Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Строительная физика. Учебное пособие по направлению подготовки 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений»
.pdf
тическим данным за каждый месяц года для дня (13 ч) и ночи (7 ч) можно
я
а
получить запись погоды за 12 месяцев (табл. 3).
Таблица 2
Классификация типов погоды
и соответствующие режимы эксплуатации жилища
№
п/п
1 2 3 4 5 6
1. Жаркая (силь-
2. Сухая жар-
Тип
погоды
ный перегрев
при нормальной и высокой влажности)
кая (сильный
перегрев при
низкой влажности)
Режим эксплуатации
жилища
Изолированный. Затене-
ние, аэрация, компактное
объемно-планировочное решение зданий, полное кондиционирование воздуха,
побудительная вытяжна
вентиляция, воздухонепроницаемость и теплозащит
ограждений
Закрытый. Затенение, за-
щита от пыльных ветров,
искусственное охлаждение
помещений без снижения
влагосодержания, воздухонепроницаемость, теплозащита ограждений
Среднеме-
сячная темпе-
ратура воздуха,
С
40 и выше
32 и выше
25 и выше
32...39,9 24 и менее -
Средняя
относитель-
ная влаж-
ность воз-
духа, %
24 и менее
25...49
50 и более
Средняя
скорость
ветра,
м/с
-
-
-
3. Теплая
(перегрев)
4. Комфортная
(тепловой
комфорт)
Полуоткрытый. Затенение
и аэрация, сквозное (угловое и вертикальное) проветривание квартир, лоджии и
веранды, механические вентиляторы-фены, трансформация ограждений
Открытый. Отсутствие
климатозащитной функции
архитектуры, типичны лоджии, веранды
21
24...27,9
20...24,9
24...31,9
28...31,9
12..23,9
12..23,9
12..27,9
12..19,9
50...74
75 и более
24 и менее
25...49
24 и менее
50...74
25...49
75 и более
-
-
-
-
-
-
-
Окончание табл.2
1 2 3 4 5 6
6. Холодная
(охлаждение)
Закрытый. Защита от вет-
ра, ориентация на солнце,
компактное объемно-планировочное решение, закрытые лестницы, шкафы для
верхней одежды, центральное отопление средней
мощности, вытяжная канальная вентиляция, воздухонепроницаемость и теплозащита ограждений
-35,9... + 4
-27,9... + 4
-19,9... + 4
-11,9... + 4
-
-
-
-
1,9 и
ниже
2...4,9
5...9,9
10 и
более
7. Суровая
(сильное
охлаждение)
Примечание. В качестве минимальной продолжительности типа погоды,
определяющего режим эксплуатации жилища, принят 1 месяц.
Изолированный. Переходы
между жилищем и сетью
первичного обслуживания,
максимальная компактность
зданий, отопление большой
мощности, искусственная
приточная вентиляция с
обогревом и увлажнением
воздуха, высокие воздухонепроницаемость и теплозащита зданий, двойной
тамбур, шкафы для верхней
одежды
-36 и ниже
- 28 и ниже
-20 и ниже
-12 и ниже
-
-
-
-
Таблица 3
1,9 и
менее
2...4,9
5...9,9
10 и
более
Запись типов погоды за день и ночь
по месяцам года для Москвы и Волгограда
Месяцы года Место Время
суток
Москва Н
Д
Волгоград Н
Д
Примечание. Погодные метеоусловия за каждый месяц года показаны для
дня (Д) и ночи (Н).
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
x х х x x х x п п к п к к
к
х п х п п к п к к т к з к
з
п
к
к
з
п к х п х
х
к т п к х
к
22
х
х
х
п
Приведенная табличная запись может быть выражена в более лаконичной форме, например: Москва – 12х 6п 6к; Волгоград – 4х 6п 9к 3з. Такая
запись показывает помесячное состояние погоды за год и дает возможность определить достаточно четкую климатологическую сущность
проектируемого объекта.
После выявления таким образом погодных условий, режимов эксплуатации жилища (
зданий) через типологические требования к жилищу
переходят к дальнейшему анализу климата.
При анализе климата учитывают наличие и продолжительность тех
или иных природно-климатических факторов (табл.4). Некоторые природно-климатические факторы (поступление солнечной радиации на стены
разной ориентации, температурно-радиационный комплекс и др.) учитывают при всех типах погоды, другие факторы (ветрозаносы
, ветер с
дождем и др.) – лишь в условиях того или иного типа погоды.
