ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРНОЙ КЛИМАТОЛОГИИ ГИГИЕЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КЛИМАТИЗАЦИИ ГОРОДОВ

ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРНОЙ КЛИМАТОЛОГИИ

ГИГИЕЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КЛИМАТИЗАЦИИ ГОРОДОВ И ЗДАНИЙ Одно из назначений проектируемого здания – защита людей и находящегося в здании оборудования и инвентаря от неблагоприятных воздействий природы. Регулируемый микроклимат помещения меры архитектурно – планировочного или строительного проектирования защита от атмосферных воздействий и наилучшее использование природных ресурсов энергии (лучистой энергии, ветра), то есть согласованность архитектуры и климата применение искусственных способов климатизации помещении отопление, вентиляции и кондиционирование внутреннего воздуха, комплексный подход к теплозащите и тепловому комфорту помещений, гарантирующий минимальные годовые расходы топлива и электроэнергии Задача создания наиболее благоприятных (комфортных) условий жизни деятельности и отдыха человека решается в единстве и гармонии с эстетической стороной проектирования. 2

ГИГИЕЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КЛИМАТИЗАЦИИ ГОРОДОВ И ЗДАНИЙ Требования к микроклимату регламентируются Строительными нормами и правилами (СНи. П) и зависят от назначения и особенностей технологических процессов, происходящих в помещении, характера рабочих процессов, а также от местных, привычных для человека особенностей климата. Микроклимат в помещении Воздушный режим взаимодействие температуры, влажности и движения воздуха при разных сочетаниях оказывают неодинаковое физиологическое воздействие на человека Радиационный режим это теплообмен излучением, между человеком и окружающими его ограждениями (окон, потолка, стен, пола) и, между человеком и наружным пространством (через открытые проемы) При выборе мер и средств теплозащиты необходимо учитывать расположение здания на участке, этажность, типы ограждений, степень и конструкцию остекления, данные о климате местности, в которой возводится здание. 3

КЛИМАТ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ Климат — многолетний режим погоды, следовательно, его воздействие на человека проявляется только через конкретную погоду. Определение типа погоды Определение годового хода среднемесячных температур и амплитуды температуры в характерные периоды; Определение годового хода относительной влажности воздуха и скорости ветра; Классификация метеорологических условий (типы погоды с поправками на ветер и солнечную радиацию). На основе классификации метеорологических условий определяется погода, чаще всего наблюдаемая в течение года особенности которой и учитываются в принимаемом планировочном и архитектурном решении зданий. 4

КЛИМАТ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ Элементы климата Температура Влажность Ветер Изменяется больших пределах, знание температурных изменений позволяет обоснованно выбирать планировочное решение генерального плана и здания, объемную композицию здания, конструкцию ограждений, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в помещении. Перемещение воздуха, вызванное неравномерным распределение атмосферного давления на земной поверхности, вследствие не одинакового нагрева подстилающей поверхности. Движение воздуха происходит в направлении от высокого давления к низкому. Чем больше разность давления воздуха , тем больше скорость ветра. Солнечная радиация Количество тепла, поступающего от солнечной радиации, давление от географической широты местности, состояния атмосферы и подстилающего слоя, расположения поверхности и ее ориентации по сторонам света. Оказывает большое влияние на выбор конструкции ограждений, облицовки фасадов, а также систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Различают абсолютную и относительную влажность. 5

КЛИМАТ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ – ТЕМПЕРАТУРА НАРУЖНОГО ВОЗДУХА 25 T, ° C 20 15 Температура Различают среднемесячную температуру воздуха, которая характеризует сезон; абсолютную температуру, наблюдаемую в заданной зоне; среднюю максимальную и минимальную, характеризующую положительную и отрицательную температуры за определенный период суток; среднюю температуру — днем и ночью. Разность температур между самым холодным и теплым месяцами характеризует степень континентальности климата, которая выражается через годовую амплитуду колебаний А среднемесячных температур атмосферы. 10 5 T, ° C 0 -5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 -10 -15 месяцы A год = t c. ж. м – t с. х. м где t с. ж. м — среднемесячная температура наиболее жаркого месяца года; t с. х. м — среднемесячная температура наиболее холодного месяца года. 6

