ТСН 23-303-99 Инсоляция и солнцезащита. г. Москва
1. Разработаны: Научно-исследовательским институтом строительной физики (НИИСФ) Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН) (д. т. н., проф. Оболенский Н. В., к. т. н. Земцов В. А., к. т. н. Шмаров И. А.); Центром государственного санитарно-эпидемиологического надзора в г. Москве (ЦГСЭН в г. Москве) ( сан. врач Фокин С. Г., сан. врач к. м. н. Бобкова Т. Е. сан. врач Черный В. С.); Российской медицинской академией последипломного образования (РМАПО) ( к. м. н. Беспалько Л. Е.); Федеральным научно-исследовательским институтом медицинских проблем формирования здоровья (к. биол. н. Текшева Л. М.); Московским архитектурным институтом (МАРХИ) (к. арх., проф. Щепетков Н. И., к. арх., Воронов В. В., к. э. н., проф. Варежкин В. А.); Нижегородской архитектурно-строительной академией (НАСА) (к. т. н. Бахарев Д. В.); Научно-исследовательским и проектным институтом генплана г. Москвы (НИПИ генплана г. Москвы) (к. арх. Лифановская М. Г.).
2. Внесены: Мосгосэкспертизой и Москомархитектурой.
3. Подготовлены к утверждению и изданию Мосгосэкспертизой (д. т. н., проф. Оболенский Н. В.) и Управлением перспективного проектирования и нормативов Москомархитектуры (арх. Зобнин А. П., арх. Ревкевич Л. П.).
4. Согласованы ЦГСЭН в г. Москве.
5. Приняты и введены в действие постановлением Правительства г. Москвы от 23 марта 1999 г. № 217
Внесены Мосгосэкспертизой и Москомархитектурой
Утверждены Правительством Москвы постановлением от 23 марта 1999 г. №217
Срок введения в действие с 23 марта 1999 г.
С выходом настоящих норм отменяются:
— пункт 4 раздела 6 «Норм и правил планировки и застройки центральной части и исторических зон г. Москвы»;
— пункты 3.3.11 и 3.3.12 МГСН 1.01-98 «Временные нормы и правила проектирования планировки и застройки г. Москвы», Сводная редакция.
— пункт 3.3 МГСН 3.01-96 «Жилые здания»;
ВВЕДЕНИЕ.
Настоящий нормативный документ определяет требования к инсоляционному режиму и солнцезащите помещений и территорий в г. Москве.
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ.
Настоящие нормы разработаны в соответствии с требованиями СНиП 10-01-94 «Система нормативных документов в строительстве. Основные положения».
Настоящие нормы распространяются на проектирование застройки по условиям инсоляции и солнцезащиты вновь строящихся и реконструируемых жилых, общественных и промышленных зданий, а также для оценки инсоляционного режима в помещениях существующих зданий и территорий.
2. НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ.
В настоящих нормах использованы ссылки на следующие документы:
СНиП 10-01-94 «Система нормативных документов в строительстве. Основные положения».
СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».
СНиП 2.07.01-89* «Градостроительство, планировка и застройка городских и сельских поселений».
СНиП 2.08.02-89* «Общественные здания и сооружения».
СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания».
МГСН 3.01-96 «Жилые здания».
МГСН 1.01-98. «Временные нормы и правила проектирования планировки и застройки г. Москвы».
«Нормы и правила планировки и застройки центральной части и исторических зон г. Москвы». Приложение к Постановлению Правительства г. Москвы от 24.03.93 года № 258.
3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ.
В настоящих нормах применены понятия и термины в соответствии с приложением А.
4. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
4.1. Необходимое психологическое и оздоравливающее действие инсоляции должно быть обеспечено в жилых и общественных зданиях и на территориях жилой застройки. Исключения составляют помещения, где по условиям технологии инсоляция не допускается. К таким относятся: операционные, реанимационные залы больниц, выставочные залы музеев, химические лаборатории, книгохранилища, архивы и т. п.
4.2. Нормируемая продолжительность инсоляции устанавливается для помещений жилых и общественных зданий и территорий жилой застройки.
