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
Для районов с равномерной повторяемостью ветра по направлениям
Тип застройки Подтип Схема застройки
А
Структурная
Б
А
Ленточная
Б
Взаимо-перпендикуляр-
ная
А
Б
К
0,45
0,38
0,38
0,35
0,71
0,42
Для районов с преобладающим направлением ветра
Тип застройки Подтип Направление ветра Схема
Строчная
Дворовая
А
А
Б
Б
В
В
Г 1,45
Г 0,55
А
Б
1,50
1,80
0,60
1,3
0,30
К
0,30
0,60
1,70
Рис. 10. Планировочные схемы жилой застройки с учетом ветрового режима
41
Длина зоны ветрового затишья с подветренной стороны (ветровая тень)
здания зависит от соотношения длины здания по фасаду к его высоте и
может составлять от 1,5 до 12
Н (Н – высота здания). Это обстоятельство
учитывают при разработке средств борьбы со снегоотложениями, пылью и
другими нежелательными осадками.
При обтекании воздушным потоком зданий башенного типа по обеим
сторонам здания возникают обширные зоны повышенных скоростей. Зона
затишья, особенно перед зданием, сравнительно мала (рис.11).
Элементы благоустройства, в частности различные покрытия для
изменения шероховатости в
приземном слое атмосферы на высоте до 2 м
(рост взрослого человека), используют для изменения скорости ветра на
территории застройки. Так, на участках застройки с различными
покрытиями исходная скорость ветра, равная 4 м/с на высоте 2 м, может
измениться на участке с асфальтобетонным покрытием до 5,6 м/с, а на
участке с кустарником – до 2
м/с.
Рис.11. Схема обтекания воздушным потоком различных форм зданий:
1, 2, 5 – линейной формы под углом 90, 45 и 0; 3 – плоской формы;
4 – башенного типа
Зеленые насаждения в виде деревьев и кустарников являются эффективным средством защиты территории от многих отрицательных воздействий климата практически во всех климатических условиях. Так, в районах с холодным климатом они защищают от холодных ветров и снего-
42
переноса, а в жарких районах, особенно при штилевой погоде, создают
тени и зоны прохлады.
На изменение некоторых климатических параметров влияет рельеф
местности. В дополнение следует отметить большую положительную роль,
которую могут выполнять создаваемые на территории застройки скверы,
парки, водные бассейны и т.п. Помимо эстетических функций они обеспечивают благоприятные
гигиенические условия.
Особо следует обозначить градостроительные задачи в районах, подверженных экстремальным воздействиям ветра, влаги и температуры.
На территории России в ряде районов при наличии определенных
макроциркуляционных процессов возникают сильные порывистые ветры.
Так, в районе г. Новороссийска периодически образуются ветры, так называемые боры, скорость которых достигает 50-60 м/с. Условиями для
образования таких ветров (чаще всего зимой) служат образуемые в предгорьях
Кавказа мощные антициклоны, нижняя часть которых заполнена холодным
воздухом. Через Мархотский перевал (высота перевала 435 м) потоки
холодного воздуха обрушиваются на побережье около Новороссийска в то
время, когда над Черным морем господствует циклон. Ураганный ветер
обычно продолжается в течение нескольких
дней.
Сильные ветры типа боры возникают на побережьях и других морей и
озер, вблизи которых имеются горы. Таковыми являются ветер сарма, дующий с северо-запада на западном берегу озера Байкал, и ветер Бакинский
норд в районе Апшеронского полуострова.
В результате влияния гор на воздушный поток в ряде районов
возникают горячие
сухие ветры, дующие с гор в долины (их называют
фенами). Фены, скорость которых достигает 25 м/с, наблюдаются в горах
Кавказа, на Алтае, в Крыму и Средней Азии.
Проектирование зданий, сооружений и застройки в вышеуказанных
районах требует специальных подходов, учитывающих особый силовой и
температурный фактор воздействия ветра.
1.4.3. Инсоляция помещений и территорий застройки
В области архитектурно-строительного проектирования инсоляция
означает облучение помещений и территорий застройки солнечными
лучами. Под облучением необходимо понимать совокупность светового,
биофизического и теплового воздействия Солнца.
В зависимости от интенсивности и продолжительности действия
Солнца инсоляция может оказывать положительное или отрицательное
влияние на организм человека и микроклимат помещений.
Прямые лучи Солнца являются для человека жизненно необходимым
фактором. Они
благотворно влияют на его центральную нервную систему,
повышают тонус и способствуют поддержанию его здоровья и работо-
43
способности. Солнечные лучи оказывают бактерицидное действие на
окружающую среду.
Другая, неблагоприятная для человека и микроклимата помещений сторона инсоляции зданий, проявляется при длительном солнечном облучении в летнее время, что вызывает ослепляющее действие и перегрев
воздуха.
