
- •А.Н. Шихов, д.А. Шихов Архитектурная и строительная физика
- •Глава 1. Строительная климатология
- •Глава 2. Строительная теплотехника
- •Глава 3. Архитектурная и строительная светотехника
- •Глава 4. Архитектурная акустика и звукоизоляция помещений
- •4.9. Архитектурная акустика
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1 Строительная климатология
- •1.1. Связь между климатом и архитектурой зданий
- •1.2. Климатические факторы и их роль при проектировании зданий и сооружений
- •1.3 Климатическое районирование
- •1.4. Архитектурно-климатические основы проектирования зданий
- •1.5. Архитектурный анализ климатических условий погоды
- •Глава 2 Строительная теплотехника
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Виды теплообмена
- •2.3. Теплопередача через ограждения
- •2.4. Сопротивление теплопередачи через однослойные и многослойные ограждающие конструкции, выполненные из однородных слоев
- •2.5. Расчет температуры внутри ограждающих конструкций
- •2.6. Графический метод определения температуры внутри многослойной ограждающей конструкции (метод Фокина-Власова)
- •2.7. Влияние расположения конструктивных слоев на распределение температуры внутри ограждающих конструкций
- •2.8. Методика проектирования тепловой защиты зданий
- •2.9. Исходные данные для проектирования тепловой защиты зданий
- •2.9.1. Параметры внутреннего воздуха помещений
- •2.9.2. Наружные климатические условия
- •2.9.3. Расчетные характеристики строительных материалов и конструкций
- •2.9.4. Расчет отапливаемых площадей и объемов здания
- •2.10. Определение нормируемого (требуемого) сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
- •2.11. Расчет общего или приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
- •2.12. Конструктивное решение наружных ограждающих конструкций
- •2.13. Определение санитарно-гигиенических показателей тепловой защиты зданий
- •2.14. Расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление зданий
- •2.15. Влажность воздуха и конденсация влаги в ограждениях
- •2.15.1 Расчет ограждающих конструкций на конденсацию водяного пара
- •2.15.2. Графо-аналитический метод определения зоны конденсации внутри многослойной ограждающей конструкции
- •2.15.3. Паропроницаемость и защита от переувлажнения ограждающих конструкций
- •2.16. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций
- •2.17. Теплоустойчивость ограждающих конструкций
- •2.17.1. Расчет теплоустойчивости ограждающих конструкций в теплый период года
- •2.17.2. Теплоусвоение поверхности полов
- •2.18. Повышение теплозащитных свойств существующих зданий
- •2.19. Энергетический паспорт здания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 111 Архитектурная и строительная светотехника
- •3.1. Основные понятия, величины и единицы измерения
- •3.2. Световой климат
- •3.3. Количественные и качественные характеристики освещения
- •3.4. Естественное освещение зданий
- •3.5. Естественное и искусственное освещение зданий
- •3.6. Выбор систем естественного освещения помещений и световых проемов
- •3.7. Нормирование естественного освещения
- •3.8. Проектирование естественного освещения
- •3.8.1. Определение площади световых проемов жилых и общественных зданий при боковом или верхнем естественном освещении помещений
- •3.8.2. Расчет площади световых проемов производственных зданий при боковом или верхнем естественном освещении помещений
- •3.9. Проверочный расчет естественного освещения помещений
- •3.9.1. Последовательность проведения проверочного расчета при боковом освещении производственных зданий
- •3.9.2. Расчет естественного освещения производственных помещений при верхнем и комбинированном расположении светопроемов
- •3.9.3. Проверочный расчет естественного освещения при боковом размещении световых проемов в жилых и общественных зданиях
- •3.9.4. Последовательность проведения проверочного расчета при верхнем или комбинированном освещении жилых и общественных зданий
- •3.10. Расчет времени использования естественного освещения в помещениях
