916

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.

1.4. Архитектурно-климатические основы проектирования зданий

Многие категории архитектуры, такие, как объемно-пространственная композиция,

планировочное и конструктивное решение зданий, внешний облик и т.д. вплоть до национальных признаков, во многом предопределяются конкретными климатическими

21

условиями и, прежде всего, спецификой светового климата и температурно-влажностными характеристиками окружающей среды места строительства.

Крупнейшие мастера архитектуры (Витрувий, Корбюзье, Жолтовский и др.) придавали большое значение климатическим условиям в формировании таких категорий, как композиция,

стиль, образ, пластика и т.п. при проектировании зданий.

Знание взаимосвязи климатических условий с архитектурным проектированием позволяет избежать ошибок, так как такие компоненты естественной и искусственной среды,

как солнечная радиация, цвет, воздушная среда (температура, влажность, скорость и направление движения), осадки и звук нередко играют главную роль в формировании архитектурно-композиционных и конструктивных решений при проектировании зданий и сооружений.

Особенно большое влияние физических параметров среды необходимо учитывать в современную эпоху, когда на первое место поставлена задача энергосбережений и всемерной экономии не восполняемых энергетических ресурсов.

Композиционные приемы, плотность застройки, ориентация зданий по сторонам горизонта, размеры и заполнение световых проемов, пластика фасадов, а также тепло - и

звукоизоляция ограждающих конструкций - факторы, от которых в значительной степени зависят комфортность и выразительность зданий, а также стоимость их энергетической эксплуатации.

Среди физико-технических факторов окружающей среды специфика светового климата

(количество, спектр и контрастность освещения, яркость ясного и облачного неба,

продолжительность солнечного воздействия, количество и спектр ультрафиолетовой радиации)

оказывает существенную роль на плотность застройки и ее планировочное решение, размеры и пропорции световых проемов, пластику и масштабность фасадов зданий. Использование больших площадей остекления фасадов и солнцезащитной пластики (балконы, лоджии,

веранды, галереи и т.п.), не связанных с функциональным назначением здания и условиями светового климата, не способствует формированию архитектурного образа, приводит к значительному дискомфорту и огромным тепловым и экономическим потерям.

Наряду со световым климатом при проектировании зданий важно учитывать влияние факторов теплового климата, (тепловая солнечная радиация, температура наружного и внутреннего воздуха, влажность, скорость и направление движения воздуха), которые необходимо учитывать при проектировании тепловой защиты зданий, выборе материала и конструктивного решения ограждающих конструкций.

В связи с тем, что нормативные требования, заложенные в климатическом районировании, не позволяют учесть продолжительность тех или иных погодных условий в

22

течение года и определить необходимые климозащитные средства, институтом «ЦНИИЭП жилища» разработана классификация погодных условий и даны рекомендуемые режимы эксплуатации и технологические требования к ограждающим конструкциям и планировочным решениям зданий, связанные с типом погоды (табл. 1.4).

В классификации приведены климатические характеристики семи типов погоды. При классификации типов погоды основное внимание уделено сочетанию климатических факторов.

Так, для жаркой, теплой и комфортной типов погоды к этим сочетаниям относятся температура воздуха и относительная влажность, а для погоды прохладной, холодной и суровой - сочетание температуры с ветром.

В жарко-влажных климатических районах, (тип погоды 1), в которых температуры наружного воздуха находятся в пределах от 30 до 35оС при влажности 60-25% (Черноморское побережье Кавказа), здания должны защищать человека от сильного перегрева, гиперинсоляции и духоты. Для обеспечения комфортных условий проживания необходимо организовать изолированный режим эксплуатации здания и полное кондиционирование воздушной среды

(охлаждение и искусственное уменьшение влагосодержания воздуха). Рекомендуются компактные объемно-планировочные решения, открытые помещения для вечернего и ночного отдыха. Здания целесообразно размещать на возвышенной местности, где скорость ветра повышается, или на северных и южных наветренных склонах, наименее подверженных нагреву от солнечного облучения. Для снижения духоты и перегрева помещений следует предусмотреть плотное устройство притворов и затенение окон, а также осуществлять активную аэрацию помещений и защиту их от солнца.

