Шпаргалка по "Инженерное обеспечение дизайна"

- Прибрежные территории - более 8,5 м/с - с прямой береговой линией, равномерной розой ветров и немногочисленными заграждениями (шероховатость 1-го класса). Ветровые ресурсы возрастают если преобладают ветры, дующие с моря, а также на мысах и участках суши, выступающих в море, и уменьшаются, приближаясь к классу 2 при преобладании ветров, дующих с суши

- Открытые крупные водоёмы - более 9 м/с - шероховатость 0 класса, характерная для водных акваторий, удаленных на расстоянии более 10 км от береговой линии

- Холмы и горы - более 11,5 м/с - этот класс соответствует 50%-ному завышению силы ветра, что характерно для вершины одиночного симметричного холма высотой 400 м с диаметром основания 4 км. Реальное увеличение скорости ветра зависит от величины холма.

5. Виды солнечной  радиации, попадающей на стены  здания и внутрь помещения

Солнечной радиацией называется поток лучистой энергии солнца, идущий к поверхности земли. На земле эта энергия превращается главным образом в тепловую энергию. Солнечная радиация имеет огромное значение для самых разнообразных процессов и явлений, совершающихся на земле и в её атмосфере. Без солнечного тепла и света жизнь на земле была бы невозможной. Солнечная радиация является главной причиной самых разнообразных явлений погоды и изменений её. Оказывает влияние она и на сооружения, в том числе искусственные.

Климатология выделяет три вида солнечной радиации: прямую, рассеянную, суммарную.

Прямая солнечная радиация – лучистая энергия, поступающая непосредственно от солнца на земную поверхность в виде параллельных лучей (без рассеянной радиации). Интенсивность прямой солнечной радиации зависит от высоты солнца над горизонтом, прозрачности воздуха, облачности, высоты места над уровнем моря. Дневной ход прямой солнечной радиации выглядит следующим образом. Поступление этой радиации в безоблачную погоду начинается со времени восхода солнца. С возрастанием его высоты над горизонтом, интенсивность прямой солнечной радиации быстро увеличивается. Наибольшая интенсивность прямой солнечной радиации наблюдается в полдень. В тёплое время года в околополуденные часы очень часто наблюдается прекращение роста и даже небольшое понижение интенсивности радиации. Это явление вызывается значительным уменьшением прозрачности воздуха вследствие переноса вверх водяного пара и пыли при помощи восходящих токов, наиболее сильно развивающихся в околополуденные часы. После полудня, с уменьшением высоты солнца над горизонтом, интенсивность прямой солнечной радиации постепенно падает и прекращается с заходом солнца.

На интенсивность прямой солнечной радиации в сильной степени влияет облачность. Облака верхнего яруса – перистые и перисто-слоистые, как лёгкие и прозрачные, начинают пропускать радиацию при высотах солнца над горизонтом больше 15–20° . Более плотные облака среднего яруса – высокослоистые и высококучевые – начинают пропускать солнечную радиацию только при высотах солнца около 40° и выше. Наиболее плотные облака нижнего яруса – слоисто-кучевые и слоисто-дождевые – прямой солнечной радиации не пропускают, за исключением разорванно-слоистых, которые пропускают её при высоте солнца около 50° и выше.

Интенсивность прямой солнечной радиации зависит также от высоты места над уровнем моря. С возрастанием высоты уменьшается мощность атмосферы и увеличивается её прозрачность вследствие убыли водяного пара и пыли. Поэтому интенсивность прямой солнечной радиации с увеличением высоты растёт и стремится к своему предельному значению – 1,37 кВт/м2, которое наблюдается у верхних пределов атмосферы.

Рассеянная радиация - поступает на земную поверхность от небесного свода вследствие рассеивания солнечных лучей атмосферой и облаками. Рассеянный свет, поступающий от небесного свода, создаёт вместе с прямым солнечным светом дневное освещение. В пасмурную погоду, когда прямой солнечный свет не достигает поверхности земли, освещение создаётся рассеянным светом. В тени действует только рассеянный свет. Последний создаёт освещение и в сумерки. Тепловое действие рассеянной радиации определяется её интенсивностью. Интенсивность рассеянной радиации измеряется количеством энергии излучения поступающей на единицу площади в единицу времени. Иногда для сравнения рассеянную радиацию определяют в процентах от прямой солнечной радиации.

Интенсивность рассеянной радиации зависит от ряда факторов: высоты солнца над горизонтом, облачности, прозрачности воздуха, высоты места над уровнем моря. В ясную погоду, после восхода солнца интенсивность рассеянной радиации так же, как и интенсивность прямой радиации, увеличивается. Наибольшая интенсивность рассеянной радиации наблюдается в полдень. В тёплое время года эти полуденные значения рассеянной радиации составляют в умеренных широтах около 25 % от прямой солнечной радиации, падающей на 1 м2 горизонтальной поверхности. Таким образом, тепловой эффект, производимый рассеянной радиацией, будет значительно меньше эффекта, создаваемого действием прямой солнечной радиации. При облачной погоде рассеянная радиация значительно больше, чем при ясной погоде.

