5.4. Інсоляційні розрахунки
Оптимальний інсоляційний режим забезпечується шляхом прямого сонячного випромінювання в необхідній кількості і в визначений час. При проектуванні містобудівельної ситуації, будинків і приміщень виникає необхідність у визначенні умов інсоляції та її оптимізації. Це досягається проведенням інсоляційних розрахунків.
Розрахунки інсоляції охоплюють рішення задач трьох основних типів.
-
Знаходження часових характеристик інсоляції (тривалість: початок і кінець; затіненість приміщень, фасадів, ділянок територій і т.д.).
-
Встановлення геометричних характеристик ділянок, що інсолюються або затіняються: побудова годинних і добових конвертів: тіней від будинків на генеральному плані та інсоляції на робочих площинах в приміщеннях).
-
Визначення затінення приміщень оточуючої забудови, знаходження придатних відстаней поміж будинками, розрахунок сонцезахисних пристроїв (СЗП).
Розрахунки виконують за допомогою наступних методів: аналітично і графічно з використанням діаграм, таблиць и графіків; експериментально в лабораторних або натурних умовах.
Умови інсоляції визначаються методом проекцій з числовими відмітками. Якщо спостерігати добовий хід тіні від стержня, що стоїть в центрі небесної півкулі, то можна помітити, що в день літнього або зимового сонцестояння (21 червня і 21 грудня) тінь від верхньої точки стержня буде криволінійною (рис. 5.3 а, б). А в період весіннє-осіннього рівнодення (22 березня і 22 вересня) вона буде у вигляді прямої лінії, яка паралельна до прямої, що з’єднує точки сходу і заходу Сонця (рис. 5.3 в).
Рис. 5.3. Добовий хід тіні від вертикального стержня:
а – літо; б – зима; в – весна-осінь
На основі цього можна будувати графіки добового хода тіні від вертикального стержня різної висоти для різних періодів. При побудові таких графіків користуються таблицею координат Сонця. Із центру графіка проводять промені під кутами, що відповідні азимутам в денні часи доби, і від центру відкладають на них відрізки, рівні котангенсу висоти стояння Сонця у відповідну годину. Такі графіки можуть бути побудовані для різних широт в потрібних масштабах (1:100 або 1:1000). На рисунку 5.4 показані графіки для 48º пн.ш. в масштабі 1:100.
Рис.5.4 Інсоляційні графіки (“сонячні транспортири”) для інсоляційних розрахунків на період: а – літнього сонцестояння; б – зимового сонцестояння; весіннє-осіннього рівнодення (φ = 48°пн.ш.)
На етапі проектування перед архітектором стоїть завдання просторово - часового містобудівного розрахунку інсоляції її тривалості в заданій точці для цілей забезпечення нормативної величини.
Існують декілька номографічних методів (таблиці, діаграми) для геометричного розрахунку азимутів і відносних довжин тіней при побудові конвертів тіней. Графічні методи застосовані в спеціально розроблених приладах - світопланометру Д. С. Маслєннікова, інсоляметра М. В. Оболєнського, сонячної лінійки Б. А. Дунаєва та ідентичних інсоляційних графіків Г. Марті і А. М. Рудницького.
На рис. 5.5 приведено найбільш простіший приклад-лінійка М. Тваровського. Вона дозволяє для 50° пн. ш. виявляти довжину тіні від стіни заданої висоти для періоду від 21.03 до 21.09 кожного року.
Детальні розрахунки з інсоляції території, а також приміщень приведено в Посібнику для виконання розрахунково-графічних робіт з кліматології.
Рис. 5.5. Лінійка М. Тваровського
Застосовуючи цю лінійну або іншій пристрій можна побудувати конверт тіней за всю добу. На етапі попередньої оцінки варіантів забудови будуються тіни в 10, 12 і 14 годин і виявляється результуюча тінь. Результуюча тінь за коротким будинком буде трикутною, а за довгим будинком в вигляді трапеції. Потім для всієї території забудови підраховується сума всіх тіней і знаходиться коефіцієнт затіненості за формулою:
(5.1).
Де So - загальна площина території, вільна від будинків в межах червоної лінії забудови;
-
площа тіні за окремим будинком.
Рис. 5.6. Побудова контуру тіней від будинку (“конверт тіней”)
В останньому варіанті приймається забудова з меншим коефіцієнтом затінення. При детальному плануванні за межі постійної тіні виносяться місця відпочинку мешканців.