4.3. Нормируемая продолжительность инсоляции для помещений жилых зданий устанавливается дифференцированно для центральной части и исторических зон и остальной территории города.
4.4. Требования настоящих норм относятся к проектированию и размещению новых, реконструкции существующих зданий и сооружений и их комплексов, а также оценки существующих зданий.
4.5. Государственный контроль за соблюдением гигиенических норм инсоляции осуществляется только органами государственной санитарно-эпидемиологической службы г. Москвы.
4.6. Требования норм инсоляции достигаются соответствующим размещением и ориентацией зданий по сторонам горизонта, а также их объемно-планировочными решениями.
4.7. Требования к ограничению слепящего действия инсоляции на человека и перегрева помещений распространяются на жилые комнаты квартир, спальные комнаты санаториев, игровые, групповые и спальные помещения детских образовательных учреждений, классные комнаты, учебные кабинеты школ, палаты лечебных учреждений, а также территории жилой застройки, где защита от перегрева должна быть предусмотрена не менее, чем для половины игровых площадок, площадок для отдыха, мест размещения игровых устройств и спортивных снарядов.
4.8. Требование к инсоляции помещений жилых домов, включая комнаты коммунальных квартир, следует принимать по табл. 1 для центральной части и исторических зон города на 22 апреля (22 августа), а для остальной части города на 22 марта (22 сентября).
4.9. Требования к инсоляции помещений общественных зданий и территорий жилой застройки следует принимать по табл. 2 на 22 марта (22 сентября).
Нормируемая продолжительность суммарной инсоляции, час-мин, в расчетных комнатах
Инсоляция и коэффициент естественной освещенности (КЕО)
Наши специалисты качественно и точно в срок разработают для вас раздел проектной документации «Инсоляция и коэффициент естественной освещенности (КЕО)» в соответствии с нормативно-правовой и технической базой.
Инсоляция – облучение прямыми солнечными лучами какой-либо поверхности. В области архитектурно-строительного проектирования термин «инсоляция помещений» означает облучение их солнечными лучами через световые проемы.
Требования к облучению поверхностей и пространств прямыми солнечными лучами (инсоляции) предъявляются при размещении объектов, в проектах планировки и застройки микрорайонов и кварталов, проектов строительства и реконструкции отдельных зданий и сооружений и при осуществлении надзора за строящимися и действующими объектами.
Выполнение требований норм инсоляции достигается размещением и ориентацией зданий по сторонам горизонта, а также их объемно-планировочными решениями.
Инсоляция является важным фактором, оказывающим оздоравливающее влияние на среду обитания человека и должна быть использована в жилых, общественных зданиях и на территории жилой застройки.
Продолжительность инсоляции регламентируется в:
- жилых зданиях;
- детских дошкольных учреждениях;
- учебных учреждениях общеобразовательных, начального, среднего, дополнительного и профессионального образования, школах-интернатах, детских домах и др.;
- лечебно-профилактических, санаторно-оздоровительных и курортных учреждениях;
- учреждениях социального обеспечения (домах интернатах для инвалидов и престарелых, хосписах и др.).
Нормативная продолжительность инсоляции устанавливается на определенные календарные периоды с учетом географической широты местности:
- северная зона (севернее 58° с.ш.) – с 22 апреля по 22 августа;
- центральная зона (58° с.ш.- 48° с.ш.) – с 22 марта по 22 сентября;
- южная зона (южнее 48° с.ш.) – с 22 февраля по 22 октября.
Нормируемая продолжительность непрерывной инсоляции для помещений жилых и общественных зданий устанавливается дифференцированно в зависимости от типа квартир, функционального назначения помещений, планировочных зон города, географической широты:
- для северной зоны (севернее 58° с.ш.) – не менее 2,5 часов в день с 22 апреля по 22 августа;
- для центральной зоны (58° с.ш.-48° с.ш.) – не менее 2 часов в день с 22 марта по 22 сентября;
- для южной зоны (южнее 48° с.ш.) – не менее 1,5 часов в день с 22 февраля по 22 октября.
Требования к инсоляции жилых зданий
Продолжительность инсоляции в жилых зданиях должна быть обеспечена не менее чем в одной комнате 1-3-комнатных квартир и не менее чем в двух комнатах 4-х и более комнатных квартир.
