1 Розрахунок інсоляції та сонцезахисту за допомогою сонячних

1 Розрахунок інсоляції та сонцезахисту за допомогою сонячних карт 19 червня 2012 р.

1 Дозволено усе, що не заборонено законом Сан. Пи. Н 2605 -82 «Санитарные нормы и правила обеспечения инсоляцией жилых и общественных зданий и территорий жилой застройки» НОРМАТИВ НІ ВИМОГИ Кількісні нормативні вимоги до мінімальної тривалості інсоляції Інсоляція нормується за тривалістю. • Максимальна тривалість інсоляції не обмежується, однак передбачені деякі вимоги з обмеження надлишкової теплової дії інсоляції.

Сан. Пи. Н 2605 -82 «Санитарные нормы и правила обеспечения инсоляцией жилых и общественных зданий и территорий жилой застройки» 1 НОРМАТИВ НІ ВИМОГИ Вимоги, пов'язані з захистом від перегріву Північ 290 о 200 о Сектор несприятливої орієнтації за умовами перегріву Кліматичні райони України

4 Сонячна радіація Інтенсивність і спектр сонячної радіації Зміна оптичної маси атмосфери Висота Сонця 30 Сонце у зеніті Вт/м 2 44% 53% 3% Сонце біля горизонту 72% 72 28% 1 М 35, 4 0% 0 ІнтенсивнІсть прямої сонячної радіації у ідеальній атмосфері: видиме світло ультрафіолетова радіація інфрачервона радіація I 90=1240 Вт/м 2 I 30=1155 Вт/м 2 I 0 = 527 Вт/м 2

Засоби регулювання мікроклімату Абсорбційне кондиціонування Випарне кондиціонування Вентиляція, наскрізне провітрювання Охолодження поверхонь Нагрів поверхонь Температура, °С 3 Енергозбереження у будівництві Інсоляція Опалення Біоклиматичні карти Відносна вологість, %

3 Енергозбереження у будівництві ДБН В. 2. 6. -31: 2006: Теплова ізоляція будівель « 1. 8. Під час проектування доцільно передбачати на світлопрозорих конструкціях, орієнтованих на південно-західний та західний сектори горизонту, використання регульованих внутрішніх та міжскляних сонцезахисних пристроїв. Для будинків у IV температурній зоні. . . необхідно передбачати на світлопрозорих конструкціях, орієнтованих на південнозахідний та західний сектори горизонту, використання стаціонарних чи регульованих зовнішніх сонцезахисних пристроїв. » Жарке Сонце Формулювання задач проектування світлопрозорих огороджень: 1. У холодний період року - забезпечення максимальної тривалості інсоляції. 2. В жаркий період року - мінімізація тривалості інсоляції, при забезпеченні виконання санітарних норм. 3. Проектування зовнішніх, міжскляних чи внутрішніх (окрім IV температурної зони) СЗП, що забезпечують відсікання високих сонячних променів. 4. Застосування спеціальних типів стекол, що забезпечують пропускання УФР. 5. При використанні міжскляних СЗП - бажана можливість забезпечення вентиляції міжскляного простору. 6. При неможливості відокремлення «літних» и «зимових» сонячних променів - застосування спеціальних сонцезахисних стекол.

3 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 ДБН В. 2. 2. -15 -2005. Житлові будинки. Загальні положення « 3. 3. Літні приміщення житлових будинків не повинні погіршувати інсоляцію квартир. В зв’язку з цим, не дозволяється проектувати лоджії перед кімнатами, які є розрахунковими з умов забезпечення нормованої інсоляції квартири. У випадках проектування балконів перед такими кімнатами їх необхідно розташовувати зміщеними відносно вікон: у кімнатах східної і західної орієнтацій – у північному напряму, у кімнатах південної орієнтації – у будьякому напряму. » Вітальня Житлова кімната Кухня Західна орієнтація Кухня Східна орієнтація Північна орієнтація

3 Розрахунок інсоляції за допомогою інсоляційних лінійок

Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 3 Принцип побудови сонячних карт Пн Альмукантарати Небесна півсфера Сонячний час Сонячний промінь 0 10 20 30 h =37° 40 o 50 60 Сонячна траєкторія 70 14 80 Пн 18 6 17 ho 16 15 14 Сонячна площина 7 Ао- азимут Сонця ho - висота Сонця 14 13 Ао 12 11 10 9 8 Сонячна траєкторія

3 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Ортогональна сонячна карта для =50° пн. ш.

