инсоляция и тени.1.pps - кафедра "Начертательная геометрия"

НОРМИРОВАНИЕ
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ
ИНСОЛЯЦИИ ПОМЕЩЕНИЙ
И ТЕРРИТОРИЙ ЗАСТРОЙКИ
Многокритериальная система оценки
инсоляции застройки
РАЗРЫВ МЕЖДУ
ЗДАНИЯМИ
20м
БАКТЕРИЦИД
БАКТ-4
ЭРИТЕМА
ЭР-4
ФОТОХИМИЧЕСКИЙ
СИНТЕЗ
ОБЩЕЕ
ОЗДОРОВИТЕЛЬНОЕ
ДЕЙСТВИЕ
КОЛИЧЕСТВО
И КАЧЕСТВО
ОСВЕЩЕНИЯ
ГИГИЕНИЧЕСКИЙ
ФАКТОР
КРИТЕРИИ
НОРМИРОВАНИЯ
ИНСОЛЯЦИИ
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
ФАКТОР
СОЦИОЛОГО
АРХИТЕКТУРНЫЙ
ФАКТОР
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ
2 - 4ч
ПРИРОСТ
ПЛОТНОСТИ
ЖИЛОГО ФОНДА
10%
МЕРИДИОНАЛЬНОСТИ
ЗАСТРОЙКИ
50%
ЖИЛОЙ ФОНД
5000 м2/ГА
ПРЕРЫВИСТОСТЬ
ВИЗУАЛЬНОЕ
РАЗНООБРАЗИЕ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ИНСОЛЯЦИИ ПОМЕЩЕНИЯ
И ТЕРРИТОРИИ ЗАСТРОЙКИ
Инсоляция
В области архитектурно-строительного проектирования
инсоляция
означает
облучение помещений и территорий застройки
солнечными лучами.
Под облучением необходимо понимать совокупность
светового, биофизического и теплового воздействия солнца.
Вертикаль
мнимая
АО
С
О
Ю
Азимут солнца (АО)
– угол, образуемый горизонтальной проекцией
солнечного луча, достигшего заданной точки, и
направлением на север от этой точки.
Измеряется в горизонтальной плоскости, от
северного направления по часовой стрелке.
h0
С
О
Ю
Высота солнца (h0)
– угол, образованный солнечным лучом
и его горизонтальной проекцией
Измеряется в вертикальной плоскости
Продолжительность и сила солнечного
излучения,
достигающего Земли на протяжении всего года,
зависят
от географической широты, погодных условий и
облачности
С
1
Земной
шар

Экватор

О
Начало
координат
Ю
1 – населенный пункт (исследуемая точка):
г. Новосибирск (55º с.ш.);
 - географическая широта населенного пункта;
 - склонение солнца
Координаты
Новосибирска
в десятичных градусах
Широта: 55°02′27″ с.ш.
Долгота: 82°56′03″ в.д.
Высота над уровнем
моря: 145 м
Воображаемая эклиптика на небосклоне
В дни равноденствия
22 декабря
22 сентября и 22 марта
В день солнцестояния
22 июня
Длительность солнечного излучения
зависит
от удаленности данной территории
от экватора
(географической широты);
ее удаленности от гринвичского меридиана,
а также от условий рельефа,
которые определяют погоду
на данной территории;
высоты над уровнем моря и т.д.
Рис. 5. Продолжительность дня от восхода солнца до захода солнца в дни смены сезонов
Угол падения лучей относительно здания
в день смены сезонов (в 12 часов дня)
55о с.ш.
Точка отсчета координат
Продолжительность дня от восхода солнца до захода
в дни смены сезонов
Анализ инсоляции через проемы в торцовой стене здания:
1 – зимой; 2 – осенью/весной; 3 – в период летнего
солнцеворота (в полдень)
55О
с.ш.
22 июня (58О27I)
22 марта
22 сентября (35O)
22 декабря
(11O33I)
Южная инсоляция дома, конек крыши которого сориентирован
в направлении восток-запад, с окнами, размещенными на стенах
и в плоскости крыши, в полдень
55О с.ш.