В зданиях общежитий должно инсолироваться не менее 60% жилых комнат.
Допускается прерывистость продолжительности инсоляции, при которой один из периодов должен быть не менее 1,0 часа. При этом суммарная продолжительность нормируемой инсоляции должна увеличиваться на 0,5 часа соответственно для каждой зоны.
Допускается снижение продолжительности инсоляции на 0,5 часа для северной и центральной зон в двухкомнатных и трехкомнатных квартирах, где инсолируется не менее двух комнат, и в многокомнатных квартирах (четыре и более комнаты), где инсолируется не менее трех комнат, а также при реконструкции жилой застройки, расположенной в центральной, исторической зонах городов, определенных их генеральными планами развития.
Требования к инсоляции общественных зданий
Нормируемая продолжительность инсоляции устанавливается в основных функциональных помещениях общественных зданий.
К основным функциональным помещениям относятся:
- в зданиях ДДУ – групповые, игровые, изоляторы и палаты;
- в учебных зданиях – классы и учебные кабинеты;
- в ЛПУ – палаты (не менее 60% общей численности);
- в учреждениях социального обеспечения – палаты, изоляторы.
Инсоляция не требуется в следующих помещениях:
- патологоанатомических отделениях;
- операционных, реанимационных залах больниц, вивариев, ветлечебниц;
- химических лабораториях;
- выставочных залах музеев;
- книгохранилищах и архивах.
Допускается отсутствие инсоляции в учебных кабинетах информатики, физики, химии, рисования и черчения.
Требования к инсоляции территорий
На территориях детских игровых площадок, спортивных площадок жилых домов; групповых площадок дошкольных учреждений; спортивной зоны, зоны отдыха общеобразовательных школ и школ-интернатов; зоны отдыха ЛПУ стационарного типа продолжительность инсоляции должна составлять не менее 3 часов на 50% площади участка независимо от географической широты.
Солнцезащита
Требования по ограничению избыточного теплового воздействия инсоляции распространяются на жилые комнаты отдельных квартир или комнаты коммунальных квартир, общежитий ДДУ, учебные помещения общеобразовательных школ, школ-интернатов, ПТУ и других средних специальных учебных заведений, ЛПУ, санаторно-оздоровительных и учреждений социального обеспечения, имеющих юго-западную и западную ориентации светопроемов.
На территории жилой застройки 3-го и 4-го климатических районов защита от перегрева должна быть предусмотрена не менее чем для половины игровых площадок, мест размещения игровых и спортивных снарядов и устройств, мест отдыха населения.
Ограничение избыточного теплового воздействия инсоляции помещений и территорий в жаркое время года должно обеспечиваться соответствующей планировкой и ориентацией зданий, благоустройством территорий, а при невозможности обеспечения солнцезащиты помещений ориентацией необходимо предусматривать конструктивные и технические средства солнцезащиты (кондиционирование, внутренние системы охлаждения, жалюзи и т.д.). Ограничение теплового воздействия инсоляции территорий должно обеспечиваться затенением от зданий, специальными затеняющими устройствами и рациональным озеленением.
Меры по ограничению избыточного теплового воздействия инсоляции не должны приводить к нарушению норм естественного освещения помещений.
Расчет продолжительности инсоляции
Расчет продолжительности инсоляции помещений и территорий выполняется по инсоляционным графикам с учетом географической широты территории, утвержденным в установленном порядке.
Инсоляционный график, разработанный для определенной географической широты, может применяться для расчета продолжительности инсоляции в пределах +-2,5°.
Расчет продолжительности инсоляции помещений на весь период, проводится на день начала периода (или день его окончания):
- для северной зоны (севернее 58° с.ш.) – 22 апреля или 22 августа;
- для центральной зоны (58° с.ш.-48° с.ш.) – 22 марта или 22 сентября;
- для южной зоны (южнее 48° с.ш.) – 22 февраля или 22 октября.
Расчет продолжительности инсоляции помещений выполняется в расчетной точке, которая определяется с учетом расположения и размеров затеняющих элементов здания.
