Физико-технические основы проектирования зданий и их ограждающих конструкций Проектирование зданий как искусственной среды жизнедеятельности должно обеспечивать такое состояние среды, которое воспринимается человеком как комфортное. Комфорт внутренней среды определяется как совокупность оптимальных уровней всех её характеристик, не вызывающих чрезмерного напряжения высших регуляторных механизмов организма человека.

1. Элементы строительной теплотехники Оптимальный микроклимат обеспечивается комплексом мер: расположением здания в застройке; объёмно – планировочным решением; системой искусственной климатизации помещений (отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха); выбором наружных ограждающих конструкций.

Задача выбора наружных ограждающих конструкций решается методами строительной теплотехники. Строительная теплотехника базируется на общей теории теплообменных и массообменных процессов. Наружные ограждающие конструкции рассматриваются как открытые термодинамические системы, которые обмениваются с внешней средой энергией путём теплообмена и веществами путём влаго- и воздухообмена.

При проектировании зданий решаются следующие теплотехнические задачи: обеспечение необходимой теплозащитной способности наружных ограждений; обеспечение на внутренней поверхности ограждения температур, незначительно отличающихся от температуры воздуха помещения, во избежание выпадения на этой поверхности конденсата; ограничение воздухопроницаемости наружных ограждений.

В целях упрощения теплотехнического расчёта идеализируют природные процессы: расчёт производят для отапливаемых помещений на зимние условия, когда тепловой поток направлен из помещений в наружную среду; наружное ограждение рассчитывается как плоская стенка, разделяющая воздушные среды с различной температурой и влажностью, ограниченная параллельными поверхностями, и перпендикулярная тепловому потоку; ограждение считается однородным, если оно выполнено их одного материала, и слоистым, если состоит из нескольких материалов, расположенных параллельно внешним плоскостям ограждения.

Коэффициент теплопроводности материала λ равен количеству тепла в Дж, проходящего за 1 час через 1 м кв. стенки толщиной в 1 м из рассматриваемого материала, при разнице температур на её поверхности в 1 градус. Значение коэффициента колеблется в пределах: от 407 Вт/(м*град) у меди до 0,04 Вт/(м*град) у пенопластов. На величину теплопроводности материала влияют его плотность и влажность. Чем меньше плотность материала, тем больший объём занимают заполненные воздухом поры, и тем меньше теплопроводность. Чем больше воздуха в порах вытесняется водой, тем выше становится теплопроводность. На влажность материала влияют климатические условия и влажностный режим эксплуатации помещения.

Рисунок 1 – Распределение температур в однослойном наружном ограждении При переходе тепла через наружное ограждение изменяется t в материале ограждения, на его поверхностях и понижается t воздуха в прилежащих к ограждению зонах. Это свидетельствует о наличии термического сопротивления переходу тепла от внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждения и от наружной поверхности ограждения к наружному воздуху и. В расчёте используют обратные величины – коэффициенты теплоотдачи внутренних и наружных поверхностей конструкции: и

Определение требуемого сопротивления теплопередаче ограждения Величина сопротивления теплопередаче запроектированной конструкции должна быть не менее величины требуемого по климатическим и гигиеническим условиям сопротивления. определяется из условия, что при установившемся потоке тепла величина входящего в ограждение потока равна величине выходящего:

В формулу входит величина нормируемого температурного перепада у внутренней поверхности ограждения: Эта величина определяет тепловой комфорт помещения. В наиболее холодные зимние дни она должна составлять: для наружных стен жилых домов, школ, больниц не более 4 градусов, для административных – 4,5 градуса, для производственных – от 7 до 12 градусов.

Расчётные параметры внутреннего воздуха определяются нормами проектирования и составляют: для жилых комнат °С в зависимости от климатического района строительства; для административных помещений 18 °С; для больничных палат, библиотек 20 °С; для помещений детских садов 21-23°С; для спортивных залов 15 °С; для торговых залов 12 °С. Температуры наружного воздуха для разных географических пунктов приведены в СНиП «Строительная климатология».

Значения представляет собой минимально необходимое по гигиеническим требованиям величину, т. е. выпадение конденсата на внутренней поверхности стены или покрытия. Однако современное проектирование наружных ограждающих конструкций подчиняется не только гигиеническим, но и более жёстким требованиям энергосбережения. Необходимость экономии средств на отопление зданий при их эксплуатации требует повышения стоимости наружных ограждающих конструкций за счёт повышения их сопротивления теплопередаче (в три и более раза по сравнению с гигиенически необходимыми). Учёт этого продиктован принятым в 1996 г. Законом РФ «Об энергосбережениях» и отражён в СНиП II-3-79*, где определение приведённого сопротивления ставится в зависимость от эмпирической характеристики ГСОП.

ГСОП - градусо-сутки отопительного периода определяют по формуле: ГСОП=, где - температура внутреннего воздуха; - средняя температура, С°, отопительного периода; - продолжительность, сут., периода со средней температурой воздуха ниже или равной 8°C (принимают по табл. 1 СНиП «Строительная климатология»). В соответствии с назначением зданий и помещений для каждого их видов наружных ограждающих конструкций (стен, окон, покрытий и пр.) в соответствии с рассчитанной ГСОП по таблице 1 а СНиП II-3-79*. Для малоэтажных (до 3-х этажей вкл.) зданий со стенами из мелкоштучных материалов, а также для реконструируемых и капитально ремонтируемых зданий независимо от их этажности принимают по таблице 1 б.

Основы физико-технического проектирования внутреннего микроклимата в зданиях. Понятие о физике среды и ограждающих конструкций.

Знание физических процессов, протекающих в ограждающих конструкциях зданий и физических свойств внутренней среды в них является необходимым условием архитектурно-строительного проектирования. От его качественного проведения зависят комфорт внутренней среды и долговечность зданий. Комфортные условия физической среды в помещениях зависят от таких факторов в них, как тепловой режим, влажностный режим, воздушный режим, акустический режим, световой режим и инсоляционный режим.

Строительная климатология обеспечивает целесообразные проектные решения зданий, их комплексов и городской застройки с учетом особенностей климата.

Климат – это многолетний, устоявшийся режим погоды в данной местности.

Основные факторы климата следующие: количество осадков, относительная влажность воздуха, количество солнечной радиации, интенсивность ветров, континентальность климата и температура воздуха.

По влажности климата на территории РФ и стран СНГ устанавливаются 3 зоны: влажная, нормальная и сухая.

Климатическое районирование территории РФ и СНГ проводится по 4 климатическим районам в зависимости от температуры, влажности воздуха и скорости ветра. Эти районы, в свою очередь, подразделяются на 3-4 подрайона. Районы обозначаются римскими цифрами, а подрайоны – буквами. Например, Москва находится во «II-в» климатическом районе.

