Основы физико-технического проектирования внутреннего микроклимата в зданиях. Понятие о физике среды и ограждающих конструкций.

Знание физических процессов, протекающих в ограждающих конструкциях зданий и физических свойств внутренней среды в них является необходимым условием архитектурно-строительного проектирования. От его качественного проведения зависят комфорт внутренней среды и долговечность зданий. Комфортные условия физической среды в помещениях зависят от таких факторов в них, как тепловой режим, влажностный режим, воздушный режим, акустический режим, световой режим и инсоляционный режим.

Строительная климатология обеспечивает целесообразные проектные решения зданий, их комплексов и городской застройки с учетом особенностей климата.

Климат– это многолетний, устоявшийся режим погоды в данной местности.

Основные факторы климата следующие: количество осадков, относительная влажность воздуха, количество солнечной радиации, интенсивность ветров, континентальность климата и температура воздуха.

По влажности климата на территории РФ и стран СНГ устанавливаются 3 зоны: влажная, нормальная и сухая.

Климатическое районирование территории РФ и СНГ проводится по 4 климатическим районам в зависимости от температуры, влажности воздуха и скорости ветра. Эти районы, в свою очередь, подразделяются на 3-4 подрайона. Районы обозначаются римскими цифрами, а подрайоны – буквами. Например, Москва находится во «II-в» климатическом районе.

В отношении теплового воздействия на человека характерны следующие виды погоды: очень холодная, холодная, прохладная, теплая, жаркая и очень жаркая.

Продолжительность характерных видов погоды определяет основные черты климата, которые влияют на архитектурные и конструктивные решения зданий. Создание в помещениях комфортной внутренней среды зависит от теплотехнических качеств ограждающих конструкций, планировочного решения, размеров отдельных элементов (окна, фонари) и т. д.

Влияние климата на человека и на различные стороны его деятельности (в частности, на строительство) оценивается комплексным воздействием основных факторов климата.

Климат характеризуется однотипными показателями метеорологических факторов на обширной территории.

Наука о климате называется «климатологией». Её раздел – «строительная климатология» изучает воздействие климата на архитектурно-конструктивные решения зданий, городские структуры и технологии возведения зданий.

В климатологии применяется понятие «годовой ход» который используется для характеристики изменения параметров основных факторов климата.

Основные факторы климата в этом случае могут быть сформированы следующим образом:

1. Годовой ход среднемесячных температур;

2. Годовой ход амплитудных колебаний температур в характерные периоды (зима и лето);

3. Годовой ход относительной влажности воздуха;

4. Годовой ход скорости и направлений ветра;

5. Годовой ход солнечной радиации.

Для учета при проектировании температурных и влажностных характеристик климата в нормативную литературу вводится понятие «климатическое районирование» (также см. выше), которое определяется по следующим основным параметрам:

1. По среднемесячным температурам воздуха в январе и июле;

2. По средним скоростям ветра за 3 зимних месяца;

3. По среднемесячным относительным влажностям воздуха в июле и январе;

Первая группа климатических районов соответствует климату севера, вторая – климату умеренных широт, третья – южному климату, четвертая – климату горных районов.

Ветер – это перемещение масс воздуха в последствие неравномерного распределения атмосферного давления и неравномерного нагрева земной поверхности. Критерием оценки ветра являются его скорость и повторяемость направления движения по румбам.(16 основных румбов). Повторяемость движения воздуха (ветра) иллюстрируется «розой ветров». Роза ветров - это многоугольник (полигон), отражающий повторяемость ветра по румбам в процентах от расчетного периода (как правило, года) (рис.35.1).

Рис. 35.1 Пример построения «розы ветров»

Температура воздуха. В климатологии используется целый ряд температурных показателей. Различают среднемесячную температуру, абсолютную температуру, среднюю температуру за сутки или за ряд суток, амплитуды колебаний температур за определенный период, температуру отопительного периода и т. д. Эти данные используются для различных вариантов теплотехнических расчетов (расчет сопротивления теплопередаче, расчет теплоустойчивости и т. д.).