КЛИМАТ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ – ВЕТЕР Ветер - перемещение воздуха, вызванное неравномерным распределением атмосферного давления на земной поверхности, вследствие неодинаково нагрева подстилающей поверхности. Движение воздуха происходит в направлении от высокого давления к низкому. Чем больше разность давления воздуха, тем больше скорость ветра. Критериями измерения ветра являются скорость ветра из меряемая в м/с, и направление, обычно горизонтальная составляющая воздушного потока. Ветровой климат оценивают розой ветров, различают годовую, сезонную или среднемесячную в зависимости от периода исследований на высоте 15 метров от земли. По мере удаления от земли скорость ветра увеличивается. 10 СЗ С 8 СВ 6 4 2 З Скорость ветра м/с В Штиль 0 ЮЗ ЮВ Ю Показатели Скорость ветра м/с Ориентация С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ 4, 2 4, 3 4, 1 4, 9 4, 1 5, 3 4, 9 4, 4 Повторяемость В качестве направления ветра принимают ту направления ветра % (румб), 13 которой 17 16 10 часть горизонта 7 14 от 15 8 движется воздушный поток, сокращенно направление ветра записывается начальными буквами, соответствующими странам света. 7

КЛИМАТ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ – СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ Солнечная радиация – это количество тепла, поступающего от солнечной радиации, зависит от широты местности, состояния атмосферы и подстилающего слоя. Падающий на поверхность тепловой поток радиации выражается ккал/(м 2 -ч). 1000 График суммарной солнечной радиации 900 800 700 600 500 График суммарной солнечной радиации 400 300 200 100 0 Физическая размерность поверхностной плотности тепловой и ультрафиолетовой радиации в системе СИ —Вт/м 2. Важным фактором уменьшающим показатели солнечной и ультрафиолетовой радиации, является загрязненность атмосферы в результате выбросов промышленных предприятий, ТЭЦ, транспорта и др. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 График суммарной солнечной радиации месяц 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 м. Дж/м 2 113220 467 650840873875695486267 127 84 Ультрафиолетовая природная радиация состоит из двух компонентов: эритемной радиации (длина волны от 280 до 400 нм) единица длимы волны и системе СИ — м; равен 10 -9 м. , оказывающей оздоровительное действие, и бактерицидной радиации (длина волны<280 нм), обладающей интенсивным бактерицидным действием. 8

КЛИМАТ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ – ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА Абсолютная влажность – воздуха характеризуется количеством влаги (в граммах), содержащейся в 1 м 3 воздуха. Для расчетов, связанных с конденсацией влаги, удобнее пользоваться величиной парциального давления водяного пара, измеряемой в мм рт. ст. и называемой упругостью водяного пара в воздухе Е мм рт. ст. (CИ – 133, 322 Па). Предельное значение упругости (максимальная упругость Е мм рт. ст. ) соответствует максимально возможному насыщению воздуха водяным паром f макс. Чем выше температура воздуха, тем больше будет значение Е, то есть тем больше предельное значение количества влаги fмакс. Относительная влажность – воздуха представляет отношение упругости водяного пара е к его максимальной упругости Е, соответствующей данной температуре Относительная влажность воздуха φ - характеризует степень насыщения воздуха влагой и выражается в процентах. Для человека нормальная влажность воздуха колеблется в пределах от 30 до 60%. При более высокой влажности воздуха отдача влаги с поверхности кожи человека затрудняется; это сопровождается нарушением теплового баланса и неприятными ощущениями. При пониженной влажности воздуха (меньше 30%) наблюдается повышенное испарение влаги с кожи и слизистых оболочек; появляется сухость во рту и горле. 9

КЛИМАТ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ – ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА (ГРАФИКИ) 16 120 Порциальное давление водяного пара 14 Относительная влажность воздуха 100 12 80 10 8 Порциальное давление водяного пара 6 60 Относительная влажность воздуха 40 4 20 2 0 0 2500 2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Максимальная упругость водяного пара 12 Максимальная упругость водяного пара 500 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 При некоторой температуре воздуха максимальная упругость водяного пара Е может стать равной е; в этом случае 1500 1000 1 12 φ = 100%, то есть воздух достигнет полного насыщения водяным паром. Эта температура называется точкой росы и обозначается Ʈр. При понижении температуры ниже точки росы образующееся в воздухе излишнее количество влаги будет конденсироваться (туман). 10

