21.Архитектурно-климатологические основы проектирования жилых и общественных зданий.

Природно-климатическая подоснова архитектуры

Многие категории архитектуры, такие, как объемно-пространственная композиция, планировочное решение, образ, масштаб и т.п. вплоть до национальных признаков, во многом предопределяются конкретными климатическими условиями и прежде всего спецификой светового климата места строительства.

Световой климат-совокупность природных характеристик освещения и УФ-облучения (количество, спектр и контрастность освещения, яркость ясного и облачного неба, продолжительность солнечного сияния, количество и спектр ультрафиолетовой радиации), которые определяют нормативные значения коэффициента естественного освещения, инсоляции и солнцезащиты, а следовательно,— плотность застройки и ее планировочное решение, размеры и пропорции светопроемов, пластику и масштабность фасадов (рис. 5.1).

Наибольшее влияние на проектирование зданий и их «энергоемкость» оказывает солнечная радиация в оптическом спектре лучистой энергии-ультрафиолетовая, видимая (видимый свет) и тепловая. Как правило, световому климату того или иного региона соответствует характер природного окружения (ландшафт и вид подстилающей поверхности земли, растительность), в которое архитектор «вписывает» проектируемые объекты.

Тепловой климат - совокупность природных характеристик радиационного, температурно-влажностного и аэ- рационного состояния окружающей среды (тепловая солнечная радиация, температура, влажность, скорость и направление движения воздуха), которые определяют нормативные значения и исходные данные о расчетных теплотехнических и аэрационных параметрах и их сочетаниях, а следовательно,-комфортность микроклимата в помещениях и городских пространствах, тепло- и хладопотери в* зданиях, выбор ограждающих конструкций и материалов.

Акустический климат - совокупность некоторых природно-климатических и акустических характеристик окружающей среды (направление ветров, вид подстилающих поверхностей и уровень транспортных и производственных шумов), которые определяют различный подход к градостроительному и объемному проектированию с учетом защиты от шума и, следовательно, значительно влияют на планировочные и конструктивные решения застройки.

Данные об источниках шума, его распространении по территории города, продолжительности залегания снежного покрова и другие характеристики подготавливаются в виде «шумовых карт» микрорайонов при сборе исходных данных для проектирования.

Общая методика пользования климатическими характеристиками при архитектурном проектировании приводится в СНиП и учебнике «Строительная физика».

Таким образом, для современного творческого метода архитектора характерен комплексный подход к его содержанию и последовательности. При этом архитектурно-климатологические и физико-гигиенические факторы занимают одно из ведущих мест, так как на протяжении всего процесса проектирования этими вопросами за- ни мается только архитектор-автор, поскольку в проектных организациях соответствующих отделов и специалистов не существует.

Уже на первоначальной стадии - при формировании архитектурной идеи (тема, исходные данные, наброски образа и композиционного замысла и т.п.) чрезвычайно важно правильно оценить природно-климатическую подоснову места строительства и физико- гигиенические требования для будущего объекта, гак как это в значительной степени поможет архитектору избежать грубых ошибок в эстетическом, функциональном и экономическом отношении.

На втором этапе (ситуационный и генеральный план, планировочное решение, фасады, разрезы, макеты) необходимо профессионально и обязательно комплексно проанализировать соответствие архитектурной идеи выявленным требованиям (естественное освещение, видимость, инсоляция, солнцезашита, теплопотери, аэрация, защита от шума). На этой стадии наиболее целесообразны архитектурное макетирование и физическое моделирование генерального плана и архитектурных объемов.

На последней стадии (конструкции ограждений и светонроемов, выбор материалов, светоцветовое и акустическое решение интерьеров) архитектор проверяет принятые решения известными ему аналитическими и графическими методами, чтобы составить обоснованную пояснительную записку к проекту и быть уверенным в том, что будущее сооружение будет соответствовать реальным условиям его восприятия в натуре и в нем будут обеспечены комфортные условия светового, теплового и акустического микроклимата.

22.Световой климат. Естественное, искусственное и совмещенное освещение. Инсоляция и солнцезащита.