Влажность воздуха. Различают абсолютную и относительную влажность воздуха. Абсолютная влажность характеризуется количеством влаги в граммах на кубический метр воздуха. Относительная влажность характеризуется насыщенностью воздуха водным паром в процентах.

Солнечная радиация. Падающий на определенные поверхности тепловой поток от прямой и рассеянной солнечной радиации выражаются в Вт/м² или в МДж/м². Количество тепла, поступающего от действия солнечной радиации, зависит в основном от географической широты местности, ее высоты над уровнем моря, расположения поверхности относительно горизонтальной плоскости, ориентации рассматриваемой поверхности по сторонам горизонта и времени года.

Осадки и снежный покров. Данные о сумме осадков за год, максимальных осадках за месяц, а также о количестве дней в году со снежным покровом и о его средней высоте используются для проектирования ливневой канализации на территориях и водостоков с крыш зданий, а также для статических расчетов конструкций покрытий зданий.

Климатическое районирование территорий (рис.35.2) является необходимой предпосылкой для решения двух основных архитектурно – строительных проблем:

1. Наилучшего приспособления зданий и застройки к климатическим особенностям района строительства.

2. Наилучшего использования ресурсов природной энергии (солнца, ветра, термальной энергии и др.)

Для улучшения качества внешней среды в городах необходимо:

- Устраивать санитарно–защитные зоны;

- Взаимно располагать промышленные и жилые зоны в городах с учетом направления господствующих ветров;

- Равномерно располагать на территории города зеленые массивы и водоемы;

- Обеспечивать необходимую аэрацию и инсоляцию городских территорий

Рисунок 35.2 Климатическое районирование территории РФ и СНГ.

Микроклимат в помещениях создается двумя основными способами:

1. Мерами архитектурно-планировочных и конструктивных решений зданий.(Естественные или пассивные меры).

2. Мерами искусственной климатизации – искусственным освещением, отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха (активные или искусственные меры).

Внутренний микроклимат зависит от воздушного, теплового, влажностного, светового и шумового режимов в помещении.

Дискомфорт наступает при жаре, холоде, недостатке или избытке влажности воздуха, недостаточной или избыточной интенсивности воздухообмена в помещении, недостаточной освещенности, излишних яркостях, излишнем шуме и т.д.

Комфортными являются следующие параметры среды:

1. Температура воздуха 18^оС – 22^оС;

2. Относительная влажность воздуха 30 - 60%;

3. Скорость движения воздуха 0,25 – 0,5 м/с;

4. Уровень шума 30 – 60 дБ

5. Значение коэффициента естественной освещенности при боковом освещении 1,0 – 1,5%

6. Уровень искусственной освещенности 250-350 лк

Все эти значения зависят либо от времени года и интенсивности выполняемой работы, либо от требования к функциональным (технологическим), процессам.

Аэрация– это научно–организованный, управляемый воздухообмен в зданиях и на территориях. Аэрация является частью естественной вентиляции и требует для своего осуществления системы приточных и вытяжных проемов. Аэрация осуществляется за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха и разности давления воздуха с наветренной и подветренной сторон здания. В этой связи важно правильно выбрать ориентацию здания как по сторонам горизонта, так и по направлениям господствующих ветров, а также эффективно располагать аэрационные проемы.

Тема 36. Строительная теплотехника.

Создание в помещениях зданий комфортной внутренней среды зависит, в частности, от теплотехнических качеств наружных ограждающих конструкций.

Для упрощения теплотехнических расчетов их обычно проводят для случая установившегося потока тепла, принимая внутреннюю и наружную расчетные температуры постоянными.

Строительная теплотехника изучает процессы передачи тепла и воздухопроницания через ограждающие конструкции зданий, а также влажностного режима ограждающих конструкций, связанного с процессом передачи тепла.

Повышение влажности материала снижает его теплозащитные качества и уменьшает долговечность конструкции в целом.