КЛИМАТ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ – ОСАДКИ, СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ На случай снежных заносов при проектировании городов и промышленных предприятий необходимо предусматривать архитектурно-планировочные меры, а также использовать ветрозащитные средства, устраняющие большие снегообразования. Сочетание ветра с дождем требует применения ограждений с водостойкой облицовкой и герметическим стыкованием панелей, из которых собираются здания. Для того чтобы смягчить или устранить отрицательные явления осадков архитектору необходимо: при выборе ориентации здании учитывать уклон местности; располагать здания так, чтобы основные входы в него находились по возможности на наветренной стороне здания, так как наибольшие сугробы образуются на подветренной его стороне; Данные о сумме осадков за год, максимальных осадках за месяц, а также количестве дней в году со снежным покровом и средней из наибольших декадных высот снежного покрова приводятся в СНи. П и используются при проектировании ливневой канализации на территории предприятий, а также для расчета водоотводов с кровли промышленных зданий и других целей. 11

КЛИМАТ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ – ОСАДКИ, СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ (ТАБЛИЦА) Перед проектированием здания или планировкой района (участка) архитектор должен учитывать положительные и отрицательные функции осадков. Положительные Теплоизоляционные свойства снега (используется при теплозащите покрытий, предохраняют почву от промерзания) Отрицательные Снегообразование, вызывающее перегрузку конструкций Охлаждающее действие влаги (используется Отсырение и увлажнение ограждений, при теплозащите от солнца) создающее сырость в помещении Смывание загрязнения с поверхности остекления, стен, кровли Наводнения в результате переполнения водоёмов, озёр, рек Отражающее действие снега в видимом и ультрафиолетовой областях радиации Гололёд в зимний период 12

ОСНОВЫ КЛИМАТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Климатическая типология – новая область строительной науки включающая в себя строительство городов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий, осуществляемое индустриальным способом. Задачи наилучшее приспособление застройки и зданий к климатическим особенностям района и места строительства (зодчество, рожденное опытом и «народной мудростью» ). рациональное использование наличных ресурсов природной энергии (солнца, ветра, термальных вод). В основу климатической типологии положено климатическое районирование, которое создается многолетним изучением режимов погоды. Климатическое районирование произведено на достоверной основе результатов многолетних измерений метеорологических элементов климата сетью станций гидрометеорологической службы. Эти данные используются для определения типологических требований к проектированию городов, генеральных планов, промышленных предприятий и типовых зданий. 13

ОСНОВЫ КЛИМАТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Требования к качеству внешней среды в городах Наличие защитных санитарных зон, для устранения вредного воздействия промышленных предприятий на селитебную территорию города; при этом промышленный район следует располагать с учетом направления господствующих ветров. Равномерное распределение на территории города зеленых насаждений и водоемов, для уменьшения загрязнения воздуха и окружающей среды. Обеспечение интенсивной аэрации городской застройки, эффективность которой во многом зависит от структуры города и расположения улиц по отношению к солнцу. Характеристики климата совместно с географическим стилем местности (топографией, ландшафтом) учитываются на первой стадии архитектурного проектирования. Они определяют не только функциональное, но и художественное качество архитектурно-планировочного и объемного решения города и зданий. 14

ОСНОВЫ КЛИМАТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Объемные решения зданий Компактные, характеризующиеся наименьшей площадью поверхностей, которые отдают (зимой) и воспринимают солнечное тепло (летом), предпочтительны для северных и центральных районов. В виде свободной павильонной застройки, способствующей интенсивному проветриванию ее территории, предпочтительны для южных районов, однако при обязательном применении искусственных средств формирования микроклимата в помещениях. Конструктивные средства защиты зданий от холода (зимой) и перегрева (летом) разделяются на: глухие ограждения (стены, покрытия, полы), которые проектируются с учетом требований теплопередачи, воздухопроницаемости, теплоустойчивости и светопрозрачные ограждения (окна, фонари, покрытия); их конструкция проектируется с учетом комплекса светотехнических, теплотехнических и аэродинамических требований. 15