Файл: Суханов И.С. Лучистая энергия солнца и архитектура (на примере Средней Азии).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 87
Скачиваний: 0
|
|
|
|
Данные |
для расчета |
весенней |
инсоляции |
|
|
Время |
Ю |
|
Ю - Ю В |
(10—ЮЗ) |
ЮВ (103) |
||
|
дня |
Ф |
г |
|
г |
Ф |
г |
|
|
|
|
||||||
630 (изо) |
6 |
11,5 |
— 6,5 |
1,95 |
— 9,5 |
0,85 |
||
700 |
(1700) |
—11,5 |
5,8 |
—13,5 |
1,6 |
—19,5 |
0,75 |
|
730 (1630) |
||||||||
—17,5 |
3,9 |
- 2 1 |
1,35 |
—31,5 |
0,7 |
|||
goo |
(1600) |
—23,5 |
2,85 |
- 2 9 |
1,2 |
—45 |
0,65 |
|
830 (1530) |
—29,5 |
2,25 |
—38 |
1,1 |
—59 |
0,65 |
||
9°° |
(15°о). |
—37 |
1,9 |
—48 |
1,0 |
—72,5 |
0,7 |
|
дзо (1430) |
—44,5 |
1,65 |
- 5 9 |
0,95 |
—84,5 |
0,75 |
||
1000 |
(1400) |
—52,5 |
1,4 |
—69,5 |
0,9 |
85,5 |
0,85 |
|
Юзе (1330) |
||||||||
—62 |
1,25 |
- 8 0 |
0,95 |
76,5 |
1,0 |
|||
цоо |
(1300) |
—70,5 |
1,2 |
89,5 |
1,0 |
69,5 |
1,2 |
|
цзо |
(1230) |
|||||||
—80 |
1,15 |
80 |
1,1 |
63 |
1,5 |
|||
1200 |
|
- 9 0 |
1Д |
71 |
1,3 |
58 |
1,9 |
|
1230 (цзо) |
80 |
1,15 |
63 |
1,5 |
53 |
2,5 |
||
1300 (ЦОО) |
70,5 |
1.2 |
56,5 |
1,8 |
49,5 |
3,6 |
||
1330 (юзо) |
62 |
1,25 |
50 |
2,2 |
45 |
6,15 |
||
1400 (looo) |
52,5 |
1,4 |
43,5 |
2,75 |
40,5 |
18,8 |
||
1430 |
(930) |
44,5 |
1,65 |
38 |
3,8 |
|
. |
|
1500 (goo) |
37 |
169 |
33 |
6,15 |
|
|
||
1520 (830) |
29,5 |
2,25 |
29 |
14,5 |
48 |
- |
||
что инсоляция окна летом полностью прекращается, за исключением небольших участков остекления в 14 и 15 часов, отмеченных штриховкой.
Таким же образом |
можно проверить достаточность |
облучения при |
солнцезащите в зимнее |
время, когда инсоляция полезна. Построение |
|
в правом верхнем углу |
чертежа (рис. 30) показывает, |
что в данном |
случае зимой затенение |
практически отсутствует. Помимо приведенных |
|
построений с помощью |
полярных или прямоугольных координат теней |
|
можно решать многие другие задачи, встречающиеся в проектной прак тике.