- •3.11. Совмещенное освещение зданий
- •3.13. Нормирование и проектирование искусственного освещения помещений
- •3.14. Архитектурная светотехника
- •3.14.1. Нормирование и проектирование освещения городов
- •Проектирование освещения архитектурных ансамблей
- •3.15. Светоцветовой режим помещений и городской застройки
- •3.16. Инсоляция и защита помещений от солнечных лучей
- •3.17. Солнцезащита и светорегулирование в зданиях
- •3.18. Экономическая эффективность использования инсоляции и солнцезащиты
- •Глава 4 Архитектурная акустика и звукоизоляция помещений
- •4.1. Общие понятия о звуке и его свойствах
- •4.2. Источники шума и их шумовые характеристики
- •4.3. Нормирование шума и звукоизоляция ограждений
- •4.4. Распространение шума в зданиях
- •4.5. Звукоизоляция помещений от воздушного и ударного шума
- •4.5.1. Определение индекса изоляции воздушного шума для вертикальных однослойных плоских ограждающих конструкций сплошного сечения
- •Границ 1/3 - октавных полос
- •4.5.2. Определение индекса изоляции воздушного шума для каркасно-обшивных перегородок
- •4.5.3. Определение индекса изоляции воздушного шума для междуэтажных перекрытий
- •Расчет междуэтажных перекрытий на ударное воздействие шума
- •4.6. Измерение звукоизолирующих свойств ограждающих конструкций в акустических камерах
- •Мероприятия, обеспечивающие нормативную звукоизоляцию помещений
- •Защита от шума селитебных территорий городов и населенных пунктов
- •4.9. Архитектурная акустика
- •4.9.1. Оценка акустических качеств залов
- •Экспериментальные способы проверки акустических качеств залов
- •4.10. Общие принципы акустического проектирования залов
- •4.11. Специфические особенности акустического проектирования залов различного функционального назначения
- •4. 12. Видимость и обозреваемость в зрелищных сооружениях
- •Общие принципы проектирования беспрепятственной видимости в зрительных залах
- •4.12.2. Обеспечение беспрепятственной видимости в зрительных залах
- •4.13. Расчет беспрепятственной видимости в зрительных залах
- •Контрольные вопросы
- •Основные термины и определения
- •Примеры расчетов звукоизоляции ограждающих конструкций (примеры взяты из сп 23-103-03)
- •Примеры расчета по беспрепятственной видимости и акустике зрительных залов
- •Примеры светотехнического расчета гражданских и промышленных зданий
- •Примеры из области архитектурного освещения зданий
- •Примеры расчета продолжительности инсоляции зданий
1.3 Климатическое районирование
В зависимости от расчетных температур наружного воздуха, средней скорости ветра и средней месячной относительной влажности воздуха разработано климатическое районирование территории РФ, приведенное в табл. 1.1.
. На рис. 1.1 приведена схематическая карта климатического районирования для строительства, на которой выделены четыре климатических района:
1 - север, характеризующийся холодным климатом;
2 - умеренные широты, характеризующиеся умерено-холодным климатом;
3 - часть южных районов с очень теплым летом;
4 - юг, характеризующийся мягкой зимой и жарким летом (Южный берег Крыма, Закавказье), жарким влажным летом (Западная Грузия) или очень жарким и сухим летом (долины Средней Азии).
В свою очередь климатические районы разделены на подрайоны, обозначенные на карте буквами А, Б, В, Г, Д.
Определяющими климатическими параметрами районирования являются температуры воздуха в январе и июле. Для подрайонов с умеренной и холодной зимой наряду с температурами определяющим служит средняя скорость ветра за три зимних месяца, а в подрайонах с теплым и жарким летом - среднемесячная относительная влажность воздуха в июле месяце.
Таблица 1.1
Характеристика климатических районов и подрайонов
Границы районов и подрайонов приведены на карте по линиям с одинаковым значением температуры (изотермы), ветра (изоветры) и влажности (изогиеты).
Границы районов и подрайонов во многом обусловлены комплексом типологических требований, предъявляемых к зданиям различного функционального назначения, а также к градостроительным решениям.
