Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 384

варьировать объемно-планировочные решения из-за наклона поверхности "искусственной Земли".

Инсолятор снабжен специальным кронштейном для крепления фотоап­парата в зенитном над инсолируемым макетом положении, что позволяет по­лучать кинограммы суточного хода ус­ловий инсоляции исследуемой градо­строительной ситуации, здания или помещения.

Моделирование условий инсоляции застройки производится на модели по­мещения СЗУ или макета застройки в наиболее удобном масштабе путем освещения лучами "искусственного Солнца", установленного с угловыми координатами относительно макета, соответствующими заданными часам суток, месяцу года и географической

широте. Эти данные определяются по солнечным картам или справочникам. На установке можно визуально оце­нить ход светотеневых градаций на земле, фасадах зданий или в помеще­ниях и эффективность солнцезащит­ных устройств. Таким образом экспе­риментально выделяется оптимальное

по условиям инсоляции решение гра­достроительной ситуации или пласти­ки фасада здания.

Описанная экспериментальная ус­тановка, как и ее известные аналоги, имеет существенный недостаток: она обеспечивает лишь моделирование прямых солнечных лучей. Это значи-

385 Часть I J. Архитектурная светология

тельно ограничивает ее возможности и не позволяет создавать подобие при­родного суммарного солнечного осве­щения. Такие условия можно полу­чить на "искусственных небосводах" НИИСФ (варианты показаны на рис. 5.25).

Основная экспериментальная ус­тановка размещается в блоке "небо-Солнце—Земля". Прежде всего в этом небосводе — "Гелиоклиматроне" воз­можно крупномасштабное моделирова­ние, которое значительно повышает достоверность результатов исследова­ний и впервые открывает возможность введения в модель человека-наблюда­теля: Это обеспечивается размерами небосвода (внутренний диаметр 16 м) и моделей (до 4x4x3 м). На таких мо­делях можно проводить комплексные исследования по вопросам естествен­ного и совмещенного освещения, ин­соляции, солнцезащиты, цветового ре­шения интерьера, пластики фасадов, зрительной работоспособности в свето-

цветовой среде, характерной для раз­ных климатических районов.

Эти возможности обусловлены че­тырьмя основными особенностями обо­рудования небосвода: моделированием облачного и ясного неба, наличием "Солнца" с различными координатами на небосводе, вращающейся поверхно­стью "Земли" и светящей подстилаю­щей поверхностью. Практически такой небосвод с автоматизированной систе­мой управления может обеспечивать исследовательские потребности всех светотехнических лабораторий. По су­ществу, в "Гелиоклиматроне" можно проводить совместные светотехниче­ские, психоэстетические и гигиениче­ские исследования восприятия челове­ком окружающей световой среды. А это уже путь к ее оптимизации.

Такое моделирование среды в об­ласти видимой радиации Солнца дает в руки архитектора уникальный "ин­струмент" для прогнозирования и оценки качества архитектуры, повы­шения выразительности пространства и форм (пластики, силуэта, яркостно-цветовых соотношений и динамики их распределения в поле зрения), опти­мальной связи интерьеров с внешним пространством, "вписывания" архитек­туры в конкретные природные условия и устранения стрессовых состояний че­ловека при световом дискомфорте.

Достоинство такого "инструмента" также в том, что он позволяет по­ставить комплексные исследования критериев оценки достаточности осве­щения зданий и помещений, оценива­емой не по зрительной работоспособ­ности, а по психологическим факто­рам.

Этот важный вопрос имеет прямое отношение к формированию архитек­турного образа жилища в северных, центральных и южных районах стра­ны, его комфортности. От его решения зависит экономичность жилых секций, особенно плотность городской застрой-

ки современными многоэтажными до­мами.

При включении ультрафиолетовых источни­ков света, близких к УФ-спектру Солнца (с учетом специальных мероприятий по технике безопасно­сти), можно изучать оздоровительный и санирую­щий эффекты биологического действия УФ-облу-чения при планировке и застройке городских про­странств и при обеспечении их необходимой сум­марной солнечной радиацией (инсоляцией), восполняя УФ-недостаточность в северных райо­нах и ограничивая на юге УФ-переоблученность.

Такие эксперименты в сочетании с разверну­той сетью натурных измерений спектрального со-

става солнечной радиации, поступающей в за­стройку в различных районах страны (МАрхИ, НИИСФ, МГУ им. М.В. Ломоносова и ИОиКГ им. А.Н. Сысина), позволяют решить одну из важ­нейших проблем архитектурной и гигиенической науки: разработать систему энергетического и ги­гиенического дозирования ультрафиолетовой, ви­димой и тепловой солнечной радиации (баланс ко­личества инсоляции), поступающей в городские пространства и здания.

Пути развития экспериментальной базы не ограничиваются лабораторны­ми установками. Все, что получено в результате лабораторных исследова-

16 3-1008

ний, должно быть проверено в натур­ных условиях.

С этой целью разрабатываются со­ответствующие экспериментальные ус­тановки и сооружения. В частности, для проверки рекомендаций по осве­щению, инсоляции, свето- и теплоза­щите и аэрации проектируется уста­новка "Искусственная Земля", пред­ставляющая собой вращающуюся и на­клоняющуюся платформу диаметром 20 м для установки натурной модели здания любого назначения, в которой могут располагаться наблюдатели. Ус­тановка позволит проводить комплек­сные натурные исследования в усло­виях солнечного освещения, характер­ного для любых географических рай­онов страны.

Еще большее значение для разви­тия архитектурной экологии имеют экспериментальные установки "видео-макетоскопии", разработка которых ведется в МАрхИ.