Интенсивность рассеянной радиации зависит также от прозрачности воздуха. Большая прозрачность уменьшает рассеянную радиацию, так как в атмосфере в этом случае содержится меньше рассеивающих частиц. Наоборот, при плохой прозрачности воздуха, даже при безоблачном небе, рассеянная радиация значительно возрастает.

Рассеянный свет богат химически активными лучами – синими, фиолетовыми и ультрафиолетовыми.

Суммарная солнечная радиация — это общее количество тепла, поступающего на земную поверхность в виде прямой и рассеянной солнечной радиации. Величина суммарной радиации зависит от высоты солнца над горизонтом, продолжительности дня, от количества и формы облаков, прозрачности атмосферы.

Получая и поглощая солнечную энергию, земная поверхность нагревается и сама начинает излучать тепло. Это тепло, в значительной степени поглощаемое содержащимися в воздухе водяным паром, углекислым газом и облаками, согревает атмосферу, которая также становится источником излучения тепла. Таким образом, на земле возникает два потока тепла. Один из них направлен от земной поверхности вверх, в атмосферу, другой — из атмосферы вниз, к земной поверхности. И днём и ночью земная поверхность теряет тепло. Днём оно с избытком восполняется солнцем. Ночью теряемое тепло не компенсируется, и это приводит к понижению температуры земной поверхности и прилегающего к ней воздуха. Большие потери тепла земной поверхностью через излучение являются причиной возникновения заморозков на почве и в воздухе.

Солнечная радиация, нагревая стены жилых и промышленных зданий, может оказывать на них как благоприятное, так и неблагоприятное воздействие. В зимний период в районах с умеренным и суровым климатом такой нагрев будет повышать температуру воздуха внутри отапливаемых и неотапливаемых помещений, создавая тем самым более благоприятные условия для работы и отдыха людей. В районах с жарким климатом в летний период времени нагрев стен будет, наоборот, создавать повышенную, неблагоприятную для работы и отдыха людей температуру.

Воздействие прямой солнечной радиации приводит к неравномерному нагреву частей сооружений, в том числе отдельных частей пролётных строений и опор мостов, их элементов. Особенно сильно нагреваются обращённые к солнцу поверхности металлических пролётных строений.

Неравномерный нагрев обусловливает перепад температур в элементах сооружений. В статически неопределимых системах, а также в условиях стеснённых деформаций перепад температур ведёт к появлению напряжений, называемых температурными. Эти напряжения в элементах сооружений, суммируясь с напряжениями от постоянных и временных нагрузок, могут создавать наиболее неблагоприятные сочетания и должны учитываться при расчётах таких элементов на прочность и устойчивость. Нагрев в весенний и осенний периоды обращённых к солнцу боковых поверхностей бетонных и железобетонных элементов пролётных строений и опор мостов при близких к 0°С отрицательных температурах воздуха может обусловливать дополнительные переходы температуры бетона через 0°С со всеми вытекающими из этого неблагоприятными последствиями.

Воздействие солнечной радиации на конструкции с содержанием органических веществ (например, резиновые опорные части, деревянные конструктивные элементы), а также на железобетонные конструктивные элементы пролётных строений и опор мостов, соединённые клеями на основе синтетических смол, приводит к ускоренному старению материалов этих конструкций, к снижению их прочностных и деформативных свойств.

Необходимый минимум солнечной радиации и солнечного сияния, обеспечивающий комфортные условия для производственной деятельности и отдыха человека, складывается из требуемой освещённости жилых и рабочих помещений, количества потребной для человеческого организма ультрафиолетовой радиации. Исходя из этих требований принимают архитектурно-планировочные решения, т. е. выбирают тип жилого или производственного здания, определяют его расположение в планировочной системе района, микрорайона, его ориентацию по сторонам горизонта, определяют ориентацию производственных помещений, жилых комнат, спален, кухонь. При избытке поступающей солнечной радиации предусматривают устройство лоджий, жалюзи, тентов, ставень и т.п.

При теплотехнических расчётах температуры воздуха внутри помещений учитывают количество приходящей прямой солнечной радиации, количество радиации, отражаемой и поглощаемой зданием. Подбирая соответствующие материалы для ограждающих конструкций зданий, окрашивая их в нужные цвета, т. е. меняя альбедо стен, изменяют величину радиации, поглощаемую стеной, а следовательно, уменьшают или увеличивают нагрев стен солнечным теплом.

