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: 85

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Нами разработан прибор [111], в котором зрительные лучи также заменены световыми, но он лишен отмеченных недостатков. Прибор ос­ нован на развитии принципов, заложенных в анализаторе В. Г. Макаревича и солнечном индикаторе П. Барберри [133]. Последний предназ­ начен для установки приборов первого вида под требуемым углом к источнику света. Он состоит из полупрозрачного цилиндра закрытого сверху прозрачным диском с черной точкой в центре. На поверхности сменных цилиндров нанесены кривые суточного хода тени, отбрасыва­ емой центральной точкой в разные месяцы года, и часовые линии для

условий

определенной географической широты. При установке

прибо­

ра

тень

от центральной точки совмещается с точкой на системе

кри­

вых, которая соответствует заданному сочетанию широты,

времени го­

да

и часа дня.

 

 

 

Предлагаемый прибор представляет собой центральную цилиндри­

ческую

проекцию небосвода с координатной сеткой высот

и азимутов,

а

также

с солнечными траекториями и часовыми линиями

(рис.35). По

осевой линии цилиндра в уровне горизонта расположен точечный ис­

точник света. Часть цилиндра с северной стороны, где, за

исключени­

ем полярных широт, нет солнечных траекторий, вырезана

для

удоб­

ства

установки внутри

прибора

исследуемых

макетов и

наблюде­

ния

за

картиной

экранирования.

Характер

экранирования

можно

видеть и

снаружи,

если

цилиндр

выполнить

из полупрозрачного ма­

териала.

 

 

 

 

 

 

 

Основание цилиндра, изображающее плоскость горизонта, может устанавливаться как на уровне горизонта, так и опускаться вниз. На рис. 35 прибор показан с опущенным основанием, чтобы оно не препят­ ствовало при определении конфигурации светового пятна граничных условий инсоляции при сложных элементах солнцезащитных устройств. Решая задачу, характерные точки контура элемента солнцезащиты по­ следовательно совмещаются с источником света. В некоторых случаях часть элемента может оказаться ниже уровня горизонта.

Преимущество предлагаемого прибора по сравнению с описанными заключается в возможности его применения, сочетая с набором расчет­ ных графиков, представляющих собой развертки центральной цилинд­ рической проекции небосвода для разных географических широт (рис. 36). При построении расчетных графиков по оси абсцисс откла­ дываются азимуты солнца в произвольно выбранном равномерном мас­ штабе.

По оси ординат масштаб высот солнца неравномерный (см. рис. 37, а), но связан с масштабом азимутов. Отметка любой заданной вы­ соты h' определяется из формулы

h' = R- tg h,

(16)

63


75

12

90

60

30

О

30

60

9P

f20

 

 

 

Углы

/7 и

V> ,

град.

 

 

 

Рис. 36. Расчетный

график (развертка центральной цилиндрической проекции

 

небосвода) для географической

широты

Ташкента.

 

где

R — радиус

цилиндра, который в угловом масштабе азимутов со­

 

ставляет

570 15';

 

 

 

 

 

 

 

Л —высота

солнца, град.

 

 

 

 

 

 

Интересно отметить, что часовые линии на развертке центральной цилиндрической проекции небосвода прямолинейны. Для определения точки их схода нужно продолжить вниз вертикаль, соответствующую нулевому азимуту, и на ней отложить в угловом масштабе высот от оси абсцисс широту местности.

64

Рис. 37. Принцип построения координатной

сетки

высот солнца

(а)

и схема

к

построению сетки контуров

экранирования (б).

 

 

Для расчета

продолжительности инсоляции помещений с помощью

таких графиков

предварительно

необходимо построить

контур участ­

ка небосвода, который виден из

любой

точки

помещения

через све-

топроем или элемент солнцезащиты. Для прямоугольных окон и солн­ цезащитных устройств это построение можно сделать, не прибегая к прибору. Пусть светопроем имеет бесконечную длину или солнцезащита выполнена в виде жалюзи с горизонтальными планками. В этом

случае

боковые стенки,

показанные

на рис.

