Существует большое многообразие требований и факторов, основные из которых можно условно классифицировать на четыре больших группы:
а) группа природно-климатических факторов;
б) группа социально-психологических факторов;
в) группа архитектурно-строительных требований;
г) группа экономических требований.
Природно-климатические условия. Основными природно-климатическими факторами являются климат, ландшафт и инженерно-геологические условия. Природно-климатические условия оказывают существенное влияние на архитектуру жилых зданий, на их пространственную и функциональную организацию, на выбор строительных материалов и конструкций и др.
Температурно-влажностный режим учитывают при проектировании жилых зданий, защищая их от резких сезонных и суточных перепадов температуры наружного воздуха, от переохлаждения в северных и перегрева в южных районах. В приморских районах жилые здания оберегают от влажного воздуха и в континентальных районах от сухого воздуха. Основным средством для формирования комфортного температурно-влажкостного режима являются форма и структура ограждающих конструкций жилища, (материал и толщина наружной стены здания) и проветривание жилых помещений, а также сама форма здания — компактность его плана, ширина корпуса, периметр наружных стен и т. д.
Климатообразующие факторы. Видеоурок по географии 7 класс
Ветровой режим. Инсоляция.
Санитарно-гигиеническое нормы. Рельеф местности. Также как и климатические факторы, он активно участвует в формообразовании.
Наиболее важными из них представляются: местоположение и размеры участка строительства, условия зрительного восприятия отдельного дома или комплекса, морфологические и архитектурно-художественные особенности окружающей застройки и ее функциональная структура. Все они активным образом влияют на формирование жилых зданий и застройки.
Местоположение и размеры участка. В городе, имеющем длительную историю развития, строительство жилых зданий может осуществляться в условиях реконструкции центральных районов и на вновь осваиваемых территориях. Участок может быть отведен на магистральной улице и внутри квартала, на городской площади и в пешеходной зоне, в составе жилого комплекса и в общественно-административном центре и т. д. Аналогичные ситуации встречаются и в новом городе. В селе разнообразие участков не так велико.
Экономические требования. Возрастает значимость рационального использования материальных, денежных и трудовых ресурсов, направленных на решение жилищной проблемы. Этим определяется необходимость строгого контроля за экономической эффективностью проектных решений. Необходимо составление сметы.
Национально-этнографические условия. Национально-этнографические условия включают в себя этнические процессы; традиционные особенности образа жизни народа, бытовой уклад и семейные отношения, обычаи и традиции; психологический склад народа (менталитет).
Условия зрительного восприятия. Необходимость учета условий зрительного восприятия в архитектуре сооружений общеизвестна. Она была осознана еще в древности. Учесть условия зрительного восприятия — это значит придать архитектуре здания такие качества, которые выражают его принадлежность именно к данному месту строительства, к окружающей пространственной среде.
Климатообразующие факторы. Видеоурок по географии 8 класс
Учесть условия зрительного восприятия — означает придать внешней форме жилого здания — силуэту, крупной пластике — такие качества, которые выражают его принадлежность к данному месту поселения. Характер восприятия меняется в зависимости от вида передвижения человека: двигаясь пешком или на транспорте человек будет по-разному воспринимать формы жилого дома. Различное время восприятия диктует разные способы организации информационного потенциала дома. Кроме того, учитывают направление движения человека, т. е. направление восприятия композиции, подчеркивая планировочные оси осями визуального восприятия, организуя «кадрирование» восприятия, замыкая перспективы выразительными фронтальными композициями. Особенно важен учет условий зрительного восприятия при проектировании жилого здания в условиях существующей застройки.
Чаще всего в центре внимания оказываются совершенно конкретные характеристики застройки: стилистические признаки, системы пропорций и масштабность, метроритмические закономерности, рисунок деталей, материал и фактура ограждающих конструкций, цвет и т. д.
В зарубежной практике кроме этого большое значение придается общественной оценке облика, определению особо значимых для населения качеств, раскрытию образных представлений об объекте, сложившихся в сознании людей. Информация такого рода помогает более точно сформулировать проектную задачу и обоснованно выбрать средства для ее решения.
Психология архитектуры – область, занимающаяся психологическими аспектами проектирования и использования архитектурных сооружений. В практическом приложении – это создание удобной для пользователей здания архитектурно-планировочной структуры, правильно воздействующей на их чувства, удовлетворяющей их целям, намерениям и психофизиологическим особенностям.
Интерпретация и учет потребностей, желаний и физических возможностей пользователей.
Учет «человеческого фактора» (т.е. психологических, физиологических, эргономических и социально-психологических параметров основных групп пользователей пространства) в проекте архитектурного сооружения.
Главной особенностью в восприятии архитектуры является восприятие пространства, созданного архитектурными элементами – стенами, крышей, окнами и т.д. В число главных средств воздействия на восприятие входит ритм. Ритмичность, повторяемость отдельных элементов в пространстве облегчает восприятие, по сравнению с неупорядоченным множеством. Ритму подчиняются пластичность, фактура, габариты, цвет и освещение.