Таблица 4
Природно-климатические факторы,
подлежащие анализу при различных типах погоды
Тип погоды Природно-климатические
факторы
1 2 3 4 5 6 7 8
Солнечная радиация, поступающая на стены разной ориентации
Температура с солнечной
радиацией
Температура с влажностью
Ветер:
– температурно-ветровой
режим
– ветроснегозаносы + + 0 0 0 0 0
– ветер с дождем 0 0 + + + 0 +
– ветер с пылью 0 0 + + + + +
Подстилающая поверхность с климатическими
элементами:
– ветер и солнце + + + + + + +
– рельеф и ветер + + + + + + +
– застройка + + + + + + +
– озеленение 0 0 + + + + +
– акватории 0 0 + + + + +
Примечание. + – факторы, подлежащие учету; 0 – факторы, не подлежащие
учету.
Суро-
Холод-
вая
+
+
0
+
ная
+
+
0
+
Про-
хладная
+
+
+
+
Комфор-
тная
+
+
+
+
Теплая Жаркая
сухая
+
+
+
+
+
+
+
+
Жаркая
+
+
+
+
23
Для учета других природно-климатических факторов, в частности
комплексного воздействия климатических характеристик, чаще всего
используют графические методы.
Так, для оценки годового комплексного воздействия в данной мест-
ности температур воздуха, влажности и ветра используют диаграммы
(рис. 3).
Рис.3. Годовой ход изменения климатических элементов (г. Пенза):
1 – среднемесячная температура воздуха в утренние часы (7ч); 2 – то же
в полуденные часы (13 ч); 3 – среднемесячное значение относительной
влажности воздуха в утренние часы (7ч); 4 – то же в полуденные
часы (13 ч); 5 – среднемесячное значение скорости ветра в полуденные
часы (13 ч); 6 – период летнего перегрева; 7 – период повышенной
относительной
влажности воздуха в утренние часы; 8 – период отрицательных
температур, повышенной влажности и ветра
Горизонтальная ось, разбитая на 12 отрезков, соответствует месяцам
года. Слева вверх и вниз от нуля отложены среднемесячные значения
температур, а справа вверх от нуля – значения относительной влажности.
Значения скоростей ветра отсчитывают справа от нуля вниз. На получен-
24
ный бланк-сетку наносят среднемесячные значения температуры и отно-
,
,
,
сительной влажности воздуха на 13 ч и 7 ч (
чение скорости ветра на 13 ч (v
) для каждого месяца года в виде
13
t
13
13
t
7
) и средние зна-
7
горизонтальных отрезков.
Такой график наглядно показывает благоприятные и неблагоприятные
сочетания со значениями определенных критериев, помогает принять ряд
важных решений при архитектурном проектировании. Например, для
условий г. Пензы (рис. 3) нанесение на диаграмму критической линии
температуры 21С позволяет определить период и степень летнего перегрева (участок
6). Ветер со скоростью 2-3 м/с в эти месяцы благоприятен.
Это положение используют при расчете ограждающих конструкций на
теплоустойчивость и в целом при разработке проектов зданий и
территорий с учетом защиты от перегрева. По этому графику можно
определить продолжительность неотапливаемого периода и другое.
Так, заштрихованные участки характеризуют повышенную влажность
(участок 7) и
неблагоприятную погоду в марте и ноябре (участок 8). В эти
месяцы погода неблагоприятна по трем основным климатическим параметрам: ветер при температурах, близких к нулю, и высокая влажность.
Данные диаграммы (см.рис.3) позволяют сделать вывод о характере
преобладающей погоды, а следовательно, и целесообразном режиме
эксплуатации жилища.
Анализ температурно-влажностного режима того
или иного периода
года производят тоже графическим способом.
Оценку летнего температурно-влажностного режима выполняют
исходя из особенностей воздействия на человека влажности воздуха в
комплексе с температурой.
На рис.4 представлен график, который позволяет, в зависимости от
среднемесячной температуры и относительной влажности самого жаркого
месяца, дать характеристику летнему периоду года.
Используя этот график
, строят рабочий график оценки температурновлажностного режима определенной местности (рис.5). Для анализа принимают только неотапливаемые месяцы года, в которых среднемесячная
температура воздуха в 7 ч и 13 ч положительна (для г. Пензы апрельоктябрь). Зная средние значения температуры воздуха в 13 ч (см.рис.3) и
используя график (см.рис.4), строят верхние 3 и
нижние 4 критические
значения относительной влажности для 13 ч для каждого месяца. Эти
критические значения на рабочем графике ограничивают зону оптимальной влажности при положительных температурах.