3 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Стереографічна сонячна карта для =50° пн. ш.

Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 3 Графоаналітичні методи розрахунку інсоляції Схема, що пояснює метод розрахунку інсоляції за допомогою сонячних карт а – побудова тіньової маски на небесній півсфері; б – тіньова маска на сонячній карті 22. ІІІ і 22. ІХ кімната інсолюється з 800 до 1010 180

Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 3 Графоаналітичні методи розрахунку інсоляції Побудова затінення від будинку 0 10 20 30 30 34 40 ° 48° Висота будинку 3 1 50 2 300 56 60 19 70 18 17 56 34 P. T. 270 6 7 80 16 48 1 8 2 15 13 12 VI V 1 2 3 Р. Т. Північ 210 IV III 11 10 VIII IX II I 3 90 9 14 240 60 5 X XI XII 180 120 150

Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 3 Графоаналітичні методи розрахунку інсоляції Побудова тіньової маски світлопрорізу 0 10 20 30 CBDAGFE 330 30 40 50 P. T. 300 60 19 70 18 17 6 7 80 А A (51°) 8 16 270 15 13 12 VI V IV VIII D (53°) IX III II I Р. Т. 210 B C G F D E 11 10 VII C (58°) 240 90 9 B (56°) 14 A 60 5 X XI XII G (49°) F (48°) E (44°) 150 120

Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 3 Графоаналітичні методи розрахунку інсоляції Побудова сумісної тіньової маски 0 10 20 30 30 34 40 ° 48° 50 56 300 Таблиця розрахунку тривалості інсоляції приміщення 60 19 70 18 17 16 270 1 6 7 80 А A (51°) 8 2 B (56°) 15 14 13 12 VI V 3 11 10 VII IV VIII D (53°) IX III II I 210 90 9 C (58°) 240 60 5 X XI XII 180 G (49°) F (48°) E (44°) 150 120

13 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005

14 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Азимут вікна А=180°

14 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Азимут вікна А=225°

14 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Азимут вікна А=270°

Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 15 Північ 290 о 200 о Сектор, несприятливий для орієнтації за умовами перегріву згідно Сан. Пи. Н 2605 -82 Північ 280 о 225 о 80 о 135 о Сектори, де норми інсоляції виконуються при наявності лоджій Кімнати з лоджією Кімната, обладнана лоджією, має нормативну тривалість інсоляції при азимутах світлопрорізу 80 А 135 та 225 А 280. Тобто для таких орієнтацій кімнат наявність лоджій безпосередньо перед світлопрорізом не порушує нормативних вимог до інсоляційного режиму приміщень. Більш того, наявність лоджій у кімнатах орієнтованих на південний захід та захід поліпшує їх мікроклімат, в порівнянні з кімнатами без літніх приміщень, оскільки значно знижує тривалість надходження сонячних променів із зони перегріву. Це має особливо важливе значення у ІІІ та ІV кліматичних зонах України, де захист приміщень від перегріву вимагають діючі нормативні документи. Цей приклад свідчить про те, що наявність лоджій перед кімнатами, які є розрахунковими з умов забезпечення нормованої інсоляції квартири може сприяти поліпшенню інсоляційного режиму приміщень. Тому не варто у ДБН забороняти проектувати лоджії перед розрахунковими кімнатами.

Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 15 Кімнати з балконом Північ 290 о 200 о Сектор, несприятливий для орієнтації за умовами перегріву згідно Сан. Пи. Н 2605 -82 Північ 80 о 217 о 143 о Сектори, де норми інсоляції виконуються при наявності лоджій Кімната з балконом має нормативну тривалість інсоляції при азимутах світлопрорізу 80 А 143 та 217 А 280. Тобто для таких орієнтацій кімнат наявність балконів безпосередньо перед світлопрорізом не порушує нормативних вимог до інсоляційного режиму приміщень. Причому, у цьому випадку, тривалість інсоляції приміщень у літній період року значно менша, а у зимовий період така ж як у кімнаті без літніх приміщень кімната не буде мати перегрів літом, а зимою сонячні промені будуть додатково прогрівати її. Цей приклад свідчить, що наявність балкону безпосередньо перед вікном кімнати може бути найбільш бажаним з точки зору енергозбереження і зміщувати його відносно вікон не завжди доцільно.

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови

Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 15 Врахування оточуючої забудови Рис. 3. План типового поверху секції № 3

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови Рис. 5. План типового поверху секції № 5

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови Балкон Рис. 6. Інсоляція житлової кімнати площею 18, 25 м 2 однокімнатної квартири № 22 у секції № 1 житлового будинку № 1

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови Балкон Рис. 7. Інсоляція житлової кімнати площею 20, 58 м 2 однокімнатної квартири № 23 у секції № 1 житлового будинку № 1

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови Лоджія Рис. 8. Інсоляція житлової кімнати площею 16, 82 м 2 трикімнатної квартири № 11 у секції № 3 житлового будинку № 1

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови Балкон Рис. 9. Інсоляція житлової кімнати площею 16, 82 м 2 трикімнатної квартири № 11 у секції № 3 житлового будинку № 1

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови Балкон Рис. 10. Інсоляція житлової кімнати площею 15, 33 м 2 трикімнатної квартири № 10 у секції № 4 житлового будинку № 1

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови Лоджія Рис. 11. Інсоляція житлової кімнати площею 15, 85 м 2 двокімнатної квартири № 3 у секції № 5 житлового будинку № 1

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови Лоджія Рис. 12. Інсоляція житлової кімнати площею 15, 85 м 2 двокімнатної квартири № 3 у секції № 5 житлового будинку № 2

15 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Врахування оточуючої забудови Наведені приклади свідчать, що виконання п. 3. 3 ДБН В. 2. 2. 15 -2005 не завжди є необхідним навіть в умовах існуючої забудови. Після всебічного аналізу інсоляції квартир будинків № 1 -3 були розроблені рекомендації з корегування об’ємнопланувального рішення будинків, що забезпечували виконання інсоляційних норм у всіх квартирах (табл. 1). Дійсно, у остаточному варіанті проекту у ряді квартир були зсунені відносно вікон житлових кімнат плити балконів, у ряді квартир ліквідовані чи перенесені у кухню лоджії, але частина квартир залишилась з кімнатами, що є розрахунковими, з балконами та лоджіями. При цьому норми інсоляції виконувались у всіх квартирах. Однак цей проект не пройшов держекспертизу, оскільки в ньому були порушені вимоги п. 3. 3 ДБН В. 2. 2 -15 -2005.

33 Забезпечення нормативної тривалості інсоляції Висновок з наведених прикладів: Оскільки в деяких випадках наявність літніх приміщень перед кімнатами, що є розрахунковими, сприяє поліпшенню інсоляційного режиму приміщень та енергоефективності будинків, необхідно у складних випадках робити інсоляційні розрахунки за допомогою методів, за якими можна визначити інсоляційний режим квартир у будь-який день року (наприклад, за допомогою сонячних карт). Нетрадиційні способи розміщення балконів у квартирі (Скриль І. Н. Скриль С. І. Основи архітектурної світлології. Розрахунок і проектування природного, штучного й сумісного освітлення та інсоляції. Полтава, Полт. НТУ, 2004. - 225 с. ) Це обумовлюється ще і тим, що у сучасному житловому будівництві досить часто застосовуються літні приміщення, які мають складну конфігурацію у плані, а лоджії і балкони можуть розташовуватися лише на верхніх поверхах будинку, захищаючі приміщення від надмірного теплового впливу сонця у жаркий період року.