В отношении теплового воздействия на человека характерны следующие виды погоды: очень холодная, холодная, прохладная, теплая, жаркая и очень жаркая.

Продолжительность характерных видов погоды определяет основные черты климата, которые влияют на архитектурные и конструктивные решения зданий. Создание в помещениях комфортной внутренней среды зависит от теплотехнических качеств ограждающих конструкций, планировочного решения, размеров отдельных элементов (окна, фонари) и т. д.

Влияние климата на человека и на различные стороны его деятельности (в частности, на строительство) оценивается комплексным воздействием основных факторов климата.

Климат характеризуется однотипными показателями метеорологических факторов на обширной территории.

Наука о климате называется «климатологией». Её раздел – «строительная климатология» изучает воздействие климата на архитектурно-конструктивные решения зданий, городские структуры и технологии возведения зданий.

В климатологии применяется понятие «годовой ход» который используется для характеристики изменения параметров основных факторов климата.

Основные факторы климата в этом случае могут быть сформированы следующим образом:

1. Годовой ход среднемесячных температур;

2. Годовой ход амплитудных колебаний температур в характерные периоды (зима и лето);

3. Годовой ход относительной влажности воздуха;

4. Годовой ход скорости и направлений ветра;

5. Годовой ход солнечной радиации.

Для учета при проектировании температурных и влажностных характеристик климата в нормативную литературу вводится понятие «климатическое районирование» (также см. выше), которое определяется по следующим основным параметрам:

1. По среднемесячным температурам воздуха в январе и июле;

2. По средним скоростям ветра за 3 зимних месяца;

3. По среднемесячным относительным влажностям воздуха в июле и январе;

Первая группа климатических районов соответствует климату севера, вторая – климату умеренных широт, третья – южному климату, четвертая – климату горных районов.

Ветер – это перемещение масс воздуха в последствие неравномерного распределения атмосферного давления и неравномерного нагрева земной поверхности. Критерием оценки ветра являются его скорость и повторяемость направления движения по румбам.(16 основных румбов). Повторяемость движения воздуха (ветра) иллюстрируется «розой ветров». Роза ветров - это многоугольник (полигон), отражающий повторяемость ветра по румбам в процентах от расчетного периода (как правило, года) (рис.35.1).

Рис. 35.1 Пример построения «розы ветров»

Температура воздуха. В климатологии используется целый ряд температурных показателей. Различают среднемесячную температуру, абсолютную температуру, среднюю температуру за сутки или за ряд суток, амплитуды колебаний температур за определенный период, температуру отопительного периода и т. д. Эти данные используются для различных вариантов теплотехнических расчетов (расчет сопротивления теплопередаче, расчет теплоустойчивости и т. д.).

Влажность воздуха. Различают абсолютную и относительную влажность воздуха. Абсолютная влажность характеризуется количеством влаги в граммах на кубический метр воздуха. Относительная влажность характеризуется насыщенностью воздуха водным паром в процентах.

Солнечная радиация. Падающий на определенные поверхности тепловой поток от прямой и рассеянной солнечной радиации выражаются в Вт/м 2 или в МДж/м 2 . Количество тепла, поступающего от действия солнечной радиации, зависит в основном от географической широты местности, ее высоты над уровнем моря, расположения поверхности относительно горизонтальной плоскости, ориентации рассматриваемой поверхности по сторонам горизонта и времени года.

Осадки и снежный покров. Данные о сумме осадков за год, максимальных осадках за месяц, а также о количестве дней в году со снежным покровом и о его средней высоте используются для проектирования ливневой канализации на территориях и водостоков с крыш зданий, а также для статических расчетов конструкций покрытий зданий.

Климатическое районирование территорий (рис.35.2) является необходимой предпосылкой для решения двух основных архитектурно – строительных проблем:

1. Наилучшего приспособления зданий и застройки к климатическим особенностям района строительства.

2. Наилучшего использования ресурсов природной энергии (солнца, ветра, термальной энергии и др.)

Для улучшения качества внешней среды в городах необходимо:

Устраивать санитарно–защитные зоны;

Взаимно располагать промышленные и жилые зоны в городах с учетом направления господствующих ветров;

Равномерно располагать на территории города зеленые массивы и водоемы;

Обеспечивать необходимую аэрацию и инсоляцию городских территорий

Рисунок 35.2 Климатическое районирование территории РФ и СНГ.

Микроклимат в помещениях создается двумя основными способами:

1. Мерами архитектурно-планировочных и конструктивных решений зданий.(Естественные или пассивные меры).

2. Мерами искусственной климатизации – искусственным освещением, отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха (активные или искусственные меры).

Внутренний микроклимат зависит от воздушного, теплового, влажностного, светового и шумового режимов в помещении.

Дискомфорт наступает при жаре, холоде, недостатке или избытке влажности воздуха, недостаточной или избыточной интенсивности воздухообмена в помещении, недостаточной освещенности, излишних яркостях, излишнем шуме и т.д.

Комфортными являются следующие параметры среды:

1. Температура воздуха 18 о С – 22 о С;

2. Относительная влажность воздуха 30 - 60%;

3. Скорость движения воздуха 0,25 – 0,5 м/с;

4. Уровень шума 30 – 60 дБ

5. Значение коэффициента естественной освещенности при боковом освещении 1,0 – 1,5%

6. Уровень искусственной освещенности 250-350 лк

Все эти значения зависят либо от времени года и интенсивности выполняемой работы, либо от требования к функциональным (технологическим), процессам.

Аэрация – это научно–организованный, управляемый воздухообмен в зданиях и на территориях. Аэрация является частью естественной вентиляции и требует для своего осуществления системы приточных и вытяжных проемов. Аэрация осуществляется за счет разности температур наружного и внутреннего воздуха и разности давления воздуха с наветренной и подветренной сторон здания. В этой связи важно правильно выбрать ориентацию здания как по сторонам горизонта, так и по направлениям господствующих ветров, а также эффективно располагать аэрационные проемы.

Тема 36. Строительная теплотехника.

Создание в помещениях зданий комфортной внутренней среды зависит, в частности, от теплотехнических качеств наружных ограждающих конструкций.

Для упрощения теплотехнических расчетов их обычно проводят для случая установившегося потока тепла, принимая внутреннюю и наружную расчетные температуры постоянными.

Строительная теплотехника изучает процессы передачи тепла и воздухопроницания через ограждающие конструкции зданий, а также влажностного режима ограждающих конструкций, связанного с процессом передачи тепла.

