Раздел 3. Элементы климатологии.
3.1. Метеорологические факторы и их влияние на строительство.
Основы строительной физики содержат теоретические и практические методы формирования архитектуры и интерьера под действием солнечного и искусственного света, цвета, тепла, движения воздуха, его влажности, а также звука. Изучая природу восприятия этих факторов человеком, необходимо учитывать социологическую, гигиеническую и экономическую стороны вопроса.
Таким образом, можно утверждать, что основы строительной физики – фундамент, на котором разработаны важнейшие положения строительных требований, регламентирующих разработку проектов и их исполнение.
Строительная физика находится на стыке астрономии, метеорологии, климатологии, оптики; при этом не следует упускать её связь с гигиеной, эстетикой, медициной, а также экономикой.
Создаваемые города, здания, их интерьер определяют судьбу человека и существование окружающей природы. История человечества, научно-технический прогресс, демографические проблемы, массовое индустриальное строительство породили ряд проблем.
Исторически города южных сухих районов состояли из «зданий-термосов», имеющих массивные стены, но малые окна. Для влажных районов присуща открытая планировка с тонкими стенами и хорошим проветриванием. Южным районам присуще большое количество солнечных дней, что приводит к контрастному сочетанию ярких цветов. В северных и центральных районах небо облачное и пасмурное, в итоге создалось преобладание пастельных тонов и достаточно массивных стен помещений.
Вместе с тем созданы новые материалы, родились технические новшества, новые отрасли промышленности и транспорт; зародился энергетический кризис, появились проблемы передачи цвета, борьбы с шумами, необходимость искусственно создавать комфортные условия, способствующие сохранению здоровья, повышению производительности труда.
Современная архитектура и строительство утратили связь с национальными и региональными традициями. Рациональное использование солнечного света и его энергии позволяет бороться с потерями тепла и холода, влияющими на стоимость эксплуатации зданий; приходится учитывать плотность застройки, ориентацию зданий по сторонам горизонта
Метеорология прежде всего говорит о климате и необходимости его учитывать при проведении проектных работ и оборудовании интерьера любых типов зданий.
Климат – многолетний режим погоды в данной местности. Веками накапливался опыт регулирования микроклимата помещений. Определяющую роль играет климатическая типология жилища. В жилище человек проводит большую часть своего времени; жилище эксплуатируется в течение всего года, всего времени суток, оно непосредственно связано с внешней средой наличием балконов, форточек и т.п.
Рис.1 Способы отдачи человеком тепла в окружающую среду:
1 - конвекцией;
2 - кондукцией;
3 - радиацией или излучением;
4 - испарением.
Важнейшими климатическими факторами для архитектора, строителя, интерьерщика являются:
1. Солнечная радиация на разных широтах при безоблачном небе или при облаках за разные сроки.
2. Температурные факторы.
3. Влажностные факторы, количество осадков за год, месяц, сутки.
4. Ветер, повторяемость направлений, средняя скорость и др.
Климат формируется под влиянием солнечной радиации, облачности, высоты над уровнем моря, переноса крупных воздушных масс над океанами и сушей, движения Земли вокруг Солнца.
Оценивается роль каждого климатического фактора, используются карты климатического районирования (СНиП 2.01.01 – 82 «строительная климатология и геофизика»).
Гигиенические предпосылки.
Гигиенические предпосылки учитывают выделение организмом человека тепла в окружающую среду: жарко – среда не способна поглотить всё выделенное тепло, холодно – организм вырабатывает тепла меньше, чем среда поглощает. Отдача тепла организмом может происходить несколькими способами: теплопроводность, конвекция, лучеиспускание, за счёт испарения влаги с поверхности тела.
Теплопроводность связана с непосредственным контактом организма с полом, стенами, мебелью и происходит путем передачи энергии на молекулярном уровне.
Конвекция связана с перемещением воздушных слоёв, соприкасающихся с телом и нагревающихся от контакта с ним (нагретый воздух имеет меньшую плотность и его вытесняет вверх более холодный – возникает циркуляция воздуха, уносящая тепло).
Лучеиспускание связано с испусканием организмом инфракрасных лучей.
Испарение влаги, связанное с потовыделением и дыханием, также сопровождается потерей энергии и понижением температуры тела.
Требования к микроклимату меняются при изменении поведения человека (большая физическая нагрузка сопровождается выработкой большего количества тепла). Состояние здоровья, возраст человека и вид одежды – всё оказывает влияние. Гигиенические требования изложены в таблицах 2 и 3 (для регионов нашей страны).
Отправным критерием среды – тепловым фоном является температура воздуха, ветер – движение воздушных масс также влияет на охлаждающее действие среды (зимой при -300 даже при ветре в 2-3м/с прогулки уже недопустимы). При температурах выше +200 большую роль играет влажность воздуха (пользуются понятиями абсолютной и относительной влажности). В сухом воздухе влага испаряется, организм отдаёт много тепла – самочувствие нормальное (Крым), влажном (Кавказ) - ухудшается.
Таблица 2.