Нормативные значения сектора инсоляции СИ

*Примечания: при определении суммарного сектора инсоляции минимальное значение одного из составляющих секторов инсоляции должно быть не менее 15 %.

На основании данных таблицы 14 и примера в г. Харькове вектор инсоляции для жилых помещений должен быть равным 45° и находится в плоскости наклонной к горизонту под углом примерно 32°. Зная величину сектора инсоляции, его наклон к горизонту, с учетом того, что он должен быть симметричным полудню, можно определить продолжительность инсоляции. Следует подчеркнуть, что СИ не характеризует плоскость, в которой Солнце перемещается по небу, он характеризует условную плоскость с точки зрения достаточности инсоляции. Например, как уже было сказано, угол j для Харькова составляет » 33°, а h₀ для Харькова в период равноденствия составляет 40°.

Построив сектор инсоляции архитектор может свободно варьировать расстояние между зданиями, используя рельеф, зелень и т.п. (рисунок 55).

Рисунок 55 – Определение расстояния между зданиями по сектору

инсоляции

Из рисунка 55 видно, что расстояние между зданиями могут быть различными при одном и том же угле j. Как построить этот сектор? И как им воспользоваться? Для архитектора проще всего построить сектор инсоляции для конкретных условий и рассчитать инсоляцию. Для этого определим j и нормированный угол СИ сектора инсоляции (таблица 13, для конкретных условий). Предположим, что сектор инсоляции совмещен с горизонтальной плоскостью (рисунок 56, «а» – заштрихованный участок на полуокружности). Разделим окружность, с которой он совпадает, на часовые секторы. Повернем сектор инсоляции вокруг оси на 18-6 и установим под углом j к горизонту (рисунок 56, «б»). В результате получим СИ в двух плоскостях.

Рисунок 56 – Схема для определения сектора СИ

Пример. Допустим, нам необходимо оценить с точки зрения инсоляции детскую игровую площадку, размещенную возле многоэтажных домов в городе Харькове (рисунок 57).

Рисунок 57 – Схема оценки инсоляции детской игровой площадки,

размещенной возле многоэтажных жилых домов

На фрагменте генплана видно размещение зданий и детской игровой площадки. Мы знаем, что плоскость СИ направлена с юга на север под углом j к горизонту. Построим проекцию домов, размещенных на генплане на перпендикулярную плоскость Q, как показано на рисунке.

Расчетная точка Т взята на поверхности игровой площадки. Она подвержена наиболее вероятному затенению (в принципе, можно оценить инсоляцию и в нескольких точках). Изобразим прямо на генплане в тонких линиях сектор СИ. Его угол a=45° (таблица 14). Определим угол j наклона вектора инсоляции СИ к горизонту. В соответствии с (95) зависимость для определения j имеет вид:

(96)

В нашем случае географическая широта г. Харькова Ш = 50°, тогда j » 33°. Спроецируем сектор СИ на плоскость Q. Это будет линия, проходящая через точку Т под углом 33° к горизонту (рисунок 74). На плане из точки Т₁, как из центра, проведем радиальную дугу любого удобного радиуса.

Разобьем дугу на часовые секторы и «поднимем» сектор на угол j. Последовательность выполнения этой операции приведена на рисунке 56. Из рисунка видно, что сектор как бы «отрезает» верхушки домов. Найдем на плане линии срезов. Очевидно, что затенять точку Т будет та часть здания, которая попадает в секущую плоскость. Выделим эти сектора затенения штриховкой. Суммы углов, образованных заштрихованными секторами, будут характеризовать участок СИ, затененный домами для точки Т. Для определения углового значения этого участка необходимо плоскость СИ «положить» на горизонтальную плоскость. Это то же, что перенести крайние точки секторов параллельно оси С–Ю с линии III на линию II, и полученные точки соединить с точкой Т₁. На рисунке 56 полученные углы заштрихованы. Их сумма составляет 46°. Весь секторный угол составляет 180 – (2´30) = 120°. Следовательно, не затемненным будет угловой сектор a=74°. По нормам этот угол – суммарный сектор инсоляции, должен составлять не менее 45° (таблица 14). Следовательно, размещение допустимо.

Проектировщик, на стадии решения генплана, может существенно повлиять на инсоляцию, правильно используя влияние на нее рельефа местности со сложившимся природно-географическим ландшафтом. Кроме этого, он может предусмотреть зеленые насаждения, искусственно изменить водоемы, разумно «облагородить» рельеф и др. Но не следует забывать, что решение инсоляции является только частью архитектурных задач, которые необходимо решать архитектору.