22 июня (58О27I)
22 марта
22 сентября (35O)
22 декабря
(11O33I)
В чердачном пространстве инсоляция имеет
большую глубину и более интенсивное
«рассеивание»
Согласно строительным нормам,
размещение и ориентация жилых и общественных зданий
должны обеспечивать
непрерывную продолжительность инсоляции помещений
в летний и весенне-осенний периоды года:
– для северной зоны (севернее 58° с.ш.) – не менее 2,5 ч
в день с 22 апреля по 22 августа;
– для центральной зоны (58–48° с.ш.) – не менее 2 ч
в день с 22 марта по 22 сентября;
– для южной зоны (южнее 48° с.ш.) – не менее 1,5 ч
в день с 22 февраля по 22 октября.
Способы ориентации зданий
Среди различных способов выделяют здания
меридиональной и широтной ориентации.
Здания меридионального типа
(помещения располагаются вдоль продольных сторон)
на участке располагают так, чтобы
продольная ось здания совпадала с направлением
север - юг.
В этом случае восточный и западный фасады получают
примерно равную продолжительность инсоляции.
Здания широтного типа
(помещения располагаются по одной его продольной
стороне)
на участке располагают так, чтобы
продольная ось здания имела направление
Восток – запад.
В этом случае окна помещений зданий обращены
на юг, юго - восток; юго - запад.
НОРМИРОВАНИЕ ИНСОЛЯЦИИ
Требование к инсоляции помещений жилых домов,
включая комнаты коммунальных квартир,
следует принимать по прил. А, табл. 2 для
центральной части и исторических зон города
на 22 апреля (22 августа),
а для остальной части города - на 22 марта (22
сентября).
Требования к инсоляции помещений общественных
зданий и территорий жилой застройки следует принимать
по прил. А, табл. 3 на 22 марта (22 сентября).
Экономическая эффективность
нормирования инсоляции и солнцезащиты
Инсоляция
Нормируемый географический сектор
ограничения ориентации жилых зданий
Солнцезащита
Экономическую эффективность солнцезащитных
средств целесообразно определять
по минимуму приведенных затрат
и повышению производительности труда
в помещениях с солнцезащитой.
Методика этих расчетов была разработана в НИИСФ и
МАрхИ (Варежкин В.А., Оболенский Н.В., Шемякин Д.Д.,
Кулагина Т.Б.
Руководство по технико-экономической оценке
солнцезащитных средств в зданиях различного
назначения. – М: Стройиздат, 1983).
НОРМАТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
К РАСЧЕТУ ИНСОЛЯЦИИ
ПОМЕЩЕНИЙ
1. Расчет продолжительности инсоляции
помещений и территорий выполняется
по инсоляционным графикам
с учетом географической широты территории,
утвержденным в установленном порядке.
2. Расчет продолжительности инсоляции выполняется
на:
– 22 апреля (22 августа) для жилых зданий центральной
и исторической части города;
–22 марта (22 сентября) для жилых зданий на основной
территории города, а для общественных - на всей
территории города.
Расчет
продолжительности инсоляции помещений
выполняется в расчетной точке,
которая определяется
с учетом расположения и размеров
затеняющих элементов здания
Схема определения расчетной точки В (В'):
для окна
для окна с балконом
Схема определения расчетной точки В (В'):
для окна с лоджией
для окна с выступающей
стеной
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ИНСОЛЯЦИИ
В РАСЧЕТНОЙ ТОЧКЕ (В) НА ПЛАНЕ СВЕТОПРОЕМА
Продолжительность суммарной инсоляции помещения
(в точке В) равна 5 часам 15 минутам
ПРИБЛИЖЕННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСЛОВИЙ
ИНСОЛЯЦИИ И СОЛНЦЕЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ,
ОСНОВАННЫЙ НА ПРИМЕНЕНИИ ИНСОЛЯМЕТРА
Устройство инсоляметра
Инсоляметр
Инсоляметр состоит из двух основных частей:
диска-шкалы
и вращающегося на оси прозрачного диска-сетки
Диск-шкала инсоляметра
(солнечная карта)
Диск-сетка
инсоляметра
Пример наложения инсоляметра на фрагмент генплана
Построение схемы затенения территории
от здания с использованием инсоляметра
Определение площади
инсолируемых поверхностей в помещении
и техника построения реальных теней на фасаде здания
ИНСОЛЯЦИОННЫЙ ГРАФИК
(ИНСОГРАФИК)
Видимое движение солнца по небосводу
Траектория солнца
в характерные для летнего солнцестояния,
весенне-осеннего равноденствия
и зимнего солнцестояния
для географической широты Москвы ( = 55° с.ш.)
