, Н. В. Оболенского, С. В. Сваричевского. Вопросы контроля за солнеч­ ной энергией затронуты в трудах Л. Н. Воронина, В. Л. Ворониной,

Н. М. Бачинского, Г. А. Пугаченковой, посвященных

истории архитек­

туры Средней Азии, а также в

статьях Т. Рапопорт,

И. А. Мерпорта

и других авторов, обобщающих

опыт современного

строительства и

проектирования. В работах такого характера рассматриваются лишь не­ которые тенденции в развитии архитектуры, связанные с лучистой энер­ гией солнца, но не затрагиваются методы расчетов, не приводятся ко­ личественные закономерности, с помощью которых можно было бы дать объективную оценку различным приемам достижения оптимальной ин­ соляции.

В литературе достаточно полно представлены сведения по тепло­ вой радиации и температурному режиму Средней Азии, учет которых необходим в строительстве. Отдельные элементы светового и УФ кли­ мата Средней Азии, представляющие интерес для архитектурного про­ ектирования, исследовались И. Н. Ярославцевым и Е. А. Лопухиным.

Однако многие принципиальные вопросы, связанные с методами

7

расчета и нормирования инсоляции, естественного освещения и УФ об­ лучения зданий, а также касающиеся оценки эффективности мер регу­ лирования воздействия лучистой энергии солнца на внутренний режим помещений в специфических условиях Средней Азии, не решены или требуют уточнения. В литературе совершенно не отражены вопросы ви-

Рис. 1. Пути влияния лучистой энергии солнца на Ьнутренний режим помещений.

8

димости и восприятия архитектурных форм и двета в светоклиматических условиях Средней Азии. Наконец, нет ни одной работы, в которой были бы комплексно рассмотрены пути достижения оптимальной инсо­ ляции с учетом ее тепловых, светотехнических и гигиенических качеств при проектировании зданий в Средней Азии.

Рис. 1 свидетельствует, что одни и те же архитектурно-строитель­ ные факторы определяют влияние тепловой радиации, светового и УФклимата местности на микроклимат помещений, условия их естествен­ ного освещения и УФ облучения. На схеме не отражена зависимость эстетического восприятия архитектурных форм, пластики и цвета от та­ ких составляющих светового климата, как высота солнца, формообра­ зующие качества (контрастность) природного освещения, абсолютные величины освещенностей и т. д. Таким образом, в действительности взаимосвязь между архитектурой и лучистой энергией солнца значи­ тельно сложней и многообразней. Этот пример лишь подтверждает не­ обходимость комплексного подхода к учету инсоляционного режима при проектировании зданий.

Цель данной работы состоит в том, чтобы дать архитекторам, проек­ тирующим здания для Средней Азии, научно обоснованные методы и рекомендации, позволяющие правильно оценивать и комплексно учиты­ вать воздействия лучистой энергии солнца.

Естественно, что в одной книге нет возможности исчерпать сполна содержание столь большой, многогранной темы и рассмотреть в дета­ лях все затронутые взаимосвязи, поэтому основное внимание уделено решению некоторых узловых вопросов. Проблема инсоляции в решении градостроительных задач должна послужить предметом самостоятель­ ного исследования.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