Увлажнение материалов конструкций возможно при присутствии технологической влаги, при атмосферных осадках, грунтовой влаге, парообразной и конденсационной влаге и т.д.

После разового случайного увлажнения конструкция постепенно осушается, достигая состояния равновесного влагосодержания с окружающей средой.

При систематическом увлажнении конструкция постоянно находится в переувлажненном состоянии.

Наиболее частным видом увлажнения является увлажнение материала конструкции конденсационной влагой.

Вследствие разности влажности и температуры внутреннего и наружного воздуха перенос влаги через ограждающую конструкцию происходит в направлении пониженной влажности, то есть в умеренном и холодном климате, характерном для нашей страны – изнутри-наружу.

Конденсационное увлажнение в толще ограждающей конструкции происходит при диффузии водяного пара наружу из среды с большим парциальным давлением в среду с меньшим давлением и конденсации этого пара в толще конструкции в зоне, где охлаждение этой конструкции наружной температурой достаточно для того, чтобы была достигнута так называемая «точка росы».

От теплотехнических качеств наружных ограждений зданий зависят:

· количество тепла, теряемого зданием в холодный период года;

· постоянство температуры воздуха в помещении;

· защита зданий от перегрева;

· температура внутренних поверхностей ограждающих конструкций;

· влажностный режим ограждающих конструкций.

С необходимой точностью все теплотехнические расчеты можно проводить по основным законам теплопроводности. Степень теплопроводности материала конструкции характеризуется величиной коэффициента теплопроводности «λ». Этот коэффициент показывает, какое количество тепла проходит за 1 час через 1м² плоскости конструкции толщиной 1 м при разности температур на ее поверхностях равной 1^оС.

Размерность λ – Вт/м∙°С

Например, для гранита λ=3,5 при плотности γ₀=2800 кг/м³, а для пенополистирола λ=0,06 при плотности γ₀=150 кг/м³.

С увеличением плотности материала коэффициент теплопроводности возрастает за счет уменьшения пористости материала.

С повышением влагосодержания материала коэффициент «λ» резко увеличивается. В нормах по строительной теплотехнике значения коэффициента «λ» приводятся как для материала в сухом состоянии, так и для определенных условий эксплуатации (А и Б), т.е. в зависимости от влажностного режима помещения и зоны влажности района строительства.

Например, для шлакобетона (γ₀=1400 кг/м³) λ₀=0,27; λ_А=0,41; λ_Б =0,47

Стационарные условия теплопередачи при установившемся тепловом потоке «Q» характеризуется постоянством температур в ограждающей конструкции во времени:

, где R_о – общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции; t_в и t_н – расчетные внутренняя и наружная температуры соответственно.

Общее сопротивление теплопередаче конструкции складывается из сопротивления тепловосприятия «R_в», термического сопротивления слоев конструкции «ΣR_к» и сопротивления теплоотдаче «R_н».

; , где:

α_в = 8,7 – коэффициент тепловосприятия, а α_н=23,0 – коэффициент теплопередачи. Термическое сопротивление самой конструкции , где δ – толщина ограждения в метрах, λ - коэффициента теплопроводности материала. Таким образом, окончательно имеем .

Основное условие теплотехнических расчетов: R_о≥ R_о^тр.

По методике (СНиП «Тепловая защита зданий») R_о^тр. определяется исходя из условий энергосбережения в зависимости от назначения ГСОП (градусо-суток отопительного периода)

ГСОП = (t_в - t_о.т.) ∙z_от., где:

ГСПО – величина градусо-суток отопительного периода (градусо-сутки);

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, (^оС), принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий;

z_от. – продолжительность отопительного периода (сут.) по СНИП «Строительная климатология»;

t_о.т. – средняя температура (С^°) наружного воздуха в отопительный период.

Отопительный период осуществляется при средней температуре наружного воздуха ≤ 8^оС в сутки.

В строительной теплотехнике существует 2 типа задач, а именно:

1. Прямая задача – определить толщину ограждающей конструкции, которая отвечала бы основным теплотехническим требованиям;

2. Обратная задача – ограждающая конструкция известна и требуется проверить её теплотехнические свойства.