Районы с жарким сухим климатом, расположенные в поясе между 35-й и 45-й

параллелями (тип погоды 2), характеризуются продолжительным жарким летом с температурой

33-36оС и влажностью менее 24% (Средняя Азия) и интенсивной солнечной радиацией. Под действием солнечной радиации помещения и находящиеся в них люди интенсивно перегреваются, поэтому необходимо устранить или ослабить неблагоприятные для человека климатические факторы жарких районов. Одним из простейших и эффективных средств борьбы с перегревом зданий является правильная ориентация их по странам света и по отношению к направлению господствующих ветров. Необходимо помнить, что восточные и западные стены под воздействием солнечной радиации получают в 3-4 раза больше тепла, чем южные, так как последние облучаются только высоко стоящим солнцем. Рекомендуется закрытый режим эксплуатации помещений с компактным объемно - планировочным решением,

обеспечивающим минимальные теплопоступления извне, и специальные ограждающие конструкции. Одним из эффективных приемов борьбы с перегревом помещений являются солнцезащитные устройства. Затеняя оконные проемы (а иногда и стены), они ограничивают

23

поступление тепла от солнечной радиации в помещения и защищают людей от ослепления прямыми солнечными лучами. Кроме того, они снижают затраты на устройство и эксплуатацию вентиляционных установок. В районах с большими суточными колебаниями наружной температуры проектируют стены с высокой степенью теплоустойчивости, которые оказывают достаточное сопротивление тепловому потоку в помещении и не допускают значительных колебаний температуры на внутренней поверхности ограждения. Значительного эффекта можно достичь путем увеличение кубатуры здания, открытых помещений для вечернего и ночного отдыха, а также искусственного охлаждения с помощью вентиляторов-фенов. Требуются специальные мероприятия для защиты от горячих пыльных ветров пустынь и улавливания ночных ветров с гор. Значительно улучшают микроклимат высаживаемые на территории зеленые насаждения, листва которых поглощает (нейтрализует) большую часть солнечной радиации и образует защитный экран. Вместе с тем насаждения не должны быть слишком густыми и частыми, так как в противном случае они будут мешать циркуляции воздуха около зданий. Для охлаждения территории целесообразно устраивать бассейны, пруды, фонтаны и частые поливки. Водоемы, расположенные непосредственно около зданий, способствуют охлаждению воздуха в помещениях. Пешеходные дорожки рекомендуется затенять зелеными насаждениями.

Для теплого типа погоды (тип 3) характерны температуры 24-32оС при влажности воздуха от 25 до 75%. Жилые здания при такой погоде должно защищать человека от незначительного перегрева. Режим эксплуатации зданий - полуоткрытый с двухсторонней планировкой квартир при активном проветривании помещений. При проектировании зданий необходимо предусматривать открытые приквартирные пространства, дворики,

трансформирующие пространства и ограждения в течение суток, открытые окна при наличии солнцезащитных устройств, вентиляторы-фены. В степных районах при влажности 25-50%

необходимо предусматривать типичные средства защиты в виде затенения окон и ночное проветривание для аккумуляции ночной прохлады.

Таблица 1.4

Классификация типов погоды и режимы эксплуатации жилища

24

В приморских районах с влажностью 60% и более рекомендуется затенение окон и аэрация пространств, которые обеспечивают помещениям комфортные или близкие к ним условия.

Комфортный тип погоды (тип 4) почти не несет климатозащитных функций. Для него характерны температуры наружного воздуха от 18 до 25оС, относительная влажность от 30 до

60%, скорость движения воздуха в помещении от 0,1 до 0,2 м/с и от 1 до 3 м/с снаружи. Для жилых помещений рекомендуется открытый режим эксплуатации, связанный с внешней средой. Воздухообмен не ограничен. Для зданий не требуются ограждающие конструкции с высокими теплозащитными характеристиками, а также мощное отопительное и охлаждающее

25

оборудование. Рекомендуются приквартирные открытые пространства. При высоких температурах (более 21оС) требуется затенение, а при низких (12оС) - инсоляция помещений.

При прохладной погоде с типичной температурой 6-10оС (тип 5) жилище должно защищать человека от незначительного охлаждения. Для квартир рекомендуется полуоткрытый режим эксплуатации с обращением комнат на солнечные стороны горизонта. Объемно-

планировочное решение квартир - умерено компактное с ограждающими конструкциями,

обладающими теплозащитными свойствами. В квартирах необходимо предусмотреть места для хранения верхней одежды. Воздухообмен через форточки или фрамуги, использование отопительных устройств малой мощности. В городской среде защита помещений от ветра и инсоляция создают условия, близкие к комфортным.

