Режима воздуха в летний период

1. Общая оценка погодных условий и выбор основного режима

Эксплуатации зданий.

Погоду зимой в основном образуют температура и ветер, потому что при температурах ниже нуля особенно сильное воздействие на человека оказывает ветер, т.к. при этом сдувается прилегающий к человеческому телу нагретый слой воздуха, что увеличивает охлаждение человеческого организма. При высоких температурах сильное воздействие на человеческий организм оказывает величина относительной влажности. Влажная среда затрудняет процесс испарения влаги с кожи человека, нарушая тем самым терморегуляцию его организма. Чем суше воздух, тем интенсивнее испарение с кожных покровов и интенсивнее охлаждение организма; чем выше влажность воздуха, тем слабее испарение и сильнее перегрев организма. Поэтому летом погоду, в основном, образуют температура и относительная влажность воздуха. По величине климатических характеристик погода делится на 7 классов: суровая, холодная, прохладная, комфортная, теплая, сухая жаркая, жаркая с нормальной и повышенной влажностью. Зависимость между классами погоды и климатическими факторами представлена на рис.3.

Рис.3 Классификация погодных условий

Режим эксплуатации должен соответствовать погоде.

Установлены 4 режима:

открытый, полуоткрытый, закрытый и изолированный.

Связь между погодой и режимом эксплуатации зданий:

1. открытый режим применяется при комфортной погоде. Здание защищено от солнца, но раскрыто во внешнюю среду и практически не несет климатозащитной функции. Желательны балконы, лоджии, веранды.

2. полуоткрытый режим применяется:

а) при прохладной погоде, ограничена связь жилища с окружающей средой: приток воздуха через форточку, вытяжная вентиляция, отопление не регулярное (электрокамины и т.п.);

б) при теплой погоде, требуется солнцезащита, сквозное проветривание, желательны ориентации фасадов на С и Ю, галереи, лоджии.

3. закрытый режим применяется:

а) при холодной погоде, жилище должно быть изолированно от внешней среды: закрытые окна (двойное остекление), естественный приток воздуха через щели окон и дверей, вытяжная вентиляция, отопление регулярное;

б) при сухой жаркой погоде, жилище должно быть изолированно от внешней среды: окна закрыты ставнями, полная солнцезащита, желательно обводнение и озеленение высокими деревьями, участков, прилегающих к зданию. Приток воздуха естественный, вентиляция вытяжная. Рекомендуется искусственное охлаждение помещений и вентиляторы, вызывающие движение воздуха (фены).

4. изолированный режим применяется:

а) при суровой погоде, жилище должно быть полностью изолированно от внешней среды; закрытые окна (тройное остекление с герметическими уплотнителями). Механическая приточно-вытяжная вентиляция с подогревом и увлажнением воздуха. Отопление регулярное, активное;

б) при жаркой погоде с нормальной и повышенной влажностью жилище должно быть полностью изолированно от внешней среды: окна закрыты, солнцезащита. Кондиционирующая установка, создающая искусственный климат.

Для выявления преобладающего типа погоды составляется таблица по образцу (рис.4). Для каждого месяца устанавливается с помощью графика (рис.3) тип погоды и отмечается каким-нибудь условным обозначением в соответствующей клеточке таблицы.

Делается вывод о преобладающем типе погоды.

Преобладающих типов погоды может быть несколько, например, два: для зимы и лета. При континентальном климате в летние и переходные месяцы следует обратить внимание отдельно на погоду ночную (утреннюю) и дневную. Преобладающие типы погоды предопределяют режим эксплуатации здания, типологические требования к нему, а также организацию жилой среды в городе. На основе оценки погоды данной местности составляется архитектурно-планировочные и инженерно-технические требования.

Рис.4 Общая оценка погодных условий (г.Харьков)

1. Оценка летнего температурно-влажностного режима

Влажностный режим характеризуется относительной влажностью воздуха:

j=е/Е 100%,

где е – абсолютная влажность воздуха;

Е – максимальная абсолютная влажность воздуха при данной температуре.