Теплоустойчивость конструкции важна для летних условий её эксплуатации. В южных регионах толщина ограждающей конструкции при её теплотехническом расчете по «зимним» условиям эксплуатации получается очень малой и при «летней» её эксплуатации возможен её перегрев.

За счет прямой и рассеянной солнечной радиации происходит периодический нагрев наружной поверхности ограждающей конструкции. Температурная волна, распространяясь в толщину конструкции, вызывает повышение температуры внутренних поверхностей ограждений и, следовательно, температуры воздуха в помещении.

Теполоустойчивость – это свойство конструкции или материала сохранять относительное постоянство температуры внутренних поверхностей при периодическом изменении температуры наружного воздуха.

Чем выше теплоустойчивость, тем в меньшей степени конструкция реагирует на изменение температуры воздуха.

В этой связи свойства материалов могут характеризоваться коэффициентом теплоусвоения S .Чем ниже коэффициенты теплоусвоения, тем меньше конструкция реагирует на изменение температуры воздуха.

Например, значения «S» составляют:

- Сталь: 120, гранит 25, бетон 18, кирпич 8, дерево 4-6, минеральная вата 0,5 . и т.д.

Зона возможной конденсации в толще ограждающей конструкции определяется графическим методом по значениям характеристик влажности «е» и «Е».

Парциальное (частичное) давление «е» водяного пара или «упругость водяного пара» измеряется в Па = 1 Н/м² = 0,1 кг/м² и характеризует энергетический уровень молекул водяного пара.

Предельное давление насыщения воздуха водяным паром «E» (Па) при данной температуре воздуха является второй величиной, с помощью которой можно определить значение относительной влажности «φ»

φ = (e/E) 100%

Относительная влажность является основной величиной для оценки степени влажности воздуха.

Схемы, иллюстрирующие влияние внешнего и внутреннего температурно-влажностного режима на распределение температуры в толще наружных ограждающих конструкций приведены на рисунках 36.1, 36.2.

Рисунок 36.1 Схема затухания температурных колебаний внутри однородной конструкции

Рисунок 36.2 Распределение температур в ограждающей конструкции

Тема 37. Естественное освещение зданий. Строительная светотехника.

Задачами строительной светотехники являются исследование условий, определяющих создание оптимальной световой среды в помещениях, которая отвечала бы протекающим в них функциональным процессам, а также разработка соответствующих архитектурных и конструктивных решений зданий.

Оптимальный (или качественный, или комфортный) световой режим в помещении необходим не только для создания нормальных условий труда, но и для создания нормальных санитарно – гигиенических и психологических условий пребывания в помещении.

Освещение помещений может быть естественным, искусственным и совмещенным. При естественном освещении источником света является небосвод, при искусственном освещении – светильники искусственного света, а при совмещенном освещении естественный и искусственный свет действуют совместно.

В курсе строительной светотехники рассматриваются вопросы, связанные в основном с естественным освещением помещений, а также частично с совмещенным освещением. Вопросы искусственного освещения детально изучаются в специальном разделе, который будет рассмотрен ниже.

Естественное освещение осуществляется через проемы в ограждающих конструкциях зданий и может быть боковым (через окна), верхним (через фонари) и комбинированным (через окна и фонари одновременно) (рис.37.1).

Искусственное освещение осуществляется посредством электросветильников и может быть общим, местным и комбинированным, т.е. таким, при котором общее и местное освещение действует совместно (рис.37.2).

Освещенность измеряется в абсолютных единицах – люксах (лк).

Рис.37.1. Системы естественного освещения

Рис.37.2.Системы искусственного освещения

Однако, в строительной светотехнике используется относительная величина – коэффициент естественной освещенности, К.Е.О. (е, %).

Коэффициент естественной освещенности равен отношению величины естественной освещенности в люксах в рассматриваемой точке внутри помещения (Е_вн.) к одновременной наружной освещенности этой точки (Е_нар.) диффузным светом всего неба.

