Виды солнечной радиации, попадающей на стены здания и внутрь помещения. Понятие и нормы инсоляции

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Московский  Государственный Областной Университет ФАКУЛЬТЕТ ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОГО ИСКУССТВА И НАРОДНЫХ РЕМЕСЕЛ КАФЕДРА Средового ДИЗАЙНА             Реферат   по дисциплине « Организация архитектурно-дизайнерской деятельности»   на тему: «Виды солнечной радиации, попадающей на стены здания и внутрь помещения. Понятие и нормы инсоляции»

 

 

 

 

    Выполнила: студентка  5 курса, группы 54ДС

Василенко Анастасия Игоревна

                       Проверила: Львова И.А.

Москва 2013

 

 
Содержание

Введение……………………………………………………………………...3

Основной источник энергии на Земле……………………………………3

 

Солнечная радиация

Виды Солнечной радиации………………………………………………..4

Отраженная солнечная  радиация. Альбедо………………………………5

Инсоляция…………………………………………………………………..6

Требования инсоляции  для жилых помещений и территорий………….6

Оптимизации инсоляции. Выбор ориентации здания…………………...8

Приращение тепла от солнца……………………………………………...9

Пассивная и активная системы солнцезащиты…………....………..…..10

 

Система «Бидуолл»……………………….………………………..……..10

 

Система «Скайлид»………………………………………………..……...10

 

Система «Стена Тромб-Мишель»………………………………..………11

 

Система «Скайтерм Хаус»……………………………………………….11

 

Заключение…………………………………….……………………………..13

Библиография…………………………………………………...

Приложение

 

 

 

 

 

 

Основным источником энергии на Земле для всего живого (растений, животных и человека) является энергия солнца. 

Солнце представляет собой  газовый шар радиусом 695300км (рис.1). Радиус Солнца в 109 раз больше радиуса Земли (экваториальный 6378,2км, полярный 6356,8км). Солнце состоит в основном из водорода (64%) и гелия (32%). На долю остальных приходится всего 4% его массы.

Солнечная энергия является основным условием существования биосферы и одним из главных климатообразующих факторов. За счет энергии Солнца воздушные массы в атмосфере непрерывно перемещаются, что обеспечивает постоянство газового состава атмосферы. Под действием солнечной радиации испаряется огромное количество воды с поверхности водоемов, почвы, растений. Водяной пар, переносимый ветром с океанов и морей на материки, является основным источником осадков для суши. В связи с тем, что Земля окружена сплошной оболочкой атмосферы, солнечные лучи, прежде чем достичь поверхности земли, проходят всю толщу атмосферы, которая частично отражает их, частично рассеивает, т.е. изменяет количество и качество солнечного света, поступающего на поверхность земли (рис.2).

Выделяют три вида солнечной радиации: прямая, рассеянная и суммарная. 
 
        ПРЯМАЯ СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ S –радиация, поступающая от Солнца в атмосферу и затем на земную поверхность в виде пучка параллельных лучей. Ее интенсивность измеряется в калориях на см² в минуту. Она зависит от высоты солнца и состояния атмосферы (облачность, пыль, водяной пар). При прохождении потока прямой солнечной радиации через атмосферу происходит его ослабление, вызванное поглощением (около 15 %) и рассеянием (около 25 %) энергии газами, аэрозолями, облаками.

Поток прямой солнечной радиации, падающий на горизонтальную поверхность называют инсоляцией  S=S sin ho – вертикальная составляющая прямой солнечной радиации.  
S – количество тепла, получаемого перпендикулярной к лучу поверхностью,  
ho – высота Солнца, т.е. угол, образованный солнечным лучом с горизонтальной поверхностью.  
 
 
 
 
Рис. 2. Путь солнечного луча в атмосфере при разной высоте Солнца 

РАССЕЯНАЯ РАДИАЦИЯ D – часть солнечной радиации в результате рассеяния атмосферой уходит обратно в космос, но значительная ее часть поступает на Землю в виде рассеянной радиации. Максимум рассеянной радиации + 1 ккал/ см²/мин. Отмечается при чистом небе, если на нем высокие облака. В пасмурные дни она является единственным источником энергии в приземных слоях атмосферы.

