II. Расчет продолжительности инсоляции

СОЛНЕЧНАЯ КАРТА

Определение продолжительности инсоляции производится с помощью солнечной карты (рис.1), представляющей собой план полусферы небосвода с нанесенной координатной сеткой в виде:

- концентрических окружностей - линий равных высот стояния солнца hº;

- радиальных линий, служащих для отсчета азимутов солнца Аº.

На координатную сетку нанесены траектории движения солнца в характерные дни года (день начала нормируемого периода инсоляции). Точками отмечено положение солнца в различные часы дня.

На рис. 1 приведена солнечная карта для 50˚с.ш. на 22 марта.

Полученные из солнечных карт данные о продолжительности инсоляции относятся к точке под открытым небосводом, ничем не затененной. В условиях городской застройки необходимо учитывать затенение, создаваемое окружающими зданиями, а для помещений дополнительно архитектурным решением окон (форма, размеры, толщина стен), наличием балконов, лоджий и т.д.

ВЫБОР РАСЧЕТНОЙ ТОЧКИ

Определение продолжительности инсоляции помещений выполняется в расчетной точке, которая принимается с учетом расположения и размеров затеняющих элементов здания (рис.2,3).

На плане и вертикальном разрезе помещения проводят прямые, определяющие горизонтальный и вертикальный инсоляционные углы - углы, в пределах которых возможно поступление прямых солнечных лучей в помещение. При этом глубина световых проемов принимается равной расстоянию от наружной плоскости стены до внутренней плоскости переплета. Расчетная точка образуется на пересечении горизонтальных лучей солнца, определяющих начало и окончание инсоляции без учета окружающей застройки.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ИНСОЛЯЦИИ В ПОМЕЩЕНИИ С УЧЕТОМ ЗАТЕНЯЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКЦИИ ОКОННОГО ПРОЕМА

Рассмотрим конкретный пример: задана жилая комната с оконным проемом, ориентированным по азимуту Аº= 130º; географическая широта местности - 50˚с.ш.

1. В масштабе 1:50 вычерчиваем план помещения и вертикальный продольный разрез по оконному проему (рис.4).

1. На плане фиксируем расчетную точку О (см предыдущий пункт). Из точки О восстанавливаем перпендикуляр OG к плоскости наружной стены, эта линия называется осью окна. Проводим линию EF, перпендикулярную OG.
2. С центром в точке О проводим полуокружность такого же радиуса, как радиус солнечной карты. От оси окна OG против часовой стрелки откладываем в градусах азимут, определяющий ориентацию оконного проема по сторонам света и фиксируем направление на север.
3. Определяем затеняющее влияние боковыми гранями оконного проема. Для этого проводим радиальные линии ОМ и ОN и получаем горизонтальный инсоляционный угол окна MON.
4. Определяем затеняющее влияние верхней гранью оконного проема. На вертикальном разрезе помещения проводим четверть окружности такого же радиуса. Проводим линии OH (линия горизонта) и OP и получаем вертикальный инсоляционный угол окна POH.
5. Точку P проецируем на горизонталь OH и отрезок OD откладываем на плане от точки O по направлению OG. Полученную точку D наибольшего затенения верхней гранью окна соединяем плавной дугой с точками пересечения линии EF и окружности солнечной карты.

Дуга E'DF' является горизонтальной проекцией линии пересечения наклонной секущей плоскости OP и полусферы небосвода.

1. Фиксируем точки пересечения радиальных линий ОМ и ОN с дугой E'DF'. Линия MM'DN'N является контуром затенения оконного проема. Часть круга, лежащая слева от контура затенения на рис.4, называется теневой маской окна. Теневая маска - это часть полусферы небосвода, находясь в которой солнце не инсолирует данное помещение.
2. Накладываем на план с соблюдением ориентации оконного проема солнечную карту (выполненную на прозрачной основе). Центр солнечной карты совмещаем с точкой О. Пересечение линии MM'DN'N и траектории движения солнца позволяет определить продолжительность инсоляции помещения (рис.4) Результаты расчета заносим в таблицу 1.

Таблица 1

Начало инсоляции	Конец инсоляции	Продолжительность инсоляции

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ИНСОЛЯЦИИ В ПОМЕЩЕНИИ С УЧЕТОМ ЗАТЕНЯЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ ПРОТИВОСТОЯЩЕГО ОБЪЕКТА

При наличии окружающей застройки помимо контура затенения оконного проема строим контур затенения противостоящего здания (или зданий). Для этого:

1. На план и вертикальный продольный разрез помещения наносим противостоящий затеняющий объект; при этом расстояния L между данным помещением и затеняющим объектом изображаем в масштабе высоты H объекта (рис.5). Высота Н отсчитывается от расчетной точки исследуемого помещения до карниза противостоящего здания.
2. На плане из расчетной точки О через характерные точки затеняющего объекта А, В, С проводим радиальные линии ОА, ОВ и ОС. Угол АОС является максимальным горизонтальным углом затенения.
3. На разрезе проводим секущие плоскости Оа, Оb, Oc. Точки пересечения полусферы небосвода с секущими плоскостями проецируем на горизонталь, фиксируя точки a¢, b¢, c¢. Полученные отрезки Оa¢, Оb¢, Оc¢ откладываем на