Повышение влажности материала снижает его теплозащитные качества и уменьшает долговечность конструкции в целом.

Увлажнение материалов конструкций возможно при присутствии технологической влаги, при атмосферных осадках, грунтовой влаге, парообразной и конденсационной влаге и т.д.

После разового случайного увлажнения конструкция постепенно осушается, достигая состояния равновесного влагосодержания с окружающей средой.

При систематическом увлажнении конструкция постоянно находится в переувлажненном состоянии.

Наиболее частным видом увлажнения является увлажнение материала конструкции конденсационной влагой.

Вследствие разности влажности и температуры внутреннего и наружного воздуха перенос влаги через ограждающую конструкцию происходит в направлении пониженной влажности, то есть в умеренном и холодном климате, характерном для нашей страны – изнутри-наружу.

Конденсационное увлажнение в толще ограждающей конструкции происходит при диффузии водяного пара наружу из среды с большим парциальным давлением в среду с меньшим давлением и конденсации этого пара в толще конструкции в зоне, где охлаждение этой конструкции наружной температурой достаточно для того, чтобы была достигнута так называемая «точка росы».

От теплотехнических качеств наружных ограждений зданий зависят:

· количество тепла, теряемого зданием в холодный период года;

· постоянство температуры воздуха в помещении;

· защита зданий от перегрева;

· температура внутренних поверхностей ограждающих конструкций;

· влажностный режим ограждающих конструкций.

С необходимой точностью все теплотехнические расчеты можно проводить по основным законам теплопроводности. Степень теплопроводности материала конструкции характеризуется величиной коэффициента теплопроводности «λ». Этот коэффициент показывает, какое количество тепла проходит за 1 час через 1м² плоскости конструкции толщиной 1 м при разности температур на ее поверхностях равной 1 о С.

Размерность λ – Вт/м∙°С

Например, для гранита λ=3,5 при плотности γ 0 =2800 кг/м³, а для пенополистирола λ=0,06 при плотности γ 0 =150 кг/м³.

С увеличением плотности материала коэффициент теплопроводности возрастает за счет уменьшения пористости материала.

С повышением влагосодержания материала коэффициент «λ» резко увеличивается. В нормах по строительной теплотехнике значения коэффициента «λ» приводятся как для материала в сухом состоянии, так и для определенных условий эксплуатации (А и Б), т.е. в зависимости от влажностного режима помещения и зоны влажности района строительства.

Например, для шлакобетона (γ 0 =1400 кг/м³) λ 0 =0,27; λ А =0,41; λ Б =0,47

Стационарные условия теплопередачи при установившемся тепловом потоке «Q» характеризуется постоянством температур в ограждающей конструкции во времени:

Где R о – общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции; t в и t н – расчетные внутренняя и наружная температуры соответственно.

Общее сопротивление теплопередаче конструкции складывается из сопротивления тепловосприятия «R в », термического сопротивления слоев конструкции «ΣR к » и сопротивления теплоотдаче «R н ».

α в = 8,7 – коэффициент тепловосприятия, а α н =23,0 – коэффициент теплопередачи. Термическое сопротивление самой конструкции , где δ – толщина ограждения в метрах, λ - коэффициента теплопроводности материала. Таким образом, окончательно имеем .

Основное условие теплотехнических расчетов: R о ≥ R о тр.

По методике (СНиП «Тепловая защита зданий») R о тр. определяется исходя из условий энергосбережения в зависимости от назначения ГСОП (градусо-суток отопительного периода)

ГСОП = (t в - t о.т.) ∙z от. , где:

ГСПО – величина градусо-суток отопительного периода (градусо-сутки);

t в – расчетная температура внутреннего воздуха, (о С), принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий;

z от. – продолжительность отопительного периода (сут.) по СНИП «Строительная климатология»;

t о.т. – средняя температура (С °) наружного воздуха в отопительный период.

Отопительный период осуществляется при средней температуре наружного воздуха ≤ 8 о С в сутки.

В строительной теплотехнике существует 2 типа задач, а именно:

1. Прямая задача – определить толщину ограждающей конструкции, которая отвечала бы основным теплотехническим требованиям;

2. Обратная задача – ограждающая конструкция известна и требуется проверить её теплотехнические свойства.

Теплоустойчивость конструкции важна для летних условий её эксплуатации. В южных регионах толщина ограждающей конструкции при её теплотехническом расчете по «зимним» условиям эксплуатации получается очень малой и при «летней» её эксплуатации возможен её перегрев.

За счет прямой и рассеянной солнечной радиации происходит периодический нагрев наружной поверхности ограждающей конструкции. Температурная волна, распространяясь в толщину конструкции, вызывает повышение температуры внутренних поверхностей ограждений и, следовательно, температуры воздуха в помещении.

Теполоустойчивость – это свойство конструкции или материала сохранять относительное постоянство температуры внутренних поверхностей при периодическом изменении температуры наружного воздуха.

Чем выше теплоустойчивость, тем в меньшей степени конструкция реагирует на изменение температуры воздуха.

В этой связи свойства материалов могут характеризоваться коэффициентом теплоусвоения S .Чем ниже коэффициенты теплоусвоения, тем меньше конструкция реагирует на изменение температуры воздуха.

Например, значения «S» составляют:

Сталь: 120, гранит 25, бетон 18, кирпич 8, дерево 4-6, минеральная вата 0,5 . и т.д.

Зона возможной конденсации в толще ограждающей конструкции определяется графическим методом по значениям характеристик влажности «е» и «Е».

Парциальное (частичное) давление «е» водяного пара или «упругость водяного пара» измеряется в Па = 1 Н/м² = 0,1 кг/м² и характеризует энергетический уровень молекул водяного пара.

Предельное давление насыщения воздуха водяным паром «E» (Па) при данной температуре воздуха является второй величиной, с помощью которой можно определить значение относительной влажности «φ»

Относительная влажность является основной величиной для оценки степени влажности воздуха.

Схемы, иллюстрирующие влияние внешнего и внутреннего температурно-влажностного режима на распределение температуры в толще наружных ограждающих конструкций приведены на рисунках 36.1, 36.2.

Рисунок 36.1 Схема затухания температурных колебаний внутри однородной конструкции

Рисунок 36.2 Распределение температур в ограждающей конструкции

Тема 37. Естественное освещение зданий. Строительная светотехника.

Задачами строительной светотехники являются исследование условий, определяющих создание оптимальной световой среды в помещениях, которая отвечала бы протекающим в них функциональным процессам, а также разработка соответствующих архитектурных и конструктивных решений зданий.

