Инсоляция и солнцезащита

Инсоляция — это световое и ультрафиолетовое облучение прямыми солнечными лучами помещений и территорий. Она оказывает тепловое и укрепляющее психологическое воздействие на человека, убивает бактерии внутри помещений и на открытых площадках. Тепловое воздействие положительно действует в зимнее время, нагревает помещение, снижает затраты на отопление. Летом тепловое действие прямой солнечной радиации приводит к перегреву помещений. Это требует применение различных методов солнцезащиты.

Нормирование инсоляции в России в настоящее время осуществляется по нормам Минздравсоцразвития России СанПиН 2.2.½.1.1.1076−03 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите жилых и общественных зданий». Они определяют количество часов, в течение которых прямые солнечные лучи должны проникать внутрь помещения (на подоконник ингалируемого окна) или на 70% расчетной территории. Нормирование инсоляции, так же как и естественного освещения, позволяет гигиенически обоснованно ограничить стремление инвесторов к чрезмерному повышению плотности застройки городов и населенных пунктов.

Расчет продолжительности инсоляции основан на астрономических закономерностях движения Солнца по небосводу. На рис. 15.19 приведена схема траекторий движения Солнца по небосводу в дни весенне-осеннего равноденствия (22 марта и 22 сентября) и летнего и зимнего солнцестояния (22 июня и 22 декабря). Угол наклона плоскостей этих траекторий по отношению к горизонтальной плоскости — 90 — <�р, где? — географическая широта местности.

Рис. 15.19. Траектория Солнца в течение характерных дней года и способ определения положения Солнца в полдень в дни летнего и зимнего солнцестояния при заданной географической широте.

Проекция этих траекторий на горизонтальную плоскость образует солнечную карту, которую можно использовать для расчета продолжительности инсоляции.

Концентрические окружности на солнечной карте образуют кольцевые угловые координаты вертикальных углов Солнца над горизонтом. На солнечную карту наносится линия ориентации фасада здания с расчетным помещением и горизонтальный и вертикальный теневые углы светопроема (рис. 15.20). По свободной, не попавшей в теневые углы части траектории движения Солнца, разбитой на часовые отрезки, можно определить продолжительность инсоляции помещения.

Рис. 15.20. Определение продолжительности инсоляции по солнечной карте с использованием теневых масок.

Затенение противостоящими зданиями учитывается путем построения на солнечной карте теневых масок этих зданий: измеряются горизонтальные углы и вычисляются вертикальные углы контура окружающей застройки, видимые из расчетной точки, в соответствии с генпланом или ситуационным планом места строительства (см. рис. 15.20). Затем эти углы наносятся на солнечную карту в виде теневых масок, частично закрывающих свободные участки траекторий движения Солнца. Продолжительность инсоляции определяется по оставшимся свободным участкам траекторий.

Рис. 15.21. Определение продолжительности инсоляции с помощью инсографика.

В проектных организациях России для определения продолжительности инсоляции принято пользоваться инсографиками, которые можно накладывать на генплан и быстро определять продолжительность инсоляции прямо «с листа». Это повышает оперативность работы проектировщиков. Применение этого метода регламентируется СанПиП. Инсографики строятся для определенной широты местности, для определенных контрольных сроков инсоляции (например, для Москвы контрольные сроки инсоляции — 22.03−22.09) и для определенного масштаба генплана (1 :.500) или ситуационного плана (1:2000). Масштаб инсографика должен обязательно соответствовать масштабу генплана или ситуационного плана. На инсографике (рис. 15.21) лучи, выходящие из полюса ?-рафика, обозначают проекции лучей Солнца на горизонтальную плоскость в определенное время дня (7, 8, 9, …, 16, 17 часов). Горизонтальные прямые линии для контрольных сроков 22.03 и 22.09, а также кривые линии для других контрольных сроков показывают превышение верха карниза или парапета противостоящего здания над расчетной точкой.

Ипсографик, как правило, выполняемый на прозрачном материале, накладывается на генплан так, чтобы полюс графика совместился с расчетной точкой. Инсографик ориентируется строго по направлению С-Ю на генплане. Из расчетной точки откладываются горизонтальные теневые углы светопроема. Части планов противостоящих зданий или целые здания, находящиеся ближе к расчетной точке, чем линия превышения карниза или парапета соответствующего противостоящего здания, затеняют расчетную точку. Продолжительность инсоляции определяется «с листа», как показано на рис. 15.21. Балконы, лоджии и козырьки уменьшают продолжительность инсоляции. Методика их учета подробно описана в учебнике «Физика среды» .

Инсоляция может вызвать перегрев помещений и слепящее действие прямых солнечных лучей. Поэтому в таких помещениях, как горячие и ткацкие цехи, книгохранилища, цехи пищевой промышленности и др., инсоляция не допускается. Даже в жилых домах ориентация помещений на юго-запад требует применения солнце-защиты.

Солнцезащитные средства включают в себя различные приемы. Это и затенение противостоящими зданиями, и озеленение, применение различных занавесей и ставен, а также применение солнцезащитных устройств — СЗУ. На рис. 15.22 показаны различные типы СЗУ, которые могут быть стационарными и регулируемыми. Можно так рассчитать геометрию стационарных СЗУ, чтобы они затеняли помещение в период перегрева и солнечные лучи попадали в помещение строго в определенные промежутки времени. При этом стационарные СЗУ в виде горизонтальных сплошных и решетчатых козырьков обеспечивают солнцезащиту проемов, ориентированных на 160−200°. Вертикальные ребра следует применять для солнцезащиты светопроемов, ориентированных на сектора 50−70° и 290−310°. Наиболее универсальны регулируемые СЗУ.

Рис. 15.22. Примеры солнцезащитных устройств:

горизонтальный тип: 1 — козырьки; 2 — жалюзи; 3 — парусиновые тенты; 4 — жалюзи, свисающие с козырьков; 5 — сплошной экран; 6 — регулируемые жалюзи; вертикальный тип: 7 — вертикальные ребра; 8 — косо направленные ребра; 9 — регулируемые ребра; ячеистый тип: 10 — решетки; 11 — решетки с косо направленными вертикальными ребрами; 12 — решетки с наклонными горизонтальными ребрами Стационарные СЗУ активно используют в архитектурной композиции фасадов зданий (рис. 15.23). Использование электроники расширило возможности использования регулируемых СЗУ. Перья жалюзи и вертикальные ребра поворачиваются в зависимости от положения Солнца и изменяют облик здания в зависимости от погоды и времени суток.

Рис. 15.23. Использование СЗУ в архитектурной композиции фасадов:

а — регулируемые поэтажные вертикальные экраны (детские ясли в Рио-де-Жанейро); б — соответствие вида солнцезащиты ориентации фасадов (банк «Боа-Виста» в Сан-Паулу).

Рис. 15.24. Объемно-планировочные и конструктивные приемы защиты от солнечной радиации:

а — северная ориентация проемов; б — то же, остекления эркеров; в — пилообразное очертание наружных стен в плане; г — шедовые покрытия (с пилообразной кровлей); д — вентиляция наружных ограждений Исключение радиационных воздействий может быть также обеспечено ориентацией светопроемов на север, применением пилообразных очертаний стен с проемами и эркеров, ориентированных на северные румбы (рис. 15.24). Тепловое воздействие радиации уменьшается при применении вентилируемых конструкций покрытий и стен.