В некоторых случаях удобнее пользоваться не таблицами с коор динатами теней, а расчетными графиками, которые можно построить
54
Т а б л и ц а 9
вертикальных поверхностей для широты |
4Г20' |
|
|
|
|
|
|||
В—ЮВ |
(3—ЮЗ) |
В (3) |
В - С В |
(3—СЗ) |
|
СВ (СЗ) |
|||
ф |
г |
Ф |
г |
ф |
г |
|
ф |
г |
|
—19,5 |
0,35 |
49,5 |
0,15 |
13 |
0,55 |
|
8 |
1,2 |
|
—44 |
0,3 |
49,5 |
0,25 |
21 |
|
0,7 |
14 |
1,45 |
|
—67 |
0,35 |
49,5 |
0,4 |
26 |
|
0,85 |
19,5 |
1,85 |
|
—86 |
0,4 |
49,5 |
0,55 |
30,5 |
1Д |
24 |
2,45 |
||
31,5 |
0,5 |
49,5 |
0,75 |
34 |
|
1,4 |
29 |
3,5 |
|
73 |
0,6 |
49,5 |
1,0 |
37 |
1,85 |
33 |
5,85 |
||
77 |
0,85 |
49,5 |
1,3 |
40 |
|
2,6 |
36,5 |
17,8 |
|
62,5 |
1,05 |
49,5 |
1,75 |
42 |
|
4,0 |
|
— |
— |
59 |
1.4 |
49,5 |
2,4 |
44 |
|
8,3 |
|
— |
— |
56 |
1,8 |
49,5 |
3,75 |
— |
— |
|
— |
— |
|
58 |
2,5 |
49,5 |
7,8 |
— |
— |
|
— |
— |
|
51 |
1,35 |
— |
— |
— |
— |
|
— |
— |
|
49 |
7,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
— |
|
|
— |
|
— |
— |
— |
— |
— |
|
|
|
— |
|
— |
— |
|
|
|
— |
|
|
|
|
|
|
по табличным данным или с помощью приведенных |
формул. Пример |
||||||||
такого графика для |
расчета |
инсоляции |
вертикальных |
поверхностей |
|||||
юго-восточной (юго-западной) |
ориентации |
в летнее время |
представлен |
||||||
на рис. 31. На нем нанесены |
радиальные |
линии — направление |
теней |
||||||
на расчетной плоскости в разные моменты времени от горизонтальной прямой, перпендикулярно восстановленной из полюса графика. Числа, стоящие у радиальных прямых, показывают время дня. Кроме ради альных линий на графике построены системы кривых (для весны — осе ни они превращаются в прямые). Каждая из этих линий — дневной ход тени на вертикальной плоскости от точки, расположенной на одределенном расстоянии против полюса графика. Числа, стоящие у кривых,
55
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 10 |
|
|
|
|
Данные для расчета |
зимней инсоляции вертикальных |
поверхностей для широты |
41°20' |
|
|
|
|
|
||||
|
Время |
|
Ю |
Ю—ЮВ |
(Ю—ЮЗ) |
ЮВ (ЮЗ) |
В—ЮВ |
(3—ЮЗ) |
В (3) |
|
В—СВ |
(3—СЗ) |
СВ (СЗ) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дня |
Ф |
г |
Ф |
г |
Ф |
г |
<і> |
г |
ф |
» |
(1 |
г |
ф |
г |
|
|
||||||||||||||
730 |
(1630) |
— 3,5 |
1,8 |
— 5 |
0,8 |
—10 |
0,3 |
24,5 |
0,15 |
6 |
0,55 |
4 |
1,25 |
3 |
3,5 |
800 |
(ібі») |
— 9 |
1,45 |
—14 |
0,65 |
—36 |
0,2 |
31,5 |
0,25 |
12 |
0,7 |
9 |
1,6 |
7 |
5,7 |
830 |
(1530) |
—15 |
1,25 |
- 2 4 |
0,55 |
- 6 7 |
0,2 |
34 |
0,4 |
17,5 |
0,8 |
13 |
2,0 |
11 |
11,65 |
goo |
(150О) |
—22,5 |
1,05 |
—38 |
0,5 |
86 |
0,25 |
35,5 |
0,55 |
21,5 |
1,1 |
17 |
2,65 |
— |
— |
дзо |
( и з о ) |
—30 |
0,9 |
- 5 3 |
0,45 |
71 |
0,35 |
36 |
0,7 |
24,5 |
1,4 |
20 |
3,85 |
— |
— |
10» (1400) |
—39,5 |
0,8 |
—70 |
0,45 |
60,5 |
0,5 |
35,5 |
0,9 |
26,5 |
1,8 |
23 |
7,25 |
— |
- |
|
Юзо (І330) |
- 5 0 |
0,7 |
- 8 7 |
0,5 |
53 |
0,65 |
35 |
1,15 |
28 |
2,55 |
— |
— |
— |
— |
|
цоо (1300) |
—62 |
0,65 |
78,5 |
0,55 |
47 |
0,8 |
34 |
1,5 |
29 |
3,85 |
— |
— |
— |
— |
|
цзо |
(1230) |
—76 |
0,6 |
66 |
0,6 |
43 |
1,0 |
32,5 |
1,95 |
29,5 |
7,65 |
— |
— |
— |
— |
1200 |
|
+ 90 |
0,55 |
55,5 |
0,75 |
38,5 |
1,25 |
31 |
2,3 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
1230 |
(Цзо) |
76 |
0,6 |
46,5 |
0,85 |
34 |
1,65 |
29 |
4,6 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
1300 |
(II«») |
62 |
0,65 |
39,5 |
1,05 |
30,5 |
2,15 |
27 |
10,7 |
— |
|
|
|
|
— |
1330 |
(юзо) |
50 |
0,7 |
33 |
1,25"" |
27 |
2,95 |
|
|
— |
— |
— |
— |
||
1400 |
(looo) |
39,5 |
0,8 |
27,5 |
1,55 |
23,5 |
4,55 |
|
|
|
|
||||
1430 |
(дзо) |
30 |
0,9 |
22,5 |
1,8 |
20 |
8,65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1500 (goo) |
22,5 |
1,05 |
17,5 |
2,4 |
— |
— |
— |
— |
|
|
|
|
|
|
|
1530 (830) |
15 |
1,25 |
12,5 |
3,25 |
— |
— |
|
— |
— |
|
|
|
|||
1600 (800) |
9 |
1,45 |
7,5 |
4,55 |
— |
— |
|
|
|
|
|
|
|||
1630 (/so) |
3,5 |
1,8 |
3 |
8,8 |
— |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