Учет перечисленных выше архитектурных и пространственных факторов позволяет органично вписать средовой объект в «контекст» среды.
Все вышеперечисленные факторы непосредственным образом влияют на проектирование средовых объектов.
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2022 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.008 с) .
Источник: studopedia.org
Физико-климатические воздействия на здания и сооружения
Климат оказывает решающее влияние на долговечность ограждающих конструкций зданий — длительность их эксплуатации. Долговечность ограждающих конструкций следует обеспечивать применением материалов, имеющих надлежащую стойкость (морозостойкость, влагостойкость, биостойкость, стойкость против коррозии, высокой температуры, циклических температурных колебаний и других разрушающих воздействий окружающей среды), предусматривая в случае необходимости специальную защиту элементов конструкций, выполненных из недостаточно стойких материалов.
Изучив климат места проектируемого строительства и его влияние на ограждающие конструкции зданий, можно выбрать наиболее подходящие в данных условиях строительные материалы и системы теплозащиты на основе современных теплоизоляционных материалов, предусмотреть меры защиты от вредных воздействий климата, использовать полезные его свойства, разработать типы жилищ, наилучшим образом отвечающие местным климатическим условиям. В распоряжении строителей имеется много средств [197], с помощью которых можно обезвредить отрицательные факторы климата и использовать положительные.
В соответствии с климатическими и физико-географическими условиями выбираются типы основных (несущих) частей здания (фундамент и каркас), ограждающих конструкций (кровля, заполняющие каркас материалы, полы, оконные переплеты и др.). С учетом этих условий планируется внутреннее устройство дома и, наконец, предусматриваются инженерные средства защиты от неблагоприятных климатических воздействий (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха).
При проектировании здания необходимо, с одной стороны, учитывать возможность наиболее длительного его существования, с другой — создать условия внутри помещений, обеспечивающих наибольший комфорт для человека. Одновременно с этим необходимо обеспечить и рентабельность строительства.
Легко спроектировать здание, сохранность которого обеспечена на века при наличии комфорта в нем, если нс считаться со стоимостью строительных материалов и инженерного оборудования. Однако требуется оптимальное решение — построить здание, достаточно хорошо противостоящее климатическим воздействиям (прочное, долговечное и в то же время удобное), при соблюдении санитарно-гигиенических требований к внутренним помещениям и с минимальной затратой средств.
Стоимость каждого жилого дома, его прочность, длительность существования зависят от климатических условий, в которых он будет находиться, и насколько правильно учтено влияние этих условий при его проектировании.
Каждый из основных метеорологических факторов оказывает влияние на долговечность зданий и комфортность условий в них.
Температура воздуха
Температурный режим оказывает наиболее существенное влияние на жилища, поэтому при проектировании зданий температурные климатические показатели являются главнейшими.
В зависимости от температурного режима данной местности выбирается тип здания и определяется требуемое термическое сопротивление его ограждающих конструкций, рассчитывается теплоотдача здания, и планируются системы отопления, вентиляции, учитывается необходимость кондиционирующих установок.
По температурному режиму в зимний период определяется нужное количество топлива.
Срок возможной эксплуатации зданий зависит от того, насколько долго оно оказывает сопротивление внешним воздействиям, сохраняя при этом непроницаемость, прочность, теплозащитные свойства на том уровне, который задан при проектировании. Долговечность здания в целом зависит от состояния основных его частей — фундамента, несущих стен или каркаса и ограждающих конструкций.
Действие на ограждающие конструкции температуры оценивается теплоустойчивостью ограждения [198]. Теплоустойчивость — свойство ограждения сохранять относительное постоянство температуры внутренней поверхности при периодическом изменении проходящего через нее теплового потока.
Теплоустойчивость характеризуется безразмерным показателем D (показателем тепловой инерции), рассчитываемым по формуле:
где Rj — термическое сопротивление 1-го слоя ограждения; S, — расчетный коэффициент теплоусвоения і-го слоя ограждения.
Для массивных ограждающих конструкций показатель тепловой инерции принимается равным 7, для легких — 4, для конструкций средней массивности — от 4 до 7.
Легкими ограждающими конструкциями считаются различные виды бесчердачных покрытий промышленных зданий, крупнопанельные и щитовые стены, утепленные легкими теплоизоляторами и т.д.
Ограждающие конструкции средней массивности — это стены из легковесного и многодырчатого кирпича, пустотной керамики, из ячеистых бетонов и др.
К массивным ограждающим конструкциям относятся однородные стены толщиной 60 см и более, состоящие из полнотелого глиняного или силикатного кирпича со средней плотностью более 1600 кг/м 3 .
Изменение температуры воздуха во времени также оказывает существенное влияние на состояние ограждающих конструкций зданий. Материалы, из которых они строятся, под переменным воздействием тепла и холода разрушаются. Разрушение происходит интенсивнее при быстрой смене температур и особенно при перепадах температуры, с переходами через 0°С.