е = (Е_вн./Е_нар.)∙100 (%)

Основное требование – одновременность замеров Е_вн. и Е_нар. из-за постоянно меняющейся наружной световой обстановки.

Основное допущение при расчетах К.Е.О. по стандартной (нормативной) методике – это предположение о том, что небо – полностью облачное (низкая сплошная облачность в 10 баллов), которое обеспечивает наружное диффузное освещение с распределением яркости по небосводу по закону Муна-Спенсер

Стандартное облачное небо называется «стандартным небом МКО» (МКО – международная комиссия по освещению). Существует также альтернативный расчет при ясном небе, т.е. при прямом свете неба и/или солнца, который характерен для южных регионов.

Существуют 2 основных светотехнических закона: закон проекции телесного угла и закон светотехнического подобия. На основе первого закона были разработаны графики А.М. Данилюка, а на основе второго закона осуществляется светотехническое моделирование.

Закон проекции телесного угла гласит: освещенность в помещении, создаваемая диффузным светом небосвода прямо пропорционально площади проекции на освещаемую плоскость участка неба видимого из расчетной точки под определенным телесным углом и яркости этого участка неба.

Закон светотехнического подобия гласит: если различные светопроемы имеют один и тот же телесный угол, то освещенность в расчетной точке помещения не зависит от абсолютного размера этих светопроемов.

Вероятность пасмурного (или ясного) неба зависит от географических координат местности и времени года и устанавливается на основе многолетних наблюдений для рассматриваемых районов. При этом солнечная радиация имеет максимальную интенсивность в летний период года.

Освещенность в помещении, как правило, зависит от прямого или диффузного света небосвода, отражённого света от внутренних поверхностей помещения и отраженного света от противостоящих зданий и прилегающих к зданию поверхностей земли.

Используемое для расчета к.е.о. графики А.М.Данилюка базируются на принципе разделения небесной полусферы на 10000 элементарных участков путем деления на сотни меридианов и сотни параллелей. На основе проекций границ этих участков на горизонтальную и вертикальную плоскости и образуется графическая основа графиков А.М.Данилюка №1 и №2 (рис.37.3 и 37.4).

Рис. 37.3 График А.М. Данилюка №1

Рис.37.4 График А.М. Данилюка №2

При системе верхнего естественного освещения используются фонари верхнего света, которые подразделяются на зенитные, шедовые и фонари-надстройки. Эти фонари характеризуются различными значениями«коэффициента фонаря» - К_ф,учитывающего отражающую способность конструкций фонарей и их «световую активность» - С.А., учитывающего степень прямого влияния естественного света шара (рис.37.5)

Рисунок 37.5. Световая активность фонарей и К_ф.

Тема 38. Инсоляция зданий и территорий.

Инсоляцией называется облучение прямыми солнечными лучами (солнечной радиацией) помещений, фасадов зданий и территорий.

Инсоляция оказывает оздоровительное (физиологическое и психологическое) воздействие на человека. В больших количествах инсоляция зимой может служить средством дополнительного обогрева помещений, но летом может приводить к дискомфортному перегреву помещений, особенно в южных регионах.

Оптимальный инсоляционный режим достигается путем обеспечения прямого солнечного облучения в необходимом количестве и в заданное время.

Продолжительность инсоляции для каждой конкретной местности определяется, прежде всего, временем видимого движения солнца по небосводу.

Траектория движения солнца и период суточной инсоляции для каждой территории зависит от географической широты местности и времени года. В северных районах траектория движения солнца более пологая, а в юных районах – более крутая.

Положение солнца на небосводе определяется азимутом А_о и вертикальным углом возвышения Солнца Н_о.

Азимут– это горизонтальный угол, отмеряемый от направления на север до проекции на горизонтальную плоскость линии от точки наблюдения до точки положения Солнца. Дни, характеризующие инсоляцию: 22 июня и 22 декабря (дни летнего и зимнего солнцестояния соответственно), а также 22 марта и 22 сентября (дни весеннего и осеннего равноденствия соответственно).

