
- •«Курский государственный университет»
- •Кафедра технической графики
- •Основы строительной физики
- •Основы строительной физики
- •Раздел 1. Элементы механики.
- •1.1. Разделы механики, основные понятия.
- •1.2. Кинематика.
- •1.3. Сложное движение.
- •1.4. Динамика. Законы динамики.
- •1.5. Сложение и разложение сил.
- •1.6. Статика, основные понятия и аксиомы статики.
- •1.7. Момент силы. Главный вектор сил и главный момент системы сил.
- •Раздел 2. Элементы теории сопротивления материалов.
- •2.1. Задачи, решаемые в сопротивлении материалов. Допущения, лежащие в основе.
- •2.2. Нагрузки: сосредоточенные и распределённые. Напряжения нормальные и касательные. Виды напряженных состояний.
- •2.3. Понятие деформации и их классификация.
- •2.4. Закон Гука при растяжении и сжатии. Модуль Юнга.
- •2.5. Плоское нагружение. Обобщённый закон Гука.
- •2.6. Сдвиг. Модуль упругости второго рода. Закон Гука при сдвиге.
- •2.7. Кручение. Закон Гука при кручении.
- •2.8. Изгиб, поперечная сила, напряжения при изгибе.
- •Раздел 3. Элементы климатологии.
- •3.1. Метеорологические факторы и их влияние на строительство.
- •Гигиенические требования к тепловому режиму жилых помещений в разных климатических районах (по рекомендациям Киевского нии общей и коммунальной гигиены)
- •Гигиенические требования к тепловому режиму жилища при конвекционном обогреве в зависимости от возрастной группы (по рекомендациям Киевского нии общей и коммунальной гигиены)
- •3.2. Взаимодействие строительства и окружающей природы.
- •3.3. Типы погоды
- •3.4. Человек, климат и строительство.
- •Связь категорий архитектурной композиции
- •Классификация типов погоды
- •Раздел 4. Основы светологии.
- •4.1. Глаз. Зрение.
- •4.2. Понятие света. Спектр. Характеристики света.
- •Характеристики зрительного анализатора
- •Границы участков спектра
- •Зависимость разрешающего угла глаза α от яркости объекта
- •4.3. Фотометрия. Основные величины, их взаимосвязь, единицы.
- •4.4. Естественный и искусственный свет. Совмещённое освещение.
- •Относительная световая активность фонарей при одинаковой площади светопроемов
- •Нормированные (допустимые) значения кео
- •4.5. Нормирование освещения.
- •4.6. Источники искусственного света и их характеристики.
- •Основные характеристики источников искусственного света,
- •4.7. Инсоляция, солнцезащита и светорегулирование.
- •Единство положительных и отрицательных воздействий инсоляции в архитектуре
- •4.8. Воспроизведение цвета.
- •Особенности цветопередачи ламп искусственного света
- •Раздел 5. Акустика.
- •5.1. Упругие волны. Звуковая среда в городах и зданиях.
- •5.2. Основные понятия акустики.
- •Звук и слух.
- •Шкалы звуковой мощности, уровни звуковой мощности и
- •Источники шума и их характеристики.
- •5.5. Нормирование шума и звукоизоляция.
- •Раздел 1. Элементы механики 3
- •Раздел 2. Элементы теории сопротивления материалов 18
- •Раздел 3. Элементы климатологии 32
- •Раздел 4. Основы светологии 45
- •Раздел 5. Акустика 89
4.7. Инсоляция, солнцезащита и светорегулирование.
Инсоляция – суммарное солнечное облучение поверхностей и пространств. Инсоляция – важнейший фактор в формировании климата.
Действие солнечного облучения двояко: оно благотворно и выгодно экономически, но может вызвать перегрев, создать дискомфорт, а ультрафиолетовая переоблученность вызвать заболевание. При перегреве нужны установки искусственного климата в помещениях, требуется создание защитных устройств. Такое единство положительного и отрицательного действия инсоляции отражено в таблице 14.
Таблица 14.
Единство положительных и отрицательных воздействий инсоляции в архитектуре
Аспект воздействия инсоляции |
Положительные эффекты |
Отрицательные эффекты |
Биологический |
Общеоздоровительный эффект (загар, образование витамина D, обогрев), санирующий эффект, улучшение функций зрения при повышенной освещенности и контрастности освещения |
Фотохимическая токсичность отработанных газов в городах, переоблученность и канцерогенность, перегрев (общий и местный) и световой дискомфорт, разрушающее действие на живую клетку, материалы |
Психологический |
"Солнечность" освещения, динамика распределения яркостей и цветностей в поле зрения, связь с внешним пространством |
Снижение активности и настроения при световом дискомфорте и перегреве |
Эстетический |
Выявление пространства, формы, пластики, силуэта и цветовых соотношений, ритма элементов архитектуры и "живописности" композиционных решений |
Снижение восприятия формы и ощущения насыщенности цвета при чрезмерных яркостях, выцветание поверхностей |
Экономический |
Природный источник дополнительного обогрева помещений, сокращение площади светопроемов, повышение производительности труда и работоспособности |
Повышение расходов на вентиляцию и кондиционирование воздуха, снижение производительности труда и работоспособности при тепловом и световом дискомфорте |
Положительные эмоции (действие) возможны при условии достаточной освещённости, исключения чрезмерного облучения УФ и ИК лучами, что и привело к нормированию инсоляции. Критериями этих норм служили психоэмоциональные и биологические аспекты действия солнечного света (на севере на первое место выдвигается эффект продолжительности инсоляции, на юге – отрицательное действие перегрева и чрезмерной освещенности).
Для учёта инсоляции при проектировании удобен метод моделирования.
Исследования показали эффективность применения солнцезащитных средств (СЗС) не только с гигиенической и эстетической точек зрения, но и экономически (снижаются расходы на создание искусственного климата, повышается производительность труда и уменьшается брак). Затраты на СЗС в строительстве не превышают 2 – 2,5%.
Для человека и животных наибольшую роль играет оптическая область солнечного спектра (особо эффективна в биологическом плане ультрафиолетовая часть, подразделяемая на области А, В и С; первые две способствуют образованию витамина Д и хлорофилла в растениях; область С обладает бактерицидным действием). Видимая область – основа получения информации человеком (более 80%).
Тепловая – основа поддержания температуры среды в помещениях и тела. Полный комплекс факторов, используемых при оценке и нормировании инсоляции отражён на следующем рисунке:
Рис. 19 Многокритериальная система оценки инсоляции застройки
Нормы, приведенные в СНиПе 2.07.01 – 89, используют при проектировании застройки. В главе «размещение и ориентация жилых и общественных зданий» сказано: должна обеспечиваться непрерывная продолжительность инсоляции жилых помещений и территорий для зоны, расположенной ниже 580 с.ш., не менее 2,5 часов в день в период с 22 марта по 22 сентября; для более северной зоны – не менее 3 часов в период с 22 апреля по 22 августа (допускается одноразовая прерывистость при увеличении продолжительности на 0,5 часа).
Расстояние между зданиями определяется нормами инсоляции и нормами освещённости в соответствии со СНиПом 11 - 4 - 79.
Промышленность выпускает солнцезащитные и фотохромные стекла, которые в комплексе с устройствами кондиционирования позволяют решить проблему. При требованиях высокого уровня комфорта выбирают регулируемые устройства. При особых требованиях кондиционирования тепловой и световой среды используются комплексно – СЗУ, теплозащитные стекла и установки микроклимата.
Д
ля
объективной и комплексной оценки СЗС
к ним предъявляется набор требований:
архитектурно - технологических,
функционально - гигиенических и технико
- экономических:
Рис. 20 Многокритериальная система оценки солнцезащиты
Применение нормирования инсоляции повышает плотность застройки на 8-10%. Применение СЗС единовременно увеличивает стоимость сооружения, снижает последующие эксплуатационные расходы на вентиляцию и охлаждение, повышает качество продукции и производительность труда (расходы быстро окупаются).