Потепления в холодный период года, когда температуры становятся положительными (оттепели), особенно сопровождающиеся дождями, увеличивающими влажность ограждающих конструкций, сокращают срок службы зданий. Чем быстрее понижается температура после оттепели, тем больше это сказывается на наружной части ограждений. Поэтому при проектировании зданий необходимо учитывать не только периодические амплитуды колебаний температуры воздуха — суточные, месячные, годовые, но также перепады температур при оттепелях — их частоту, интенсивность, продолжительность.
Параметры, используемые при расчетах и проектировании конструкций и теплозащиты [199]:
- — расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;
- — средняя температура наружного воздуха, °С;
- — нормируемый и расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С;
- — средняя месячная и годовая температура воздуха, °С.
Влажн ост ь воздуха
Повышенная влажность воздуха ухудшает эксплуатационные качества конструкций, уменьшает срок их пригодности и отрицательно влияет на микроклимат жилища.
Между зданием и окружающей средой происходит постоянный обмен воздухом, а, следовательно, и влагообмен.
Водяные пары, находящиеся в воздухе, проникают в материалы ограждающих конструкций, заполняют влагой их поры, вследствие чего увеличивается теплопроводность, и ухудшаются теплозащитные свойства ограждений. Теплоотдача влажных стен, построенных из гигроскопических материалов, может оказаться в 1,2-2 раза больше, чем предусмотрено строительными нормами.
Во влажном ограждении легко образуются грибы и плесень, поэтому деревянные части ограждений быстро гниют. Например, во влажных приморских районах деревянные фермы зданий через 3-5 лет поражаются грибками, а спустя 8-12 лет совсем выходят из строя.
Даже каменные ограждения быстро разрушаются, если происходят быстрые изменения температуры влажного воздуха с переходом через 0°С. Водяной пар, проникший в поры материалов во время оттепели, при последующем охлаждении конденсируется, а потом вода замерзает и производит разрушительное действие.
При смене морозной погоды оттепелью водяные пары конденсируются на наружных поверхностях стен зданий, так как они оказываются холоднее окружающего воздуха. При этом в ряде случаев на облицовочной части зданий образуется иней, свидетельствующий о соприкосновении ограждения с теплым влажным воздухом, последний же может ускорить разрушение степ, если при проектировании здания не предусмотрена гидроизоляция.
Морозостойкость влажных стен значительно ниже, чем сухих. Сухие стены дольше сохраняются при любой температуре. Влажные, даже каменные, стены в суровые зимы быстро разрушаются.
Проникновение в ограждения водяного пара и последующая его конденсация — одна из главных причин увлажнения. В районах с влажным климатом в холодное время года (когда внутри помещений тепло, а снаружи холодно) внутри здания абсолютная влажность воздуха всегда выше, чем в наружном воздухе. В таких случаях водяной пар, соприкасаясь с холодной поверхностью (например, стекла окон), конденсируется и поверхность запотевает. Иногда по той же причине становятся влажными внутренние стены зданий.
Источником увлажнения стен являются также жидкие осадки, особенно косые дожди, т.е. осадки, выпадающие при большой скорости ветра.
В этих случаях смачивается наружная поверхность стены и влага проникает в толщу ограждения.
Наконец источником увлажнения стен может быть капиллярное поступление грунтовой воды. Это происходит при плохой гидроизоляции стен, полов, подвалов, фундаментов зданий в тех районах, где грунтовые воды близки к поверхности земли.
Грунтовая влага может проникать в ограждения до высоты 2-2,5 м от поверхности земли.
Вес эти источники увлажнения ограждающих конструкций учитываются при расчетах влажностного режима зданий в целях разработки мероприятий, обеспечивающих удовлетворительный влажностный режим.
Влажностный режим ограждающих конструкций нельзя рассматривать независимо от теплового режима, так как одной из главных причин увлажнения конструкций является конденсация водяных паров, содержащаяся в воздухе.
В атмосфере всегда содержится водяной пар, но его конденсация происходит при наличии соответствующих сочетаний температуры и влажности воздуха, а именно, когда воздух достигнет состояния насыщения. Иначе говоря, конденсация наступает тогда, когда температура воздуха достигает точки росы.
Для определения влажностного режима пользуются известными в метеорологии показателями. Один из них — абсолютная влажность (количество влаги в граммах, содержащееся в 1 м 3 воздуха). Количество влаги, содержащееся в 1 кг воздуха, называют удельной влажностью. Иногда используется также показатель влажности, который называют упругостью водяного пара и выражают в миллибарах или миллиметрах ртутного столба. При заданной температуре воздуха максимальная упругость водяного пара (Е мм) близка к максимальной абсолютной влажности воздуха (в г/м 3 ).
Степень насыщения воздуха водяным паром характеризуется относительной влажностью. С понижением температуры воздуха его относительная влажность повышается. Если внутренняя поверхность ограждения, охлаждаясь, достигнет температуры ниже точки росы, то влага, содержащаяся в воздухе помещения, конденсируется и оседает на холодную поверхность. Материал ограждения будет впитывать эту влагу.