Оптимальный (или качественный, или комфортный) световой режим в помещении необходим не только для создания нормальных условий труда, но и для создания нормальных санитарно – гигиенических и психологических условий пребывания в помещении.

Освещение помещений может быть естественным, искусственным и совмещенным. При естественном освещении источником света является небосвод, при искусственном освещении – светильники искусственного света, а при совмещенном освещении естественный и искусственный свет действуют совместно.

В курсе строительной светотехники рассматриваются вопросы, связанные в основном с естественным освещением помещений, а также частично с совмещенным освещением. Вопросы искусственного освещения детально изучаются в специальном разделе, который будет рассмотрен ниже.

Естественное освещение осуществляется через проемы в ограждающих конструкциях зданий и может быть боковым (через окна), верхним (через фонари) и комбинированным (через окна и фонари одновременно) (рис.37.1).

Искусственное освещение осуществляется посредством электросветильников и может быть общим, местным и комбинированным, т.е. таким, при котором общее и местное освещение действует совместно (рис.37.2).

Освещенность измеряется в абсолютных единицах – люксах (лк).

Рис.37.1. Системы естественного освещения

Рис.37.2.Системы искусственного освещения

Однако, в строительной светотехнике используется относительная величина – коэффициент естественной освещенности, К.Е.О. (е, %).

Коэффициент естественной освещенности равен отношению величины естественной освещенности в люксах в рассматриваемой точке внутри помещения (Е вн.) к одновременной наружной освещенности этой точки (Е нар.) диффузным светом всего неба.

е = (Е вн. /Е нар.)∙100 (%)

Основное требование – одновременность замеров Е вн. и Е нар. из-за постоянно меняющейся наружной световой обстановки.

Основное допущение при расчетах К.Е.О. по стандартной (нормативной) методике – это предположение о том, что небо – полностью облачное (низкая сплошная облачность в 10 баллов), которое обеспечивает наружное диффузное освещение с распределением яркости по небосводу по закону Муна-Спенсер

Стандартное облачное небо называется «стандартным небом МКО» (МКО – международная комиссия по освещению). Существует также альтернативный расчет при ясном небе, т.е. при прямом свете неба и/или солнца, который характерен для южных регионов.

Существуют 2 основных светотехнических закона: закон проекции телесного угла и закон светотехнического подобия. На основе первого закона были разработаны графики А.М. Данилюка, а на основе второго закона осуществляется светотехническое моделирование.

Закон проекции телесного угла гласит: освещенность в помещении, создаваемая диффузным светом небосвода прямо пропорционально площади проекции на освещаемую плоскость участка неба видимого из расчетной точки под определенным телесным углом и яркости этого участка неба.

Закон светотехнического подобия гласит: если различные светопроемы имеют один и тот же телесный угол, то освещенность в расчетной точке помещения не зависит от абсолютного размера этих светопроемов.

Вероятность пасмурного (или ясного) неба зависит от географических координат местности и времени года и устанавливается на основе многолетних наблюдений для рассматриваемых районов. При этом солнечная радиация имеет максимальную интенсивность в летний период года.

Освещенность в помещении, как правило, зависит от прямого или диффузного света небосвода, отражённого света от внутренних поверхностей помещения и отраженного света от противостоящих зданий и прилегающих к зданию поверхностей земли.

Используемое для расчета к.е.о. графики А.М.Данилюка базируются на принципе разделения небесной полусферы на 10000 элементарных участков путем деления на сотни меридианов и сотни параллелей. На основе проекций границ этих участков на горизонтальную и вертикальную плоскости и образуется графическая основа графиков А.М.Данилюка №1 и №2 (рис.37.3 и 37.4).

Рис. 37.3 График А.М. Данилюка №1

Рис.37.4 График А.М. Данилюка №2

При системе верхнего естественного освещения используются фонари верхнего света, которые подразделяются на зенитные, шедовые и фонари-надстройки. Эти фонари характеризуются различными значениями«коэффициента фонаря» - К ф, учитывающего отражающую способность конструкций фонарей и их «световую активность» - С.А., учитывающего степень прямого влияния естественного света шара (рис.37.5)

Рисунок 37.5. Световая активность фонарей и К ф.

Тема 38. Инсоляция зданий и территорий.

Инсоляцией называется облучение прямыми солнечными лучами (солнечной радиацией) помещений, фасадов зданий и территорий.

Инсоляция оказывает оздоровительное (физиологическое и психологическое) воздействие на человека. В больших количествах инсоляция зимой может служить средством дополнительного обогрева помещений, но летом может приводить к дискомфортному перегреву помещений, особенно в южных регионах.

Оптимальный инсоляционный режим достигается путем обеспечения прямого солнечного облучения в необходимом количестве и в заданное время.

Продолжительность инсоляции для каждой конкретной местности определяется, прежде всего, временем видимого движения солнца по небосводу.

Траектория движения солнца и период суточной инсоляции для каждой территории зависит от географической широты местности и времени года. В северных районах траектория движения солнца более пологая, а в юных районах – более крутая.

Положение солнца на небосводе определяется азимутом А о и вертикальным углом возвышения Солнца Н о.

Азимут – это горизонтальный угол, отмеряемый от направления на север до проекции на горизонтальную плоскость линии от точки наблюдения до точки положения Солнца. Дни, характеризующие инсоляцию: 22 июня и 22 декабря (дни летнего и зимнего солнцестояния соответственно), а также 22 марта и 22 сентября (дни весеннего и осеннего равноденствия соответственно).

В день летнего солнцестояния Солнце движется по самой высокой и длинной для данной местности траектории, а в день зимнего солнцестояния – по самой низкой и короткой.

Определение времени инсоляции. Для различных географических широт и для различных периодов года осуществляется с помощью солнечных карт (или графиков Дунаева) и инсоляционных графиков, на которых нанесены линии координат возможного высотного и азимутального положения Солнца. Реальные координаты движения Солнца наносятся на солнечные карты и соединяются линией, которая и характеризует траекторию движения Солнца. Инсоляционные графики являются упрощенной модификацией солнечных карт, удобной для практического использования.

Самый длинный возможный период инсоляции характерен для высоких северных широт (так называемые «белые ночи») – до 20 часов в летний период. Однако, интенсивность солнечного облучения при этом крайне мала. В средних широтах самое продолжительное время инсоляции достигает 18 часов, а в южных широтах – 14 часов. На экваторе максимальное (но практически постоянное) время инсоляции составляет 12 часов при большой интенсивности солнечного сияния.

При расчете времени инсоляции не учитывается 1 час после восхода солнца и 1 час до захода солнца, т.к. в эти часы её оздоровительное действие крайне незначительно.