В день летнего солнцестояния Солнце движется по самой высокой и длинной для данной местности траектории, а в день зимнего солнцестояния – по самой низкой и короткой.

Определение времени инсоляции. Для различных географических широт и для различных периодов года осуществляется с помощью солнечных карт (или графиков Дунаева) и инсоляционных графиков, на которых нанесены линии координат возможного высотного и азимутального положения Солнца. Реальные координаты движения Солнца наносятся на солнечные карты и соединяются линией, которая и характеризует траекторию движения Солнца. Инсоляционные графики являются упрощенной модификацией солнечных карт, удобной для практического использования.

Самый длинный возможный период инсоляции характерен для высоких северных широт (так называемые «белые ночи») – до 20 часов в летний период. Однако, интенсивность солнечного облучения при этом крайне мала. В средних широтах самое продолжительное время инсоляции достигает 18 часов, а в южных широтах – 14 часов. На экваторе максимальное (но практически постоянное) время инсоляции составляет 12 часов при большой интенсивности солнечного сияния.

При расчете времени инсоляции не учитывается 1 час после восхода солнца и 1 час до захода солнца, т.к. в эти часы её оздоровительное действие крайне незначительно.

Данные по продолжительности инсоляции, полученные по солнечным картам или инсоляционным графикам, относятся к территориям под открытым небом, ничем не затененным от солнечных лучей и являются теоретически максимально-возможными данными по продолжительности инсоляции для данной местности.

В действительности, такие затеняющие факторы, как влияние застройки, рельефа и т.д. существенно снижают время инсоляции для открытых пространств.

Фактически, инсоляционный режим помещений, кроме географической широты и времени года, зависит от следующих факторов:

- ориентации светопроемов;

- затенения противостоящими зданиями;

- затенения элементами здания (балконами, лоджиями, ризалитами, солнцезащитными устройствами (СЗУ) и т.д.)

- размеров и пропорций светопроемов;

- толщины ограждающих конструкций.

Все эти вопросы решаются графическими методами расчета на основе графиков Дунаева (солнечных карт) или инсоляционных графиков, которые являются упрощенной модификацией солнечных карт. Самой простой задачей является определение времени инсоляции для открытой местности или для незатененного фасада здания. Более сложная задача – определение времени инсоляции помещения при отсутствии затеняющих факторов. Самой сложной задачей является определение времени инсоляции территории, фасада или помещения с учетом затеняющих факторов (рис.38.1).

В качестве вспомогательных данных для определения времени инсоляции должны быть определены предельные инсоляционные углы (горизонтальный и вертикальный) для рассматриваемого светопроема с учетом обрамляющих стен, прилегающих СЗУ, балконов, лоджий, ризалитов и т.д. (38.2).

Рисунок 38.1 Солнечная карта для инсоляционных расчетов 50^° с.ш.

Рисунок 38.2 Граничные инсоляционные углы окна

При наличии противостоящего объекта определяются его горизонтальные и вертикальные углы затенения, зависящие от высоты объекта, его протяженности и расстояния от рассматриваемого окна. Все эти углы накладываются затем на соответствующие солнечные карты. В случае применения инсоляционных графиков используются только инсоляционные углы окна, а противостоящие объекты рассматриваются с учетом их удаленности и высоты превышения относительно расчетной инсоляционной точки.

Расчетная инсоляционная точка окна определяется при пересечении линий, образующих горизонтальный и вертикальный инсоляционные углы окна.

Основные требования к инсоляции:

· для центральной инсоляционной зоны (с 48^о с.ш. до 58^ос.ш.) непрерывная инсоляция должна составлять не менее 2 часов в день в период с 22 марта по 22 сентября. Северная зона расположена севернее 58^оградусов с.ш., южная зона – южнее 48^ос.ш. с соответствующим временем необходимой инсоляции 2,5 и 1,5 часа;

· в 1-3 комнатных квартирах должно инсолироваться не менее 1 комнаты; в 4-х и более комнатных квартирах – не менее 2-х комнат;

· допускается перерыв в инсоляции до 1,0 часа, при этом общее время инсоляции должно увеличиваться на 0,5 часа.