Численное значение относительной влажности показывает близость среды к насыщенному состоянию и тем самым характеризует возможность терморегуляции человеческого организма.

Воздействие влажности воздуха на человека как указывалось, связано с температурой воздуха. Характер этой взаимосвязи показан на графике (рис.2.). На графике даны верхние и нижние критические значения j, ограничивающие зону оптимальных значений j.

Внутри этой зоны показана зона наиболее комфортных значений t и j. Вне оптимальной зоны j определены области дискомфорта по температуре и влажности.

Для оценки температурно-влажностного режима строится рабочий график (рис.5). Горизонтальная ось разбивается на равные отрезки, соответствующие месяцам года с положительной температурой. По вертикальной оси отмечается масштаб относительной влажности j. Делается построение критических значений относительной влажности воздуха j для каждого месяца. Для этого узнается средняя температура для каждого месяца по климатическим данным и по графику рис.2 для каждой температуры находится критические верхние и нижние значения j, которые откладываются на рабочем графике для каждого соответствующего месяца. Критические значения j на рабочем графике ограничивают зону оптимальной влажности в данной местности при положительных температурах. Здесь же строится кривая, показывающая сезонный ход изменения фактической относительной влажности j.

Очевидно, если фактическая кривая j выйдет за пределы оптимальной зоны, то это означает либо повышенную влажность воздуха (кривая j идет поверх зоны), либо сухость воздуха (кривая j идет внизу зоны).

Точно такое же построение можно проделать и для оценки температурно-влажностного режима в утренние (ночные) часы. Последнее рекомендуется сделать в условиях континентального климата.

После построения рабочего графика делается вывод: какое по температуре и влажности лето в данной местности, например: сухое жаркое лето, холодное влажное и т.п.

В связи с оценкой температурно-влажностного летнего режима указываются типологические особенности жилого или гражданского здания. А именно: необходимость проветривания, круглосуточного дневного или ночного, тип жилой секции, величина и размещение окон с целью оптимального проветривания, необходимость радиационного охлаждения, кондиционера и т.п. Дается эскизный рисунок планировки квартала, здания, помещения, отмечается по необходимости озеленение или обводнение квартала и т.д.

Рис.5 Температурно-влажностный режим (г.Харьков)

1. Оценка температурно-ветрового режима

Как уже отмечалось выше, действие ветра на человека очень связано с температурой и влажностью воздуха. Ветер дает охлаждающий эффект при температурах приблизительно до 33⁰С. При более высоких температурах вместе с ветром приходит тепло. При t³33⁰С и j£25%, при t~0⁰С и j³70%, ветер любой скорости вреден. Более подробная характеристика ветра в связи с температурой приведена на рис.6.

Ветроохлаждение (Н) при различных скоростях ветра (V) и температуре воздуха при ветре (t) можно подсчитать в условных единицах по формуле:

Н=(0,13+0,47Ö V)(36,5 – t)

Формула справедлива для значений:

V= 1…17м/сек и t£36,5⁰С.

На рис.7 приводится график, построенный на основе этой формулы, по которому, зная скорость и температуру ветра, можно определить ветроохлаждение. Кроме скорости и температуры, ветер характеризуется направлением движения и повторяемостью в данном направлении. Направление ветра определяется точкой горизонта, от которой дует ветер. Обычно используются 8 направлений (румбов): С, СВ, В, ЮВ, Ю, ЮЗ, З, СЗ. Повторяемость ветра по различным направлениям оценивается в % по данному румбу, при этом повторяемость по всем румбам принята за 100%.

Характеристика ветрового режима обычно выражается в виде "розы ветров". Для этого делается построение 8 направлений (румбов) и от точки их пересечения вдоль каждого направления откладываются значения скорости (V) и повторяемости (Р) ветра (масштаб V и Р выбирается произвольно). Соединение между собой прямыми линиями точек значений (V) образует розу скоростей, а значений (Р) – розу повторяемости ( рис.8). Для тепловой характеристики сторон горизонта могут быть использованы температурные значения ветра разных направлений.

