Валов В.М. Введение в специальность. Проектирование зданий

Подождите немного. Документ загружается.

где

n и

n – соответственно количество «лучей» по графику III и по графику

II. В случае нескольких световых проемов

n и

n определяются отдельно для

каждого проема, затем произведения

n и

n суммируются.

Среднее значение геометрического к.е.о.

ср

при верхнем освещении на

линии пересечения условной рабочей поверхности и плоскости характерного

вертикального разреза помещения определяется из соотношения

()

вNвввср

/...

321

εεεεε

++++= , (2.27)

где N – количество расчетных точек;

1в

2в

3в

, …,

вN

– геометрические

к.е.о. в расчетных точках.

Среднее значение к.е.о.

ср

при верхнем и боковом освещении оп-

ределяют по формуле

()

/...

2/1321

−

+++++=

−

eeeee

NNср

. (2.28)

Расчет геометрического к.е.о. при боковом естественном освещении по-

мещений

по графикам А. М. Данилюка имеет свою последовательность:

- график I накладывается на чертеж поперечного разреза помещения (рис.

2.26, а), центр О графика I совмещается с расчетной точкой A, а нижняя линия

графика – с уровнем рабочей поверхности;

- подсчитывается количество «лучей»

по графику I, проходящих через

поперечный разрез светового проема;

- отмечается номер полуокружности на графике I, которая проходит через

точку

C – середину светопроема;

- график II накладывается на план помещения таким образом, чтобы его

вертикальная ось и горизонталь, номер которой соответствует номеру концен-

трической полуокружности, проходили через точку

(рис. 2.26, б);

- подсчитывается количество «лучей»

n по графику II, проходящих че-

Рис. 2.26. Определение числа проходящих лучей: а – n

и n

– через световой проем

в стене при боковом освещении; б – n

и n

– через световой проем в перекрытии при

верхнем освещении

рез световой проем на плане помещения в расчетную точку A;

- определяется геометрический к. е. о. по формуле

01,0 nn ⋅

При верхнем освещении порядок определения геометрического к.е.о.

остается тем же, но на чертеж поперечного разреза помещения накладывается

график III и берется отсчет

n , а на чертеж продольного разреза помещения

накладывается график II и берется отсчет

n . Геометрический к. е. о. оп-

ределяется по формуле

01,0 nn

⋅

Инсоляция. Организация естественного освещения помещений неизбеж-

но связана с организацией и регулированием воздействий солнечных лучей на

человеческий организм и функционально-технический процесс. Инсоляция

(облучение помещений солнечными лучами) и естественное освещение – важ-

ные компоненты микроклимата квартиры. Лучистая энергия солнца имеет ог-

ромное биологическое, биохимическое, физиологическое, бактерицидное, теп-

ловое, психологическое и общесанитарное значение. Поэтому совершенно не-

обходимо, чтобы лучи солнца проникали через световые проемы в жилые

комнаты и облучали их.

Обмен веществ, дыхание, кровообращение, синтез витаминов, работа эн-

докринных желез и кроветворных органов теснейшим образом связаны с дей-

ствием света. Режим освещения служит важнейшим фактором в образовании

суточного режима закономерного чередования периодов покоя и активности.

Вместе с тем установлено, что при длительной недостаточности солнечного

освещения ослабляются защитные силы организма, нарушается обмен, разви-

ваются явления солнечного голодания (авитаминоз, рахит и др.). Особое ги-

гиеническое значение имеют антирахитное и бактерицидное действия ультра-

фиолетовой части спектра.

Длительность инсоляции жилых помещений (и территорий жилых ком-

плексов) регламентирована нормами в зависимости от климатических условий

района строительства (табл. 2.2). Помимо требований к продолжительности

инсоляции вводятся нормы ориентации квартир, которые используются для

правильной компоновки планов типовых жилых домов.