Знание климатических районов и их климатических параметров позволяет при проектировании зданий учитывать их влияние на объемно-планировочное решение зданий, устанавливать высоту этажа, дополнительные помещения, требования к фотариям и ориентации помещений по странам горизонта и др.
Так, для северных районов рекомендуется увеличивать высоту этажа и площадь квартир с целью улучшения воздушного режима в течение долгой зимы. На юге увеличение высоты этажа снижает неблагоприятное воздействие нагретого потолка и позволяет подвесить вентилятор-фен.
Более подробные требования при проектировании жилых зданий в зависимости от климатического районирования приведены в табл. 1.2.
Рис. 1.1. Схематическая карта климатического районирования для строительства
Согласно данных табл. 1.2 высота этажа для северных подрайонов 1А-1Д и южных (1VА, 1VГ) должна приниматься не менее 3 м. Площадь квартир для северных подрайонов следует увеличивать на 10% от нормы. Суровая холодная и длительная зима в климатических подрайонах 1А-1Д определяет закрытый режим проживания: ограниченное время пребывания на открытом воздухе, увеличение объема теплой одежды и запасов продовольствия, повышенные физиологические нагрузки на организм человека.
Районы с жарким климатом, расположенные в поясе между 35-й и 45-й параллелями, отличаются продолжительным жарким летом и интенсивной солнечной радиацией. Для южных районов жилище, эксплуатируемое в течение 9 месяцев в году при положительных температурах наружного воздуха, в большинстве подрайонов характеризуется открытым режимом эксплуатации. Оно нуждается в большом количестве открытых помещений (лоджий, балконов, галерей, «зеленых» комнат и двориков), в которых происходит часть жизнедеятельности семьи - приготовление пищи, сон в летнее время, игры и воспитание детей и др.
Высокие летние температуры наружного воздуха требуют активных мер защиты жилища от перегрева планировочными (горизонтальное - сквозное или угловое либо вертикальное - через шахты проветривание квартир в ночное время) и конструктивными (солнцезащитные устройства) средствами.
Разница в нормировании отметок, с которых рекомендуется устраивать лифты, обусловлена тяжелой одеждой на севере и большими нагрузками на организм при подъеме на юге.
Таблица 1.2
Типологические требования к жилым зданиям в различных
климатических подрайонах
Требования |
1А |
1Д |
1Б |
1Г |
11А |
11Г |
1В |
11Б |
11В |
111В |
111Б |
111А |
1VА |
1VБ |
1VВ |
1VГ |
Высота этажа |
3,0 м 2,8 м 3,0 м |
|||||||||||||||
Площадь квартир |
Норма + 10% |
|||||||||||||||
Проветривание сквозное, угловое |
Обязательно; Обязательно допускается через лестницу |
|||||||||||||||
Балконы, лоджии |
Допускаются при благоприятных Допускаются Обязательно условиях |
|||||||||||||||
Отношение площади окон к площади пола помещения |
1:6,5 1:5,5 1:6,5 1:5,5 |
|||||||||||||||
Солнцеза- щита |
Обязательна на Обязательна на окнах окнах и лоджиях
|
|||||||||||||||
Приточная искусствен ная вентиляция, обогрев пола первого этажа |
Допускаются |
|||||||||||||||
Кондицио- неры |
Обеспечить возможность установки
|
|||||||||||||||
Сушильные шкафы |
Обязательны |
|||||||||||||||
Лифты (с отметки) |
12 м 14 м 12 м 14 м |
|||||||||||||||
Лестницы основные |
Закрытые, отапливае- Допускаются наружные мые |
|||||||||||||||
Тамбуры (при этажности) одинарные двойные |
С первого этажа С 12-го С 1-го С12-го С первого этажа От 4 до 12 этажей С 16-го С 4-го С 16-го |
|||||||||||||||
Защита от влаги |
Обязательна Обязательна |
Возрастание инфильтрации холодного воздуха через входы требует устройства для северных подрайонов двойных тамбуров и сушильных шкафов.