Данные по продолжительности инсоляции, полученные по солнечным картам или инсоляционным графикам, относятся к территориям под открытым небом, ничем не затененным от солнечных лучей и являются теоретически максимально-возможными данными по продолжительности инсоляции для данной местности.

В действительности, такие затеняющие факторы, как влияние застройки, рельефа и т.д. существенно снижают время инсоляции для открытых пространств.

Фактически, инсоляционный режим помещений, кроме географической широты и времени года, зависит от следующих факторов:

Ориентации светопроемов;

Затенения противостоящими зданиями;

Затенения элементами здания (балконами, лоджиями, ризалитами, солнцезащитными устройствами (СЗУ) и т.д.)

Размеров и пропорций светопроемов;

Толщины ограждающих конструкций.

Все эти вопросы решаются графическими методами расчета на основе графиков Дунаева (солнечных карт) или инсоляционных графиков, которые являются упрощенной модификацией солнечных карт. Самой простой задачей является определение времени инсоляции для открытой местности или для незатененного фасада здания. Более сложная задача – определение времени инсоляции помещения при отсутствии затеняющих факторов. Самой сложной задачей является определение времени инсоляции территории, фасада или помещения с учетом затеняющих факторов (рис.38.1).

В качестве вспомогательных данных для определения времени инсоляции должны быть определены предельные инсоляционные углы (горизонтальный и вертикальный) для рассматриваемого светопроема с учетом обрамляющих стен, прилегающих СЗУ, балконов, лоджий, ризалитов и т.д. (38.2).

Рисунок 38.1 Солнечная карта для инсоляционных расчетов 50 ° с.ш.

Рисунок 38.2 Граничные инсоляционные углы окна

При наличии противостоящего объекта определяются его горизонтальные и вертикальные углы затенения, зависящие от высоты объекта, его протяженности и расстояния от рассматриваемого окна. Все эти углы накладываются затем на соответствующие солнечные карты. В случае применения инсоляционных графиков используются только инсоляционные углы окна, а противостоящие объекты рассматриваются с учетом их удаленности и высоты превышения относительно расчетной инсоляционной точки.

Расчетная инсоляционная точка окна определяется при пересечении линий, образующих горизонтальный и вертикальный инсоляционные углы окна.

Основные требования к инсоляции:

· для центральной инсоляционной зоны (с 48 о с.ш. до 58 о с.ш.) непрерывная инсоляция должна составлять не менее 2 часов в день в период с 22 марта по 22 сентября. Северная зона расположена севернее 58 о градусов с.ш., южная зона – южнее 48 о с.ш. с соответствующим временем необходимой инсоляции 2,5 и 1,5 часа;

· в 1-3 комнатных квартирах должно инсолироваться не менее 1 комнаты; в 4-х и более комнатных квартирах – не менее 2-х комнат;

· допускается перерыв в инсоляции до 1,0 часа, при этом общее время инсоляции должно увеличиваться на 0,5 часа.

Инсоляция нормируется для следующих объектов:

· для жилых зданий;

· для зданий и территорий детских и учебных учреждений;

· для зданий и территорий лечебных учреждений.

В прочих гражданских зданиях инсоляция не нормируется, а в промышленных зданиях должна быть исключена.

Для определения времени инсоляции сейчас используются стандартные инсоляционные графики, разработанные для каждых 5 о широты для периода с 22 марта по 22 сентября. Для Москвы (56 о с.ш.) используется график для 55 о с.ш. (рис.38.3).

Рисунок 38.3 Инсографик для 55 ° с.ш. (22/III – 22/IX) – г. Москва

Методика определения времени инсоляции:

1. Определяются инсоляционные углы окна и положение расчетной точки;

2. Определяется ориентация светопроема;

3. Расчетная точка окна совмещается с центром инсографика, плоскость окна размещается в соответствии с его ориентацией (т.е. с перпендикуляром к этой точке);

4. Горизонтальный инсоляционный угол наносится на инсографик в соответствии с ориентацией окна и подсчитывается количество лучей проходящих в пределах этого угла к расчетной точке и определяется общая продолжительность инсоляции;

5. В случае наличия противостоящих объектов, определяется высота их превышения относительно расчетной точки, и время затенения определяется с помощью горизонтальных линий на инсографике, характеризующих высоту противостоящих зданий. Зона между линией превышения и расчетной точкой является «зоной затенения»

6. Определенное время инсоляции сравнивается с расчетным, делаются выводы и даются рекомендации по совершенствованию, в случае необходимости, имеющейся инсоляционной системы.

Тема 39. Солнцезащитные устройства.

Ограничение негативного воздействия инсоляции при её чрезмерной продолжительности, которое выражается в перегреве помещений, слепимости и блескости обеспечивается использованием методов солнцезащиты.

Солнцезащита может обеспечиваться следующими методами:

· ориентацией светопроемов на северную четверть горизонта;

· затеняющей противостоящей застройкой;

· уменьшением размеров светопроемов или увеличением толщины стен;

· крупной пластикой фасадов;

· солнцезащитными устройствами.

Солнцезащитные устройства могут быть как наружными, так и внутренними. Кроме того, они делятся на стационарные и регулируемые (мобильные). Стационарные СЗУ, как правило, выполняются наружными, а регулируемые СЗУ – внутренними. Солнцезащитные устройства (СЗУ) являются эффективным средством естественного регулирования светового, инсоляционного и теплового режимов в помещении.

Стационарные СЗУ подразделяются на горизонтальные, вертикальные и комбинированные. Они могут быть железобетонными, деревянными, металлическими, пластиковыми или тканевыми. Кроме этого, они выполняются как сплошными, так и сквозными (планочными или решетчатыми).

Регулируемы СЗУ бывают горизонтальными или вертикальными, обычно в виде жалюзи. Они выполняются в основном из дерева, металла или пластика.

Кроме этого, применяется солнцезащитное стекло, солнцезащитные пленки и т.д. (рис.39.1).

Рисунок 39.1. Примеры солнцезащитных устройств:

1-6 - горизонтальный тип; 7-9 - вертикальны типй; 10-12 – ячеистый тип; 1 - козырьки, 2 - жалюзи, 3 - парусиновые тенты,

4 - жалюзи, свисающие с козырьков, 5 - сплошной экран, 6 - регулируемые жалюзи, 7 - вертикальные ребра, 8 - косо направленные ребра,

9 - регулируемые ре­ра, 10 - решетки, 11 - решетки с косо направленными вертикальными ребрами. 12 - решетки с наклонными горизонтальными ребрами

Тема 40. Основы архитектурно-строительной акустики.