Таблица 2.2

Характеристика инсоляции жилых помещений [33]

Зона территории

страны

Географическая

широта

Контрольный пери-

од продолжитель-

ности инсоляции

Продолжительность

инсоляции, ч

Северная Севернее 58˚ с.ш. С 22 апреля по 22

августа

Умеренная 58”-48˚ С 22 марта по 22

сентября

2,5

Южная Южнее 48˚ С 22 февраля по22

октября

Условия инсоляции зависят от ориентации окон квартир по сторонам

горизонта, планировки дома, его положения и ориентации. По отношению

к сторонам света здания могут занимать три основные ориентации: мери-

диональная, при которой здание своей продольной осью параллельно на-

правлению север – юг; широтная, при которой эта ось параллельна на-

правлению запад– восток; диагональная, при которой продольная ось на-

правлена под углом к основным направлениям. На рис. 2.27 показаны сек-

торы неблагоприятной ориентации квартир. Ориентация окон жилых ком-

нат на северную часть горизонта в пределах от СВ до СЗ признана недо-

пустимой для односторонних квартир. В двухсторонних квартирах на ука-

занную часть горизонта допускается ориентировать часть комнат. На за-

падную часть горизонта в пределах от ЮЗ до ЗСЗ окна жилых комнат в

южных районах можно ориентировать только при обязательном примене-

нии эффективной наружной солнцезащиты. При этом оговаривается, что

солнцезащита жилых комнат и кухонь желательна также и при ориентации

их на другие стороны горизонта, за исключением северной.

Инсолироваться должно не менее одной жилой комнаты в одно-, двух-

и трехкомнатных квартирах, не менее двух комнат – в квартирах из четы-

рех и более комнат. Предпочтительность южной ориентации объясняется

хорошей инсоляцией комнат зимой и в прохладные сезоны, а в южных

районах простотой защиты в жаркий летний так называемый перегревный

сезон, так как почти отвесные лучи легко задерживаются выступающими

элементами дома (козырьками, балконами, лоджиями и др.).

Инсоляция может оказывать и отрицательное влияние на жизнедея-

тельность людей. В летнее время в южных районах инсоляция может вы-

звать перегрев помещения, что в сочетании с повышенной влажностью

ухудшает самочувствие людей. Особенно это вредно в производственных

помещениях с большими тепловыделениями (горячие цехи, котельные, ва-

рочный зал кухни и др.). Перегрев помещений при воздействии инсоляции

Рис. 2.27. Секторы неблагоприятной ориентации жилых помещений А –

севернее 58

с.ш.; Б – в диапазоне 48-58° с.ш.; В и Г – южнее 48

с.ш.; а, б

и в – недопустимые секторы для меридиональных домов, для условий ре-

конст

ру

кции и сложных г

адост

оительных сит

аций

а) б) в) г)

объясняется проявлением «парникового эффекта»: солнечная радиация,

поступающая на поверхность оконного стекла – коротковолновая. Эта ра-

диация хорошо проникает внутрь здания. Она поглощается поверхностями

внутри здания, и они становятся низкотемпературными теплоисточниками.

Радиация этих источников – длинноволновая, для которой стекло непро-

зрачно, в результате это тепло остается внутри здания, вызывая повышение

температуры.

Методы учета экранирования пространства при расчетах инсоляции

классифицируются по геометрическому признаку на методы центрального,

ортогонального и косоугольного проектирования [23]. Все эти методы

геометрического и графического типов (таблицы, графики и диаграммы)

разработаны для геометрического расчета азимутов и относительных длин

теней и солнечных пятен при построении их конвертов (рис. 2.28) [9];

Рис. 2.28. Суточный ход инсоляции животноводческого здания с двухсторонним

остеклением: а, б, в – 21 – 22 июня; г, д, е – 21 – 22 декабря; 1 – неинсолируемая

площадь; 2 – суточная (разовая) площадь инсоляции от всех окон; 3 – суточная

(двойная) площадь инсоляции от всех окон; 4 – суточная площадь инсоляции окна

весьма «многодельны», но достаточно точны, наглядны и при использова-

нии компьютерной техники их теоретическая и практическая значимость

может быть заметно повышена.

Мероприятия по регулированию инсоляции и солнцезащите делятся

на четыре группы: градостроительные, архитектурно-планировочные, кон-

структивные солнцезащитные устройства, технические:

- первая группа объединяет мероприятия и средства, относящиеся к

особенностям планировки и застройки населенных мест, т.е. формирова-

нию инсоляционной среды на генеральном плане с четким функциональ-

ным и санитарно-гигиеническим зонированием территории;

- вторая группа включает архитектурные возможности по организации

инсоляционного режима внутренней среды зданий и сооружений при эф-

фективном использовании предоставленных возможностей от внедрения

градостроительных мероприятий первой группы;

- третья группа включает использование средств регулирования сол-

нечной инсоляции и защиты архитектурно-конструктивного характера: за-

теняющие и экранирующие элементы архитектурных объектов, солнцеза-

щитные устройства в оболочке зданий, солнцезащитные элементы для тер-

ритории, ограждающие светопрозрачные конструкции с избирательной

светопроницаемостью;

- четвертая группа объединяет средства технического характера по

обеспечению искусственного микроклимата.

2.7.Элементы звукоизоляции и архитектурной акустики

При колебании тела, находящегося в воздушной среде, прилегающие

к нему частицы воздуха также приходят в колебательное состояние. Звуко-

вые волны представляют собой чередующиеся одна за другой области уп-

лотнения и разряжения. В воздухе и жидкостях образуются только про-

дольные волны. Пространство, в котором распространяются волны, назы-

вается звуковым полем. Отношение скорости звука

к частоте колебаний

определяет длину звуковой волны f

сс

[3].

В твердых средах возникают продольные и поперечные волны, в ко-

торых колебания частиц среды происходят перпендикулярно к направле-

нию распространения волны. В тонких конструкциях, когда толщина кон-

струкции меньше 1/6 длины волны, образуются так называемые изгибные

волны. Скорость распространения этих волн зависит от частоты колеба-

ний. Они оказывают большое влияние на передачу звука по конструкциям.

Избыточное давление в звуковой волне по отношению к атмосферному

давлению называется звуковым давлением Р, оно измеряется в Па.

Частота колебаний, при которой колебательный процесс вызывает

ощущение звука, находится в пределах от 20 до 20000 Гц (рис. 2.29). Коле-

бания с частотой ме-

нее 20 Гц называются

инфразвуком, а с час-

тотой выше 20000 Гц

– ультразвуком и

ухом человека не вос-

принимаются.

Интенсивность

или сила звука I оп-

ределяет количество

звуковой энергии, по-

ступающей в 1с на

1м

площади, перпен-

дикулярной к направ-

лению распростране-

ния звука. За единицу

силы звука принят

Вт/м

. Ухо человека в

состоянии оценивать

не абсолютные, а от-

носительные измене-

ния звукового давле-

ния или силы звука. В

акустических расче-

тах обычно исполь-

зуются относитель-

ные единицы – деци-

белы (дБ). Величина

силы звука I, отнесенная к пороговой силе звука

−

=J Вт/м

(наи-

меньшее значение, при котором звук начинает восприниматься ухом), на-

зывается уровнем силы звука

/lg10 IIL

В плоскости или сферической волне уровень силы звука L пропор-

ционален квадрату звукового давления Р (Па), т.е.

/lg20/lg10 PPPPL == , где

P – пороговое звуковое давление, рав-

ное

102

−

⋅ Па.

Шум – это всякий нежелательный для человека звук. Причины шума в

здании: внутренние – инженерное и сантехническое оборудование; внеш-

ние – транспорт, промышленное предприятие и др. Различают шумы воз-

душные, распространяющиеся в воздушной среде, и ударные, которые рас-

пространяются в твердых телах вследствие механического воздействия на

них (рис. 2.30).

Рис. 2.29. Распределение источников шума по

ур

овням зв

кового

авления и частотам

[

]

Для борьбы с шумом используются следующие методы: а) борьба в

источнике возникновения шума; б) звукопоглощение; в) звукоизоляция.

Наиболее радикальный метод борьбы с шумом – борьба в источнике. Од-

нако это не всегда возможно и, кроме того, часто выходит за пределы ком-

петенции инженеров-строителей.

Борьба с шумом путем звукопоглощения основывается на следующем.