Инсоляция нормируется для следующих объектов:

· для жилых зданий;

· для зданий и территорий детских и учебных учреждений;

· для зданий и территорий лечебных учреждений.

В прочих гражданских зданиях инсоляция не нормируется, а в промышленных зданиях должна быть исключена.

Для определения времени инсоляции сейчас используются стандартные инсоляционные графики, разработанные для каждых 5^о широты для периода с 22 марта по 22 сентября. Для Москвы (56^о с.ш.) используется график для 55^о с.ш. (рис.38.3).

Рисунок 38.3 Инсографик для 55^° с.ш. (22/III – 22/IX) – г. Москва

Методика определения времени инсоляции:

1. Определяются инсоляционные углы окна и положение расчетной точки;

2. Определяется ориентация светопроема;

3. Расчетная точка окна совмещается с центром инсографика, плоскость окна размещается в соответствии с его ориентацией (т.е. с перпендикуляром к этой точке);

4. Горизонтальный инсоляционный угол наносится на инсографик в соответствии с ориентацией окна и подсчитывается количество лучей проходящих в пределах этого угла к расчетной точке и определяется общая продолжительность инсоляции;

5. В случае наличия противостоящих объектов, определяется высота их превышения относительно расчетной точки, и время затенения определяется с помощью горизонтальных линий на инсографике, характеризующих высоту противостоящих зданий. Зона между линией превышения и расчетной точкой является «зоной затенения»

6. Определенное время инсоляции сравнивается с расчетным, делаются выводы и даются рекомендации по совершенствованию, в случае необходимости, имеющейся инсоляционной системы.

Тема 39. Солнцезащитные устройства.

Ограничение негативного воздействия инсоляции при её чрезмерной продолжительности, которое выражается в перегреве помещений, слепимости и блескости обеспечивается использованием методов солнцезащиты.

Солнцезащита может обеспечиваться следующими методами:

· ориентацией светопроемов на северную четверть горизонта;

· затеняющей противостоящей застройкой;

· уменьшением размеров светопроемов или увеличением толщины стен;

· крупной пластикой фасадов;

· солнцезащитными устройствами.

Солнцезащитные устройства могут быть как наружными, так и внутренними. Кроме того, они делятся на стационарные и регулируемые (мобильные). Стационарные СЗУ, как правило, выполняются наружными, а регулируемые СЗУ – внутренними. Солнцезащитные устройства (СЗУ) являются эффективным средством естественного регулирования светового, инсоляционного и теплового режимов в помещении.

Стационарные СЗУ подразделяются на горизонтальные, вертикальные и комбинированные. Они могут быть железобетонными, деревянными, металлическими, пластиковыми или тканевыми. Кроме этого, они выполняются как сплошными, так и сквозными (планочными или решетчатыми).

Регулируемы СЗУ бывают горизонтальными или вертикальными, обычно в виде жалюзи. Они выполняются в основном из дерева, металла или пластика.

Кроме этого, применяется солнцезащитное стекло, солнцезащитные пленки и т.д. (рис.39.1).

Рисунок 39.1. Примеры солнцезащитных устройств:

1-6 - горизонтальный тип; 7-9 - вертикальны типй; 10-12 – ячеистый тип; 1 - козырьки, 2 - жалюзи, 3 - парусиновые тенты,

4 - жалюзи, свисающие с козырьков, 5 - сплошной экран, 6 - регулируемые жалюзи, 7 - вертикальные ребра, 8 - косо направленные ребра,

9 - регулируемые ре­ра, 10 - решетки, 11 - решетки с косо направленными вертикальными ребрами. 12 - решетки с наклонными горизонтальными ребрами

Тема 40. Основы архитектурно-строительной акустики.