При расчете продолжительности инсоляции участка территории принимается расчетная точка, которая расположена в центре инсолируемой половины участков территории.
В расчетах продолжительности инсоляции не учитывается первый час после восхода и последний час перед заходом солнца для районов южнее 58° с.ш. и 1,5 часов для районов севернее 58° с.ш.
Допускаемая погрешность метода определения продолжительности инсоляции по инсоляционным графикам может составлять не более +-10 минут.
Определение продолжительности инсоляции проводится в следующей последовательности:
- на плане и вертикальном разрезе помещения определяют горизонтальные и вертикальные инсоляционные углы светопроема и расчетную точку “В” помещения в плане;
- на генплане участка застройки определяют положение расчетной точки помещения;
- центральную точку “О” инсоляционного графика совмещают с расчетной точкой “В” помещения;
- инсоляционный график ориентируют по сторонам горизонта;
- отмечают расчетную высоту противостоящего здания по условному масштабу высот зданий на инсоляционном графике;
- по инсоляционному графику определяют продолжительность инсоляции помещения в пределах горизонтальных и вертикальных инсоляционных углов светового проема. При этом продолжительность суммарной инсоляции равна сумме часов по графику в пределах углов ABF и EBD.
Коэффициент естественной освещенности (КЕО)
КЕО – отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или отраженным) к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом плоскостью открытого небосвода, выраженный в процентах.
Проектирование КЕО
При проектировании естественного освещения зданий следует руководствоваться требованиями, установленными СНиП 23-05, указаниями настоящего Свода правил и других документов, утвержденных и согласованных в установленном порядке.
При проектировании освещения следует предпочитать варианты, которые позволяют обеспечивать нормативные требования с наименьшими энергетическими и материальными затратами.
Система естественного освещения должна обеспечивать:
- нормированные значения коэффициента естественной освещенности (КЕО) на рабочих местах или в расчетной точке помещения;
- регламентируемые требования к равномерности распределения КЕО в рабочих зонах помещения;
- нормированное значение коэффициента запаса;
- максимальное время использования естественного света.
Проектирование естественного освещения зданий должно базироваться на изучении трудовых процессов, выполняемых в помещениях, а также на светоклиматических особенностях места строительства зданий. При этом должны быть определены следующие параметры:
- характеристика и разряд зрительных работ;
- группа административного района, в котором предполагается строительство здания;
- нормированное значение КЕО с учетом характера зрительных работ и светоклиматических особенностей места расположения зданий;
- требуемая равномерность естественного освещения;
- продолжительность использования естественного освещения в течение суток для различных месяцев года с учетом назначения помещения, режима работы и светового климата местности;
- необходимость защиты помещения от слепящего действия солнечного света.
Проектирование естественного освещения здания выполняется в следующей последовательности:
1-й этап:
- определение требований к естественному освещению помещений;
- выбор систем освещения;
- выбор типов световых проемов и светопропускающих материалов;
- выбор средств для ограничения слепящего действия прямого солнечного света;
- учет ориентации здания и световых проемов по сторонам горизонта;
2-й этап:
- выполнение предварительного расчета естественного освещения помещений (определение необходимой площади световых проемов);
- уточнение параметров световых проемов и помещений;
3-й этап:
- выполнение проверочного расчета естественного освещения помещений;
- определение помещений, зон и участков, имеющих недостаточное по нормам естественное освещение;
- определение требований к дополнительному искусственному освещению помещений, зон и участков с недостаточным естественным освещением;
- определение требований к эксплуатации световых проемов;
4-й этап:
- внесение необходимых корректив в проект естественного освещения и повторный проверочный расчет (при необходимости).
Систему естественного освещения здания (боковое, верхнее или комбинированное) следует выбирать с учетом следующих факторов:
- назначения и принятого архитектурно-планировочного, объемно-пространственного и конструктивного решения здания;
- требований к естественному освещению помещений, вытекающих из особенностей технологии производства и зрительной работы;
- климатических и светоклиматических особенностей места строительства;
- экономичности естественного освещения (по энергетическим затратам).