Оценка ветрового режима:

а) определяется преобладающее направление ветра;

б) направление ветра с наибольшей скоростью;

в) вероятность ветра с наибольшей скоростью;

г) наименьшая скорость ветра с вероятностью Р³16%;

д) используя данные, описанные в пункте 1 "Краткая характеристика некоторых климатических элементов", определить, требуется ли защита пешехода от ветра в зимних условиях.

Показатели ветрового режима используются для решения планировочных задач, связанных с расположением промышленных предприятий и населенных мест, с выбором оптимальной ориентации улиц и зданий, с выбором типа жилых секций и т.д.

Рис.6 Температура и ветер

Рис.7 График ветроохлаждения

Рис.8 Температурно-ветровой режим (г.Харьков)

1. Оценка сторон горизонта по комплексу климатических факторов.

Для решения целого ряда архитектурно-планировочных и архитектурно-конструктивных задач, например, определение уличной сети города, ориентации зданий, выбора типа жилой секции, размера и расположения окон и дверей и т.д., очень важно произвести оценку комплексного воздействия климатических факторов по всем направлениям сторон света. Эта оценка делается по основным климатическим факторам: скорости и повторяемости ветра в связи с температурой и влажностью воздуха и по инсоляции, которая может играть и положительную и отрицательную роль также в связи с ветром, температурой и влажностью воздуха.

Для оценки характера ветра используются розы ветров.

Рассчитываются также ветроохлаждение (Н) в 2-х наиболее неблагоприятных направлениях: где скорость ветра имеет максимальное значение и где температура ветра самая низкая. Из этих 2-х направлений отмечается направление с наибольшим значением (Н) как нежелательное для ориентации фасадов жилых зданий.

Для оценки по инсоляции учитывается траектория солнца в данной местности и величина солнечной радиации. Делается построение диаграмм солнечной радиации по 8 румбам (см. рис.9). В каждом направлении от центральной точки откладываются значения суммарной солнечной радиации на вертикальную поверхность в ккал/м² час, полученные точки соединяются плавной замкнутой кривой. Здесь же показаны кривые ультрафиолетового и светового излучения солнца (ультрафиолетовое излучение: ЮВ – 100%; ЮЗ – 95%; С – 50%; световое излучение: С – 100%; В и З – 140%; Ю – 130%).

При оценке сторон горизонта учитывается необходимость инсоляции жилых квартир. В связи с этим нельзя ориентировать квартиры всеми окнами на север. С другой стороны, при температурах больше 21⁰С возможен перегрев помещений и в этом случае нежелательна ориентация фасадов на ЮЗ и З.

Для комплексной оценки делается построение круговой диаграммы, на которой в виде секторов отмечаются зоны по ориентации: запрещенные, нежелательные (ориентация дается в виде исключения с активной защитой от неблагоприятных факторов климата), неблагоприятные (ориентация возможна с защитой, смягчающей неблагоприятное воздействие климата) и благоприятные (пример на рис.10). Для построения используют вспомогательные таблицы 2,3,4,5.

Если, например, применяются квартиры с односторонней ориентацией, то для них зона ориентаций между румбами 310⁰ и 50⁰ является запрещенной по условиям инсоляции. Если, например, дует сильный холодный северо-восточный ветер, то зона СВ направления (сектор, захватывающий по полрумба с обеих сторон вдоль этого направления) отмечается как нежелательная и т.п.

На основе комплексной оценки климата местности делают выводы, связывающие климатическую типологию с типологией архитектурных сооружений и планировок. Продумываются все средства смягчения влияния неблагоприятных факторов климата на человека. Эти средства можно разделить на три группы: архитектурно-планировочные, конструктивные и инженерно-технические.

Рис.9 График солнечной радиации

Рис.10 Комплексная оценка круга горизонта по ряду факторов на примере г.Москвы.

Таблица 2

Вспомогательная таблица подсчета баллов для оценки круга горизонта по комплексу факторов на примере Москвы

Таблица 3