- •План лекции
- •Природно-климатическая характеристика зон для целей градостроительства.
- •8.2. Строительно-климатический паспорт объекта проектирования
- •Климатические характеристики, учитываемые в строительно-архитектурном проектировании
- •8.3. Архитектурный анализ климата
- •8.4. Детальный анализ микроклимата
- •Общие закономерности формирования микроклимата в городских условиях
- •8.4.1.Радиационный режим
- •8.4.2. Тепловой режим
- •8.4.3.Аэрационный режим
- •Коэффициент перевода
8.3. Архитектурный анализ климата
Архитектурный анализ климата предусматривает характеристику климатических условий, на основе санитарно-гигиенических и экологических требований к архитектурно-планировочным решениям. Показатели этих характеристик записываются в графы 12—18 паспорта. К таким характеристикам относится, например, продолжительность типов погоды за год (в месяцах) по конкретному городу (графа 12). В графу 13 вносят индекс климатического района (биоклиматической зоны) в соответствии с районированием.
Результатом архитектурного анализа климата являются оценка отдельных факторов климата: радиационного, температурного, ветрового режимов и др.) (графы 14-18).
Графа 14. Оценка сторон горизонта по облучению солнечной радиации (рис. 8.2, б).
Графа 15. Оценка температурного режима по данным годового и суточного хода температуры воздуха (рис. 8.2, в,).
Графа 16. Составляется график температурно-влажностного режима с выявлением зон повышенной, пониженной или нормальной влажности воздуха (см. рис. 8.2, г). В графу 16 паспорта рекомендуется вносить шкалы осадков более и менее 200 мм и объемов снегопереноса (более 200, 400 и 600 м3/пог. м).
Графа 17. Оценка ветрового режима, включает построение и анализ розы ветров. Кроме направления ветра наносятся его скорости по разным градациям, и проводится оценка степени благоприятности сторон горизонта по ветровому показателю (см. рис. 8.2, д). Более точными данными для характеристики ветровых условий являются показатели направления и скорости ветра по месяцам. Данные о ветровом режиме (включая специальные карты-схемы районов преобладающего направления ветра) содержатся в СНиП 2.01—82 «Строительная климатология и геофизика» и в «Справочнике проектировщика Градостроительство».
Графа 18. Заключительный этап архитектурного анализа климата представляется комплексной оценкой сторон горизонта по нескольким показателям (рис. 8.2, в).
8.4. Детальный анализ микроклимата
Раздел паспорта – «Архитектурный анализ микроклимата» (графы 19 и 20).
Микроклиматом называются особенности климата приземного слоя воздуха на отдельных участках территории города, формирующиеся под влиянием местных природных факторов (почва, растительность, рельеф, водоемы и другие компоненты ландшафта) и градостроительной освоенности территории (застройка, благоустройство, озеленение и т. п.).
Соответственно и оценка микроклиматических условий осуществляется по двум направлениям:
1. микроклимат в условиях естественного ландшафта и
2. микроклимат в условиях городской застройки.
При анализе микроклимата в условиях естественного ландшафта главное внимание уделяется:
радиационному режиму, т. е. приходу солнечной радиации на склоны различной крутизны и экспозиции,
длительности суточной инсоляции на отдельных участках в условиях пересеченного рельефа;
температурным различиям, вызываемым формами рельефа, почвенными условиями, видом растительного покрова и наличием водных пространств;
ветровому режиму, характеризующемуся усилением или ослаблением ветра на отдельных участках территории, а также образованием местных токов воздуха в условиях сложного рельефа, при наличии водных пространств;
режиму увлажнения, зависящему от формы рельефа, почвенных условий и существующего растительного покрова.
Рис.8.2. Климатический паспорт города.
б — оценка круга горизонта по условиям теплового облучения и с учетом ограничения ориентации жилых помещений согласно СНиПу (г. Москва);
в - суточный ход температуры воздуха за теплый период (г.Москва);
г - оценка влажностного режима воздуха;
д — направление и скорость ветра за январь и июль: 1 - скорость ветра 0 - 1 м/с; 2 - то же, 2 - 5 м/с; 3 — то же, более 5 м/с; концентрическими окружностями показана повторяемость скорости и направления ветра, %;
е - комплексная оценка сторон горизонта по ряду факторов (г.Москва).
В отдельных районах должно учитываться взаимодействие элементов ландшафта со специфическими природными явлениями: пыльными бурями, снежными заносами, туманами, гололедом и др. Основные закономерности формирования микроклимата в этих условиях даются в табл. 8.3.