Условия для конденсации водяного пара на внутренней поверхности ограждения определяются соотношением между температурой воздуха внутри помещения (tB), точкой росы (tp) и минимальной температурой внутренних поверхностей ограждения (tmin). Конденсация наступает при следующих условиях:
Пользуясь соотношениями температуры с показателями влажности, можно определить предельную допускаемую влажность в помещении, при которой нс будет конденсации водяного пара.
Параметры, используемые при расчетах и проектировании конструкций и теплозащиты [187]:
- — средняя месячная относительная влажность воздуха, %;
- — относительная влажность внутреннего воздуха, %;
- — температура точки росы, °С;
- — парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па;
- — среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па.
От направления и скорости воздушных потоков зависит температурно-влажностный режим рассматриваемой территории [200]. Ветер оказывает и непосредственное воздействие на здания.
Теплоотдача зданий в значительной степени зависит от скорости ветра. В холодное время года теплопотери стены с возрастанием скорости ветра увеличиваются незначительно, однако здание выхолаживается через неплотности окон и дверей.
В Сибири и на Урале внутренняя поверхность наружной стены, расположенной перпендикулярно холодному ветру, на несколько градусов холоднее, чем при штиле.
В Мурманске зимой в квартирах, окна которых выходят на юг, холоднее, чем в ориентированных на север, так как южный ветер здесь оказывается более холодным, чем северный. Степень выхолаживания помещений зависит также от отношения площади окон и балконных дверей к общей площади стены.
Ветер же создаст пыльные бури, метели, бураны, а также переносит промышленные выбросы, загрязняющие атмосферу. Недаром в степных районах страны строят дома с застекленными верандами, а в северных снежных районах избегают пристроек к домам и выступов, задерживающих снег.
Строители на опыте убедились, что, например, на Урале нельзя строить типовые каркасно-щитовые дома или деревянные неоштукатуренные, заводского изготовления. Эти дома хороши в маловетреных районах умеренного климата, но в районах с холодными ветрами, вследствие большой воздухопроницаемости, они непригодны для жилья.
Однако во влажных районах ветер способствует увеличению долговечности зданий, так как ускоряет просушивание ограждающих конструкций. Ветер можно использовать и для улучшения микроклимата жилищ.
В условиях жаркого климата создаются приспособления для улавливания прохладного ветра, комнаты в домах располагаются так, чтобы обеспечивалось сквозное проветривание квартир. Окна выходят на противоположные стороны. Следовательно, ветровой режим в теплое время года также влияет на планировочную структуру здания.
Очень важно правильно рассчитать ветровую нагрузку на здания, так как занижение ветровой нагрузки может вызвать аварию, а завышение расчетной нагрузки по сравнению с действительной приводит к удорожанию сооружений, потому что для обеспечения прочности несущих конструкций требуется увеличение объема строительного материала.
Параметры, используемые при расчетах и проектировании конструкций и теплозащиты [201]:
- — средняя скорость ветра, м/с;
- — максимальная из средних скоростей ветра по румбам, м/с;
- — нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки, кПа;
- — нормативное значение ветрового давления, кПа.
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле:
где Wo — нормативное значение ветрового давления; к — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте; с — аэродинамический коэффициент.
Нормативное значение ветрового давления определяется в зависимости от ветрового района по СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» или рассчитывается по формуле:
где Vo — численно равно скорости ветра, м/с на уровне 10 м над поверхностью земли.
Количество выпадающих осадков и их интенсивность — важный климатический фактор, действующий на строительные сооружения. Осадки -снег, дождь, изморось оказывают двоякое действие. Они участвуют и в формировании нагрузок и в увлажнении ограждающих конструкций.
Влияние осадков на ограждающие конструкции зданий вследствие увлажнения весьма существенно. Особенно увлажняются стены при дождях, сопровождающихся сильными порывистыми ветрами.
Многие строительные материалы с открытой пористостью (дерево, кирпич, пенобетон и др.) быстро впитывают влагу, и она перемещается в более глубокие слои ограждений. Перемещение влаги внутрь конструкции происходит при наличии значительного градиента температуры и влажности в толще стены. В холодное время года перемещения происходят от более холодных и влажных (при выпадении осадков) наружных слоев к более теплым и сухим внутренним.
Если строительные конструкции легкие, то при сильном ветре, который усиливает проникновение влаги, влага может достигать внугренней поверхности стены. Случаи сквозного промокания стен некоторых зданий наблюдались в прибрежных районах Камчатки и Чукотки при штормовых ветрах с дождем.
Если в этих районах здания имеют массивные каменные конструкции (сплошной шлакобетон или полнотелый силикатный кирпич), то через них влага не проникает внутрь помещения; но такие стены медленно высыхают, и с наступлением морозов влага, находящаяся внутри конструкций, замерзает и разрушает стены.