37 б,

условны.

При за­

данных

высоте

ячейки

Я и ее глубине / минимальный

угол

с гори­

зонтом,

при котором лучи солнца

проникают

в помещение,

составляет

ѳ 0 при перпендикулярном расположении солнечного луча

к плоскости

фасада

и ѳ*, когда горизонтальная

проекция

луча

составляет

с пер­

пендикуляром

к фасаду

угол а; формула,

выражающая

зависимость

угла Qa от относительного выноса, азимутов

солнца

и ориентации (et),

имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg Ѳа = —-COS a.

 

 

 

 

 

 

(17)

Связь этих

углов в

графической

форме

 

представлена

 

на

рис. 38,

где по нулевой вертикаш отложены углы ѳ0 .

 

при

заданных

Для

определения продолжительности

инсоляции

5-831

65


M

W

30

О

30

60

so

 

 

У г 0/7

ot)

град.

 

 

Рис. 38. Сетка для определения контуров экранировании

небосвода

прямолинейными

фронтальными

затеняющими

элементами.

размерах светопроемов или жалюзи необходимо перенести на кальку соответствующую кривую, характеризующую граничные условия про­

должительности инсоляции и совместить ее

с расчетным графиком.

При этом средняя линия, пересекающая кривую (<х=0), должна

сов­

пасть с вертикалью

на расчетном графике,

определяющей азимут

ориентации фасада.

Участки солнечных траекторий в пределах

кон­

тура видимого участка небосвода определят длительность инсоляции.

Время начала

и конца облучения помещений отсчитывается с помощью

часовых линий

расчетного графика.

 

В случае,

когда светопроем или элемент солнцезащиты

имеют

прямоугольную форму,

граничные условия продолжительности

инсо­

ляции определяются не

только вертикальными углами ѳ, но и

гори­

зонтальным углом 2 у (рис. 37, б ) . При построении контура видимого

участка небосвода в таких случаях

в обе стороны от нулевой линии

(рис. 38) по оси абсцисс откладываются углы у. Фигура,

образован­

ная этими вертикалями и участком

кривой, которую они

пересекают,

66

 

 

г


даст

контур цилиндрической

проекции

небосвода,

отдельные части

которого видны

из всей совокупности

точек, помещения

через

задан­

ный

затеняющий

элемент.

Естественно,

что,

рис.

36

и

38

должны

быть

выполнены

в одинаковом

масштабе

координатных

сеток.

 

 

При солнцезащитных устройства х сложной конфигурации

опреде­

ление

видимого

участка небосвода п утем теоретических

расчетов

вы­

зывает

большие

затруднения,

но эта

задача

легко

 

решается

с

по­

мощью

предложенного прибора. Для

этого контур

светопроема

или

элемент солнцезащитного

устройства

выполняется из полоски

плотной

бумаги

в любом

масштабе, но таким

образом,

чтобы

общий

резмер

макета не превышал половины радиуса основания цилиндра прибора. При совмещении какой либо характерной точки элемента солнцезащиты с точечным источником света на цилиндре прибора высвечи-

Горизонтальные

углы

а

и И; град.

Р и с . 3 9 . Контуры экранирования

элементами

солнцезащи і ы сложного

очертания

 

 

вается определенный контур экранирования. При совмещении с лам­ почкой других характерных точек элемента очертания освещенной части поверхности цилиндра меняют конфигурацию. Частные контуры экранирования показаны на рис. 36 на примере распространенного солнцезащитного элемента типа „кленовый лист" (рис. 39, г). Кривая, огибающая все световые пятна (жирная линия на рис. 36), дает гра­ ничные условия экранирования, определяющие продолжительность инсоляции при данном типе солнцезащиты. Такие кривые для четы-

67