25
9
0
80
70
60
50
40
30
самого жаркого месяца, %
10
20
Холодное,
влажное
лето
Холодное лето
Холодное,
сухое
лето
Теплое,
влажное
лето
Теплое лето
2
Теплое,
сухое
лето
Ж
а
р
1
Жаркое,
влажное
к
о
е
л
е
т
3
Жаркое,
сухое лето
лето
о
Очень
жаркое
лето
Очень
жаркое лето
Очень
жаркое,
сухое лето
Средняя относительная влажность
0
579
11 13
15
17 19
21
23 25 27
29
31
33
Среняя температура самого
0
0
жаркого месяца,
С
Рис.4. График определения температурно-влажностной характеристик
и воздуха в летнее время:
1 – верхнее критическое значение относительной влажности воздуха;
2 – то же нижнее; 3 – зона оптимума (комфорта)
Нанесение на этот график кривых, показывающих сезонный ход изменения фактической относительной влажности в 7 ч (кривая 1) и 13 ч (кривая 2), позволяет выявить оптимальные зоны влажности и зоны дискомфорта. Так, для г. Пензы в дневные часы (13 ч) влажность воздуха в пределах рассматриваемого периода-нормальная за исключением мая, в котором
влажность
воздуха ниже оптимального значения (зона Г). В ночные и
утренние часы (7 ч) характерна повышенная влажность воздуха (зона В).
Графический анализ рис.5 подтверждает вывод о целесообразности
устройства в жилых квартирах, располагаемых на данной территории,
сквозного проветривания с желательным устройством большего числа
лоджий и веранд.
Анализ температурно-ветрового режима производят с использованием диаграммы рис.6. При температурах, близких 0С, и относи-
тельной влажности воздуха более 70% любой ветер неблагоприятен для человека. При отрицательных температурах воздуха и скорости ветра более
4 м/с желательна защита пешехода от ветра, а при понижении температуры
воздуха от-15 до-35 С ветрозащита для пешехода становится обяза-
тельной. При
скорости ветра более 6 м/с начинается перенос снега и песка,
а при скорости более 12 м/с могут происходить разрушения зданий и сооружений. Вместе с тем, при определенных температурно-ветровых
режимах ветер дает облегчение, т.е. создает комфортные условия.
26
100
V
V
I
X
X
я
р
р
,%
90
1
В
80
70
2
60
А
3
50
40
Г
Б
4
30
Сухо
20
10
0
0
tC
,
tC
,
7
7
tC
,
tC
,
13
13
0,0 8,0 16,0 17,5 15,8 4,6 3,2
0
0
5,0 17,2
I
24,8 27,1 23,4
VI VI
VIII I
14,9 4,3
Рис.5. Оценка температурно-влажностного режима в летнее время для г.Пензы:
1 – среднемесячная относительная влажность воздуха в 7 ч;
2 – то же, в 13 ч ; 3 – верхнее критическое значение относительной влажности
для 13 ч; 4 – то же, нижнее; А – зона оптимальной влажности в 7 ч; Б – то же в
13 ч; В – зона превышения влажности в 7 ч; Г –
сухая зона
Скорость ветра, м/с
7
0
При любой ветервреден
%
Сильное охлаждение зданий
Прогулки не
допустимы
Защита пешехода от ветра
обязательна желательна
-35 -30
-25
-20
-15 -10
Механическиеразрушени
12
10
8
Снего- и пескоперенос
6
4
Вете
2
охлаждает
0
-5
0
5
Среднемесячная температура воздуха
сильно
10
15
Комфо
20
25
25%
я
и
н
е
ч
г
е
л
б
о
т
е
а
д
т
е
ие
н
р
е
т
30
е
В
Ветер дае
облегчен
0
C
t
,
т
Рис.6. Воздействие ветра и температуры воздуха
на жилую среду и человека
27
На основе ветровых характеристик (см.рис.1) и анализа по графику
(см.рис.6) намечают мероприятия, обеспечивающие надлежащие условия в
зданиях и на территории застройки.
Так, для условий г. Пензы было отмечено преобладание в зимний
период ветров южного направления, а по скорости – ветров северозападного направления. Эти обстоятельства предопределяют защиту
зданий от
охлаждения в равной степени со всех сторон и организацию
борьбы со снегопереносами преимущественно с северной стороны.
Данные розы ветров на летний период и значения графика температурно-влажностного режима (см.рис.5) позволяют определить оптимальные условия для аэрации зданий и территорий, что, в свою очередь,
скажется на приемах планировки зданий
и городских застроек, озеленении
и других средствах благоустройства.
В практике проектирования нередки случаи, когда требуется учитывать
сочетание ветра с весьма интенсивными метелями (снежными и пыльными), а в ряде случаев – со штормами. В этих случаях для выбора
конкретных и эффективных мер необходимо иметь сведения об их
экстремальном режиме и особенностях местного
рельефа.
Ветер с дождем практически имеет место во всех климатических
районах. Для учета такого воздействия определяют среднюю многолетнюю
интенсивность осадков, мм/мин, в теплый период. По интенсивности
осадков и скорости ветра определяют сумму осадков, приходящуюся на
условную вертикальную поверхность. Если эта сумма, приведенная в
частную размерность, мм/ч, составляет значение
до 100 мм, то территория
относится к сухой зоне, если более 200 мм – к влажной. Для каждой из
таких зон разрабатывают определенные конструкции стен и, в первую
очередь, конструкции стыков. Это особенно важно в крупнопанельном
домостроении. Для защиты от увлажнения стен применяют их облицовку
или устраивают стены – экраны.