Таблица 8.3
Основные закономерности формирования микроклимата
Элементы подстилающей поверхности |
Закономерности формирования микроклимата |
Рельеф: вершины и открытые верхние части склонов |
Днем температура воздуха на 2 - 4 °С ниже, чем на окружающей местности; в ясные тихие ночи на 1,5 - 2 °С теплее по сравнению с ровным местом и на 2 - 8 °С - по сравнению с дном долин и подножьем склонов; суточная амплитуда температуры воздуха меньше, минимальные температуры выше, чем в долинах и котловинах; наиболее сухие, хорошо проветриваемые территории |
южные склоны |
Наивысшая дневная температура. За вегетационный период (с температурой воздуха более 10 °С) получают тепла на 4 — 6% больше, чем ровное место, средние суточные температуры почвы за летний период выше по сравнению с северными склонами; влажность воздуха меньше; наиболее интенсивное таяние снежного покрова; ветровой режим зависит от ориентации по отношению к направлению ветра |
северные склоны |
Наиболее холодные (особенно летом); за вегетационный период (с температурой воздуха более 10 °С) получают тепла на 8—10 % меньше, чем ровное место, глубина снежного покрова больше, чем на южных склонах, сход снежного покрова запаздывает по сравнению с южными склонами на 14 — 15 дней; характер ветрового режима определяется экспозицией по отношению к ветровому потоку |
наветренные и подветренные склоны |
Наветренные склоны наиболее холодные, получают меньше осадков; небольшая глубина снежного покрова; подветренные юго-восточные, южные и юго-западные склоны наиболее теплые; большое количество осадков; наибольшая мощность снежного покрова |
долины, котловины, нижние части склонов |
Значительно большие суточные амплитуды температуры воздуха и меньше температурная инверсия по сравнению с вершинами; долины, ориентированные с запада на восток, освещены более равномерно, чем долины меридионального направления; существенное повышение относительной влажности воздуха, существенное повышение относительной влажности воздуха частое образование туманов, росы; на дне замкнутых долин без стока или с затруднённым стоком холодного воздуха ночью самые низкие температуры и высокая относительная влажность (частое возникновение «озер холода»); небольшая глубина снежного покрова; плохие условия проветривания |
Растительность |
В зависимости от вида зеленых насаждений снижается пропускание солнечной радиации (на 0,5 — 20% прямой и на 2—22% суммарной); возможно снижение температуры воздуха до 10° С; ветрозащитная эффективность лесных полос зависит от их конструкции, определяющей продуваемость полосы: ветрозащитное действие полос продуваемой конструкции 50 - 60 Н, плотной - 35 - 40 Н, оптимальная степень ажурности 30 - 40% |
Водоёмы, моря, крупные озёра, водохранилища |
Весной и в начале лета водоем охлаждает прилегающую территорию, в конце лета и осенью отепляет; ночью вблизи водоемов температура воздуха на 2 - 3 °С выше, чем в нескольких километрах от берега; днем водоем понижает температуру воздуха на 2 — 4 °С; влияние водоемов проявляется также с увлажнением воздуха и уменьшением запыленности; в суточном ходе наблюдается уменьшение скорости ветра днем и усиление ночью; среднее значение коэффициента скорости ветра в теплый период 1,2 - 1,4; в районах со слабыми ветрами (до 2 м/с) проявляются или усиливаются бризы; по характеру влияния водоемов выделяются зоны постоянного и сильного (1 - 3 км), слабого и несистематического (3 - 5 км) влияния. |
Детальный анализ микроклимата территории проводится на топографической подоснове (используется карта масштаба 1:10 000—1:50 000) путем введения поправок к соответствующим климатическим характеристикам в зависимости от высоты места, форм рельефа, экспозиции склонов, наличия водоемов и т. п. На топографической карте определяют ориентацию склонов и углы наклона местности, подразделяя ровные места на повышенные и пониженные; определяют стоковые явления, которые имеют место на рельефе, начиная с уклона более 3 %. Далее оценивают территорию по степени благоприятности для освоения под строительство с учетом теплового воздействия солнечной радиации и ветрового режима. Критерии оценки приведены в табл. 8.4 и 8.5.
аблица 8.4
Оценка территории по ветровому режиму
Общая оценка ветрового режима |
Степень благоприятности форм рельефа |
||||||||||||
вершины и возвыше-ния с плоскими вершина-ми и по- логими склонами |
наветренные склоны |
склоны, парал- лельные ветру |
подветренные склоны |
долины, лощины, овраги |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
продувае-мые |
непродувае-мые, замк- нутые |
|||
Районы с сильными скоростями ветра (повторяемость скорости более 5 м/с свыше 20 %) |
Неблагоприятные |
Благоприятные |
Неблаго-приятные |
Благопри-ятные |
|||||||||
То же, с умеренными скоростями (повторяемость скорости ветра 3-5 м/с – свыше 50 %, более 5 м/с – менее 20%) |
Неблагоприятные |
Умеренно благоприятные |
Благоприятные |
Умеренно благоприятные |
Таблица 8.5
Оценка территории по тепловому воздействию солнечной радиации
Биоклиматическая зона |
Степень благоприятности ориентации |
||
благоприятная |
неблагоприятная |
умеренно благоприятная |
|
Холодный и умеренный климат |
90 — 270°С (В — 3) |
315 — 45°С (СЗ — СВ) |
45—90°С (СВ — В) 270—315°С (3 — СЗ) |
Жаркий климат |
315 — 45°С (СЗ — СВ) |
90 — 270° С (В— 3) |
45 — 90°С (СВ — В) 270 — 315°С (3 — СЗ) |
По табл. 8.6 можно легко рассчитать ожидаемые скорости ветра на любом участке территории, если известны данные ближайшей метеостанции о скорости ветра рассматриваемого географического пункта и имеется топографическая съемка этой территории.
