Лекция 5 физико-технические основы проектирования

5.1. Микроклимат помещений и строительная теплотехника.

5.2. Инсоляция и искусственное освещение.

5.3. Архитектурно-строительная акустика.

В современном строительстве и архитектуре все более возрастает значение строительной физики, связанное с ростом требований к качественным показателям архитектурно-строительного проектирования населенных мест, отдельных зданий и их комплексов. Изучение воздействия холода, солнечной радиации, ветра, атмосферных осадков и других факторов на ограждения, а также физических процессов, происходящих в ограждениях и в окружающей их среде, составляет предмет строительной физики. Следовательно, задачей строительной физики является изучение физических явлений, возникающих в процессе строительства и эксплуатации зданий, и устанавливающих требуемые физические качества различных строительных материалов и конструкций, применяемых при проектировании и строительстве зданий.

Строительная физика является прикладной частью физической науки и включает в себя строительную тепло- и светотехнику, строительную и архитектурную акустику.

5.1. Микроклимат помещений и строительная теплотехника. При разработке схем и проектов районной планировки, проектов планировки и застройки населенных мест и составлении проектов жилых и общественных зданий используют основные климатические и геофизические показатели: температура и влажность наружного воздуха, повторяемость и скорость ветра, солнечная радиация, световой климат и другие характеристики и параметры, составленные на основании данных многолетних наблюдений в различных пунктах страны. При наблюдениях учитываются суточные и сезонные изменения указанных факторов.

Особое значение при проектировании зданий и помещений придается снижению потерь тепла в зимний период и поступления тепла в летний период года, для чего следует предусматривать: объемно-планировочные решения с учетом обеспечения наименьшей площади ограждений; солнцезащиту световых проемов с учетом теплопропускания солнцезащитными устройствами; площадь световых проемов с учетом нормированного значения коэффициента естественной освещенности – КЕО. Архитектурно-строительная климатология органически связана с задачами формирования в помещениях зданий необходимого микроклимата, отвечающего требованиям теплового комфорта. Качество микроклимата должно удовлетворять как функционально-технологическим, так и санитарно-гигиеническим требованиям. Современные наружные ограждения конструкции зданий должны обладать свойствами, способными поддерживать необходимый микроклимат внутри помещений при одновременном обеспечении требуемого температурно-влажностного режима внутри самих ограждений.

Исключительно важная роль в современной строительной физике отводится строительной теплотехнике. В условиях научно-технического прогресса в строительстве и архитектуре значение теплотехники растет благодаря преимущественному применению унифицированных сборных крупноразмерных элементов зданий заводского изготовления, обладающих малой материалоемкостью.

Благодаря пониманию законов теплотехники и прохождения физических процессов в ограждающих конструкциях, связанных с воздействием окружающей среды, архитектор и проектировщик должны научиться правильному выбору наилучших материалов и конструкций зданий для определенных климатических условий.

5.2. Инсоляция и искусственное освещение. Солнечные лучи, достигая земной поверхности, оказывают световое, биологическое и тепловое воздействие на человека. Это облучение земли и расположенных на ней зданий и сооружений прямым солнечным светом называют инсоляцией. Лучи солнца существенно влияют на среду обитания человека, оказывают большое воздействие на микроклимат, степень освещенности и гигиенические качества помещений и имеют важное значение для повышения выразительности архитектурной композиции и формирования облика здания. Как показывает практика эксплуатации зданий, световое действие прямых солнечных лучей во многих случаях является нежелательным, вызывает резкую контрастность освещенности и перегрев помещений. Все это должно учитываться архитектором при проектировании.

Одна из важнейших предпосылок создания полноценного жилища – учет климатических условий места строительства. Согласно СНиПу, территория нашей страны по климатическим признакам разбита на четыре климатических района: I – холодный, II – умеренный, III – теплый, IV – жаркий. Каждый из четырех основных климатических районов делится, в свою очередь, на подрайоны. Первый район включает пять подрайонов: 1А, 1Б, 1В, 1Г, 1Д; второй – четыре: ПА, ПБ, ПВ, ПГ; третий – три: III А, 1ПБ, П1В; четвертый – четыре: IV А, ГУБ, ГУВ, 1УГ. Деление климатических районов на подрайоны дает возможность более точно учитывать особенности климата района строительства.

Комфортность жилища определяется также и инсоляцией. Естественное освещение помещений квартиры зависит от строительно-климатического района, наружной освещенности, количества прямых и отраженных солнечных лучей, попадающих в помещение, конфигурации здания и т. д. Поэтому на севере, где мало солнечных лучей, целесообразно строить дома простой прямоугольной формы, на юге, наоборот, объемы зданий могут быть сложнее, с большими выступами, глубокими лоджиями и другими элементами, затеняющими основные помещения.

