5.2. Координати Сонця

При виконанні інсоляційних розрахунків необхідно знати координати Сонця, які встановлюють його положення на небосхилі в заданий момент часу.

Щоб уявити собі видимий “рух” Сонця по небосхилу і знайти його координати, слід звернутися до “сонячного стереону”, як це зробив ще Вітрувій.

Небосхил представляє собою напівсферу, що спирається на горизонтальне коло, в центрі якого знаходиться точка О, що розглядається. Через цю точку проходять полуденна лінія Південь – Північ (Пд – Пн) і лінія Схід – Захід (Сх – Зх), які визначають орієнтацію в даної точки (рис. 5.1 – всі позначки російською мовою).

Рухаючись по колу, Сонце займає на небосхилі в даний момент визначене положеня, що може характеризуватися двома координатами – висотою стояння h і азимутом  (кутом між полуденною лінією і горизонтальною проекцією сонячного променю, який направлений до точки О від центру сонячного диску).

Азимут відкладається від Півдня до Півночі.

К

Рис. 5.1. Схема видимого руху Сонця по небосхилу. Координати Сонця

ожен новий день траєкторія руху Сонця буде вище або нижче попереднього дня, відрізняючись на деяку кутову величину , котра називається склонєнієм. На протязі року .величина склонєнія змінюється від –23,4^о до +23,4^о, двічі переходячи через нуль. Нульове значення склонєнія буває в ті дні, коли Сонце сходить точно на Сході і заходить точно на Заході. При цьому день буде дорівнюватися ночі по тривалості. Відомо, що 22 березня має місце день весняного рівнодення, 22 вересня – день осіннього рівнодення.

Після весіннього рівнодення склонєніе приймає позитивне значення и досягає свого максимуму в день літнього сонцестояння – 22 червня. Далі склонєніє зменшується і в день осіннього рівнодення знову становиться рівним нулю, після цього приймає від’ємні значення. Свого мінімуму склонєніє досягає 22 грудня в день зимового сонцестояння. Після чого воно знову починає збільшуватися і.т.д.

За 24 години Сонце “проходить” по небосхилу повне коло в 360^о. При цьому 1 година буде складати 15^о. При розрахунку координат Сонця час відраховується в градусах від лінії, що утворюється перетинанням вертикальної площини, яка проходить через полуденну лінію, з площиною, в якій лежить видимий шлях руху Сонця по небосхилу (рис. 5.1).

Д

Рис. 5.2. Траєкторії руху Сонця на екваторі ( = 0^о) і на полюсах ( = 90^о)

ля географічного пункту площина, в котрій находиться видимий шлях руху Сонця по небосхилу, має нахилі відносно вертикальній лінії на кут , який зветься географічною широтою місцевості. При цьому, на екваторі, де  = 0^о, площини видимого руху Сонця вертикальні, а на плюсах, де

 = 90^о, - горизонтальні (рис. 5.2 – позначки російською мовою).

Координати Сонця на небосхилі залежать від склонєнія, часу суток і географічної широти. Взаємозв’язок між цими параметрами знаходиться із наступних залежностей

, (5.1)

, (5.2)

Данні формули дозволяють з достатнім ступенем точності знаходити координати Сонця.

5.3. Нормування інсоляції

Для потреб найбільш ефективного використання благотворної дії сонячної радіації та обмеження негативного впливу введено нормування інсоляції.

Нас всюди оточує бактерицидне середовище. Хвороботворні бактерії постійно знаходяться в приміщеннях, переносяться з приміщення в приміщення, із будинку в будинок через одяг, взуття і т.п. Сонячні промені негативно впливають на ці бактерії та їх розвиток, що підтверджується чисельними експериментами. Високий бактерицидний ефект досягається при 2 – 4-х годинному безперервному випромінюванні культури шлункової палички на відстані 0,5 м від вікна на рівні столу. На засадах цих досліджень було встановлено, що критерієм оцінки інсоляції на даному етапі розвитку цієї науки являється тривалість випромінювання сонячної радіації в годинах.