Такие явления наблюдаются в местах с дождливой осенью и холодной зимой. Процесс разрушения ускоряется оттепелями.
Более вредное действие оказывают на здания длительные, моросящие дожди при высокой влажности воздуха, чем интенсивные, но непродолжительные осадки в виде крупных капель, так как мелкие капли удерживаются на поверхности и лучше впитываются пористыми материалами. Большая часть крупных капель под действием силы тяжести скатывается со стен.
В районах с дождливой осенью и холодной зимой должна предусматриваться защита стен от влаги.
При сильных дождях увеличивается влажность грунта. Увлажнение грунта происходит также при таянии снега, если зимой были сильные снегопады. Влажный грунт пучится, что влияет на устойчивость здания, сооружение деформируется и может преждевременно разрушиться.
Большое количество осадков повышает уровень грунтовых вод, что оказывает вредное влияние на подземную часть здания. Требуются специальные меры защиты подвалов от затопления.
При проектировании зданий важно учесть количество выпадающего снега, который образует нагрузку на крыши зданий. При проектировании легких покрытий нужно предусмотреть возможность интенсивных снегопадов, создающих кратковременную, но большую нагрузку.
Параметры, используемые при расчетах и проектировании конструкций и теплозащиты [201; 202]:
- — количество осадков, мм;
- — веса снегового покрова на 1 м» горизонтальной поверхности земли, кПа.
Полное нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия s следует определять по формуле:
где So — нормативное значение веса снегового покрова на I м» горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии с СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»; ц — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».
Солнечная радиация
Количество солнечного тепла, получаемого зданием, зависит от широты места, времени года и времени суток, от типа рельефа, от высоты места над уровнем моря. Существенное влияние на количество приходящей радиации оказывает наличие облаков. Оно в некоторой степени регулируется ориентацией зданий, окружающей застройкой.
Необходимый минимум солнечной радиации, обеспечивающий комфортные условия для труда и отдыха человека, складывается из требуемой освещенности жилых и рабочих помещений, количества потребной для человеческого организма ультрафиолетовой радиации. Исходя из этих требований, определяется ориентация жилых комнат, спален, кухонь. При избытке поступающей солнечной радиации предусматривается устройство лоджий, жалюзи, тентов, ставень и т.д.
Количество поглощенной зданием солнечной радиации можно регулировать путем изменения отражательной способности стен. Для этого необходимо знать, какое количество коротковолновой радиации поступает к стенам зданий, и какова способность различных материалов поглощать солнечную радиацию. Поскольку приход радиации к стене зависит от широты места и от того, как ориентирована стена по отношению к странам света, то от этого будет зависеть нагрев стены и температура внутри помещения.
В табл. 6.1, рассчитанной З.И. Пивоваровой [200], приводятся данные о количестве приходящей солнечной радиации к стенам зданий в некоторых пунктах СНГ, расположенных в различных широтах.
Количество поступающей прямой солнечной радиации указано для различно ориентированных стен. Количество рассеянной и отраженной (от земной поверхности, от окружающих предметов) радиации, поступающей на различные стены зданий, меньше зависит от их ориентации, поэтому они приводятся только в последних столбцах.
Из таблицы видно, насколько увеличивается приход коротковолновой радиации к зданию с изменением широты места.
Информация о количестве приходящей солнечной радиации на вертикальные поверхности различной ориентации позволяет значительно лучше учесть ее влияние на ограждающие конструкции зданий и на микроклимат помещений в различных географических районах.
Количество приходящей солнечной радиации к стенам зданий ______________________ за год (тыс, дж/м 2 )
При открытых окнах, верандах тепла поступает в помещение столько же, сколько и на стены здания. Если окна закрыты, то часть радиации отражается от стекла, часть поглощается им и оконными переплетами, нагревая их. По расчетам П.Ю. Гамбурга, при одинарном остеклении окна через него проникает около половины падающей радиации (от 41 до 58% в зависимости от толщины стекла и его качества), при двойных рамах в помещение попадает около одной трети радиации (23-40%).
При проектировании теплозащиты ограждающих конструкций зданий необходимо знать количество радиации, поглощаемое стенами и повышающее их температуру.
Поглощательная способность различных материалов зависит от их цвета и состояния.
В табл. 6.2 приводится поглощательная способность некоторых материалов. Дополнение к поглощенной радиации до 100% составляет величину отраженной радиации, т.е. характеризует альбедо стены или крыши в зависимости от строительного материала.
Если известны месячные или годовые суммы коротковолновой солнечной радиации, поступающей на стены различной ориентации, и альбедо стены, то легко определить, какое количество солнечной радиации поглощает та или иная стена.
В табл. 6.2 в качестве примера приводятся месячные суммы поглощенной радиации в июне для нескольких пунктов СНГ при заданных значениях альбедо.