показывают в масштабе 1:200 расстояние между точкой, отбрасываю щей тень, и расчетной плоскостью. Как и в графиках для расчета ин
соляции горизонтальной |
плоскости |
(см. рис. 25—27), здесь |
можно пе |
|
рейти к иному кратному масштабу. |
Так, при масштабе |
1:20 числа бу |
||
дут показывать не метры, а десятки |
сантиметров. |
|
|
|
Необычный вид имеет график хода тени на поверхности |
восточной |
|||
(западной) ориентации |
весной —осенью (рис. 32). В |
этих |
условиях |
|
тень от прямой, перпендикулярной |
полюсу граф'ика, в |
течение всего |
||
дня сохраняет постоянное направление и меняет лишь свою длину. По этому расчетный график представляет собой одну прямую, угол накло на которой к вертикали равен географической широте местности. Па-
раллельно линии хода тени на графике начерчено несколько прямых с масштабом изменения длины тени для различных моментов времени дня.
Пользуясь графиками такого вида, легко выполнить построения, сделанные на рис. 29 и 30 на основе табличных данных. По такому графику на рис. 33 построены зоны инсоляции летом на фасадной пло скости террасы юго-восточной ориентации, имеющей глубину 1,8 м. При построении лолюс графика совмещен с точкой а фасада террасы, вы черченного на кальке. На кальку перенесены с графика точки пересе чения часовых радиальных линий с кривой хода тени от точки, распо ложенной на расстоянии 1,8 м от вертикальной плоскости. Аналогич-
56 |
57 |
Рис. 31. Пример графика для геометрического расчета инсоляции вертикальной плос кости юго-восточной (юго-западной) ориентации в летнее время (июль-май; широта 41°20'; цена деления 0,4 м; M 1:200).
ные построения можно выполнить и для боковых стенок |
и пола |
терра |
сы с помощью соответствующих графиков. |
|
|
Предлагаемые методы геометрического расчета инсоляции |
(анали |
|
тический и графический) исключают ошибки, связанные |
с выбором ин- |
|
соляционного угла окна, которые часто допускаются при расчете с по
мощью графиков дневного хода тени на |
горизонтальной |
поверхности, |
||||||
а также с использованием инсоляционных линеек [65]. |
|
|
|
|||||
При построении теней на вертикальных и горизонтальных плоско |
||||||||
стях |
можно |
применить |
рассмотренные |
выше вспомогательные углы |
||||
а и ^ |
[18]. |
Применение этого метода |
показано |
на |
примере |
постро |
||
ения |
теней на фасадной, |
правой боковой |
стенках |
и |
на |
полу |
террасы |
|
(рис. 33). Тень определяется сначала от точки а, а начиная с 11 часов, от точки б, так как с этого момента ее отбрасывает левая стенка терра сы (положительный знак относительного азимута солнца). Для постро ения теней на разрезе строятся профильные углы, а на плане — отно-
58
Рис. 32. Графики для геометрического расчета инсоляции вертикальных плос костей восточной (западной) (а) и северо-восточной (северо-западной) (б) ориен тации в дни весеннего и осеннего равноденствия (март-сентябрь: широта 41°20'; M 1:200).
сительные азимуты солнца. Если фасадная плоскость террасы не ин-
солируется, проекция солнечного луча на боковой стенке |
пересекает |
|||
основание. Точка пересечения |
(например, с) |
сносится на |
план |
(точ |
ка d ) и через нее проводится |
линия параллельно фасаду до встречи |
|||
с проекцией солнечного луча на |
полу. Пересечение профильной |
проек |
||
ции солнечного луча с фасадной |
плоскостью |
(например в точке е) сви |
||
детельствует об инсоляции фасада. Через точку е проводится горизон
тальная |
линия до встречи с |
вертикалью, восстановленной |
из точки / , |
||
в которой горизонтальная проекция солнечного луча |
на |
плане |
встре |
||
чает фасад террасы. |
|
|
|
|
|
На |
основе изложенного |
метода геометрического |
расчета |
инсоля |
|
ции в следующих разделах книги рассматривается облучение помеще ний через светопроемы, определяется эффективность некоторых типов солнцезащитных устройств и решается ряд других вопросов. Этот же
59
Рис. 33. Пример построения зон инсоляции на развертке террасы юго-восточной ориентации.