Основной задачей архитектурной акустики является исследование условий, определяющих качественное восприятие речи или музыки в помещениях и разработка архитектурно-планировочных и конструктивных решений, обеспечивающих такие условия слухового восприятия.

Важнейшей характеристикой звукового поля является его диффузность, то есть равномерное распределение потока звуковой энергии по различным направлениям.

Диффузность (или однородность) звукового потока важна для помещений театров, кинотеатров, концертных залов, лекционных аудиторий и т.д.

В закрытом помещении после прекращения действия источника звука слушатель воспринимает прозвучавший музыкальный или речевой сигнал в течение некоторого временного интервала. Это объясняется тем, что уровень звукового давления (у.з.д.), созданный в расчетной точке, является интегральной характеристикой энергии прямого звука и энергии отраженных от поверхностей помещения звуковых волн. Процесс спада звуковой энергии называется реверберационным процессом, а само явление - реверберацией.

Акустические качества помещений определяются так называемым «временем реверберации », то есть процессом затухания звука после прекращения звучания источника звука вследствие многократного отражения звуковых волн от поверхностей (рис.40.1, 40.2, 40.3).

Рисунок 40.1 Форма и профиль потолка, обеспечивающие необходимое отражение звука. Примечание: «И» - источник звука.

Рисунок 40.2 Распространение прямых (а) и отражение (б) звуковых лучей. И – источник звука; 1 – партер; 2 – амфитеатр; 3 – прямые и отраженные звуковые лучи; 4 – балкон.

Надлежащее время реверберации, характеризующее общую гулкость помещения, является одним из важных условий хорошей акустики зала. При этом следует помнить, что для достижения четко определенного времени реверберации требуется достаточная диффузность звука в зале.

Время реверберации является одной из основных характеристик помещений, зависящей от объема помещения и общего звукопоглощения.

В зависимости от назначения помещений, их объема и ряда других факторов в усредненном диапазоне звуковых частот 500-2000 Гц, рекомендуемое время реверберации составляет от 0,85 до 2,1 секунды (обычно для практических целей принимается 1-2 секунды).

Эмпирическая формула для определения времени реверберации имеет следующий вид:

T = 0,163∙V/A общ. , (секунд), где:

V – объем помещения, м³

A общ. – полное звукопоглощение в помещении («эквивалентная площадь звукопоглощения»).

A общ. = α ср. ∙S общ. (м²), где:

α ср. – средний коэффициент звукопоглощения (0,08 – 0,8). Обычно для практических целей принимается α ср. = 0,2.

S общ. – суммарная площадь звукопоглощающих поверхностей в помещении, м².

Эквивалентная площадь звукопоглощения определяется при 70% выполнения зрителями или слушателей рассматриваемого помещения.

В залах с относительно большой высотой и шириной всегда есть опасность прихода первых отражений от потолка и стен с большим запаздыванием в первые ряды зрительных мест, что создает неразборчивость звуков. Для исправления этого явления на потолке и стенах в припортальной зоне следует выполнять специальные звукоотражающие конструкции, задача которых направлять отраженный звук в глубину зала

При примыкании задней стены зала к потолку под углом 900 может возникнуть так называемое театральное эхо – отражение звука от потолка и стены в направлении к источнику звука, приходящее с большим запаздыванием. Для устранения этого следует предусматривать наклонную часть потолка у задней стены или наклонную заднюю стену зала.

Тема 41. Основы защиты от шума.

Шумом называются любые нежелательные звуки, воспринимаемые органами слуха и оказывающие на человека негативное психологическое и физиологическое воздействие в любых видах его жизнедеятельности.

Звук – это волнообразные колебательные движения, распространяющиеся в твердых, жидких и газообразных средах.

Физические параметры звука: скорость 340 м/с в воздухе, частота слышимых колебаний «ƒ», от 20 до 20000 герц (Гц). Звук с частотой более 20000 Гц называется «ультразвуком»

Основы архитектуры. Физико-технические основы проектирования зданий

Понятие качества зданий охватывает такие свойства, как комфортность и капитальность. В зависимости от совокупности этих свойств в Строительных Правилах установлена классификация сооружений на четыре класса. В разные исторические периоды объем комфортных требований был непостоянен. С увеличением технических возможностей общества увеличивается количество и поднимается уровень этих требований, т.е. расширяются рамки понятия «комфортность». Комфортность в современных рамках понятия подразумевается оптимизированная система «человек – среда».

Критерии комфортности среды, замкнутой стенами здания, делят на три группы: гигиены, удобства, (функциональности) и безопасности. Гигиенические требования направлены на обеспечение в помещениях наиболее благоприятного для человека микроклимата. Показателями климатической среды являются тепловлажностный режим, чистота воздуха, зрительный и звуковой комфорт.

Параметры среды подбирают с учетом функционального состояния людей, рассматривая условия необходимые для отдыха, работы и т.д.

Микроклимат помещений трактуют как тепловлажностный режим и чистота воздуха помещений, а микроклиматические условия выбирают, исходя из таких физиологических показателей теплового состояния человека, как температура тела и кожи на туловище и конечностях, влагопотери испарением при воздействии перегрева и теплоощущения.

Термическое восприятие человека не совпадает со значением температуры воздуха. Ощущения теплового комфорта зависят не только от температуры, показываемой «сухим» термометром, но и увлажненным, а также относительной влажности и скорости движения воздуха.

Чистота воздушной среды подразумевает такое загрязнение, при котором содержание примесей не превышает нормативных пределов. В воздухе содержатся много газообразных веществ вредных для человека. Это антропотоксины – продукты жизнедеятельности человека в помещениях (дыхания, разложения пота, горения и испарения, табачного дыма и запахов еды). Кроме того в помещениях концентрируется и так называемые фоновые вещества, присутствующие в атмосфере города, продукты сгорания горючего в двигателях автомашин и котельных предприятий, выделения отходов производств и пр. Очистки воздуха способствует воздухообмен с наружной средой. Его краткость устанавливают исходя из количества находящихся в помещения людей. Эффективность воздухообмена помещений зависит от аэрации застройки.

Особое внимание уделяют инсоляции помещений, поскольку солнечные лучи оказывают гигиеническое действие на внутреннюю среду и чисто психологическое тонизирующее влияние на человека. Эффективность инсоляции зависит от ее продолжительности, которую нормируют строительными нормами и правилами. Нормативную продолжительность задают на определенный период года. Норма зависит от климатической зоны размещения здания и непрерывности инсоляции (стр. 48-98 учебник под ред. А.В. Захарова «Архитектура гражданских и промышленных зданий» М., стройиздат 1993г.).