СУММАРНАЯ РАДИАЦИЯ Q -  общее количество тепла, поступающего на земную поверхность в виде прямой и рассеянной солнечной радиации Q= S+ D. Величина суммарной радиации зависит от высоты солнца над горизонтом, продолжительности дня, от количества и формы облаков, прозрачности атмосферы. Она зависит от географической широты, высоты над уровнем моря, прозрачности атмосферы и облачности. В горных районах распределение солнечной радиации очень сложный процесс, потому что ее величина определяется также еще экспозицией и крутизной склонов. Распределение суммарной радиации представлено для равнин и предгорий с абсолютными высотами до 600 м. 
Количество суммарной радиации уменьшается от экватора к полюсам, поскольку количество радиации, достигла земной поверхности, зависит от угла падения лучей, т.е. от широты местности. На всей территории России, кроме некоторых районов Средней Азии , юга Восточной Сибири и Дальнего Востока , зимой преобладает рассеянная радиация, летом — прямая солнечная радиация.

 

 

 

 Отраженная солнечная  радиация. Альбедо. Суммарная радиация, дошедшая до земной поверхности, частично отражаясь от нее, создает отраженную солнечную радиацию (RK), направленную от земной поверхности в атмосферу. Значение отраженной радиации в значительной степени зависит от свойств и состояния отражающей поверхности: цвета, шероховатости, влажности и др. Отражательную способность любой поверхности можно характеризовать величиной ее альбедо (Ак), под которым понимают отношение отраженной солнечной радиации к суммарной. Альбедо обычно выражают в процентах: А = %. Наблюдения показывают, что альбедо различных поверхностей изменяется в сравнительно узких пределах (10...30 %), исключение составляют снег и вода.

Солнце, как источник излучения, обладает многообразием испускаемых  волн. Потоки лучистой энергии по длине  волн условно делят на коротковолновую (X < 4 мкм) и длинноволновую (А. > 4 мкм) радиацию. Потоки солнечного излучения (S, D, RK) относятся к коротковолновой радиации, а излучение Земли (£3) и атмосферы (Еа) — к длинноволновой.

Интенсивность солнечной  радиации при облачном небе зависит  от степени 
облачности, которая чрезвычайно переменчива, поэтому мгновенные значения 
солнечной радиации при облачном небе непредсказуемы. Меры по регулированию солнечной радиации основаны на максимальной (или близкой к максимальной) интенсивности солнечного излучения, которому подвергается здание и которое возможно лишь в ясную погоду, следовательно, обсуждение солнечной радиации в пасмурные дни выходит за пределы тематики данного 
вопроса. 

При проектировании зданий световой климат местности должен учитываться  при создании не только нормальных условий для освещения, но и архитектурной  композиции, он имеет также технико-экономическое  значение (устройство светопроемов, фонарей, эксплуатационные расходы, связанные с расходами на отопление и т.п.).

 

При реконструкции зданий условия солнечной радиации т.е. инсоляции остаются прежними, однако, этот фактор необходимо проверить, поскольку дополнительная застройка (устройство пристроек, надстроек этажей, строительство новых зданий и в связи с этим уменьшение разрывов между зданиями и т.д.) может привести к изменению освещенности.

 

 Инсоляция (от латинского – выставляю на солнце)— это облучение прямыми солнечными лучами (солнечной радиацией). В различных районах страны (регионах мира) контрастность и величина инсоляции разные. Следует иметь в виду, что обычное стекло, хорошо пропуская видимую и инфракрасную части солнечного спектра, в меньшей степени пропускает коротковолновые ультрафиолетовые лучи (длиной волны до 400 нм), имеющие большое оздоровительное значение. Поэтому в помещениях, где необходимо воздействие оздоровительной инсоляции, применяют специальное увилевое стекло.

 

Тепловое воздействие  инсоляции может вызывать перегрев помещений (в южных районах). Перегрев с повышенной влажностью вызывает ухудшение  самочувствия людей и значительно  снижает их работоспособность. Оптимальный  инсоляционный режим достигается  путем обеспечения прямого солнечного облучения в необходимом количестве и в заданное время. Продолжительность инсоляции в течение суток для каждой местности определяется временем видимого движения солнца по небосводу. Траектория движения солнца и период суточной инсоляции для каждой географической широты и каждого времени года различны: в северных районах траектория более пологая и протяженная, в южных — более крутая и короткая. Годовая продолжительность астрономической инсоляции на всех широтах одинакова и равна 4380 часов. Однако на экваторе всегда равна 12 часам. На полярном круге короткий 24-часовой полярный день.

 

Требования по нормативному времени инсоляции могут зависеть от местного законодательства, от некоторых  примечаний в нормативных документах ( историческая застройка, центр города и т.д. Вопросы инсоляции жилых помещений и территорий регламентируются в различных нормативных документах: СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания.», СНиП 2.07.01-89* «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений.», СП 30-102-99 «Планировка и застройка территорий малоэтажного жилищного строительства.» и СанПиН 2.2.1/2.1.1/1076-01 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий.», СанПин 2.2.1/2.1.1.1278—03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий». В этих документах требования по инсоляции могут отличаться.