Инсографик
состоит из двух систем линий:
- часовых радиальных линий, представляющих
горизонтальные проекции солнечного луча,
направленного к расчетной точке в различное время дня;
- горизонтальных линий,
показывающих превышение карниза противостоящего
(затеняющего) здания
над уровнем расчетной точки
В основу построения инсографиков положены
закономерности видимого движения солнца и движения его
луча к расчетной точке, находящейся в любом заданном
месте застраиваемой территории
Пространственная схема проекции траектории солнца
в дни равноденствий 22 марта, 22 сентября
Особенность движения солнечного луча к расчетной точке
в дни равноденствия состоит в том,
что он описывает в пространстве плоскость,
называемую «условной лучевой поверхностью»
Направление
солнечных лучей
в различные часы
к расчетной точке
Лучевая
плоскость
Расчетная
точка
Условная лучевая поверхность
с часовыми радиальными линиями
является основой для составления
инсографика
на дни весеннего и осеннего равноденствий.
Горизонтальная проекция условной поверхности,
описываемой в пространстве
солнечным лучом, идущим к расчетной точке
Расчетная
точка
h
Для определения затенения
расчетной точки объектами А и Б
на лучевую поверхность
наносятся
Горизонтали (h),
соответствующие
высоте объектов А и Б.
При одинаковой высоте объектов
расчетную точку
будет затенять
только объект А
с 7 до 9 часов утра,
т.к. он пересекает лучевую плоскость.
Расчетная
точка
h
Расчетная точка
в дни равноденствия
будет инсолироваться
дважды:
с момента восхода солнца
(с 6 до 7 часов утра)
и с 9 часов утра
до момента его захода
Летнее солнцестояние
продолжительность дня
17ч 34 мин
Зимнее солнцестояние
продолжительность дня
7ч
Лучевая
поверхность
(конус)
h – горизонталь
(имеет параболическую форму)
h
Расчетная точка
не затенена объектами
Расчетная точка
затенена объектом Б
с 12ч 20мин до 14ч 30 мин
0 5 10
0°
9°
10°
20
30
40
Ì 1:500
Ñ
6
5
7
8
17°
9
24°
10
10
15
15
15
20
20
20
25
25
25
30
35
30
35
4012
30
35
40 10
30°
6
0°
7
9°
10°
5
10
11
33°
11
35°
33°
âû ñî òà ñòî ÿí èÿ ñî ëí öà h ãðàä
°
10 40
30°
âû ñî òà ï ðî òèâî ñòî ÿù èõ çäàí èé,ì
âû ñî òà ï ðî òèâî ñòî ÿù èõ çäàí èé,ì
Инсографик
для расчета продолжительности инсоляции
и построения контура теней
8
17°
9
24°
Солнечное и декретное время
Пример 1
Требуется перевести местное солнечное время в
12 часов на декретное время для Ташкента.
По карте часовых поясов находим,
что город расположен в пятом часовом поясе
на 69° в.д.; средний меридиан пояса имеет
долготу 75°.
Разница между долготой Ташкента
и средним меридианом часового пояса
составляет 75°–69° = 6°,
разница между местным солнечным и поясным
временем составляет 46 = 24 мин.
Карта часовых поясов
Поясное время будет
12 ч 00 мин + 0 ч 24 мин = 12 ч 24 мин.
Декретное время в Ташкенте будет
12 ч 24 мин + 1 ч = 13 ч 24 мин.