Звуковые волны, излучаемые источником, достигают ограждающих по-

верхностей и, отражаясь от них, снова распространяются в воздухе поме-

щения. Энергия отраженных звуковых волн Е

будет меньше энергии па-

дающих звуковых волн Е

, так как часть энергии поглощается при распро-

странении звука в воздухе и в материале ограждающих конструкций, а

также передается через них. Отношение поглощенной звуковой энергии к

падающей называется коэффициентом звукопоглощения:

()

пп

ЕЕЕ /

−=

При многократных отражениях звуковых волн в помещении устанав-

ливается звуковое поле с определенными уровнями звукового давления,

обусловленными энергией прямых и отраженных звуковых волн. Чем

Рис. 2.30. Распространение в здании воздушного (а) и ударного (б) шума:

1 и 3 – прямым; 2 и 4 – косвенным путем

Рис. 2.31. Схема передачи звуковой энер-

гии через конструкцию:

1 – звуковая

энергия, падающая на конструкцию;

2 –

отраженная звуковая энергия;

3,5 – энер-

гия, излучаемая колеблющейся конструк-

цией в смежные помещения;

4 – энергия

структурного шума;

6 –энергия, транс-

формирующаяся в тепловую;

7 – звуко-

вая энергия, прошедшая через поры и не-

плотности;

8 – суммарная звуковая энер-

гия, прошедшая через конструкцию

больше

, т.е. чем больше будет звукопоглощение в помещении, тем

меньше будет уровень звукового давления. Однако за счет звукопоглоще-

ния уровень звукового давления удается уменьшить всего на 6–8 дБ. Зна-

чительно большие результаты достигаются с помощью звукоизоляции.

Характер передачи звуковой энергии и ее виды представлены на рис.

2.31. Изоляция от воздушного шума без учета косвенной передачи звука, а

также передачи звука через поры и неплотности равна )

1lg(10

. При

01,0=

величина 20=

дБ. Такую незначительную звукоизоляцию име-

ют двери между комнатами. Для обеспечения достаточно высокой звуко-

изоляции (например, 50=

дБ, которую должны иметь межквартирные

стены и межэтажные перекрытия) необходимо, чтобы через конструкцию

проходило не более 0,00001 части энергии. Поэтому звукоизолирующие

конструкции должны быть возможно более плотными, чтобы уменьшить

передачу звука через поры, неплотности, щели. Изоляция от воздушного

шума определяется в диапазоне частот 100–3200 Гц экспериментальным

или расчетным путем. Этот диапазон разделяется на октавные полосы со

средними частотами 100, 200, 400, 800, 1600, 3200 Гц. Каждая октава в

свою очередь разбивается на 1/3 октавы.

Ограждающие конструкции разделяют на акустически однородные

(состоят из одного материала) и неоднородные (многослойные). Доказано,

что ограждения не в одинаковой степени ослабляют звуки разных частот.

Звуки одних частот проникают через преграду в большей степени, других

частот – в меньшей. Ограждающая конструкция с допустимой средней

звукоизолирующей способностью не обеспечивает необходимую звуко-

изоляцию в пределах всего диапазона частот. Нормами установлено требо-

вание определять так называемые частотные характеристики звукоизоли-

рующей способности конструкций в диапазоне частот 100–3200 Гц.

Проверка звукоизолирующих свойств ограждения производится, как

правило, на натурных или лабораторных испытаниях по каждой полосе

частот в отдельности. Для каждой частоты установлены нормативные зна-

чения в виде нормативной кривой. С этой кривой сравнивают фактические

значения звукоизоляции ограждающей конструкции [4].

Мероприятия по борьбе с воздушным шумом в городской застройке

включают:

- градостроительные (внешняя задача) – зонирование участков в за-

стройке генплана по уровню шума и размещению зданий, инженерно-

техническая шумозащитная планировка и благоустройство территорий с

устройством зеленных насаждений и экранирования;

- объемно-планировочные (внутренняя задача) – удаление и размеще-

ние жилых и рабочих помещений и изолированное размещение инженер-

ных и сантехнических систем в объеме зданий;

- конструктивные в структуре зданий – повышение шумозащитных

качеств конструктивных элементов, устройство упругих прокладок, при-

менение слоистых конструкций с различными модулями упругости, виб-

роизоляции и т.п.

Некоторые инженерные мероприятия по снижению шума: груп-

пировка помещений с шумным сантехническим оборудованием и удаление

их от жилых и рабочих помещений; виброизоляция фундаментов – уста-

новка между фундаментом и полом амортизаторов (резина, стальные пру-

жины); виброизоляция трубопроводов и устройство в них мягких вставок

длиной 70 – 90 см из резины или брезента; изоляция мест прохода трубо-

проводов через стены и перекрытия (войлоком, асбестовым волокном, ми-

неральной ватой и т. д.); опирание трубопроводов через упругие проклад-

ки; трубопроводы в пределах котельной не должны жестко соприкасаться

со стенами; виброизоляция лифтовых установок (мотор и лебедка устанав-

ливаются на железобетонный фундамент, опирающийся на перекрытие че-

рез амортизаторы); примыкание лифтовых шахт к жилым и рабочим по-

мещениям недопустимо; устройство в воздуховодах глушителей в виде об-

лицовки их внутри звукопоглощающим материалом.

Особенности архитектурной акустики. Акустические качества лю-

бого зала или крупного помещения предопределяются их архитектурными

параметрами, структурой, размерами, очертаниями и отделкой поверхно-

сти. В результате многократных отражений в помещении образуется слож-

ное звуковое поле. Одна из характеристик звукового поля – степень его

диффузности, т.е. равномерность распределения потоков звуковой энер-

гии по различным направлениям. Чем больше отражений звуковых волн,

тем более однородным становится звуковое поле, тем больше будет у слу-

шателя впечатление, что звуковые волны при-

ходят к нему равномерно со всех направлений.

Это качество важно в залах слушания музыки.

Данное явление не следует смешивать с явле-

нием образования эха, которое наблюдается

при отражении звуковых волн от одной по-

верхности.

Акустические качества помещений харак-

теризуются временем реверберации. Ревербе-

рацией называется процесс затухания звука

после прекращения звучания источника, про-

исходящий вследствие многократных отраже-

ний звуковых волн от ограждающих поверх-

ностей, с падением плотности звуковой энер-

гии в помещении до нуля (рис. 2.32).

Время, в течение которого плотность звуковой энергии убывает в 106

раз (или уменьшение уровня звукового давления на 60 дБ) после прекра-

Рис. 2.32. Кривые нарастания

(1) и спадания (2) звуковой

энергии в помещении

щения звучания источника, называется временем стандартной ревербера-

ции. Формула для определения времени реверберации Т, с, имеет вид

общ

AVT /163,0

⋅

, (2.29)

здесь

– объем помещения, м

, а величина

общ

A может быть представлена

в виде

∑

общсробщ

, м

, где

ср

– средний коэффициент звукопогло-

щения;

общ

S – суммарная площадь ограждающих поверхностей, м

. Фор-

мула достаточна точна при значениях 2,0

≤

ср

. При больших значениях

ср

расчеты целесообразнее производить по формуле

[

]

)1ln(/163,0

сробщ

SVT

−−⋅= . Здесь можно привести рекомендуемые

значения времени реверберации в залах различного назначения в зависи-

мости от их объема для диапазона частот 500

–2000 Гц (рис. 2.33). Оценка

формы и размеров помещений с акустической точки зрения состоит в ана-

лизе звукового поля на основе

принципов геометрической акустики, т.е.

в рассмотрении распространения прямых и отраженных звуковых волн и

построении так называемого

лучевого эскиза. Для этого от источника зву-

ка проводится луч до встречи с поверхностью и, учитывая, что угол паде-

ния равен углу отражения, строится от-

раженный звуковой луч (рис. 2.34). Для

построения лучевого эскиза находится

мнимый источник звука, расположенный

на перпендикуляре к исследуемой по-

верхности и на таком же расстоянии от

нее, что и действительный источник зву-

ка. Использование подобного метода до-

пустимо, если наименьшая сторона от-

ражателя не менее чем в 1,5 раза превы-

шает длину волны. В этом случае отра-

Рис. 2.34. Построение отраженных

звуковых лучей: И – источник зву-

ка; ИМ – мнимый источник звука;

1 – прямые лучи; 2 – отраженные

лучи

Рис. 2.33. Рекомендуемое время ревербе-

рации в диапазоне частот 500–2000Гц: 1

– лекционные залы, залы вокзалов; 2 –

залы многоцелевого назначения средней

вместимости, кинотеатры, оперы и бале-

та; 3 – залы многоцелевого назначения,

залы музыкально-драматических теат-

ров; 4 – залы для использования камер-

ной музыки, залы оперных театров; 5 –

концертные залы; 6 – концертные залы с

искусственной реверберацией