Таблица 8.6
Коэффициенты изменения скорости ветра в различных условиях рельефа
Форма рельефа |
Скорость ветра на ровном месте на высоте 2 м (по данным метеостанции), м/с. |
|
3-5 |
6-20 |
|
Открытое ровное место |
||
Открытые возвышения (холмы) Вершины высотой, м: более 50 менее 50 |
1,4—1,5 1,3—1,4 |
1,2—1,3 1,1—1,2 |
Наветренные склоны крутизной 3—10°: верхняя часть средняя часть нижняя часть |
1,2—1,3 1 — 1,1 1 |
1,1—1,2 1 — 1,1 0,9—1 |
Параллельные ветру склоны крутизной 3 — 10°: верхняя часть средняя часть нижняя часть |
1,1—1,2 0,9 — 1 0,8—0,9 |
1—1,1 0,8—0,9 0,7—0,8 |
Подветренные склоны крутизной 3—10°: верхняя часть средняя часть нижняя часть |
0,8—0,9 0,8—0,9 0,7—0,8 |
0,7—0,8 0,8—0,9 0,7—0,8 |
Возвышения с плоскими вершинами и пологими склонами крутизной 1 — 3° Вершины, верхняя часть наветренных и подветренных склонов Вершины, верхняя часть параллельных ветру склонов Средняя и нижняя части наветренных и параллельных ветру склонов Средняя и нижняя части подветренных склонов |
1,2—1,4 1 1,1 — 1,2 0,7—0,9 |
1,1—1,3 1 1,1—1,2 0,8—0,9 |
Долины, лощины, овраги. Дно и нижняя часть склонов долин, лощин, оврагов: продуваемых ветром не продуваемых ветром замкнутых |
1,1 — 1,2 0,7—0,8 0,6 и менее |
1,2—1,3 0,7—0,8 0,6 и менее |
Средняя и верхняя части склонов долин, лощин, оврагов: продуваемых ветром не продуваемых ветром замкнутых |
1,2 — 1,3 0,8—0,9 0,6 и менее |
1,1 — 1,2 0,8—0,9 0,6 и менее |
Результаты архитектурного анализа микроклимата территории в условиях естественного ландшафта представляются и вносятся в графу 19 паспорта в виде схемы микроклиматического зонирования территории. В табл. 8.7 показаны результаты специально проведенных микроклиматических исследований при разработке проекта планировки нового города.
Таблица 8.7
Оценка микроклиматического режима территории строительства города, района
Элементы рельефа |
Показатели микроклимата |
Оценка рельефа и рекомендации по улучшению микроклимата |
|||||
радиация, ккал см/ /год |
температура верхних слоев почвы в летний период, град |
поправоч- ный коэф- фициент скорости |
снеговой покров почвы, см |
глубина промерза- ния почвы, м |
|||
средне суточ- ная |
мини- маль- ная |
||||||
1 . Надпойменная терраса, водораздел Южные склоны: 10° 20° |
93 160 и более 200 и более |
10 - 17
12 - 20 17 - 22 |
5 - 8
9 - 12 — |
1
1,2
— |
20-40
20-30
— |
1,5
1,5-2
— |
Наиболее теплые элементы рельефа. Применяются любые архитектурно-планировочные приемы застройки, используемые в данном климатическом районе. Участки, не подлежащие застройке, используются для организации зон отдыха, спорта, лечебных учреждений и древесных насаждений |
2. Северные склоны |
20—60 |
8—14 |
5—7 |
0,9 |
30 — 40 |
2,5 |
Наиболее холодные элементы рельефа. Требуется улучшение условий инженерными и планировочными средствами (осушение заболоченных участков, ветрозащита, озеленение и др.) |
3… |
|
|
|
|
|
|
|
4… |
|
|
|
|
|
|
|
Самая сложная часть паспорта с позиций климатического анализа - анализ микроклимата городской застройки (графа 20). Городская среда города обладает рядом специфических свойств, оказывающих влияние на формирование метеорологического режима в приземном слое воздуха. К основным факторам, вызывающим изменения климатических условий в городской застройке, следует отнести:
загрязнение атмосферного воздуха (изменение состава воздуха, выражающееся в увеличении содержания твердых взвешенных частиц и посторонних газообразных примесей);
изменение теплообмена в городе за счет закрытости горизонта, теплофизических свойств городских поверхностей (теплоемкость, отражательная способность примесей);
искусственное образование потоков тепла при отоплении, работе автотранспорта, на промышленных предприятиях;
создание «городских бризов».
В зависимости от характера градостроительной ситуации отдельных районов города (приемы и плотность застройки, этажность, озеленение и благоустройство и т. п.) их микроклиматические характеристики могут резко отличаться.
Оценка микроклимата в городской застройке проводится на основе установленных закономерностей его формирования (табл. 8.8).
Таблица 8.8