Верхнее и комбинированное естественное освещение следует применять преимущественно в одноэтажных общественных зданиях большой площади (крытые рынки, стадионы, выставочные павильоны и т.п.).
Боковое естественное освещение следует применять в многоэтажных общественных и жилых зданиях, одноэтажных жилых зданиях, а также в одноэтажных общественных зданиях, в которых отношение глубины помещений к высоте верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью не превышает 8.
При выборе световых проемов и светопропускающих материалов следует учитывать:
- требования к естественному освещению помещений;
- назначение, объемно-пространственное и конструктивное решение здания;
- ориентацию здания по сторонам горизонта;
- климатические и светоклиматические особенности места строительства;
- необходимость защиты помещений от инсоляции;
- степень загрязнения воздуха.
При проектировании бокового естественного освещения следует учитывать затенение, создаваемое противостоящими зданиями.
Светопрозрачные заполнения светопроемов в жилых и общественных зданиях выбирают с учетом требований СНиП 23-02.
При боковом естественном освещении общественных зданий с повышенными требованиями к постоянству естественного освещения и солнцезащите (например, картинные галереи) световые проемы следует ориентировать на северную четверть горизонта (С-СЗ-С-СВ).
Выбор устройств для защиты от слепящего действия прямого солнечного света следует производить с учетом:
- ориентации световых проемов по сторонам горизонта;
- направления солнечных лучей относительно человека в помещении, имеющего фиксированную линию зрения (ученик за партой, чертежник за чертежной доской и т.п.);
- рабочего времени суток и года в зависимости от назначения помещения;
- разницы между солнечным временем, по которому построены солнечные карты, и декретным временем, принятым на территории Российской Федерации.
При выборе средств для защиты от слепящего действия прямого солнечного света следует руководствоваться требованиями строительных норм и правил по проектированию жилых и общественных зданий (СНиП 31-01, СНиП 2.08.02).
При односменном рабочем (учебном) процессе и при эксплуатации помещений в основном в первую половину дня (например, лекционные аудитории), когда помещения ориентированы на западную четверть горизонта, применение солнцезащитных средств необязательно.
Расчет и обеспечение инсоляции
Мы выяснили основные закономерности движения Солнца, что такое высота Солнца, периоды года, солнцестояние и т.п. В этом параграфе разберемся с основами расчета инсоляции.
Под расчетом инсоляции будем понимать комплекс средств и приемов, которые должен предусматривать архитектор в своем проекте с целью создания комфортной свето-пространственной среды существования человека, в которой находятся здания, сооружения и городские ансамбли. Как известно, инсоляция может оказывать не только положительное, но и отрицательное воздействие на человека (см. таблицу 13), поэтому архитектору необходимо знать основные ее закономерности и уметь применять в своей деятельности. Архитектор может существенно влиять на инсоляцию проектируемого объекта: во-первых, на стадии объемно-планировочной разработки здания, сооружения; во-вторых, при разработке генерального плана, при проектировании ограждающих конструкций, в первую очередь, светопрозрачных. Рассмотрим эти этапы более подробно.
9.3.1 Объмно-планировочные решения
Здесь необходимо запомнить некоторые термины. Расчетные комнаты квартиры – комнаты, которые должны обеспечиваться нормированной инсоляцией: не менее 1 комнаты в 1, 2 или 3-комнавтных квартирах; не менее 2 комнат в 4 и 5-комнатных квартирах (см. таблицу 13). Для всего здания за расчетную принимают планировочную комнату на уровне первого этажа.
Расчетные стороны жилых зданий – стороны, на которые сориентированы расчетные комнаты.
Световые углы светопроема (окна и системы окон с лоджиями и балконами) – горизонтальные и вертикальные углы, в пределах которых в помещение поступают прямые солнечные лучи, рассеянный свет от небосвода и отраженный свет, отраженный от противостоящих зданий и подстилающей поверхности.
Солнечное время – система отсчета суточного времени, в которой за настоящий полдень принят момент прохождения солнца через вертикальную плоскость меридиана, пересекающего заданную точку на поверхности земли (это местное время).
Живое сечение светопроема – это часть общего сечения светопроема, через которую в помещение проникают прямые солнечные лучи.