плане от точки О по направлению оси окна OG. Через точки a¢, b¢, c¢ проводим вспомогательные дуги E¢a¢F¢, E¢b¢F¢, E¢c¢F¢. Эти дуги характеризуют затеняющее влияние бесконечно протяженных объектов высоты Н, отстоящих от исследуемого помещения как точки противостоящего здания А, В и С.

1. Фиксируем точки пересечения радиальных линий ОА, ОВ и ОС с соответствующими дугами и проводим через них плавную кривую А¢В¢С¢. Контур затенения противостоящего объекта - линия А¢¢А¢В¢С¢С¢¢. Часть круга, лежащая справа от контура затенения - это теневая маска противостоящего здания.
2. Построенный ранее контур затенения оконного проема MM'DN'N и линия А¢¢А¢В¢С¢С¢¢ ограничивают на плане полусферы небосвода участок, находясь в пределах которого солнце инсолирует помещение. Накладываем на план с соблюдением заданной ориентации окна солнечную карту. Пересечение линий А¢¢А¢В¢С¢С¢¢ и MM'DN'N с траекторией движения солнца позволяет определить продолжительность инсоляции помещения. Результаты заносим в таблицу 1.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ИНСОЛЯЦИИ ТЕРРИТОРИИ ЗАСТРОЙКИ

Рассмотренная в предыдущем разделе методика построения контуров затенения противостоящих объектов может быть использована для определения продолжительности инсоляции территории, это позволит правильно выбрать места расположения в застройке детских и спортивных площадок, цветников и т.д.

На рис. 6 изображен фрагмент микрорайона и показано построение контуров затенения окружающей застройки для точки М территории. Высота затеняющих зданий отсчитывается от уровня земли до карниза здания.

ПОСТРОЕНИЕ КОНТУРОВ ИНСОЛИРУЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОМЕЩЕНИЯ

1. Вычерчиваем план-развертку помещения (рис.7). На чертеже фиксируем расчетную точку О (см рис.2), направление на север. На рис. 7 для удобства показана шкала азимутов.

1. Принимая, что солнечные лучи параллельны, касательно к откосам оконного проема проводим вертикальные плоскости I-I и II-II, соответствующие азимуту солнца в данный момент времени (например, А°= 120°).
2. Вычерчиваем разрез помещения по I-I и II-II. Через точки О¢ и О¢¢ проводим параллельные лучи под углом h°; это высота стояния солнца, соответствующая данному азимуту.
3. В помещение через окно попадает «объем солнечного света», ограниченный двумя вертикальными и двумя наклонными плоскостями. По правилам начертательной геометрии находим следы пересечения лучей, расположенных в плоскостях I-I и II-II, с внутренними поверхностями помещения (точки B, C, C¢, W). Для этого:

- отрезки BV и CV замеряем на разрезе и откладываем на плане от внутренней поверхности наружной стены в направлении плоскости I-I. Полученные точки В и С являются точками пересечения лучей: верхнего О¢В и нижнего О¢¢С с плоскостью пола;

- такие же отрезки С¢V и B¢V откладываем на плане в направлении плоскости II-II. Точка С¢ лежит на полу.

Проводим отрезок СС¢, это граница инсолируемого участка, соответствующая подоконнику. Отрезок B¢V «не укладывается» на полу. Это означает, что верхний луч,

лежащий в плоскости II-II, пересечет не плоскость пола, а продольную стену. Для нахождения этой точки пересечения замеряем на плане отрезок VW¢ - расстояние по направлению II-II от внутренней поверхности наружной стены до продольной стены. Отрезок VW¢ перенесем на разрез, отложив его от внутренней поверхности наружной стены. Из полученной точки W¢ восстановим перпендикуляр до пересечения с верхним лучом (точка W). Полученный отрезок WW¢ перенесем на план (см рис.7). Точка W является точкой пересечения луча О¢В¢ с плоскость продольной стены;

- проведем ломаную BB¢W, это граница «солнечного зайчика», соответствующая верхней грани окна. Проведем отрезок ВС и ломаную С¢W¢W, эти линии соответствуют боковым граням окна. Таким образом, мы получили замкнутую линию CBB¢WW¢C¢, ограничивающую инсолируемую площадь при заданном положении солнца на небосводе в определенный момент времени.

Аналогично строим контуры инсолируемых поверхностей при других положениях солнца. Данные о координатах солнца (азимуте и высоте стояния) определяем по солнечной карте.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий. СанПиН 2.2.1/ 2.1.1.1076