5.3. Светоцветовая среда

Светоцветовая среда формируется лучистой энергией естественных и искусственных источников излучения в пределах его оптического спектра

и предопределяет видимость, восприятие и комфортность архитектурных форм и пространств. В табл. 5.1 значком х указана особо важная значимость учета УФ-излучения, видимого света и ИК-излучения при проектировании общественных зданий и сооружений в зависимости от их назначения. Светоцветовая среда создается естественным, искусственным и совмещенным освещением, инсоляцией и солнцезащитными средствами, пластическим и цветовым решением фасадов и интерьеров зданий. Комфортная светоцветовая среда обеспечивает наилучшие условия видимости и восприятия архитектуры, а также способствует повышению производительности и качества труда.

Актуальнейшей проблемой световой'среды в современной архитектуре является выбор рациональных размеров светопроемов и видов солнцезащитных и светорег ули рующих устройств. В последние годы вновь распространилась тенденция к увлечению большими площадями остекления фасадов и солнцезащитной пластикой вне связи с назначением зданий и условиями светового климата, оправдываемое «максимальным визуальным раскрытием внутреннего пространства к внешней среде». Это явление в значительной степени связано с тем распространившимся влиянием на творческий процесс архитектора, которое оказали многие постройки известнейших представителей нового движения в архитектуре и, в особенности, Мне ван дер Роэ. Однако тысячелетний опыт строительства в любых климатических условиях и особенно исследования, проведенные за последние годы, показывают, что такой подход к проектированию не способствует формированию архитектурного образа и приводит к резкому дискомфорту и огромным теплопотерям. Особую проблему создают так называемые «ленточные» свето проемы и наружные солнцезащитные элементы на фасадах зданий. Дело не только в том,' что «ленточные» светопроемы нивелируют образ общественного здания, приближая его к промышленному, но и в том, что, как правило, невозможно уменьшить вертикальные размеры таких свето- проемов из соображений их светоак- тивности и архитектуры интерьеров. К.тому же такие светопроемы не решают проблему достаточности освещения в современных зданиях с большой глубиной помещений и ограниченной высотой. Даже 100%-ное остекление фасадов в этом случае неэффективно.

Следует отметить также и еще один пример некритического отношения некоторых архитекторов к выбору композиционных элементов в архитектуре общественных зданий: такой сугубо «тропический» элемент архитектуры, как крупномасштабные наружные солнцезащитные экраны, применяется сейчас не только в центральных районах, где они бесполезны, но даже на Крайнем Севере.

На этих примерах видно, насколько важно в эстетической подготовке архитектора изучение архитектурно-светотехнических факторов проектирования. 5.4. Естественное, искусственное и совмещенное освещение В зависимости от особенностей светового климата местности архитектор корректирует объемно-пространственное и планировочное решение зданий или сооружений и их расположение на генеральном плане. Важнейшими факторами при этом являются: выбор ра- циональных размеров и пропорций светопроемов, их ориентации по сторонам горизонта, глубины помещений и пластики и силуэта фасадов. Следовательно, эти факторы влияют как на поиск образа здания (в том числе «северного» или «южного», рис. 5.1), так и служат важнейшим средством ограничения площади остекления здания, определяющей его комфортность и экономическую целесообразность. Привычным для человека является естественное освещение, поэтому его характеристики, свойственные данному месту строительства (яркость неба, контрастность, направленность, спектральный состав), могут служить ориентирами при проектировании искусственного освещения интерьеров. Именно этим объясняется стремление применять в интерьерах светящие поверхности, успешно имитирующие по яркости и спектру естественный свет, а по архитектурному решению окна и фонари. Это одно из наиболее действенных средств выражения современной архитектуры, возникших в связи с появлением новых источников света-газоразрядных ламп и электролюминесцентных панелей (рис. 5.2). Совмещенное освещение прогрессивный прием освещения интерьеров естественным и искусственным светом, характеризующийся (в отличие от смешанного освещения) доминирующей ролью естественного света при постоянно или периодически действующем дополнительном искусственном освещении (в зонах помещений с недостаточным естественным освещением), близком к естественному по распределению яркости и спектру. Дополнительная искусственная освещенность в зоне Ви (рис. 5.3) определяется по приближенной формуле при критической наружной освещенности от облачного неба, равной 5000 лк.