В летнее полугодие многие страны пользуются
сезонным временем,
которое опережает декретное время еще на 1 час.
Поэтому летом в Ташкенте
солнечный полдень по часам
приходится на 14 ч 24 мин.
Графическое изображение
смещения декретного времени по отношению к солнечному
(на примере Ташкента)
Ñ
Ì 1:100
Ç0
18
19
10
10°
20
17
7
18
30
16
8
6
40
10 8
10°
20
30
40
15
17
0Â
13
10
16
15
14
12
Þ
âåëè÷èí à ñì åù åí èÿ 22/ III è 22/IX-55° c.ø . 1324
âðåì åí è
11
13
9
10
12
11
10
9
Построение инсографика
для широты º
Разрез небосвода
Общий вид инсографика
Ю
12ч
15O
15O
11
10
9
15O
8
7 6ч
O
15
В
15O
План небесной сферы
на плоскости
6
5
4
3
2
1см
З
φO
0
С
1:500
1:1000
1:2000
О
0
R=1
40 35 30 25 20 15 10 5 0
hO
Ю лг
80 70 60 50 40 30 20 10 0
φO
12ч
160 140 120 100 80 60 40 20 0
22.03
22.09
С
С
5 4 3 2 1 0
Пример 2
Определение продолжительности инсоляции точки
на горизонтальной поверхности
Точка О графика совмещается с заданной точкой, а сам
график ориентируется по направлению север – юг.
Высота затеняющего здания Нзд, т.е. превышение его
карниза над заданной точкой составляет 25 м. На
графике отмечается горизонталь, соответствующая
высоте этого здания, т.е. горизонталь 25 м в выбранном
масштабе чертежа и графика.
Затенение заданной точки О всегда происходит
только от той части здания, которая находится
между горизонталью и этой точкой (на схеме
заштрихована). В данном случае точка О будет
затенена с 9 до 11 ч 30 мин.
Основные случаи расположения зданий
относительно затененной точки и линии ограничения,
соответствующей превышению их над расчетной точкой:
а – одно затеняющее здание;
б – два затеняющих здания из трех;
a3 и a0 – азимуты (углы) затенения и инсоляции соответственно
Построение теней в различное время дня
основано на методах
НАЧЕРТАТЕЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИИ!
Пример 3
Построение тени на фасаде от противостоящего здания
Пример 4.
Построение хода тени на фасаде здания высотой 40 м
А
Фасад
40
а
I
I
б
План
22.03
22.09
55O с.ш.
В дни равноденствия тень от какой-либо точки
(например, от точки А) проходит на вертикальной плоскости
по прямым линиям – соответственно линия а − б на фасаде.
Построение хода тени в дни равноденствия
следует проводить в следующем порядке:
- график наложить на план здания,
совместив точку О с тенеобразующей точкой А (угол карниза)
и ориентировать на север;
- найти на плане начальное направление тени
в момент восхода солнца (6ч),
которое оказывается на пересечении азимутальной линии
с продолжением фасада а.
Так как в момент восхода солнца
его лучи идут параллельно горизонтальной поверхности земли,
то тень от точки А на фасаде будет на том же уровне, т.е. на
карнизе.
Для того, чтобы найти действительное положение тени на
карнизе, достаточно провести вертикаль из точки а на плане
до пересечения с линией карниза в точке а на фасаде.
Точка б на пересечении линии горизонтали 40 с линией фасада
в плане определяет место, где тень переходит с фасада на
поверхность земли;
Соединив на фасаде пунктиром точки а и б, получим следы хода
тени на фасаде от точки А.
Вертикали,
восстановленные
из
точек
пересечения
азимутальных линий графика с линией фасада на плане до линии
следов тени а − б на фасаде, определяют тень для
соответствующих часов дня.
Полученное построение показывает, что затенение фасада
начинается в 9 ч 40 мин, и с 14ч 40 мин. фасад полностью
затеняется.
12-00
11-00
14-15
14-07
10-00
14-00
13-00
9-45
9-00
8-05
Пример 5 Построение схем затенения светового проема
козырьком. Тень построена на 8ч. утра 22 марта.