Холодный тип погоды (тип 6) характеризуется типичной температурой до -25оС и скоростью ветра 3-10 м/с. Холодная погода типична зимой на европейской территории страны,

в Западной и на юге Восточной Сибири. Здания при холодной погоде должны защищать человека от сильного охлаждения, что обеспечивается закрытым режимом эксплуатации помещений, компактным объемно-планировочным решением, высокими теплоизоляционными качествами ограждений, уплотненными окнами, закрытыми отапливаемыми лестницами и центральным отоплением средней мощности. В квартирах необходимо предусматривать шкафы для верхней одежды. В отдельных районах снегозаносы требуют защиты территории и входов в здания.

При суровой (сильно охлажденной) погоде (тип 7), характеризующейся типичной температурой наружного воздуха до минус 36оС (зима в Якутии) или до минус 20 оС при повышенных (5-12 м/с) скоростях ветра (зима на побережье Северного Ледовитого океана)

жилище должно защищать человека от сильного охлаждения и ветрового напора. Эти условия вызывают необходимость разработки проектов зданий с особыми объемно-планировочными и конструктивными решениями. Так как стоимость освоения и эксплуатации территории в северных районах очень велика, здания необходимо проектировать с соблюдением плотной застройки и компактности планировки. Для зданий рекомендуются закрытые отапливаемые лестницы, минимальное количество входов в здания с обязательным двойным отапливаемым тамбуром. Для создания комфорта требуется побудительная приточно-вытяжная вентиляция с подогревом и увлажнением воздуха. Необходимы хранилища для верхней одежды и кладовые увеличенной площади. Наружные ограждения должны обладать очень высокими теплозащитными качествами и воздухонепроницаемостью. Оконные конструкции должны иметь тройное остекление. В зданиях должно применяться центральное отопление большой мощности. Для повышения комфортности рекомендуется устройство теплых переходов-галерей между квартирами и предприятиями повседневного обслуживания, а также зимние сады и

26

рекреации. Необходимо предусматривать мероприятия от снежных заносов и ветров в виде естественных (лесные массивы, возвышенности и т.п.) и искусственных (искусственные лесополосы, щиты, заборы, стенки и т.п.) преград.

С характером погоды связаны категории архитектурной композиции. Так, для

«комфортной» и «теплой» типов погоды рекомендуется:

-открытый характер архитектурных пространств при свободной застройке микрорайонов и площадей; планировка внутренних помещений, обеспечивающих аэрацию и раскрытие во внешнюю среду;

-расчлененная масса здания, характеризующаяся разделением здания на блоки и присутствием двориков и курдонеров;

-расчлененная пластика поверхности, украшенная лоджиями, балконами, окнами значительных размеров, затеняющими козырьками, навесами и перфорированными стенами.

Для «суровой» и «холодной» типов погоды типичными являются:

-замкнутый и полузамкнутый характер архитектурных пространств, включающий плотную, ячеистую и периметральную застройку кварталов; закрытый тип площадей и закрытые связи-галереи между зданиями; одностороннюю планировку кварталов;

-нерасчлененная или малорасчлененная масса здания, характеризующаяся компактной планировкой, простой конфигурацией, а также внутренними закрытыми атриумами;

-нерасчлененная пластика поверхности с преобладанием гладких поверхностей стен,

небольших окон и отсутствием лоджий.

1.5. Архитектурный анализ климатических условий погоды

Архитектурный анализ климатических условий погоды позволяет целенаправленно принимать архитектурные решения в проекте. С характером погодных условий связаны категории архитектурной композиции, ориентация помещений и зданий по сторонам горизонта,

устройство солнцезащитных экранов, озеленение, снегозадержание, направление городских магистралей и т.п.

Анализ ведется «от общего к частному» - от оценки наиболее общих климатических закономерностей, характерных для крупных территорий (климат района и климат подрайона по СНиП, климат города и др.), к оценке микроклимата конкретно выбранного для строительства участка (рельеф, растительность, характер застройки и т.п.).

Таким образом, используя готовые климатические характеристики, приведенные в соответствующих нормативных источниках для конкретного места строительства (например,

условия широтного пояса, карту районирования территории страны и др.), можно установить сезоны года, определяющие типологию застройки в данном месте; выявить и оценить роль каждого климатического фактора и выявить наиболее благоприятные и неблагоприятные

27

стороны горизонта для решения вопроса о раскрытии архитектурного пространства или его защиты.

При анализе микроклимата изучается ландшафт и рельеф строительной площадки,

оценивается микроклимат склонов разной ориентации, условия обдувания объекта ветром,

рассчитывается инсоляция и решается вопрос солнцезащиты объекта, оцениваются и другие факторы, типичные для конкретного места строительства.