способ может быть использован для построения теней на фасадах и от дельных архитектурных формах для представления о реальном рас пределении светотени при анализе художественной выразительности фасадов.
§ 3. Геометрический расчет инсоляции при
совместном |
применении нового прибора |
и графиков |
|
Рассмотренные |
графические методы расчета инсоляции не по |
зволяют оперативно решать все многообразные задачи, встречающиеся в процессе архитектурного проектирования. Так, чтобы найти продолжи тельность инсоляции при солнцезащитных устройствах на светопроемах, элементы которых имеют сложную форму, предварительно необхо димо выполнить трудоемкие вычисления и вспомогательные построения. Однако добиться требуемой точности расчетов при этом очень трудно.
Широкий круг вопросов более просто решается с помощью инсоляционных приборов, по принципу действия подразделяющихся на три вида. В приборах первого вида [2, 31] пучок параллельных лучей испус кает прожектор с параболическим отражателем. Макет помещения крепится к специальной подставке, которая может устанавливаться под углом к лучам света, соответствующим любому заданному сочета нию географической широты, ориентации, времени года и часа дня. Из-за громоздкости эти приборы применяются только в исследователь ских лабораториях.
60
Приборы второго вида — плоские коробки-планшеты с набором сменных графиков (см. § 1), с вращающимися или передвигающимися инсоляционными углами, вспомогательными координатными сетками, визирными линейками. Такие приборы разработали архитекторы Д. С. Масленников — светопланиметр ДМ-55 [64], В. А. Дунаев — контроль- гіо-инсоляционный планшет [39], Л. Г. Беридзе — И Н Ф Л Я Ц И О Н Н Ы Й экспо нометр И-64 [6], Н. В .Оболенский — инсоляметр И-60 [75] и др. Эти приборы позволяют определять координаты солнца, некоторые вспомо гательные углы, продолжительность инсоляции фасадов зданий, отдель ных помещений, получать требуемый относительный вынос солнцеза щитного устройства. При решении более сложных задач, например при построении теней в плоскости остекления окна, расчете продолжитель ности инсоляции при ячеистой солицезащите с элементами криволиней ного очертания и т. п. такие приборы дают лишь исходные данные для дальнейших вычислений и геометрических построений. Таким образом, они хоть и упрощают некоторые расчеты, ио имеют большинство недо статков, присущих графикам (см. § 1).
Рис. 34. Солнечный анализатор В. Г. Макаревича
61
В приборе третьего вида — солнечном анализаторе В. Г. Макаревича [129] — зрительные лучи заменены световыми. Он состоит из основа ния, изображающего плоскость земли, в центре которого установлен точечный источник света. Траектории солнца при помощи центральной
проекции нанесены на вертикальные плоскости П-образного |
планшета |
(рис. 34). Для определения, например, продолжительности |
инсоляции |
помещения с учетом затенения окружающей застройкой план здания размещается так, чтобы окно исследуемого помещения совпало с ис точником света. Лампочка закрывается полусферой, из которой выре зается пространственный угол, ограничивающий проникновение солнеч
ных лучей через окно. Этот угол вычисляется в соответствии |
с |
шириной |
и высотой окна, а также толщиной стены. Вокруг с учетом |
ориентации |
|
размещаются параллелепипеды, изображающие окружающие |
здания, |
|
Рис. 35. Новый настольный прибор для инсоляционных расчетов.
выполненные в масштабе плана основного дома. Часть П-об разного планшета при этом экранируется от источника света. Характер экранирова ния определяется инсоляционным углом окна или элемента солнцезащиты и окружающей застройкой. Участки солнечных траекторий, освещаемые луча ми света, характеризуют дли тельность инсоляции. Однако и этот прибор, при известной универсальности имеет сле дующие недочеты. Очень труд но выполнять световые углы в экранирующих полусферах, со ответствующие солнцезащит ным элементам сложной конфи гурации. Формы и размеры ос вещенного участка, определяю щего условия экранирования на П-образном планшете, меня ются с переменой ориентации. Поэтому, получив один раз с помощью прибора форму свето вого пятна, дальнейший анализ инсоляции при разных ориента-
^ и я х нельзя проводить, пользуясь расчетными графиками.
62