1
Фрагмент фасада
АI
3,0м
Д
А
Фрагмент плана
1. Определяем
расчетную точку (Д).
2. Накладываем
инсоляционный график
на план козырька,
совмещая его центр с
точкой (А), от которой
будет строиться тень.
3. Определяем точку (1)
пересечения азимутальной линии,
соответствующей 8 часам утра
(в начертательной геометрии
азимутальная линия будет
являться горизонтальной
проекцией луча) и линии,
соответствующей высоте
точки А (3,0м)
(это мнимая тень от точки А
на горизонтальную плоскость
проекций.
Фрагмент фасада
АI
1
аI
бI
3,0м
Д
1I
б
а
А
Фрагмент плана
4. Определяем
фронтальную проекцию
луча (АI-1I).
Далее методом
начертательной геометрии
тени от козырька строятся
на стену и на остекление
оконного проема.
ПРИМЕР 6
Инсоляция пересеченной местности
Профиль местности (а), план и мобильная шкала (б)
Построение мобильных шкал (а); использование мобильных
шкал (б); затенение участка в разное время дня (в); определение
затенения фасадов при помощи мобильных шкал (г)
а)
в)
б)
г)
РАСЧЕТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ИНСОЛЯЦИИ
С ПОМОЩЬЮ ИНСОГРАФИКОВ
Задача 1
Определение суточной продолжительности
инсоляции территорий застройки и помещений
Задание
Определить продолжительность инсоляции
точки А, находящейся на поверхности земли на
широте 55° с.ш., с учетом затенения ее рядом
стоящим зданием высотой Нзд = 27 м (Нзд –
превышение карниза затеняющего здания над
уровнем заданной точки А) и ориентированного по
направлению СВ–ЮЗ.
Примеры расчета продолжительности инсоляции и построения
теней: а – продолжительность инсоляции точки на открытом
участке и на фасаде здания;
(Нзд =27м – превышение
карниза затеняющего здания
над уровнем заданной точки А)
Задача 2.
Определение продолжительности инсоляции точки,
расположенной на фасаде здания на уровне первого этажа,
применительно к условиям задачи 1.
Нзд =25м – превышение карниза затеняющего здания над
уровнем расчетной точки окна В (расчетная точка окна
расположена на 2 м выше расчетной точки земли)
Задача 3
Определение продолжительности
инсоляции помещения через окно с учетом
размеров окна, стены и затеняющего
здания, применительно к условиям задачи 1
определение горизонтального и теневых углов окна
определение продолжительности инсоляции помещения
через окно
1 – затеняющее здание, 2 – инсолируемое здание с
расчетной точкой В светового проема
Задача 4
Построение контура теней («конверт теней») от
здания 1 для условий ранее рассмотренных задач
построение теней от
здания на участке
Пример оформления
учебного задания
«Построение конверта
теней и хода теней на
фасаде здания»
http://www.youtube.com/watch
?v=ILpK6S8ErA8
Летний период
Солнечный свет необходим для нашей с Вами жизни
Инсоляция и освещенность помещения влияют как на
наше мировосприятие, так и на здоровье всего
организма человека в целом
Результатом расчета времени инсоляции являются
величины, характеризующие инсоляцию (время в
часах и минутах, количество интервалов инсоляции,
процент инсолируемой территории.
К сожалению, на сегодняшний день условия
необходимой инсоляции и естественного освещения
соблюдаются не в полной мере или вовсе не
соблюдаются. Специалисты допускают
стратегические ошибки в строительстве и
реконструкции, при этом, в некоторых случаях,
абсолютно законно, так как нормы из CАНПИНа
противоречат этическим нормам. Например, в
общежитиях допускается располагать до 60% окон в
несоответствии с надлежащими нормами инсоляции
и естественного освещения.
В данной ситуации мы можем наблюдать ярко
выраженное классовое деление людей, не смотря на то,
что все люди должны жить в благоприятных условиях, не
зависящих от класса жилья (элитное жилье или
общежитие). Казусы в законах и нормативных документах
могут привести в дальнейшем к проблемам в здоровье
людей