Поэтому при выборе архитектурно-планировочного решения здания и
его ориентации по сторонам света необходимо
в наибольшей степени
использовать положительные функции Солнца и свести к минимуму его
отрицательное воздействие на человека.
Инсоляционный режим зданий и территорий застройки регламентирован нормами [21]. В основу нормирования инсоляции положены
результаты исследований влияния прямого солнечного облучения на
гибель кишечных палочек, которые показали, что наилучший бактерицидный эффект достигаются при 3-часовом их
облучении.
На основании этих исследований нормы устанавливают продолжительность непрерывного суточного облучения помещений. Так, размещение и
ориентация жилых и общественных зданий ( за исключением детских
дошкольных учреждений, общеобразовательных школ и школ-интернатов)
должны обеспечивать непрерывную продолжительность инсоляции
помещений и территорий: для центральной зоны (географическая широта в
о
пределах 58-48
с.ш.) – не менее 2,5 ч в день на период с 22 марта по 22 сентября; для северной зоны (севернее 58
22 апреля по 22 августа; для южной зоны (южнее 48
с. ш.) – не менее 3 ч на период с
с. ш.) – не менее 2 ч
на период с 22 февраля по 22 октября.
Ориентация и размещение детских дошкольных учреждений, общеобразовательных школ, школ-интернатов должны обеспечивать непрерывную 3-часовую продолжительность инсоляции в помещениях.
В условиях многоэтажной застройки (9 и более этажей) допускается
одноразовая прерывистость инсоляции жилых и общественных зданий при
условии увеличения суммарной
продолжительности инсоляции на 0,5 ч в
течение дня соответственно для каждой зоны. Для детских дошкольных
учреждений и общеобразовательных школ прерывистость инсоляции не
допускается.
В жилых домах меридионального типа, где инсолируются все комнаты
квартиры, а также при реконструкции жилой застройки или при размещении нового строительства в сложных градостроительных условиях
(исторически ценная
городская среда, дорогостоящая подготовка территории, зоны общегородского и районных центров) допускается сокращать
продолжительность инсоляции на 0,5 ч соответственно для каждой зоны.
При разработке проектов зданий и застройки территории проводится
расчет обеспеченности нормативной продолжительности инсоляции.
44
Существует несколько методов расчета продолжительности инсоляции,
0
4
5
среди которых наиболее распространенным является метод с помощью
инсографиков (рис. 12).
С
М 1:1000
6
10
20
30
40
91
7
8
18
17
16
О
1
1
111213
Рис.12. Инсографик для расчета продолжительности инсоляции
и построения контура теней
Инсографик состоит из двух систем линий:
часовых радиальных линий, представляющих горизонтальные проек-
ции солнечного луча, направленного к расчетной точке в различное время
дня;
горизонтальных линий, показывающих превышение карниза проти-
востоящего (затеняющего) здания над уровнем расчетной точки.
Инсографик составляют на отдельные наиболее характерные дни
нормируемого периода года, т.е. на дни 22 марта (22 апреля) и 22 сентября
(22 августа).
В основу построения инсографиков положены закономерности
видимого движения Солнца по небосводу и движение его луча к расчетной
точке.
Для каждого расчетного периода и широты местности инсографики
видоизменяются.
Построение инсографиков для определенной широты местности и
определенного масштаба плана застройки производится в следующем
порядке:
На листе кальки проводят продольную линию 0-0 и на ее середине
1.
наносят центральную точку 0 (см.рис. 12).
По вспомогательному масштабному графику (рис.13,а), в соот-
2.
ветствии с географической широтой и масштабом чертежа, к которому
будет применен инсографик (в данном примере 55
с. ш., масштаб 1:2000),
принимают нужную масштабную линию, длина которой (по вертикали)
должна соответствовать максимальной расчетной высоте зданий, принятых
для застройки (в данном примере 40 м).
45
Параллельно линии 0-0 (см.рис. 12) проводят линию, которая будет в
Ю
3.
нашем случае соответствовать высоте здания (горизонталь №40) и
одновременно являться нижней границей инсографика.
На инсографик (см.рис. 12) наносят группу радиальных линий,
4.
которые представляют собой горизонтальные проекции одномоментных
положений солнечного луча, идущего к центральной точке инсографика в
различные часы дней равноденствия. Для построения радиальных линий
используется график – подоснова (см.рис.13, б).