Для южных климатических подрайонов 111А-111В обязательным условием является установка солнцезащитных конструкций на окнах, а для подрайонов 1VА-1VГ - на окнах и лоджиях.
Аналогичные типологические требования в зависимости от климатических подрайонов разработаны для школ и детских яслей-садов.
Для общеобразовательных школ эти требования регламентируют объемно-планировочное решение зданий (централизованное или блочное), площадь земельного участка и площадь его озеленения, наличие рекреационных площадок, открытых бассейнов для плавания, фотарий, уголков живой природы, переходов между корпусами, солнцезащитных устройств и ориентацию классов.
Для школ, расположенных в районах с очень холодным климатом (1А-1Г), рекомендуется компактное объемно-планировочное решение в одном корпусе, которое обеспечивает меньшие тепловые потери. Блочное объемно-планировочное решение, состоящее из нескольких объемов, хотя немного увеличивает теплопотери, но улучшает освещенность и проветриваемость помещений, поэтому рекомендуется для южных районов (11А-11Г и 111А-111Г).
Павильонное планировочное решение для зданий позволяет организовать внутренние дворики для рекреации школьников и обеспечивает сквозное проветривание помещений. Его целесообразно применять для климатических подрайонов 1VА- 1VГ.
Требования к фотариям и ориентации помещений обусловлены дефицитом солнечного облучения на севере и избытком его в южных районах. Наличие уголков живой природы, тамбуров с двумя и тремя дверями, а также устройство открытых плавательных бассейнов с подогревом воды рекомендуется в подрайонах с холодным климатом.
Для детских яслей-садов основные типологические требования относятся к площади земельного участка, объемно-планировочному решению зданий, ориентации групповых и игральных помещений, особенностям проектирования лестничных клеток и наружных входов в здания, а также к особенностям проветривания помещений. Допускается в климатических подрайонах 1А-1Г уменьшать площадь земельного участка до 25 м2 на 1 место.
Централизованное объемно-планировочное решение рекомендуется для 1А-1Г подрайонов, а блочное и павильонное - для остальных климатических подрайонов. При проектировании детских яслей-садов в климатических подрайонах 1А-1Г необходимо предусматривать места для хранения санок, фотарии и наружные входы в здания с тройными тамбурами. Допускаются закрытые без естественного света лестничные клетки, освещение вторым светом в туалетных помещениях, приемных и раздевальных. Климатическое районирование необходимо учитывать при проектировании и застройке городов, так как большинство градостроительных решений рекомендуется принимать в зависимости от климатических подрайонов (табл. 1.3).
В плане градостроительных требований территория Российской Федерации условно разделена на 3 климатические зоны с холодным, теплым и умеренным климатом.
К холодному климату отнесена азиатская часть страны, расположенная севернее 560 с.ш.; к теплому - Закавказье, Прикавказье, Средняя Азия, Центральный и Южный Казахстан, а к умеренному - остальная территория.
В климатической зоне с холодным климатом предъявляются следующие градостроительные требования: максимальная защита человека от переохлаждения; активизация солнечного воздействия; ограничение времени пребывания человека на открытом воздухе в холодный период до 15-30 мин; защита территории от ветра и пурги. В квартирах не предусматривают балконы и лоджии, а связи с прилегающими зданиями повседневного обслуживания в подрайонах 1А, 1Б и 1Г организованы по крытым отапливаемым переходам. В связи с повышенными требованиями к тепловой защите здания проектируют преимущественно компактными с уширенным корпусом, теплоизолированными двойными тамбурами и в большинстве случаев с тройным остеклением окон. В подрайонах 1Б и 1Г применяют ветро- и снегозащитные дома высотой не ниже 4 этажей сплошной застройки, в которых с наветренной стороны располагают закрытые галереи (боковые коридоры), а жилые комнаты квартир ориентируют на заветренную сторону;
В умеренном климате необходима умеренная защита от переохлаждения в холодный и от перегрева в теплый период года; использование благоприятных условий климата; активизация солнечного воздействия севернее 570с.ш. и умеренная солнцезащита в теплый период южнее этой широты; умеренная ветрозащита и влагозащита на морском побережье. В летнее время следует широко использовать лоджии, балконы и приквартирные садики. В гигиеническом отношении желательна планировка квартир с двухсторонней ориентацией помещений и сквозным их проветриванием.