В містобудівельних нормах України [16] говориться, що розміщення та орієнтація житлових та цивільних (за винятком дитячих дошкільних закладів, загальноосвітніх шкіл, шкіл-інтернатів) повинні забезпечувати тривалість інсоляції житлових приміщень, що визначені нормами, і територій не менше 2,5 години на день на період з 22 березня по 22 вересня на південь від 58^о північної широти.

Розміщення та орієнтація будинків і дитячих дошкільних закладів, загальноосвітні дисципліни х шкіл, шкіл-інтернатів, закладів охорони здоров’я і відпочинку повинні забезпечувати безперервну трьохгодинну тривалість інсоляції в приміщеннях, передбачених Санітарними нормами і правилами забезпечення інсоляцією житлових і цивільних будинків і територій житлової забудови.

В умовах забудови будинками в 9 поверхів і вище допускається одноразове переривання інсоляції житлових приміщень в умовах збільшення сумарної тривалості інсоляції на протязі дня на 0,5 години відповідно для кожної зони.

В житлових будинках меридіонального типу, де інсолюються всі кімнати, а також при реконструкції житлової забудови або при розміщенні нового будівництва в особливо складних містобудівельних умовах (історично цінне міське середовище, дорога підготовка території, зона загальноміського і районного центру) допускається скорочення тривалості інсоляції приміщень на 0,5 години.

У ІІІ – IV кліматичних зонах необхідне захист будинків і територій від перегріву шляхом використання вільної, добре провітрюваної, забудови, озеленення, обводнення, використання сонцезаистнихх пристроїв. Необхідно забезпечить зв’язок житлової забудови з благоприємними в природному відношенні ландшафтами, рівномірний розподіл забудованих і відкритих озелененно-обводнених територій.

При проектуванні житлових будинків вводяться вимоги к інсоляції квартир:

• в одно-, трьохкімнатних квартирах повинна бути забезпечена інсоляція не менше одної кімнати;

• в чотирьох, шестикімнатних – не менше двох кімнат;

• в гуртожитках сумарна площина інсольованих житлових кімнат повинна складають не менше 60 %.

Крім того, всі південні райони СНД за сонцезахистом поділені на три групи. До першої відносяться райони з середньою температурою найбільш жаркого місяця t_жм  28^оС, потребують сонцезахисту при всіх орієнтаціях. До другої – райони з t_жм  26^оС, потрібен сонцезахист в межах 45 – 315^о по горизонту. До третьої – райони з t_жм 26^оС, потрібен сонцезахист в межах 70 – 290^о.

При проектуванні промислових будівель фактором, що визначає необхідність захисту приміщень від перегріву, являється тривалість періоду з среднєдобовою температурою зовнішнього повітря t_н  20^оС. існує карта кліматичного районування території СНД для вибору сонцезахисних пристроїв в залежності від цього фактору:

I зона – менше 20 діб на рік з t_н  20^оС – захист приміщень від перегріву не рекомендується;

II зона – 20 – 40 діб – захист рекомендується в вигляді внутрішніх і поміж скляних сонцезахисних пристроїв (сзП). До цієї зони відноситься північ України в тому числі і м. Київ;

III зона – 40 – 60 діб – в вигляді поміж скляних і зовнішніх пристроїв. До цієї зони відноситься середня смуга України;

IV зона – 60 – 100 діб – зовнішні сзП в сполученні з теплозахистними склінням. До цієї зони відноситься південь України;

V зона – більше 100 діб і високий температурний фон – зовнішні сзП, теплозахисне скління і технічне регулювання мікроклімату.

Інсоляція території забудови також повинна бути не менш 3 години. Це стосується зон повсякденного перебування людей - дитячі ігрові майданчики, спортивні майданчики, зони відпочинку і т. і.