33 Зміні № 1 до ДБН В. 2. 2 -15 -2005 Пункт 3. 3 викласти в такій редакції (зміна пункту вводиться з 2009 p. ): "3. 3 Літні приміщення житлових будинків не повинні погіршувати інсоляцію квартири. Проектування лоджій і балконів перед кімнатами, що є розрахунковими за умовами забезпечення внормованої інсоляції квартири, необхідно супроводжувати розрахунками, які дають можливість перевірити інсоляційний режим кімнат згідно з ДСТУ-Н "Настанова з розрахунку інсоляції об'єктів цивільного призначення" (2009 р. ). У випадках проектування балконів перед такими кімнатами їх рекомендується розташовувати зміщеними відносно вікон: у кімнатах східної і західної орієнтації-у північному напрямку, у кімнатах південної орієнтації – у будь-якому напрямку. "

33 Порівняння методів

6 Аналіз методів

33 Застосування тіньових кутомірів

33 Застосування тіньових кутомірів

7 Розрахункова точка та гранична поверхня інсоляції Розрахункова точка (РТ) у світлопрорізах загального положення приймається у вертикальній січній площині, перпендикулярній серединній поверхні світлопрорізу в його центральній точці, як точка перетину серединної поверхні і променя, що обмежує вертикальний кут інсоляції нижньої внутрішньої точки перетину світлопрорізу його екрануючими елементами. Фактична тривалість інсоляції приміщення може бути більшою, ніж тривалість інсоляції РТ, оскільки у певних випадках сонячні промені можуть надходити у приміщення, але не опромінювати РТ. Гранична поверхня (ГП) Гранична поверхня інсоляції (ГП) Умовна світлопрозора поверхня, що обмежена лінією перетину світлопрорізу з внутрішньою поверхнею огороджувальної конструкції, у якій він знаходиться, і є продовженням цієї внутрішньої поверхні.

33

12 ПОСТРОЕНИЕ ТЕНЕВОЙ МАСКИ КРУГЛОГО ВЕРТИКАЛЬНОГО СВЕТОПРОЕМА НА ОРТОГОНАЛЬНОЙ ПРОЕКЦИИ НЕБОСВОДА І 3 І – граница контура теневой маски по методу граничной поверхности инсоляции ІІ – граница контура теневой маски по методу расчетной точки 2 1 5 6 ІІ

8 Приклади тіньових масок різних світлопрорізів Теневая маска прямоугольного вертикального светопроема с прямоугольным горизонтальным солнцезащитным козырьком Теневая маска круглого вертикального светопроема Теневая маска прямоугольного вертикального светопроема при наличии лоджии

9 Приклади тіньових масок різних світлопрорізів Теневая маска круглого вертикального светопроема с полукруглым горизонтальным солнцезащитным козырьком Теневая маска прямоугольного наклоненного светопроема (мансардного окна) Определение максимального угла инсоляции по направлению 2 Теневая маска квадратного светопроема в плоскости покрытия с круглым непрозрачным покрытием

21 Теневой угломер для расчета инсоляции по методу граничной поверхности α 90 А 1/В 1 0 А 2/В 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 30 0 0 І - І В α А 1 30 0 І Прямоугольное окно, затеняется прямоугольной балконной плитой. Н/В =7. Стереографическая проекция небосвода. β 60 60 А 2 Н β І В

21 Теневой угломер для расчета инсоляции по методу граничной поверхности а – фрагмент фасаду; б – план; в – розріз І-І; д – побудова тіньової маски Рисунок 9. 7 – Приклад побудови тіньової маски вікна з використанням тіньового кутоміра для розрахунку повної тривалості інсоляції приміщення

9 Застосування різних методів розрахунку З використанням РТ Тривалість інсоляції у травні та липні -2. год. 44 хв. Метод сонячної карти З використанням ГП Тривалість інсоляції у травні та липні -3. год. 39 хв.