Расчетная точка инсоляции – для жилых и общественных зданий считается точка геометрического центра расчетного окна расчетной комнаты, проведенная из этой точки нормаль к плоскости окна называется осью окна. За расчетную точку инсоляции городского ансамбля принимают точку на поверхности земли.
Продолжительность инсоляции – время непрерывного (допускается с одним разрывом в 30 мин.) проникновения прямых солнечных лучей в помещение. Нормативные значения продолжительности инсоляции для различных помещений приведена в таблице 13.
В объмно-планировочном решении архитектор может по своему усмотрению разместить вспомогательные (не требующие инсоляции) и основные помещения. Выбрать их форму, форму всего здания, его высоту, разместить в нужном месте лоджии, балконы и т.п. (рисунок 70).
Рисунок 70 – Схема влияния объемно-планировочного решения здания на инсоляцию
На рисунке 70 (позиция «а», «б» и «в») показан характерный пример, как можно изменить инсоляцию помещения размещением одной комнаты по отношению к наружной стене. В позиции «г» и «д» отсутствие или наличие балконов над окном созданы совершенно разные условия инсоляции. Аналогичных примеров можно привести очень много. Конкретно времени продолжительности инсоляции мы коснемся ниже.
9.3.2 Мероприятия при решении генплана
Здесь опять необходимо запомнить несколько терминов. Гарантийная инсоляционная зона (ГИЗ) – минимально необходимое пространство перед главной расчетной стороной здания, служащее для нормального обеспечения инсоляцией расчетных точек.
Градостроительная маневренность жилых зданий – определяется на основании нормативных требований по инсоляции. Она характеризуется возможностью ориентации этих зданий по отношению ко всей окружности горизонта, принимаемой за 100%.
Допустим, архитектору поступило задание разместить здание на генеральном плане. Участок территории отводится, природно — климатические, геологические и другие характеристики удовлетворительные. При этих условиях архитектор может существенно повлиять на инсоляционный режим в помещении ориентацией здания. Под ориентацией здания имеется такое размещение здания, чтобы угол (азимут) между осью расчетного окна и южным направлением был в рекомендуемом секторе (таблица 13, рекомендованной сектор ориентации заштрихован). Это относится в первую очередь к жилым зданиям и ряду общественных, таких как школы, детские сады, культурно-оздоровительные здания, техникумы, институты и т.д. требования к размещению зданий на генплане, их инсоляции и солнцезащиты приведены в [ ], а некоторые из них сведены в таблицу 13.
Таблица 13 – Классификация помещений по размещению на генплане, требованиям к их инсоляции и солнцезащите
| Группа помещений и участков территории | Требования к инсоляции | Требования к солнцезащите | Допустимые ориентации светопроемов |
| I группа Жилые комнаты, детские групповые, палаты больниц, санаториев и родильных домов; детские спортивные площадки, подгруппа учебных помещений школ и ВУЗов; | Обязательна | Обязательно в жаркий период | 55-305° в I, II и III климатических зонах; 40-320° в IV и V климатических зонах; |
| II группа Вестибюли; рекреации и рабочие помещения 5-8 разрядов зрительных работ; | Не предъявляются | Обязательно в рекреациях только в жаркий период | 360° во всех климатических зонах |
| III группа Лаборатории, читальные залы и рабочие помещения 1-4 разряда зрительных работ; | Не предъявляются | Обязательно использование только в течении рабочего времени | 360° |
| IV группа Демонстрационные залы и выставочные павильоны и книгохранилища и операционные | Не предъявляются | – | – |
После того, как вы сорентировали здание с учетом инсоляции, необходимо определить расстояние между зданиями.
Расстояния между зданиями определены в [7], однако в ряде конкретных случаев расстояние необходимо определять на месте. Основой расчета является нормированный параметр инсоляции помещений и территорий внутриквартальных пространств, который определяется суммарным вектором инсоляции СИ (рисунок 71).
Рисунок 71 – Схема к сектору инсоляции
СИ измеряется по плоскости, проходящей через расчетную точку и наклонной к югу под углом j к плоскости горизонта. Угол j определяется из зависимости:
(95),
где Ш – географическая широта в градусах.