А)
б)
Широты
Б)
40
45
50
60
а)
10
20
30
0
35
0
0
35
0
0
0
0
55
0
0
65
12
0
40
Место центральной
точки инсографика
11
0
45
10
0
50
8
9
0
55
0
6
7
в)
В)
0
60
40
50
60
70
80
0
0
0
2
:
1
1112
5
10
15
20
25
30
35
40
0
0
0
1
:
1
55
10
0
0
5
:
1
М 1:1000
0
9
0
5
10
15
20
М 1:2000
0
6
10
20
30
8
40
50
60
7
Рис. 13. Построение инсографиков:
а – условные масштабы высот зданий; б – вспомогательный график
для построение группы лучечасовых линий; в – пример построения
восточной половины инсографика
График – подоснова (см.рис.13, б) состоит из семи четвертьокружностей, каждая из которых отвечает определенной географической широте,
отмеченной слева от линии меридиана. Группу четвертьокружностей
пересекают часовые и получасовые линии, имеющие соответствующие
обозначения для первой половины дней равноденствий, то есть с 6 до 12 ч.
Для построения группы лучечасовых линий подготовленный лист кальки
накладывают
на подоснову таким образом, чтобы центральная точка и
линия 0-0 инсографика совпадали с соответствующими точкой и линией
46
подосновы. Каждую лучечасовую линию проводят от центральной точки
через точки пересечения заданной широтной четверть – окружности с
часовыми и получасовыми линиями (см.рис.13,в).
На рис. 12 приведен фрагмент центральной части готового инсографика. Его полный размер определяют по точкам пересечения лучечасовых линий 7 и 17 с наивысшей горизонталью, которая принята для
построения
инсографика (в данном примере – горизонталь 40).
Для определения условий инсоляции при проектировании зданий и
застройки возникает необходимость решать следующие задачи:
1. Определять условия инсоляции территории застройки и продол-
жительность инсоляции помещений.
2. Строить зоны инсоляции и контуры теней для определения допускаемых расстояний между зданиями и мест расположения в застройке
спортивных и
детских площадок, цветников и т.д.
Для решения этих задач инсографик должен быть выполнен на кальке
или другом прозрачном материале.
Для расчета продолжительности инсоляции инсографик (см.рис.12)
накладывают на план застройки так, чтобы его центральная точка совпадала с расчетной, а полуденная линия была расположена по линии меридиана. Часовые радиальные
линии инсографика будут представлять направления солнечного луча к расчетной точке за каждый час в течение дня.
На инсографике отмечают также превышение (линия высоты) карниза
затеняющего здания над уровнем расчетной точки.
Продолжительность затенения расчетной точки определяется по числу
пересеченных часовых линий всем затеняющим зданием или его частью,
расположенной между линией
высоты здания и параллельной ей линией,
проходящей через расчетную точку.
Продолжительность инсоляции расчетной точки или помещения
определяется по числу непересеченных часовых линий. При этом необходимо учитывать, что в течение первого часа после восхода Солнца и последнего перед его заходом инсоляция из-за малой её эффективности не
учитывается.
При построении
почасовых теней от здания выбирают опорную точку
на здании. Наиболее удобной точкой для этой цели служит угол здания,
обращенный к северу. С этим углом совмещают центральную точку
инсографика, положение которого принимается диаметрально противоположным его положению при расчете инсоляции, т.е. при построении теней
центральная точка инсографика должна быть обращена
на юг.
На инсографике (см.рис.12) отмечают линию высоты (превышение карниза рассматриваемого здания над уровнем поверхности), которая будет
являться в дни равноденствия границей тени выбранного угла здания в
течение дня.
47
При планировке городов и микрорайонов очень важно правильно
выбрать ориентацию улиц и зданий по сторонам света. Решение этих
вопросов с учетом требований инсоляции позволяет значительно уменьшить ширину разрывов между зданиями и увеличить плотность заселения
микрорайона.
Способы ориентации зданий могут быть различными. Среди различных способов выделяют здания меридиональной и
широтной ориентации.
Здания "меридионального" типа (помещения располагаются вдоль
продольных сторон) на участке располагают так, чтобы продольная ось
здания совпадала с направлением север-юг. В этом случае восточный и
западный фасады получают примерно равную продолжительность
инсоляции.
Здания "широтного" типа (помещения располагаются по одну его
продольную сторону) на участке располагают так, чтобы продольная
ось
здания имела направление восток-запад. В этом случае окна помещений
зданий обращены на юг, юго-восток; юго-запад.
По условиям инсоляции расстояние между продольными сторонами
зданий не должно быть меньше расстояния от уровня подоконника первого
этажа проектируемого здания до высоты карниза затеняющего здания. По
этому условию принимаются расстояние и
между торцами зданий, если в
торцовых стенах требованиями, от 6 до 15 м [11], и принимается, в зависимости от степени огнестойкости здания располагаются окна помещений.
Если в торцовых стенах отсутствуют окна, то расстояние между
торцами зданий назначается в соответствии с противопожарными требованиями, от 6 до 15м [26].