Анализу подвергаются следующие климатические факторы:

-климатическое районирование;

-солнечная радиация;

-температурный режим;

-влажность воздуха;

-ветровой режим.

Влияние климатического районирования на обоснование архитектурных решений показано в предыдущем разделе и поэтому в этом разделе не рассматривается. Связь остальных природно - климатических факторов от типов погоды, подлежащих анализу, приведена в табл.

1.5.

Анализ табл. 1.5 позволяет отметить, что такие факторы, как солнечная радиация,

поступающая на стены зданий разной ориентации, и комплекс температуры с солнечной радиацией, а также температурно-ветровой режим должны учитываться при любых типах погоды.

Ветро- и снегозаносы следует учитывать только при суровой и холодной типах погоды, а

такие сочетания, как ветер с дождем и ветер с пылью, не характерные для этих типов погоды,

не подлежат учету.

Влияние подстилающей поверхности на такие климатические факторы, как ветер и солнце, рельеф и ветер необходимо учитывать при любых типах погоды, а озеленение и акватории - кроме суровой и холодной типах погоды.

Учет солнечной радиации регламентирует ориентацию помещений и зданий по сторонам горизонта, устройство светопрозрачных ограждений и солнцезащитных конструкций,

озеленение, малые архитектурные формы и др.

Таблица 1.5

Природно-климатические факторы, подлежащие анализу при различных типах погоды

28

Численные значения солнечной радиации в июле на горизонтальную и вертикальную поверхности при безоблачном небе приведены в СНиП 23-01-99* (табл.4 и 5).

Для оценки солнечной радиации принята бальная система, в которой число баллов для разных ориентаций изменяется в зависимости от географического района, что обусловлено разным тепловым фоном и ходом облачности в течение суток.

Оценка круга горизонта по условиям теплового облучения и солнечной радиации в летний период (май-август) приведена в табл. 1.6.

Рекомендуется учитывать влияние прямой солнечной радиации по шкале, цена деления которой равна 1500 ккал/(м2·сут), что соответствует дополнительному нагреву помещений за счет прямых солнечных лучей на 4оС. Воздействия солнечной радиации можно считать:

-малыми при поступлении менее 1500 ккал/(м2·сут) - соответственно 6300 кДж//(м2·сут);

-средними при поступлении от 1500 до 3000 ккал/(м2·сут) - соответственно 6300 -12500

кДж//(м2·сут);

- большими при поступлении от 3000 до 4500 ккал/(м2·сут) - соответственно 12500 -

18800 кДж//(м2·сут).

Таблица 1.6 Оценка круга горизонта по условиям теплового облучения и солнечной радиации

в летний период (май-август)

29

Примечание. Число баллов пропорционально количеству получаемой солнечной энергии и общему тепловому фону.

Для наглядности воздействия солнечной радиации строится круг горизонта, на котором в зависимости от баллов теплового облучения приводятся допустимые, благоприятные,

неблагоприятны и недопустимые сектора ориентации жилых зданий (рис.1.2). Оценка круга горизонта для широты Москвы в баллах по условиям теплового облучения (см. рис. 1.2)

показывает, что наиболее благоприятным сектором ориентации жилых помещения является южный, а наиболее неблагоприятным - северный. Благоприятным сектором с учетом ветрозащиты помещений в зимний период является юго-восточный. К неблагоприятным секторам ориентации помещений относятся северо-западный и северо-восточный.

Малоблагоприятным сектором ориентации является западный, средней благоприятности - юго-

западный и восточный.

Рис. 1.2. Оценка круга горизонта Москвы в баллах по условиям теплового облучения и с учетом ограничения ориентации жилых помещений на север

При анализе температурного режима следует определить начало перегрева помещений и необходимость установки различных солнцезащитных средств на оконных проемах и площадках отдыха. Температурный режим характеризуется данными годового и суточного хода температуры воздуха. С этой целью строится график годового хода среднемесячных температур (рис. 1.3), на который наносятся линии, отмечающие продолжительность температур, которые подвергаются анализу. Необходимо выделить продолжительность температуры 21оС и более, так как это связано с началом перегрева помещений и необходимостью устройства солнцезащитных средств на оконных проемах и площадках отдыха.

При продолжительности перегрева менее 20 дней рекомендуется установка внутренних солнцезащитных устройств (жалюзи, плотные шторы и т.п.); от 20 до 40 дней - межстекольные или наружные солнцезащитные средства и при продолжительности перегрева от 61 до 100

30