Одним из основных требований к инсоляции зданий является проникновение солнца в помещения в любое время года. На величину инсоляции оказывает влияние не только ориентация зданий по сторонам света, но и многие другие архитектурно-планировочные факторы, например, размеры и формы окон, наличие балконов, карнизов, лоджий, веранд и т. д., а также окружающая застройка, затеняющие окна.

Искусственное освещение. Для освещения помещений общественных и жилых зданий, как правило, следует применять люминесцентные лампы, при невозможности их применения, а также для обеспечения архитектурно-художественных требований возможно применение ламп накаливания. Установлено, что наиболее привычным и относительно лучшим для человека является естественное освещение, следовательно, при выборе систем и способов искусственного освещения в интерьере следует стремиться к созданию световой обстановки, всемерно приближающейся к природной.

При проектировании освещения интерьеров решаются три важные задачи:

1) функциональная – обеспечение уровня освещенности для конкретных условий зрительной работы в помещении;

2) архитектурная – создание художественной выразительности интерьера;

3) экономическая – определение оптимального варианта решения при учете функциональных и архитектурных требований к освещению.

Важным направлением использования искусственного освещения является световая архитектура города, в которой искусственный свет используется для повышения архитектурной выразительности города и отдельных зданий в вечернее время.

5.3. Архитектурно-строительная акустика. Наряду с физико-техническими особенностями помещений и требованиями, предъявляемыми к их ограждающим конструкциям, изложенными выше, большое значение имеет также и акустический режим, определяющий качество воспринимаемого слушателями звука в помещении (лектории, оперном или драматическом театре, концертном зале или кинотеатре).

При проектировании аудиторий, залов собраний, концертных залов, а также залов оперных и драматических театров, кинотеатров необходимо создавать такие условия передачи звука, которые обеспечивали бы наилучшую слышимость музыки или речи. Слышимость в помещениях большой вместимости зависит от мощности и размещения источников звука, от объема и формы помещения, очертания и факторов ограждающих конструкций, определяющих поглощение и рассеяние звуковой энергии при отражении ими падающих звуковых волн.

Перечисленные факторы относятся, в основном, к числу таких, которые связаны с архитектурным решением зала. Поэтому науку, излагающую приемы и правила разработки оптимальных условий слышимости в помещениях массового пользования, называют архитектурной акустикой.

Одним из важнейших показателей, характеризующих акустические качества помещений, является реверберация, т. е. наличие отзвука или остаточного звучания в помещении после прекращения основного звука. Это явление происходит вследствие многократных отражений звуковых волн от поверхностей стен, потолка и др.

Шум является частным проявлением физического явления, называемого звуком. Звук – волнообразные колебательные движения, распространяющиеся в твердых, жидких и газообразных средах. Основные физические параметры звука – скорость и частота колебаний. В воздухе звук распространяется со скоростью 340 м/с в виде продольных волн (колебания воздушных частиц совпадают с направлением распространения звука). Звук оценивается величинами частоты колебаний, длины волны, интенсивности или силы звука. Частота колебаний в секунду изменяется в герцах (Гц). Частоты колебаний от 20 до 20000 Гц вызывают у человека звуковые ощущения. Колебания с частотой менее 20 Гц называют инфразвуком, более 20000 Гц – ультразвуком. Длина волны измеряется отношением скорости звука к частоте колебаний.

Шумовые воздействия имеют различные характер и происхождение. Соответственно в проектной практике предусматривают различные меры по снижению интенсивности их воздействия на организм человека.

Источники шумового воздействия находятся внутри помещения (машиносчетные станции, рестораны и пр.); источники шума находятся вне проектируемого здания (или помещения в здании) – так называемый, «проникающий шум». Источник проникающего шума может быть внешним или внутренним. Самый распространенный внешний источник – транспортный шум, воздействующий на наружные ограждающие конструкции (наружные стены и окна). Внутренний проникающий шум создают бытовые источники в смежных помещениях (громкая музыка, танцы и пр.) и работа инженерных систем (вентиляции, водоснабжения, отопления). Он передается в помещение через внутренние ограждающие конструкции.

В соответствие с расположением источника шума защита от его воздействия различна. При расположении источника шума в помещении – звукопоглощение, при проникающем шуме – звукоизоляция.

Вопросы:

1. Дать определение инсоляции.

2. На какие четыре климатические районы делится наша страна?

3. Назовите три главные задачи при проектировании освещения интерьеров.

4. Указать важное направление использования искусственного освещения.

5. От чего зависит слышимость в помещениях большой вместимости?

6. Дать определение звука.

7. Что такое реверберация?