Пример. Определить наклон плоскости сектора инсоляции для города Харькова.
Некоторые значения угла j приведены в таблице 14.
Таблица 14 – Нормативные значения сектора инсоляции СИ
| Помещения и участки территории | СИ, град. |
| Не менее, чем одной жилой комнаты в одно-, двух-, трехкомнатных квартирах; не менее, чем в двух комнатах многокомнатных квартир; в спальных домов отдыха, санаториев и пансионатов, в учебных помещениях школ, на детских игровых площадках, плескательных бассейнов, в некоторых гостиницах и комнатах общежитий (не менее 60 % помещений). | |
| В палатах больниц и родильных домов, игровых комнатах интерьеров детских садов и яслей |
*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 72).
 |
 |
 |
Рисунок 72 – Определение расстояния между зданиями
по сектору инсоляции
Из рисунка 72 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 73, «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 73, «б»). В результате получим СИ в двух плоскостях.
Рисунок 73 – 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 74).
 |
Рисунок 74 – 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 (это рассмотрено в [ ]). 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 Пн и Пт. Для определения проекций часовых точек на плане небесной полусферы (примем радиус полусферы равным единице, рисунок 74) 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 h0Д и h0Н от широты Ш и времени года (q взято на 20 число)
| Ш q | |||||||||||
| Январь | 69,7 | 59,7 | 49,7 | 39,7 | 29,7 | 24,7 | 19,7 | 14,7 | 9,7 | 4,7 | -0,3 |
| -110,3 | -100,3 | -90,3 | -80,3 | -70,3 | -65,3 | -60,3 | -55,3 | -50,3 | -45,3 | -40,3 | |
| Февраль | 78,5 | 68,5 | 58,5 | 48,5 | 38,5 | 33,5 | 28,5 | 23,5 | 18,5 | 13,5 | 8,5 |
| -101,5 | -91,5 | -81,5 | -71,5 | -61,5 | -56,5 | -51,5 | -46,5 | -41,5 | -36,5 | -31,5 | |
| Март | |||||||||||
| -90 | -80 | -70 | -60 | -50 | -45 | -40 | -35 | -30 | -25 | -20 | |
| Апрель | 101,5 | 91,5 | 81,5 | 71,5 | 61,5 | 56,5 | 51,5 | 46,5 | 41,5 | 36,5 | 31,5 |
| -78,5 | -68,5 | -58,5 | -48,5 | -38,5 | -33,5 | -28,5 | -23,5 | -18,5 | -13,5 | -8,5 | |
| Май | 110,3 | 100,3 | 90,3 | 80,3 | 70,3 | 65,3 | 60,3 | 55,3 | 50,3 | 45,3 | 40,3 |
| -69,7 | -59,7 | -49,7 | -39,7 | -29,7 | -24,7 | -19,7 | -14,7 | -9,7 | -4,7 | 0,3 | |
| Июнь | 113,5 | 103,5 | 93,5 | 83,5 | 73,5 | 68,5 | 63,5 | 58,5 | 53,5 | 48,5 | 43,5 |
| -66,5 | -56,5 | -46,5 | -36,5 | -26,5 | -21,5 | -16,5 | -11,5 | -6,5 | -1,5 | 3,5 | |
| Июль | 110,3 | 100,3 | 90,3 | 80,3 | 70,3 | 65,3 | 60,3 | 55,3 | 50,3 | 45,3 | 40,3 |
| -69,7 | -59,7 | -49,7 | -39,7 | -29,7 | -24,7 | -19,7 | -14,7 | -9,7 | -4,7 | 0,3 | |
| Август | 101,5 | 91,5 | 81,5 | 71,5 | 61,5 | 56,5 | 51,5 | 46,5 | 41,5 | 36,5 | 31,5 |
| -78,5 | -68,5 | -58,5 | -48,5 | -38,5 | -33,5 | -28,5 | -23,5 | -18,5 | -13,5 | -8,5 | |
| Сентябрь | |||||||||||
| -90 | -80 | -70 | -60 | -50 | -45 | -40 | -35 | -30 | -25 | -20 | |
| Октябрь | 78,5 | 68,5 | 58,5 | 48,5 | 38,5 | 33,5 | 28,5 | 23,5 | 18,5 | 13,5 | 8,5 |
| -101,5 | -91,5 | -81,5 | -71,5 | -61,5 | -56,5 | -51,5 | -46,5 | -41,5 | -36,5 | -31,5 | |
| Ноябрь | 69,7 | 59,7 | 49,7 | 39,7 | 29,7 | 24,7 | 19,7 | 14,7 | 9,7 | 4,7 | -0,3 |
| -110,3 | -100,3 | -90,3 | -80,3 | -70,3 | -65,3 | -60,3 | -55,3 | -50,3 | -45,3 | -40,3 | |
| Декабрь | 66,5 | 56,5 | 46,5 | 36,5 | 26,5 | 21,5 | 16,5 | 11,5 | 6,5 | 1,5 | -3,5 |
| -113,5 | -103,5 | -93,5 | -83,5 | -73,5 | -68,5 | -63,5 | -58,5 | -53,5 | -48,5 | -43,5 |
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 h0Д и h0Н из таблицы 15. Москва расположена на 55° СШ. Следовательно, h0Д=46,5°; h0Н=-23,5°.