Звуковой комфорт как физическое явление представляет собой, центростремительное волновое движение упругой среды, физиологический процесс является ощущением, возникающее при воздействии звуковых волн на органы слуха и организм в целом. Органы слуха человека способны воспринимать звуки от 16 до 20 000 Гц и оценивать не абсолютное значение изменения частоты, а относительное.

Увеличение частоты вдвое вызывает ощущение повышения тока на величину называемую октавой. Октава это полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней. В практике спектр воспринимаемых человеком звуков делят на 8 октав.

Звуковое давление (р) представляют как разность между мгновенным полным давлением в момент прохождения звука и средним в среде при отсутствии звукового поля. Звуковое давление выражают в Паскалях. Нижний предел p, за которым человеческое ухо не может ощущать а верхний, который воспринимается как болевое ощущение, - болевым порогом. С физиологической точки зрения звуковые волны делят на полезные звуки и шум. Шум вызывает раздражающее действие на организм.

Предельный уровень звукового давления, длительное воздействие которого не приводит к преждевременным повреждениям органов слуха, равен 80; 90 дБ. Шумовой комфорт необходим человеку для нормальной деятельности нервной системы.

В практике шумы делят по интенсивности на три группы.

Во время сна и пассивного отдыха относят шумы от звукового порога до 40 дБ.

Во время работы происходит частичная адаптация организма и ухо способно воспринимать уровень шумов от 40 до 80 дБ. В эту группу причислена основная масса звуковых сигналов окружающей среды: шум инженерного оборудования зданий, работа радиоаппаратуры, громкий разговор.

Источниками шума могут быть разные электро и радиотехнические устройства. Сочетания звуков и их частоты проявляется в широком секторе звукового давления.

	τ′si =20 −	1 (20− (− 28))							° С.
							−1	12,49

Определяем температуру поверхности стены τ si вне места расположения теплопроводного включе-

ния, используя формулу (3.36). Имеем

τ si = 20− 1 (20 − (− 28)) = 15,24° С. 1,16 8,7

Температура в месте расположения армированного бетонного шва τ′ si = 12,49° С ниже темпера-

туры остальной глади стены τ si = 15,24° С на 2,75° С.

3.6 Нормирование теплозащитных качеств стен

Как видно из рассмотренного выше, теплозащитные качества стен с точки зрения расхода тепло-

вой энергии определяются величиной теплового потока, проходящего через ограждения, или обрат-

ной ему величиной сопротивления теплопередаче [см. формулу (3.16)]. Санитарно-гигиенические ус-

ловия в помещениях в зимний период во многом зависят от температуры внутренней поверхности наружной стены. Температура поверхности должна ограничиваться из условия минимальной отдачи тепла от тела человека наружной стене, а также из условия невыпадения конденсата на поверхности ограждения.

В этой связи в СНиП 23-02–2003 для зданий установлены три нормируемых показателя тепловой защиты:

– приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания, в том числе и наружных стен;

– санитарно-гигиенический показатель, определяющий перепад между температурой внутреннего воздуха и температурами поверхностей ограждающих конструкций, в том числе и стен;

– удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величинами теплозащитных свойств ограждающих конструкций зданий, в том числе и стен.

Для обеспечения наружными стенами первого показателя необходимо, чтобы приведенное сопротивление теплопередаче стены R 0 r , м2 ·° С/Вт, было согласно не менее нормируемого значенияR req , м2 ·° С/Вт, т.е.

где t int – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания,° С, принимаемая для жилых, ле- чебно-профилактических и детских учреждений, школ, интернатов, гостиниц и общежитий по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20…22° С), для других общественных зданий согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 16…21° С);t ht ,z ht – средняя температура наружного воздуха,° С, и продолжительность, сут., отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01–99* для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 10° С – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домовинтернатов для престарелых и не более 8° С – в остальных случаях.

Следует иметь ввиду, что приведенное сопротивление теплопередаче R 0 r , м2 ·° С/Вт, для наруж-

ных стен необходимо рассчитывать для фасада здания в целом либо для одного промежуточного

этажа с учетом откосов проемов без заполнений окон. Методики расчетов R 0 r приведены в СП 23-

Для обеспечения наружными стенами второго, санитарно-гигиенического, показателя необходимо, чтобы расчетный температурный перепад ∆t 0 ,° С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности стены не превышал нормируемой величины ∆t n ,° С, установ-

ленной в СНиП 23-02–2003 .

Нормативная величина ∆t n для наружных стен жилых, лечебно-профилактических и детских учреждений, школ, интернатов равна 4° С, для других общественных зданий она составляет величину

4,5 ° С.

Расчетный температурный перепад ∆t 0 определяется по формуле

t int	∆t 0		n (t int	− t ext)
			Rr α

где n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности воздуху (для наружных стен его величина равна 1);α i – коэффициент верхности стены, принимаемый для гладких стен равным 8,7 Вт/(м2 ·° С);

по отношению к наружному теплоотдачи внутренней по- R 0 r – приведенное сопротив-

ление стены, м2 ·° С/Вт;t int – то же, что и в формуле (3.42);t ext – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, принимаемая по СНиП 23-01–99* равной средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92.

Для обеспечения третьего показателя, отвечающего условиям энергосбережения, необходимо, чтобы удельный расход тепловой энергии на отопление здания, отнесенный к 1 м2 площади или к 1 м3 объема здания,q h des , кДж/(м2 ·° С·сут.) или кДж/(м3 ·° С·сут.), должен быть меньше или равен нор-

мируемому значению q h req , т.е.

q h des≤ q h req.

Значения q h req устанавливаются СНиП 23-02–2003 для разных видов зданий в зависимости от их назначения и этажности. Значенияq h des рассчитываются по методике, изложенной в .

Требования теплозащиты для гражданских зданий считаются выполненными, если одновременно соблюдаются требуемые условия по первому и второму показателям или по второму и третьему показателям при соблюдении определенной величины первого показателя.

Достижение третьего показателя без значительного повышения приведенного сопротивления те-

плопередаче ограждений может быть обеспечено за счет выбора рациональных объемно-

планировочных решений и соответствующих систем поддержания микроклимата. Выбор оптималь-

ных по теплозащите объемно-планировочных решений возможен только при проектировании новых

зданий. Поэтому для эксплуатируемых зданий, у которых наружные ограждения запроектированы по

ранее действующим нормам теплозащиты, как правило, необходимо обеспечивать соблюдение нор-

мативных требований в основном по первому и второму показателям.

Следует отметить, что если выполняется условие (3.44), то величина R 0 r для стен может быть сниже-

на до величин R min , определяемых как

где A e sum – общая площадь внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций, м2 ;V h –

отапливаемый объем здания, ограниченный внутренними поверхностями наружных ограждений, м3 .