 

Инсоляцию следует обеспечить для одной жилой комнаты, 1-3-комнатных и 2 жилых комнат, 4-х и более комнатных квартир непрерывную продолжительность инсоляции. Ранние утренние и поздние вечерние пологие лучи пересекают значительно большой слой атмосферы, чем лучи из положения солнца в зените, и их слабое оздоровительное воздействие может не учитываться. В соответствии с нормами для районов южнее 600с.ш. в инсоляционный расчет не принимаются первый и последний часы на восходе и закате солнца, а для районов севернее 600с.ш. - первые и последние 1,5 часа.

 

Самый длинный период инсоляции  на севере («вечный день») - 13-16 часов  в сутки в летнее время, однако интенсивность инсоляции здесь  невелика, так как и летом, траектория солнечного пути в этих районах пологая. В средней полосе летом самая  продолжительная инсоляция 12 - 14 часов, а в южных районах 10 - 12 часов. Данные о продолжительности инсоляции относятся к точке под открытым небосводом и являются теоретически максимальными. В действительности затеняющие факторы (застройка, выступающие элементы зданий) значительно сокращают теоретический суточный период инсоляции.

 

Требования к инсоляции  жилых зданий: продолжительность  инсоляции в жилых зданиях  должна быть обеспечена не менее чем  в одной комнате 1-3-комнатных квартир  и не менее чем в двух комнатах 4-х и более комнатных квартир. Допускается прерывистость продолжительности инсоляции, при которой один из периодов должен быть не менее 1часа. При этом суммарная продолжительность нормируемой инсоляции должна увеличиваться на 0,5 часа соответственно для каждой зоны. Санитарные нормы допускают снижение продолжительности инсоляции на 0,5 часа для северной и центральной зон в двухкомнатных и трехкомнатных квартирах, где инсолируется не менее двух комнат, и в многокомнатных квартирах (четыре и более комнаты), где инсолируется не менее трех комнат, а также при реконструкции жилой застройки, расположенной в центральной, исторической зонах городов, определенных их генеральными планами развития.

 

 Солнечные лучи создают  комфортные условия для нахождения  в помещениях людей, они убивают болезнетворных микробов, препятствуют развитию плесени и т.д. Время инсоляции – величина, нормируемая строительными и санитарными нормами для помещений и территорий. Нормирование времени инсоляции напрямую отражается на плотности застройки. Чем меньше нормируемое время инсоляции - тем плотнее допускается застройка. При реконструкции и при строительстве новых строений, нормы требуют выполнения условий инсоляции, как для объектов существующей застройки, так и для возникающих новых градостроительных объектов. Кроме инсоляции, критериями, определяющими минимальные расстояния между зданиями и сооружениями являются: пожарные требования, специфические требования (взрывоопасности и или другой опасности, если рядом есть специфические предприятия), возможность поезда пожарных машин и машин обслуживания, нормативные требования по естественной освещенности. Чаще всего, самым серьезным препятствием для возведения здания перед носом обычного жителя - являются нормативные требования по времени инсоляции помещений и территорий. Расчет по инсоляции имеет четкий физический смысл и поддается точной формализации. Пожарные и обслуживающие проезды между зданиями, как правило, не велики и позволяют относительно ближе приближать новые объекты. К сожалению, требования по естественной освещенности немного утрачивают свои сдерживающие позиции. Физический смысл данного расчета достаточно сложный – его трудно прочувствовать. В расчете могут быть заложены фасады зданий с хорошими светоотражающими поверхностями, а на деле потом могут это забыть, и покрыть поверхности чем-то другим или не следить за поддержанием нужного состояния поверхностей.

Существуют два способа  расчета времени инсоляции: в  ручную (с помощью инсоляционного графика) и автоматизировано (с помощью специализированных компьютерных программ). Разумеется, компьютерный способ позволяет быстрее и точнее проводить расчеты, что очень важно в условиях уплотненной застройки. Ручной способ позволяет выполнять расчеты, не претендующие на высокую точность. Компьютерные программы позволяют учитывать нюансы застройки, выполнять и контролировать ввод исходных данных.

Одним из первоначальных методов  оптимизации инсоляции является выбор ориентации здания и его  расположения в системе застройки. Это сложная задача, так как  кроме инсоляционных требований, следует учитывать назначение помещений, климатические особенности района строительства и условия уже сложившейся городской застройки. Прежде всего, ориентацию зданий, располагаемых в северных районах, следует выбирать так, чтобы помещения получили максимум инсоляции. В южных районах, наоборот, следует избегать тех ориентаций, при которых перегрев будет максимальным. В отношении инсоляции все помещения гражданских зданий можно разделить на две группы: