1.4. Природно-климатические условия

1.4.1. Основные понятия и климатические районы

Природно-климатические условия - это климат, ландшафт и инженерно-геологические условия.

Климат (от klima— греч. «наклон» солнечных лучей к земной поверхности)— статистически многолетний режим погоды на той или иной местности. Этот режим включает в себя следующие характеристики воздушной атмосферы:

• температурно-влажностный режим;

• ветровой режим;

• естественная освещенность;

• инсоляция;

• сезонные отличия в погоде (метели, бури и т. д.).

Ландшафт охватывает рельеф местности и растительность.

Инженерно-геологические условия характеризуются типом грунта, наличием грунтовых вод, степенью просадочности и др.

Исследования природно-климатических особенностей отдельных районов России проводились советскими архитекторами с 1930-х гг. 

Сегодня при проектировании жилых зданий архитекторы используют положения строительно-климатического зонирования территории всей страны.

Территория Российской Федерации разбита на 4 основных климатических района:

1. холодный,

2. умеренный,

3. теплый

4. жаркий климат.

Внутри этих районов различают ещё 16 подрайонов. На основании этого выработаны требования к проектированию в каждом из подрайонов. Они позволяют архитекторам максимально полно учитывать местные природно-климатические условия, несмотря на их различия.

Задача архитекторов и строителей сводится к максимально полному учету местных природно-климатических условий в планировочном и пространственном решениях жилого здания.

1.4.2. Исторический опыт

Все природно-климатические условия существенное влияние на архитектуру жилых зданий, на их пространственную и функциональную организацию, на выбор строительных материалов и конструкций и др.

Подтверждением этого тезиса служит народное жилище. В разных климатических районах оно разное – вырабатывает определенные приемы возведения жилых построек, образуя устойчивые архитектурно-строительные традиции.

Учет природно-климатических факторов в строительстве жилища имеет древние традиции. В Древней Греции Аристотель (384-322 гг. до н.э.) рекомендовал строить жилые дома на восточных склонах холмов для их раскрытия благотворным солнечным лучам. Ксенофонт (430-355 гг. до н.э.) объяснял объемно-планировочное построение жилого дома как следствие ориентации помещений по сторонам света.

В Риме Витрувий излагал приёмы учета природно-климатических условий и утверждал, что

«Никакое жилище не будет здоровым вне этих условий».

(Витрувий.

«Десять книг об архитектуре».

Рим, 2-я пол. I в. до н.э.)

С тех пор ни один теоретик строительства не обходил молчанием вопросы учета природно-климатических факторов при проектировании.

1.4.3. Температурно-влажностный режим

Температурно-влажностный режим учитывают при проектировании жилых зданий следующим образом:

- жилые здания защищают от резких сезонных и суточных перепадов температуры наружного воздуха,

- здания защищают от переохлаждения в северных районах и от перегрева в южных районах.

- жилые здания оберегают от влажного воздуха в приморских районах и от сухого воздуха в континентальных районах.

Средства формирования комфортного

температурно-влажностного режима

1. структура ограждения жилища (материал и толщина наружной стены здания);

2. форма здания (компактность его плана, ширина корпуса, периметр наружных стен и др.)

3. проветривание помещений.

Материал, конструкция и толщина ограждающей стены имеют особенно большое значение в условиях холодного климата.

Температура

Климат описываю однотипными метеорологическим показателями над обширными территориями. Одним из этих показателей служит температура воздуха, и применение энергосберегающих технологий непосредственно опирается на сведения об этой температуре. Для каждого климатического района существуют средние характерные температуры:

- среднемесячная температура воздуха в январе,

- среднемесячная температура воздуха в июле,

- среднемесячная температура воздуха за год,

- средняя температурой наиболее холодной пятидневки,

- средняя температура наиболее холодных суток,

- абсолютная минимальная температура в году.

Влажность воздуха

Влажность воздуха – содержание в воздухе водяного пара.

Причина влажности – испарение воды с поверхности океанов, морей, водоёмов, влажной почвы, растений.

В атмосфере содержится в среднем 1,24^.10¹⁶ кг водяного пара. Если бы он весь сконденсировался, то образовался бы слой воды толщиной 2,4 см.

Количество водяного пара зависит от температуры воздуха:

а) уменьшается от экватора с полюсам в среднем от 2,6 % до 0,2 % ,

б) уменьшается в 2 раза по мере увеличении высоты над Землёй на 1,5 – 2 км.

Для количественной оценки влажности воздуха используют величины:

- абсолютная влажность — это количество водяного пара в граммах в 1 куб. м воздуха,

- относительная влажность — отношение упругости водяного пара воздуха к упругости насыщенного пара, выражается в процентах (нормальное самочувствие у человека возникает при влажности 30-60%);

- точка росы, т. е. температура (t), при которой водные пары становятся насыщающими (или иначе температура, при которой воздух, если его охладить изобарно, становится насыщенным).

- упругость водяного пара (e), т. е. парциальное давление (измеряется в единицах давления),

при этом если для некоторой температуре упругость водяного пара равна e, то при понижении температуры до точки росы упругость станет равно E;

- абсолютная влажность, т. е количество водяного пара (в граммах) в 1 м³ воздуха, или

,

или

- относительная влажность

(A – максимальное значение абсолютной влажности, соответствующее насыщению воздуха при данной температуре), или

,

(E – упругость водяного пара, который насыщает воздух при данной температуре), в точке росы j = 100 %, и воздух достигает полного насыщения;

при понижении температуры ниже точки росы излишнее количество пара конденсируется, переходя в капельно-жидкое состояние (туман в природе, конденсат на внутренних поверхностях в помещении);

- дефицит влажности

,

- массовая доля влаги, т. е. отношение массы водяного пара к массе влажного воздуха такого же объёма

,