Солнечную радиацию косвенным путём учитывают в расчётах пролётных строений и опор мостов, а также других сооружений на температурные воздействия. Косвенным путём потому, что к настоящему времени методы расчёта упомянутых конструкций с учётом показателей солнечной радиации ещё не разработаны до уровня, позволяющего включить их в нормы проектирования. В разработанных методиках учёт солнечной радиации, дополнительно нагревающей обращённую к солнечным лучам поверхность элемента, заменяют учетом перепада температур, возникающего в результате такого неравномерного облучения элемента солнечными лучами. Значения же перепадов температуры для различных конструкций пролётных строений и опор мостов, помещённые в “Рекомендации по расчёту температурных и усадочных воздействий на пролётные строения мостов”, а также в главу СНиП “Мосты и трубы”, получены главным образом на основании результатов натурных наблюдений.

7. Величина «ветровой  тени» за одиночной преградой

Ветровая тень

1) пространство, находящееся  на подветренной (по отношению  к преобладающим в данной местности ветрам) стороне какого-либо горного хребта, отдельной вершины, дюнной гряды и т.п., характеризующееся резким уменьшением скорости ветра

2) расстояние от лесного  насаждения с наветренной и заветренной стороны, в пределах которого наблюдается снижение скорости ветра.

Аэрация жилой застройки. Суть рассматриваемого процесса заключается во взаимодействии движущегося потока воздуха и неподвижных преград в виде зданий, элементов благоустройства, озеленения, а также застройки в целом.

В зависимости от сочетания с другими основными климатическими факторами (температура воздуха и излучающих поверхностей, влажность воздуха) ветер влияет на формирование микроклимата пространства жилой застройки (пространства между зданиями), что имеет существенное значение при размещении отдельных элементов жилой территории (детских площадок, пешеходных трасс, стоянок автомобильного транспорта, загрязняющего атмосферу вредными выбросами, и пр.). Сильный ветер оказывает влияние на образование снеговых заносов и пылевых отложений на жилой территории. Таким образом, вопросы аэрации жилой территории неразрывно связаны с приемами планировки и застройки, принципами озеленения и благоустройства, типами и конструкциями зданий. Наиболее актуальна проблема ветро- и снегозащиты жилой застройки для районов Севера.

Все мероприятия по регулированию ветрового режима должны быть направлены на смягчение микроклимата, в первую очередь на участках детских дошкольных учреждений и школ, в зонах отдыха, на основных пешеходных путях. Одним из наиболее эффективных приемов ветрозащиты жилой территории является устройство специальных ветрозащитных экранов, т.е. специальных жилых зданий, располагающихся по наветренным границам застраиваемой территории. Такие экраны должны иметь достаточную протяженность, повышенную этажность, специфическую объемно-планировочную структуру.

Размер «ветровой тени» — пространства с зонами затишья и ослабленными потоками воздуха, образуемого с подветренной стороны здания, — составляет 4—6 высот такого здания. При этом полное восстановление первоначальной скорости ветра наблюдается за зданием на расстоянии 10 высот. Протяженность корпуса должна быть не менее 8 его высот. Из-за сравнительно небольших размеров «ветровой тени» на жилых территориях необходимо применять многократную постановку ветрозащитных экранов по глубине застройки, создавая так называемые аэродинамические группы. Глубина аэродинамической группы определяется размерами основного ветрозащитного здания и равна 11-12 его высотам. Высота здания вторичной защиты должна быть не менее 0,8 высоты здания первичной защиты. В определенной степени на регулирование ветрового режима защищаемой территории влияет конфигурация основного ветрозащитного здания. Существенную роль в увеличении «ветровой тени» могут играть такие элементы здания, как крыша специального профиля, карниз с увеличенным выносом в развитые торцы, плоскости которых имеют специальный угол поворота относительно продольной оси корпуса.

Здание, встречающее ветровой поток, создает позади «ветровую тень» (затишье) в пределах 3-8 высот здания Н. Для защиты территории здания должны размещаться не дальше 5 Н друг от друга, а для аэрации — на большем расстоянии.

Ветер в условиях песчаной пустыни, как правило, летом горячий, сухой и пыльный, а зимой холодный. Поэтому одним из основных требований при архитектурно-планировочной организации жилой застройки городов пустыни является ветро-пыле-защита. При сильных пыльных бурях большое количество пыли будет проходить над городской территорией, что обусловливает определенные приемы архитектурно-планировочной организации жилой территории, в том числе:

- создание непрерывной системы преград ветровому потоку в виде застройки и озеленения

- членение больших по размерам открытых пространств посадками зеленых насаждений и элементами благоустройства. Максимальный размер открытых пространств не должен превышать 8-10 высот застройки

- размещение дошкольных учреждений предпочтительно в структуре жилых групп;