Из таблицы видно, что если альбедо северной стены здания 30%, а южной 50%, то в Одессе и Ташкенте они будут нагреваться в одинаковой степени. Если в северных районах альбедо северной стены снизить до 10%, то она получит тепла почти в 1,5 раза больше, чем стена с альбедо 30%.
Поглощательная способность материалов
Наименование материала и обработка
Темно-розовый и светло-бежевый
Кирпич неоштукатуренный: глиняный
Оцинкованная сталь Черепица
Стекло облицовочное Древесина неокра-
Таким образом, подбирая соответствующие материалы для ограждающих конструкций зданий, окрашивая их в нужные цвета, т.е. меняя альбедо стен, можно изменять величину радиации, поглощаемую стеной, а следовательно, уменьшать или увеличивать нагрев стен солнечным теплом.
Месячные суммы радиации, поглощаемой стенами зданий в июне (тыс. кдж/м 2 ) при различных значениях альбедо
Подсчитано, что 334 кдж/(м 2 ч) поглощенной радиации повышают температуру наружной поверхности на 4^4,5°. По данным табл. 6.3 можно подсчитать, что летом такое количество радиации в среднем за час получают стены зданий в большинстве районов нашей страны, если они ориентированы на юг и восток, а также западные, юго-западные и юго-восточные, если они сделаны из кирпича и нс оштукатурены или имеют штукатурку темно-серого цвета.
В полуденные часы южные, до полудня — юго-восточные и после полудня — юго-западные стены могут поглощать до 1260-1950 кдж/м 2 солнечного тепла и нагреваются так, что их температура оказывается па 15-20° выше температуры окружающего воздуха. Вместе с тем создаются большие температурные контрасты между стенами одного и того же здания. Эти контрасты в некоторых районах оказываются существенными и в холодное время года.
Особенно сильному перегреву под влиянием солнечной радиации подвергаются металлические конструкции. По наблюдениям Ф.Ф. Томп-лона, в районе озера Байкал и в Якутии летом, в полуденные часы, при ясном небе алюминиевые части ограждающих конструкций нагреваются до 60°С при температуре окружающего воздуха не выше 18°С.
Температура кровли Якутской ГРЭС достигала 71 °С и разность между температурами кровли и воздуха в дневные часы составляла 50°.
Известно, что некоторые материалы, используемые для герметизации стыков стеновых лсгкобстонных панелей, при температуре 70°С плавятся; следовательно, применять их в данных условиях нельзя. Кроме того, панели от нагрева деформируются, вследствие чего нарушается герметичность стыков. Если панели и другие ограждения неподвижно скреплены с каркасом здания, то при нагреве возникают температурные напряжения.
Отсюда — особая важность фасадной теплоизоляции и систем вентилируемых фасадов.
Температурные нагрузки по своей величине сравнимы с другими нормативными нагрузками, поэтому они должны учитываться при проектировании (т.с. добавляться к внешним нагрузкам). Очевидно, что для этой цели необходимо знать максимальную возможную температуру наружных обшивок, которую можно определить по интенсивности суммарной солнечной радиации, поступающей на данный объект, и по его поглощательной способности.
Параметры, используемые при расчетах и проектировании конструкций и теплозащиты [201]:
- — суммарная солнечная радиация (прямая и рассеянная) на горизонтальную поверхность при безоблачном небе, МДж/м»;
- — суммарная солнечная радиация (прямая и рассеянная) на вертикальную поверхность при безоблачном небе МДж/м».
Температура почвы
Долговечность здания в большой степени зависит от долговечности его несущих конструкций, фундамента. При проектировании зданий расчет фундаментов производится с использованием данных, характеризующих температурный режим почвы. При этом основным климатическим показателем является глубина промерзания грунта, или глубина, на которой температура равна 0°С. Эта характеристика температурного режима почвы важна при проектировании и таких подземных сооружений, как городские коммуникации, различные трубопроводы и т.д.
Известно, что при температуре почвы, близкой к 0°С, резко изменяются се механические свойства, а при замерзании происходит вспучивание грунтов, что создает дополнительные напряжения на трубопроводы и элементы различных сооружений, находящиеся под землей.
На температурный режим почвы (а следовательно, и на глубину промерзания грунтов), кроме температуры воздуха, влияет наличие снежного покрова и его свойства (толщина, плотность).
Поскольку рельеф местности (крутизна и экспозиция склонов) влияет на температуру воздуха и распределение снежного покрова, то от рельефа зависит температура на поверхности почвы и на глубинах.
Температурный режим почвы существенно зависит от характера самой почвы — от ее состава, засоленности, влагосодержания. Наконец, на температуру почвы влияет уровень грунтовых вод. Чем больше теплопроводность почвы, тем больше глубина ее промерзания, а теплопроводность зависит от состава грунтов.