5.5. Экономическая эффективность нормирования инсоляции и солнцезащиты

Инсоляция. По данным Глав-мосархитектуры и ЦНИИЭП жилища, рациональное применение нормирова­ния инсоляции застройки приводит к повышению ее плотности на 8—10%, экономии городских территорий и бо­лее широкому применению экономич­ных домов меридионального типа.

На экономике жилищного строи­тельства отрицательно сказывается по­степенное изъятие из перечня проек­тов наиболее экономичных, но мало­маневренных меридиональных домов с широким корпусом.

Стоимость 1 м общей площади в сопоставимых условиях по средней площади квартир в широтной секции на 3,5—4% выше, чем в меридио­нальной, а эксплуатационные затраты выше на 9—17%. Приведенные затра­ты по широтной секции на 6% выше, чем по меридиональной с преоблада­нием двухкомнатных квартир и на 8% выше, чем по меридиональной секции с преобладанием трехкомнатных квар­тир.

По данным ЦНИИПградострои-тельства, преимущество меридиональ­ных жилых зданий с широким корпу­сом перед широтными зданиями с уз­ким корпусом заключается в сокраще­нии их общей протяженности, что позволяет при одинаковой длине зда­ний уменьшить их число и, следова­тельно, число строительно-монтажных площадок. На 150 тыс.м² общей пло­щади сокращение протяженности зда­ний составляет 170 м.

Общая оценка экономической эф­фективности нормирования инсоляции застройки производилась по методике проф. В.А. Варежкина путем расчетов сравнительного экономического эф­фекта по приведенным затратам в виде единовременных и текущих расходов по сравниваемым вариантам, приве­денным к размерности единовремен­ных затрат.

Срок эффективного применения норм инсо­ляции был принят равным 5 годам, поэтому при оценке экономического эффекта за весь период действия нормативов в соответствии с действую­щими методическими положениями затраты кор­ректировались с помощью величины t, характери­зующей отдаленность затрат:

£= 1/(1 + Ал)', (5.3)

где Ад — коэффициент приведения, равный 0,08; t — срок отдаленности затрат от текущего пе­риода, годы.

В НИИПИ Генплана г. Москвы было определено, что рациональное применение норм инсоляции позволяет повысить плотность жилого фонда на 8—12%. По ряду причин было при­нято, что только половина из разуп­лотненных районов застройки может быть реконструирована путем допол-

нителыюго ввода новых зданий и над­стройки существующих, поэтому в расчетах был применен коэффициент К\ = 0,5. Было учтено также, что не весь экономический эффект может быть получен за счет новых норм ин­соляции, а лишь часть его в размере 0,1, обусловленная повышением плот­ности жилого фонда в среднем на 10%. Поэтому в расчетах был приме­нен также коэффициент Кг - 0,1.

Солнцезащита. Негативное отно­шение к солнцезащите как фактору, удорожающему строительство, объяс­няется в основном отсутствием соот­ветствующих знаний и технологиче­ской базы.

Экономическую эффективность СЗС целесообразно определять по ми­нимуму приведенных затрат и повы­шению производительности труда в помещениях с солнцезащитой. Мето­дика этих расчетов была разработана в НИИСФ и МАрхИ¹.

Применение СЗС увеличивает еди­новременную стоимость сооружения. Однако, как показали исследования, реальная стоимость борьбы с тепловым и световым дискомфортом в помеще­ниях современных зданий настолько велика, что применение рациональных СЗС окупается за счет снижения экс­плуатационных расходов на вентиля­цию и искусственное охлаждение воз­духа, повышения производительности труда и качества продукции.

Установка СЗС в светопроемах способствует снижению зрительного утомления и повышению производи­тельности труда и качества продукции как в южных, так и в центральных светоклиматических районах. В произ-

'Варежкин В.А., Оболенский Н.В., Шемя­кин Д.Д., Кулагина Т.Б. Руководство по технико-экономической оценке солнцезащитных средств в зданиях различного назначения. — М.: Стройиздат, 1983.

водственных зданиях, где производятся точные зрительные работы, СЗС по­зволяют снизить зрительное утомление на 30—50%, повысить производитель­ность труда на 5—10%, снизить брак продукции на 20—40%.

Экономическая оценка эффектив­ности применения СЗС производилась на основании сопоставления приведен­ных затрат на естественное освещение зданий с солнцезащитой и без нее.

Приведенные затраты на светопроем £_Сп представляют собой сумму себестоимости возведе­ния конструкций и текущих эксплуатационных расходов, приведенных к размерности единовре­менных затрат в соответствии с нормативным ко­эффициентом эффективности:

£сп~Ссп £н + Я_сп, (5.4)

где Ссп — единовременные затраты (себестоимость строительно-монтажных работ) на устройство све­топроема, сопряженных конструкций, систем вен­тиляции и кондиционирования, зависящих от вида светопроема (руб/м² светопроема); £ н — норма­тивный коэффициент эффективности капиталь­ных вложений; Иса — издержки в сфере эксплуа­тации светопроема и сопряженных устройств за срок их службы (руб/м² светопроема).

Результаты расчетов приведенных затрат на различные варианты регулирования микроклима­та в помещениях приведены в табл. 5.5 (в ценах 1985 г.).

В варианте 2 с помощью вентиляции невоз­можно удалить избытки тепловой солнечной ради­ации за счет забора внешнего воздуха в жаркий период с температурой, превышающей допусти­мую.

Итак, со всех точек зрения (гиги­енической, функциональной, эстетиче­ской и экономической) солнцезащита является неотъемлемым и эффектив­ным элементом архитектуры, поэтому массовый выпуск отечественной про­мышленностью рациональных солнце­защитных средств следует признать необходимым, а архитекторы-профес­сионалы должны всячески содейство­вать этому.