Основной задачей архитектурной акустики является исследование условий, определяющих качественное восприятие речи или музыки в помещениях и разработка архитектурно-планировочных и конструктивных решений, обеспечивающих такие условия слухового восприятия.

Важнейшей характеристикой звукового поля является его диффузность, то есть равномерное распределение потока звуковой энергии по различным направлениям.

Диффузность (или однородность) звукового потока важна для помещений театров, кинотеатров, концертных залов, лекционных аудиторий и т.д.

В закрытом помещении после прекращения действия источника звука слушатель воспринимает прозвучавший музыкальный или речевой сигнал в течение некоторого временного интервала. Это объясняется тем, что уровень звукового давления (у.з.д.), созданный в расчетной точке, является интегральной характеристикой энергии прямого звука и энергии отраженных от поверхностей помещения звуковых волн. Процесс спада звуковой энергии называется реверберационным процессом, а само явление - реверберацией.

Акустические качества помещений определяются так называемым «временем реверберации», то есть процессом затухания звука после прекращения звучания источника звука вследствие многократного отражения звуковых волн от поверхностей (рис.40.1, 40.2, 40.3).

Рисунок 40.1 Форма и профиль потолка, обеспечивающие необходимое отражение звука. Примечание: «И» - источник звука.

Рисунок 40.2 Распространение прямых (а) и отражение (б) звуковых лучей. И – источник звука; 1 – партер; 2 – амфитеатр; 3 – прямые и отраженные звуковые лучи; 4 – балкон.

Надлежащее время реверберации, характеризующее общую гулкость помещения, является одним из важных условий хорошей акустики зала. При этом следует помнить, что для достижения четко определенного времени реверберации требуется достаточная диффузность звука в зале.

Время реверберации является одной из основных характеристик помещений, зависящей от объема помещения и общего звукопоглощения.

В зависимости от назначения помещений, их объема и ряда других факторов в усредненном диапазоне звуковых частот 500-2000 Гц, рекомендуемое время реверберации составляет от 0,85 до 2,1 секунды (обычно для практических целей принимается 1-2 секунды).

Рисунок 40.3 Рекомендемые зоны расположения звукопоглотителей в зале (заштрихованы). а – на стенах; б – на потолке.

Эмпирическая формула для определения времени реверберации имеет следующий вид:

T = 0,163∙V/A_общ., (секунд), где:

V – объем помещения, м³

A_общ.– полное звукопоглощение в помещении («эквивалентная площадь звукопоглощения»).

A_общ.= α_ср.∙S_общ.(м²), где:

α_ср. – средний коэффициент звукопоглощения (0,08 – 0,8). Обычно для практических целей принимается α_ср. = 0,2.

S_общ.– суммарная площадь звукопоглощающих поверхностей в помещении, м².

Эквивалентная площадь звукопоглощения определяется при 70% выполнения зрителями или слушателей рассматриваемого помещения.

В залах с относительно большой высотой и шириной всегда есть опасность прихода первых отражений от потолка и стен с большим запаздыванием в первые ряды зрительных мест, что создает неразборчивость звуков. Для исправления этого явления на потолке и стенах в припортальной зоне следует выполнять специальные звукоотражающие конструкции, задача которых направлять отраженный звук в глубину зала

При примыкании задней стены зала к потолку под углом 900 может возникнуть так называемое театральное эхо – отражение звука от потолка и стены в направлении к источнику звука, приходящее с большим запаздыванием. Для устранения этого следует предусматривать наклонную часть потолка у задней стены или наклонную заднюю стену зала.

Тема 41. Основы защиты от шума.

Шумом называются любые нежелательные звуки, воспринимаемые органами слуха и оказывающие на человека негативное психологическое и физиологическое воздействие в любых видах его жизнедеятельности.

Звук – это волнообразные колебательные движения, распространяющиеся в твердых, жидких и газообразных средах.

Физические параметры звука: скорость 340 м/с в воздухе, частота слышимых колебаний «ƒ», от 20 до 20000 герц (Гц). Звук с частотой более 20000 Гц называется «ультразвуком»