Так, например, наибольшей теплопроводностью обладают горные породы, поэтому они быстрее и глубже промерзают. Дорожные покрытия промерзают сильнее, чем участки почвы, находящиеся под растительностью или обработанные (взрыхленные) человеком. Точно так же влажная почва, при прочих равных условиях, охлаждается медленнее, чем сухая, так как при замерзании почвенной влаги выделяется скрытая теплота (около 335 дж на 1 г воды). Температура влажной почвы сохраняется около 0°С, пока нс замерзнет вся содержащаяся в ней вода. Весной же влажная почва сохраняет температуру около 0°С, пока нс растает весь лед.
Следовательно, повышение температуры влажной почвы по сравнению с сухой замедляется. Явление торможения теплообмена во влажной почве называют «нулевой завесой». Благодаря нулевой завесе болотистая почва промерзает на меньшую глубину, чем подзолистая и суглинок, но в болоте мерзлота держится дольше, так как медленнее происходит оттаивание.
Динамика запасов влаги в почве зимой в различных физико-географических районах не одинакова. Она определяется миграцией влаги из нижних слоев почвы (в сторону более низкой температуры) во время процесса замерзания и затоком талых вод сверху во время оттепелей.
При отсутствии достаточно надежных количественных данных о величине миграции и затока воды в различных физико-географических районах и при отсутствии данных о влажности почвы осложняются расчеты глубины се промерзания.
На основании проведенных исследований высказываются предположения, что процесс миграции влаги играет существенную роль, когда уровень промерзания почвы находится вблизи грунтовых вод.
Вместе с тем установлено, что чем ближе грунтовые воды к поверхности почвы, тем меньше глубина проникновения 0°С в почву. Во многих районах России глубина промерзания значительно меньше глубины расположения грунтовых вод, и, следовательно, миграции влаги здесь нет.
Наблюдения над влажностью почвы особенно полезны в тех районах, где замерзание почвы сопровождается миграцией влаги, т.е. где уровень промерзания близок к уровню грунтовых вод.
От влажности почвы зависят ее теплопроводность и теплоемкость. С увеличением влажности теплопроводность почвы увеличивается (так как места, заполненные воздухом в сухой почве, занимает вода). По утверждению специалистов, величина частиц почвы, ее состав и плотность оказывают меньшее влияние на теплопроводность, чем влажность.
Снежный покров оказывает утепляющее действие на почву. Он изолирует почву от влияния температурных колебаний атмосферного воздуха, причем эта изоляция тем больше, чем больше высота снежного покрова и чем меньше его плотность и теплопроводность.
Резюмируя сказанное, перечислим ряд факторов, влияющих на глубину промерзания почвы.
К ним относятся: географическая широта места; высота над уровнем моря; рельеф местности; растительный покров; снежный покров; облачность (от которой зависит действительный приход солнечной радиации); временные затопления почвы и осадки, от которых зависит влажность почвы; подземные воды и их режим (гидравлический, температурный, химический); состав и свойства почвы (теплопроводность, водопроницаемость, воздухопроницаемость и т.д.).
Глубина закладки фундаментов зданий, подземных коммуникаций, трубопроводов определяется глубиной промерзания почвы.
При проектировании зданий и коммуникаций в районах вечной мерзлоты предусматриваются особые инженерные решения, своеобразные методы строительства и эксплуатации сооружений. Они зависят от толщины слоя вечной мерзлоты, от его температуры и гидрологических факторов.
Параметры, используемые при расчетах и проектировании конструкций и теплозащиты [203]:
Источник: bstudy.net
Факторы влияющие на архитектурное проектирование общественных зданий в странах Запада
Природно-климатические факторы влияющие на проектирование общественных зданий в странах Запада
В качестве альтернативных источников энергии в мировой практике используют солнечную энергию, энергию ветра, геотермальную и гидротермальную энергии, энергию тепловых выбросов и фотосинтеза биомассы. Использование солнечной энергии в настоящее время — наиболее технологически доступный способ возобновляемой энергии.
Конструктивные, архитектурно-планировочные и энергосберегающие решения современного индивидуального общественного здания традиционно учитывались в климатической среде. Формирование общественного здания, прежде всего, определяли природно-климатические условия, своеобразие культуры, традиции и уровень социально-экономического развития народа. Объемно-планировочное решение общественного здания во многом предопределялось энергосберегающими мероприятиями и приемами.
Такие компоненты естественной и искусственной среды, как солнечная радиация, цвет, воздух (его температура, влажность, скорость и направление движения), осадки и звук нередко играют решающую роль в формировании архитектурно-композиционных или конструктивных решений. Наиболее рациональные решения достигаются при комплексном учете физических параметров среды (светотехнических, теплотехнических и акустических) в самом начале архитектурного проектирования.
В современную эпоху массового индустриального строительства и всемерной экономии невосполнимых энергетических ресурсов, архитектура теснейшим образом связана с природно-климатической подосновой и социальными условиями жизни людей. Композиционные приемы и плотность застройки, ориентация, зданий по сторонам горизонта, размеры и заполнение светопроёмов, пластика фасадов, а также тепло-инерционность и звукоизоляция ограждений -факторы, от которых в значительной степени зависят комфортность и выразительность зданий, потеря ими тепла и холода и стоимость их энергетической эксплуатации.