Контрольные вопросы
1. Что называется эксплуатационным режимом помещений?
2. Классификация типов погоды.
3. Режимы эксплуатации жилища.
4. Природно-климатические факторы, подлежащие анализу при
различных типах погоды.
5. Как определяется годовой ход изменения климатических элементов?
6. Как выполняется анализ температурно-ветрового режима местности?
7. Как выполняется оценка температурно-влажностного режима
местности?
8. Какие сочетания климатических факторов являются неблагоприят
ными?
9. Какие показатели микроклимата помещений и территорий застройки
учитывают при разработке архитектурно-конструктивных решений?
10. Планировочные схемы застройки с учетом ветрового режима.
48
-
11. Какие приемы используют для изменения скорости ветра на терри-
тории застройки?
12. Что означает в архитектурно-строительном проектировании инсо-
ляция?
13. На основании чего установлена продолжительность инсоляции?
14. Как определяется продолжительность инсоляции зданий и террито-
рий при проектировании?
15. Что положено в основу построения инсографиков?
1.5. Микроклимат помещений
Факторы, влияющие на самочувствие человека в помещении
К важнейшим факторам, которые оказывают большое влияние на нахо-
дящихся в помещении людей, относятся:
, и их изменения в зависимости от периодов года и особенностей тех-
духа
нологических процессов; распределение в пространстве аэродинамических
давлений и связанный с этим естественный воздухообмен и аэрация помещений; воздействие солнечной радиации (через окна, покрытия, стены).
В производственных помещениях, кроме перечисленных факторов
большое значение имеют тепловыделения, которые, как правило, в 2-3 раза
превышают потери тепла через ограждения.
По способу перемещения воздуха различают системы естественной и
механической вентиляции. Система вентиляции, перемещение воздушных
масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений
снаружи и внутри здания, называется естественной в
стоянного воздухообмена, требуемого по условиям поддержания чистоты
воздуха в помещении, необходима организованная вентиляция, или
аэрация.
вентиляция помещений в результате поступления и удаления воздуха через
открывающиеся фрамуги окон и дверей. Воздухообмен в помещении
регулируют различной степенью открывания фрамуг (в зависимости от
температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра). Основным достоинством естественной вентиляции является возможность
осуществлять большие воздухообмены без затрат механической энергии.
микроклимата и оздоровления воздушной среды в помещении, применяется для непроизводственных помещений – бытовых (квартир) и помещений, в которых в результате работы человека не выделяется вредных
веществ, избыточной влаги или тепла. Вентиляция, с помощью которой
воздух подаётся в помещения или удаляется из них по системам
Аэрацией
Естественная вентиляция, как средство поддержания параметров
называется организованная естественная общеобменная
температура и влажность воз-
ентиляцией. Для по-
вентиля-
49
ционных каналов, с использованием специальных механических побуди-
телей, называется
механической вентиляцией.
Гигиеническими нормами для гражданских зданий установлены пределы естественной вентиляции в виде минимальной кратности воздухообмена (
n). Под кратностью воздуха обмена имеют в виду отношение
объёма воздуха, поступающего в помещение в течение одного часа к кубатуре помещения
Vo, т.е.
V
V
0
n
1
. (3)
час
С помощью анемометра определяют скорость воздушного потока в
проёмах.
Количество воздуха поступающего через ''живое сечение'' открытого
проёма F (
2
м ) при скорости воздушного потока V (м/с), определяется по
формуле
V=V ·F, (4)
тогда кратность воздухообмена за один час будет равна
3600 V
n
. (5)
V
0
В летний период кратность воздухообмена значительно повышается.
При этом для притока свежего воздуха необходимы проёмы в нижней зоне
помещения, а для удаления загрязняющего воздуха – в верхней.
Влажность воздуха
В атмосферном воздухе всегда содержится некоторое количество водяного пара. Различают абсолютную и относительную влажности воздуха.
Абсолютная влажность характеризуется количеством влаги в граммах
содержащихся в одном кубометре воздуха. Обозначается абсолютная
влажность буквой f, единицей измерения является (г/
3
м ).
Для расчётов диффузии (проникновения) водяного пара через ограждающие конструкции не пользуются величиной абсолютной влажностью, а
пользуются величиной парциального давления (е в мм рт.ст. или Па)
(называемого иногда упругостью водяного пара – Е). Это просто другая
единица измерения количества водяного пара в воздухе.
Парциальное давление возрастает по мере увеличения
количества пара
в воздухе, но его содержание в воздухе помещения с определённой
температурой и барометрическим давлением ограниченно. Предельное
значение парциального давления E, (мм рт.ст.) соответствует полному
насыщению воздуха водяным паром. С повышением температуры происходит повышение парциального давления. При барометрическом давлении
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]