Рассмотренный анализ климата, выявляющий определенные
благоприятные и неблагоприятные характеристики (элементы) климата, лежит в
основе поиска целесообразных архитектурно-планировочных и конструктивных решений зданий и застройки территории. Однако поэлементный
подход к поиску, исходя из этих характеристик, часто не приводит к
рациональному решению. В связи с этим возникает необходимость
комплексной оценки природно-климатических факторов.
В основе
комплексной оценки природно-климатических факторов
лежит суммирование их частных оценок, например, по кругу горизонта в
виде "комплексной розы" (рис.7). Заштрихованные на рис.7 секторы соот-
ветствуют (для г. Пензы) запрещенным, нежелательным и неблагоприятным условиям ориентации по инсоляции (от 50 до 310), перегрева и
по ветроохлаждению.
28
Рис. 7. Оценка горизонта по комплексу факторов (г. Пенза):
1 – сектор, запрещенный по условиям инсоляции; 2 – то же, нежелательный по
условиям перегрева; 3 – то же, по условиям ветроохлаждения в зимний период
В случае необходимости на круг горизонта наносят дополнительные
компоненты: ветер с пылью, дождем и т.п. При этом необходимо соблюдать принцип оценки последовательного учета факторов – от наиболее
общих и важных (тепловой фон, преобладающий тип погоды) к частным
факторам локального характера.
На основе итоговой оценки климата местности по комплексу метеофакторов
делают общие выводы, связывающие климатическую типологию
с типологией архитектурных сооружений и планировок.
На основании общего и пофакторного анализа климата производят
оценку местных условий – анализ микроклимата.
Анализ микроклимата заключается в изучении и оценке изменчивости
климатических характеристик под влиянием подстилающей поверхности
участка застройки или населенного пункта. В связи с этим анализ проводят
с учетом микроклимата ландшафта и рельефа застройки.
Анализ микроклимата ландшафта необходимо проводить для участков
или районов города, в которых заметно влияние на микроклимат характера
рельефа, солнечной радиации и ветра, выявляя при этом разницу
микроклимата на разных площадках этого участка.
29
Оценку микроклимата осуществляют на одном из трех уровней.
Наиболее распространенный первый уровень наибольшего обобщения
основан на использовании данных об основных закономерностях формирования микроклимата в различных условиях подстилающей поверхности.
Основные закономерности формирования микроклимата, рекомендуемые
для использования при анализе конкретного населенного места или города,
приведены в табл. 5.
Таблица 5
Основные закономерности формирования
микроклимата
в различных условиях подстилающей поверхности
Элементы подстилающей
поверхности
1 2
Рельеф: вершины и
открытые верхние части
склонов
Южные склоны Максимальная дневная температура. За период с температурой
Северные склоны Наиболее холодные (особенно летом); за период с
Наветренные и подветренные склоны
Долины, котлованы, нижние части склонов
Днем температура воздуха на 2…4оС ниже, чем в
окружающей местности; в ясные тихие ночи на 1,5…2
теплее, чем на с ровном месте и на 2-8
и у подножия склонов; суточная амплитуда колебаний
температуры воздуха меньше, минимальные температуры
выше, чем в долинах и котлованах; преобладают наиболее
сухие и хорошо проветриваемые территории
воздуха более 10оС получают тепла на 4-8% больше; средние
суточные температуры почвы за летний период выше, чем на
северных склонах; влажность воздуха меньше; наиболее
интенсивное таяние снежного покрова; ветровой режим
зависит от ориентации по отношению к направлению ветра
температурой воздуха более 10оС получают тепла на 8-10%
меньше, чем на равнине; глубина снежного покрова больше,
чем на южных склонах, сход его запаздывает на 14-15 дней;
характер ветрового режима также определяется ориентацией
по отношению к ветровому потоку
Наветренные склоны наиболее холодные, получают меньше
осадков; имеют небольшую глубину снежного покрова.
Подветренные юго-восточные, южные и юго-западные склоны наиболее теплые, имеют большое количество осадков
Значительно большие суточные амплитуды колебаний
температуры воздуха и меньшая температурная инверсия по
сравнению с вершинами; долины, ориентируемые с запада
на восток, освещены более равномерно, чем долины меридионального направления; существенное повышение
относительной влажности воздуха, частое образование
туманов, росы; на дне замкнутых долин без стока или с
затрудненным стоком холодного воздуха ночью самые
низкие температуры и высокая относительная влажность;
небольшая глубина снежного покрова; плохие условия
проветривания
Закономерности формирования микроклимата
о
С – чем на дне долин
о
С
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]