 

23.Тепловой климат. Акустический климат. Защита от шума.

5.7. Тепловой микроклимат зданий

Комфортный микроклимат в зданиях создается естественными и искусственными средствами.

К естественным средствам относятся архитектурно-планировочные и конструктивные решения зданий (композиционное решение, ориентация, размеры и герметичность заполнения светопроемов, теплоизоляция ограждений), которые предопределяют эксплуатационную эффективность и экономичность искусственных средств (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха). Прк этом архитектору важно помнить, что даже идеальные в теплотехническом отношении стены и покрытия не дадут ожидаемого эффекта, если композиция здания характеризуется чрезмерным периметром наружных стен, неглубокими помещениями, большими Площадями остекления и нерациональной ориентацией по отношению к гелиотермической оси и господствующим ветрам. Более того, в этом случае отопление, вентиляция и особенно кондиционирование воздуха или окажутся бездейственными в поддержании гигиенически необходимого микроклимата в помещениях, или будут работать с большим перерасходом тепла и электроэнергии. Поэтому комплексность творческого метода архитектора и здесь оказывается важнейшим условием достижения оптимального результата. Оценкой теплового климата и аэра- ционного режима места строительства по исходным климатическим данным занимается прежде всего архитектор- автор на первой стадии проектирования, когда выявляются принципиальные решения здания, предопределяющие его теплотехническую, гигиеническую и экономическую эффективность.

Поэтому архитектор должен всегда умело пользоваться исходными климатическими данными и прежде всего картами строительно-климатического районирования и зон влажности территории СССР, приведенными в СНиП Н-А.6-72 и СНиП Й-3-79.

Требования к микроклимату в зданиях и их теплозащите регламентируются СНиП 11-3-79 в зависимости от назначения помещений. Например, в картинных галереях круглый год должна сохраняться относительно постоянная температура и влажность воздуха, обеспечивающие сохранность экспозиции, а в детских учреждениях, больницах, школах-гигиенически допустимый микроклимат (температура воздуха, воздухообмен, инсоля- ционный режим), исключающий возможность перегрева или переохлаждения.

Массовое строительство общественных зданий на-всей территории Советского Союза, осуществляемое индустриальным способом, привело к появлению новой области архитектурной науки-климатической типологии зданий. В зависимости от климатического района строительства типы общественных зданий должны быть принципиально отличными по архитектурному образу, планировочному и конструктивному решению и применяемым материалам.

Наибольшее внимание теплотехническим факторам архитектор должен уделять при проектировании общественных зданий в экстремальных климатических районах. Есть один общий принцип подхода к формированию здания для северных и южных (с сухим жарким климатом) районов: здание должно быть компактным с высокой теплоинерцион- ностью ограждений и минимально допустимыми светопроемами, чтобы на севере обеспечивалась минимальная теплоотдача зимой, а на юге-максимальная защита от солнечной радиации летом. При этом здание в жарко- сухих районах отличается по своему архитектурному решению тем, что имеет ярко. выраженную пластику фасадов за счет наружных солнцезащитных устройств на светопроемах и иногда самозатеняемой фактуры стен. Иной характер имеет здание в районах с жарким влажным климатом: свободная павильонная композиция, способствующая интенсивному проветриванию застройки, галерейный принцип планировки здания, облегченные конструкции (см. рис. 5.1).

Теплоинерционность (теплоустойчивость) здания-основная его теплотехническая характеристика, которая зависит от степени передачи ограждающими конструкциями (стенами, покрытиями, полами, окнами, фонарями) тепла, влаги и воздуха. Способность ограждающих конструкций регулировать передачу этих физических параметров из окружающей среды в здание (или наоборот) и определяет, главным образом комфортность микроклимата и энергетические потери.

Чтобы оптимизировать геплопоте- ри зданиям зимой и его хладопотери летом, необходимо так запроектировать ограждающие конструкции, чтобы они удовлетворяли основным нормативным требованиям к сопротивлению теплопередаче, теплоустойчивости, влажностному режиму и воздухопроницаемости.

Методы те[, л офизического проектирования ограждающих конструкций и микроклимата помещений приводятся в учебнике «Строительная физика».