В теплом климате рекомендуется предусматривать максимальную солнцезащиту и защиту от высоких температур воздуха за счет сокращения времени пребывания человека на открытом воздухе в пустынных районах; активизацию проветривания; защиту от пониженной влажности воздуха и пыли в пустынных районах и от повышенной влажности и ливней во влажных субтропиках; использование благоприятных погодных условий.
В зависимости от общих климатических требований к застройке городов в различных климатических зонах предъявляются определенные градостроительные нормативы.
Для северных подрайонов 1А-1Г допускается уменьшить на 30% нормативный показатель потребности в селитебной территории на 1000 жителей, так как это обусловлено дороговизной освоения территории в районах вечной мерзлоты (устройство фундаментов, прокладка инженерных коммуникаций, обустройство территории и др).
В зависимости от общих климатических требований к застройке городов в различных климатических зонах предъявляются определенные градостроительные нормативы.
Таблица 1.3
Требования
к застройке городов в различных
климатических подрайонах
Требования |
1Д |
1А |
1Б |
1Г |
11А |
11Г |
1В |
11Б |
11В |
111В |
111Б |
111А |
1VА |
1VГ |
1VВ |
1VБ |
Потребность в селитебной территории на 10000 чел., га |
Допускается уменьшать До 3 этажей- 10-20 га, от 4 до 8 этажей - 8 га, 9 этажей -7 показатели на 30% га |
|||||||||||||||
Площадь озелененной территории микрорайона (квартала), м2 /чел. |
Севернее 580 с.ш- Не менее 6 не менее 3 Южнее 580 с.ш- не менее 5 Не менее 5
|
|||||||||||||||
Площадь озелененной территории общего пользования в городах , м2 /чел. |
Допускается для тун- 6-10 Допускается для Допускается 6-10 дры и лесотундры степи и лесостепи для пустынь уменьшить до 2 увеличивать на и полупустынь 10-20% уменьшать на 20-30% |
|||||||||||||||
Расчетное число единовре- менных посетителей парков, ле-сов и т.п. чел./га |
Парки 50-100, - - Для пустынь Парки Леса 1-3 и полупустынь 50-100, уменьшать на леса 1- 20% |
|||||||||||||||
Радиус обслужива-ния населения в жилой застройке, не более, м |
Следует уменьшать Дошкольные учреждения- 300, Для пустынь Дошколь на 30% поликлиники - 1000, и полупустынь ные уч торговли, питания - 500-800 уменьшать на режде 30% ния-
|
|||||||||||||||
Дальность пешеходных подходов до остановки пассажирского транспорта,м |
400 300 500 400
|
Для северных подрайонов 1А-1Г допускается уменьшить на 30% нормативный показатель потребности в селитебной территории на 1000 жителей, так как это обусловлено дороговизной освоения территории в районах вечной мерзлоты (устройство фундаментов, прокладка инженерных коммуникаций, обустройство территории и др).
Из-за больших затрат по выращиванию растений в тундре, в пустынях и полупустынях площадь озеленения территории общего пользования в городах для степных районов и лесостепи рекомендуется увеличивать на 10-20%, а для пустынь и полупустынь уменьшать на 20-30%.
Радиус обслуживания населения в жилой застройке для северных подрайонов 1А-1Г и для южных подрайонов 1VА и 1VГ рекомендуется снизить на 30% от нормативов в связи с опасностью обморожения и передвижения в тяжелой одежде по занесенным снегом улицам, а в южных пустынях - из-за перегрузок организма от перегрева и гиперинсоляции.