Мы рассмотрели только часть проблемы, научились строить сектор инсоляции и оценивать инсоляцию в расчетной точке. Кроме этого, архитектору часто приходится оценивать ситуацию и определять реальное время затенения, время инсоляции, гарантийную зону инсоляции, предусматривать градостроительную маневренность застройки и др. Для решения этих задач одним из условий является правильное построение отбрасываемой тени зданием или группой зданий, зелеными насаждениями, рельефными образованьями. От длины тени зависит не только время ее воздействия на архитектурный объект, но и интенсивность солнечной радиации, так как она увязана непосредственно с высотой солнца. Мы узнали, как определить высоту солнца в соответствующий период года и время суток. При построении теней приходится многократно определять высоту солнца и направление лучей, что является достаточно трудоемким процессом. Поэтому существует много упрощенных способов для определения этих параметров. В них, как правило, рассмотрены конкретные случаи, например, равноденствие, солнцестояние, задание широты и т.п. Все это, наряду с легкостью и доступностью, ограничивает расчет параметров только частными случаями. Ниже приведен способ расчета необходимых параметров для произвольных исходных данных. Он основан на ряде соображений. Как уже было показано, площадь, в которой перемещается Солнце, является основанием конуса с вершиной в точке Т, причем угол a остается неизменным, и зависит только от угла q. Так же было сказано, что конус поворачивается вокруг точки Т¢ с юга на север, и обратно. Поэтому, определить высоту солнца в полдень и в полночь можно, построив осевое сечение этого конуса, т.е. сечение плоскостью, проходящей через указанные точки и вершину Т. Имея такой треугольник с соответствующими углами наклона к линии горизонта можно определить время восхода и захода солнца, продолжительность дня, а так же направление теней в любое время дня. Как это сделать?

Разделим основание конуса на часовые секторы. На рисунке 74 «б» показана только половина основания, а секторы приняты двухчасовые. Спроецируем соответствующие часовые точки на линии П_н и П_т. Для определения проекций часовых точек на плане небесной полусферы (примем радиус полусферы равным единице, рисунок 57) необходимо сделать следующее. Каждая из часовых точек находится в полусфере на соответствующей высоте. Если срезать полусферу на этой высоте плоскостью, параллельной основанию, то в проекции линия среза будет окружностью. А соответствующая часовая точка будет на пересечении этой окружности и перпендикуляра, опущенного из соответствующей точки на плане плавной кривой, получим траекторию движения солнца и углы направления теней.

Изобразим конус при произвольных исходных данных. Для этого можем воспользоваться данными таблицы 15 или любыми другими источниками (рисунок 75).

Таблица 15

Зависимость высоты солнца h_0Д и h_0Н от широты Ш и времени года (q взято на 20 число)

Пример 1. Построить конверт теней с шагом 1 час на горизонтальной плоскости от шеста высотой 1 м в г. Москва, 20 августа.

Решение: Определим высоту h_0Д и h_0Н из таблицы 15. Москва расположена на 55° СШ. Следовательно, h_0Д=46,5°; h_0Н=-23,5°.

Построим график траектории движения солнца по аналогии с рисунком 57. Для этого отложим углы h_0Д и h_0Н (рисунок 58).

Сделаем почасовую разбивку основания конуса и спроецируем траекторию движения солнца на горизонтальную плоскость. Изобразим шест в плавне (точка Т₁ позиция «б») и нанесем направления проекций теней. Они должны совпадать в плане с линиями соответствующих часовых лучей. Угловая высота солнца изменяется в течение суток. Направления лучей для каждой из высот можно определить из рисунка 75. Из проекции часовой точки, например, 8, на основании конуса, проводим линию параллельно оси Т-Ю и линией Т-8¢¢ будет искомым. Аналогично определяем угловые высоты солнца в другие часы суток. На рисунке 75 показан результат расчета угловых высот солнца в другие часы суток, а в позиции 2 построен конверт теней от шеста, из которого видно, что шест высотой 1 м отбрасывает тень в 7 часов и в 17 часов длинной около 3 метров. В более раннее и более позднее время тени будут длиннее (на рисунке не показано).

Рисунок 58 – Схема к построению траектории движения Солнца

Пример. Построить конверт теней от здания (схема прилагается), размещенного в городе Харькове в период равноденствия.

Решение: Определяем высоты солнца h_0Д и h_0Н из таблицы 15 (эти параметры можно определить и по другим источникам). h_0Д=40°; h_0Н=-40°. Определяем направление лучей по описанной выше методике (рисунок 58).

Определяем длины отбрасываемых теней зданий в различные часы дня. Так как здание имеет одну и туже высоту (Н = 10 м) по всему периметру, то нам достаточно определить длины отбрасываемых теней от одного шеста высотой 10 м, а затем их перенести на здание в целом. Схема определения длин теней приведена на рисунке 75. Затем соответствующие длины теней откладываем на часовых направлениях и соединяем прямыми линиями.

Таким образом можно построить конверт теней от группы зданий, определить затененные зоны в расчетный период и т.п. и с учетом этого размещать на генеральном плане объекты.

Обеспечение инсоляции может быть реализовано и другими средствами, в частности конструктивными. Некоторые из них приведены в таблице 16.

Таблица 16