Многие категории архитектуры, такие, как объемно-пространственная композиция, планировочное решение, образ, масштаб и т.п. вплоть до национальных признаков, во многом предопределяются конкретными климатическими условиями и прежде всего спецификой светового климата места строительства.
Световой климат-совокупность природных характеристик освещения и УФ-облучения (количество, спектр и контрастность освещения, яркость ясного и облачного неба, продолжительность солнечного сияния, количество и спектр ультрафиолетовой радиации), которые определяют нормативные значения коэффициента естественного освещения, инсоляции и солнцезащиты, а следовательно,- плотность застройки и ее планировочное решение, размеры и пропорции светопроёмов, пластику и масштабность фасадов.
Наибольшее влияние на проектирование зданий и их «энергоемкость» оказывает солнечная радиация в оптическом спектре лучистой энергии-ультрафиолетовая, видимая (видимый свет) и тепловая. Как правило, световому климату того или иного региона соответствует характер природного окружения (ландшафт и вид подстилающей поверхности земли, растительность), в которое архитектор «вписывает» проектируемые объекты.
Тепловой климат — совокупность природных характеристик радиационного, температурно-влажностного и аэрационного состояния окружающей среды (тепловая солнечная радиация, температура, влажность, скорость и направление движения воздуха), которые определяют нормативные значения и исходные данные о расчетных теплотехнических и аэрационных параметрах и их сочетаниях, а следовательно,-комфортность микроклимата в помещениях и городских пространствах, тепло- и холодо потери в зданиях, выбор ограждающих конструкций и материалов.
Акустический климат, совокупность некоторых природно-климатических и акустических характеристик окружающей среды (направление ветров, вид подстилающих поверхностей и уровень транспортных и производственных 1пумов), которые определяют различный подход к градостроительному и объемному проектированию с учетом защиты от шума и, следовательно, значительно влияют на планировочные и конструктивные решения застройки.
Данные об источниках шума, его распространении по территории города, продолжительности залегания снежного покрова и другие характеристики подготавливаются в виде «шумовых карт» микрорайонов при сборе исходных данных для проектирования.
Источник: studwood.net
Презентация Климатические факторы, влияющие на проектирование зданий и сооружений
Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Климатические факторы, влияющие на проектирование зданий и сооружений. Доклад-сообщение содержит 32 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.
Слайд 1
Слайд 2
..– 1 час. Климат и его элементы Гигиенические основы климатизации городов и зданий. Параметры комфортности наружной среды. Опыт архитектурно-климатических достижений. Основные климатические факторы и их воздействия на здания. Методы исследований. Климатическое районирование и архитектурные средства преобразования среды.
Гигиенические основы климатизации городов и зданий. Параметры комфортности наружной среды.
Слайд 3
Предмет архитектурной климатологии Предмет архитектурной климатологии Климатическое районирование Климат и его элементы Гигиенические основы климатизации городов и зданий
Слайд 4
Слайд 5
Слайд 6
Слайд 7
Слайд 8
Слайд 9
Слайд 10
Слайд 11
изучает аэродинамические явления, связанные с задачами архитектуры и строительства. Если ветровой поток действует на строительный объект, то, с другой стороны, этот объект оказывает влияние на воздушный поток, деформирует его, изменяя при обтекании здания характер течения.
Анализ этого взаимодействия представляет не простую задачу для одного, двух зданий и весьма сложную — для микрорайона с десятками различно расположенных зданий. (Э. И. Реттер, профессор) изучает аэродинамические явления, связанные с задачами архитектуры и строительства. Если ветровой поток действует на строительный объект, то, с другой стороны, этот объект оказывает влияние на воздушный поток, деформирует его, изменяя при обтекании здания характер течения. Анализ этого взаимодействия представляет не простую задачу для одного, двух зданий и весьма сложную — для микрорайона с десятками различно расположенных зданий. (Э. И. Реттер, профессор)
Слайд 12
Слайд 13
Слайд 14
Слайд 15
4. Оценка температурно-ветрового режима местности. 4. Оценка температурно-ветрового режима местности.
Слайд 16
Слайд 17
Слайд 18
Слайд 19
Слайд 20
Слайд 21
Отношение фактической плотности водяного пара к плотности насыщенного пара или отношение абсолютной влажности к максимальной влажности при определенной его температуре называется относительной влажностью воздуха (φ) в %. Отношение фактической плотности водяного пара к плотности насыщенного пара или отношение абсолютной влажности к максимальной влажности при определенной его температуре называется относительной влажностью воздуха (φ) в %.
Слайд 22
Слайд 23
Слайд 24
Оценка сторон горизонта местности по комплексу климатических факторов. Оценка сторон горизонта местности по комплексу климатических факторов.
Слайд 25
Слайд 26
Слайд 27
Слайд 28
Слайд 29
Слайд 30
Слайд 31
Слайд 32
Источник: mypresentation.ru