Построим график траектории движения солнца по аналогии с рисунком 74. Для этого отложим углы h0Д и h0Н (рисунок 75).
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 75 – 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 h0Д и h0Н из таблицы 15 (эти параметры можно определить и по другим источникам). h0Д=40°; h0Н=-40°. Определяем направление лучей по описанной выше методике (рисунок 75).
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 – Конструктивные солнцезащитные и светорегулирующие средства
| Наименование СЗУ | Конструктивная схема | Область применения | Рациональный сектор ориентации | Климатическая зона | Материал |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1. Затененные элементы зданий | |||||
| Профиль ограждающих конструкций здания | Общественные, жилые и промышленные здания | 45-135 225-315 | III-V | Любой материал, используемый для стен | |
| Размещение и форма фонарей | Общественные и промышленные здания | 330-30 | III-V | – | |
| Шедовые фонари | Промышленные здания | 90-270 | II-V | – | |
| Фонари со световыми шахтами | Общественные и промышленные здания | III-V | – | ||
| 2. Солнцезащитные и светорегулирующие устройства | |||||
| Маркизы | Общественные здания (торговли, отдыха, спорта) | 45-315 | IV-V | Ткань, алюминий, пластик | |
| Жалюзи в подфонарном пространстве. Защитные экраны | Общественные и промышленные здания | III-V | – | ||
| Шторы сворачивающиеся | Общественные и жилые здания | 45-315 | II-V | Ткань, пластик | |
| Шторы-жалюзи | Общественные и жилые здания | 45-315 | II-V | Алюминий, пластик | |
| Солнцезащитный диффузор над зенитным фонарем | Общественные и промышленные здания | 330-30 | III-V | Алюминий, сталь | |
| Целярий | Медицинские учреждения | – | II-V | Дерево, алюминий | |
| Козырьки | Общественные и промышленные здания | 135-225 | II-V | Дерево, алюминий, пластик, асбестоцем. листы | |
| Жалюзи стационарные и регулируемые | Жилые, общественные и промышленные здания | горизонтальные | Дерево, алюминий, пластик, асбестоцем. листы | ||
| 90-27 | II-V | ||||
| вертикальные | |||||
| 45-90 27-315 | II-V | ||||
| комбинированные |
В этом параграфе приведена только та часть средств и приемов обеспечения инсоляции, которыми обязан владеть архитектор. В каждом конкретном случае могут быть свои оригинальные решения, не похожие на приведенные.
Кроме показанных в таблице конструктивных средств, часто используются технические. Одним из них является кондиционирование воздуха, используемое для любых зданий: жилых, общественных и промышленных. В южных странах для охлаждения помещений часто используют бассейны на кровле. На городской территории применяют водоразбрызгивающие устройства, в медицинских целях – солнцезащитный воздушный бассейн для группового облучения рассеянной ультрафиолетовой солнечной радиацией, так называемый солярий и т.п.