8 Застосування різних методів розрахунку Метод інсоляційної лінійки Для розрахунку тривалості інсоляції кімнат без літніх приміщень з прямокутними вікнами, висотою більшою за товщину стіни. Метод сонячної карти Для всіх інших випадків розрахунку тривалості інсоляції + всі розрахунки, пов'язані з енергоефективністю α РТ Дає можливість не лише оцінювати виконання гігієнічного нормативу інсоляції, а й оптимізувати інсоляційний режим приміщення з точки зору енергозбереження. З використанням РТ оцінює достатні умови необхідні умови З використанням ГП оцінює Незначне невиконання нормативних вимог за методом РТ не завжди означає незадовільний інсоляційний режим приміщення. У цьому випадку остаточне визначення тривалості інсоляції приміщення може бути проведено за допомогою методу ГП.

8 Застосування різних методів розрахунку Рисунок 5. 3 Рекомендований алгоритм використання різних методів розрахунку тривалості інсоляції приміщень при аналізі виконання санітарних норм

8 Інсоляція НОРМАТИВ НІ ВИМОГИ Що вважається тривалістю інсоляцією об'єктів?

9 Інсоляція Що вважається тривалістю інсоляцією об'єктів? НОРМАТИВ НІ ВИМОГИ • Найбільш затінена квартира на першому поверсі Приміщення (більш складні ситуації) Будинок, що проектується Розрахункове приміщення квартири Існуючий будинок Вікно приміщення, що найменш затінюється сусіднім будинком

8 Застосування різних методів розрахунку а – суміщена тіньова маска світлопрорізу № 1; б – суміщена тіньова маска світлопрорізу 2; в – суміщена тіньова маска приміщення для розрахунку тривалості інсоляції Рисунок 6. 2 – Приклад утворення суміщеної тіньової маски приміщення

10 Визначення можливої висоти нової забудови

11 Урахування впливу інсоляції на енергозбереження будинків при проектуванні літніх приміщень

врахування сонцезахисних пристроїв при проведенні енергетичної паспортизації будівель Буравченко В. С. , Сергейчук О. В. , Шитюк В. П. Мелітополь - 2010

5. 9 Теплові надходження через вікна від сонячної радіації протягом опалювального періоду Qs, к. Вт·год, визначаються за формулою: Qs= ζв·εв·(FПн. IПн + FСIС + FПд. IПд + FЗIЗ) + ζзл·εзл·Fсп л·Iг , (14) де ζв , ζзл – коефіцієнти, що враховують затінення світлового прорізу відповідно вікон і зенітних ліхтарів непрозорими елементами заповнення; εв , εзл – коефіцієнти відносного проникання сонячної радіації відповідно для світлопрозорих заповнень вікон і зенітних ліхтарів; FПн , FС , FПд , FЗ – площа світлових прорізів фасадів будинку, відповідно орієнтованих за чотирма напрямками світу, м 2; Fсп л – площа світлових прорізів зенітних ліхтарів будинку, м 2; IПн , IС , IПд , IЗ та Iг – середня величина сонячної радіації за опалювальний період, спрямована на вертикальну поверхню відповідної орієнтації та горизонтальну поверхню к. Вт·год/м 2, приймаються згідно таблиці 2.

Реконструкція з надбудовою промислового корпусу № 1 (літера "В") під торгово-офісний центр по вул. Новоконстантинівській, 18 у Оболонському районі м. Києва

Економія енергії на опалення складає біля 4%

3 Аналіз вимог ДБН В. 2. 2. 15 -2005 Сонячна карта для =50° пн. ш. 0 10 20 30 30 40 50 300 60 19 18 70 17 80 6 7 16 270 60 5 8 9 15 14 13 12 VI 11 10 V VII IV III 210 VIII IX II I 240 X XI XII 180 120 150