Величина K e des не должна превышать значений, нормируемых СНиП 23-02–2003 .

Кроме рассмотренных выше трех нормируемых показателей к стенам согласно СНиП 23-02–2003

Предъявляется также требование по температурам внутренней поверхности стены в зоне тепло-

проводных включений (места опирания железобетонных плит, ригелей, жестких связей облегченной

кладки и т.п.), на углах и оконных откосах. Эти температуры должны быть не ниже температуры

точки росы t d ,° С, внутреннего воздуха при расчетной температуре наружного воздуха за холодный

период года.

Температуры поверхностей в углах, на откосах, в местах теплопроводных включений следует

определять на основании расчета температурных полей (см. параграф 3.4) или по приближенным ме-

тодикам, данным, например, в СП 23-101–2004 (см. параграф 3.5).

Расчет температуры точки росы подробно рассмотрен в главе 4.

Рассмотренные выше нормативные показатели теплозащиты стен в полном объеме введены в

практику проектирования и строительства с 2003 г. До этого времени теплотехнические параметры

стен устанавливались в соответствии с действующими в тот период нормами проектирования тепло-

защиты (например, СНиП II-В.3 «Строительная теплотехника», действующим до 1962 г., СНиП II-

теплотехника. Нормы проектирования», действующим до 1972 г., СНиП II-А.7–71 «Строительная те-

плотехника. Нормы проектирования», действующим до 1979 г., СНиП II-3–79 «Строительная тепло-

техника. Нормы проектирования», действующим с отдельными изменениями до 2003 г.).

До 1995 г. во всех перечисленных редакциях СНиПа сопротивления теплопередаче стен нормировались только по санитарно-гигиеническим условиям. При этом сопротивление теплопередаче стеныR 0 должно было быть не менее требуемого сопротивления, определяемого по формуле

R тр=	n(tв − tн )
	αв ∆t н

где n – то же, что и в формуле (3.41);t в – расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая по нормам проектирования, действующим в этот период для зданий соответствующего назначения;t н

– расчетная зимняя температура воздуха, принимаемая по главе СНиП «Строительная климатология и геофизика» с учетом тепловой инерции стены; α в – то же, что иα i в формуле (3.43); ∆t н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности стены, равный для жилых и подобных им по назначению общественных зданий 6 и 7° С для остальных общественных зданий.

Как видно из формулы (3.47) в перечисленных выше нормах климатические условия района строительства учитывались весьма ограниченно. При этом практически не учитывался расход тепловой энергии, напрямую зависящий от градусо-суток отопительного периода. Обеспечение санитарно-

гигиенических условий связано в формуле (3.47) с величиной ∆t н . Видно, что в отмененных нормах она превышала нынешний уровень ∆t n для стен в 1,5 раза, а по отношению к оптимальному гигиеническому уровню (см. табл. 2.1) превышение было равно трем.

Таким образом, практически все находящиеся в настоящее время в эксплуатации гражданские здания с кирпичными стенами не отвечают требуемому современному уровню теплозащиты как по условиям энергосбережения (первый и третий показатели действующих норм), так и по санитарногигиеническим условиям (второй показатель действующих норм).

Для обеспечения требований теплозащиты необходимо все кирпичные стены эксплуатируемых гражданских зданий дополнительно утеплять. При этом сопротивление теплопередаче наружных стен должно быть повышено в зависимости от климатических условий в 2,5 – 3,0 раза. При таком увеличении сопротивления теплопередаче, как правило, автоматически

обеспечиваются требования и по санитарно-гигиеническим условиям (по второму показателю действующих норм).

Вопросы, связанные с дополнительным утеплением стен эксплуатируемых зданий, рассмотрены в главе 6.

4 ВЛАЖНОСТНЫЙ РЕЖИМ КИРПИЧНЫХ СТЕН ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Влажностный режим кирпичных стен является одним из важнейших показателей их эксплуатационных качеств.

Как показано ранее, повышение влажности материалов кирпичной кладки приводит к значительному повышению ее теплопроводности и, соответственно, к снижению теплозащитных свойств стены.

Повышенная влажность стен не приемлема также и с гигиенической точки зрения. Влажный материал является средой, обеспечивающей появление и развития грибков, плесени и болезнетворных бактерий. Высокая влажность стен способствует увеличению влажности внутреннего воздуха. При наличии плесени это приводит к резкому ухудшению санитарно-гигиенических условий среды обитания.

Влажность материалов кладки влияет на долговечность стен. Влажные материалы имеют меньшую морозостойкость и, следовательно, срок службы их в условиях попеременного замораживания и оттаивания резко сокращается.

В этой связи при эксплуатации зданий с кирпичными стенами необходимо обеспечивать условия, ограничивающие возможность попадания и накопления влаги в стенах в период их эксплуатации.

4.1 Причины появления и накопления влаги в наружных кирпичных стенах

Выбор мер, обеспечивающих защиту кирпичных стен от повышенного увлажнения, зависит от путей попадания влаги в кладку стен. Имеется достаточно много причин появления и путей проникновения влаги в толщу стен.

Влага, накапливающаяся в конструкциях, может быть классифицирована в зависимости от причин ее появления в ограждениях. Различают строительную, атмосферную, эксплуатационную, грунтовую, гигроскопическую и конденсационную влагу.

Строительная влага вносится в кирпичные стены в процессе их возведения. При кладке стен влага попадает в толщу в месте с кладочным раствором, а также проникает в них при выпадении во время строительства атмосферных осадков в виде дождя и мокрого снега. В этой связи влажность возводимых стен существенно зависит от климатических условий в период строительства и продолжительности возведения здания. Строительная влага в стены попадает также при выполнении мокрой штукатурки и, особенно, с внутренней стороны стен.

Процесс естественного удаления строительной влаги из кирпичных стен в силу их конструктивных особенностей весьма продолжителен. В зависимости от конструктивного решения стены (сплошная кладка, кладка с термовкладышами и др.) и вида материалов кладки (красные, силикатные, шлаковые кирпичи, известковые, цементные, сложные растворы и др.) процесс ее сушки в естественных условиях может продолжаться в течение нескольких лет.

Как показывает практика, строительная влага не оказывает существенного влияния на дальнейший влажностный режим и долговечность стен в том случае, если удаляется из них в течение первых одно- го-двух лет эксплуатации.

Для более быстрого удаления строительной влаги в первый период эксплуатации влажных кирпичных стен рекомендуется интенсифицировать сушку за счет немедленного включения в действие систем отопления и вентиляции с повышенными температурами и скоростями движения воздуха. Также можно применять искусственную сушку, используя переносные нагревательные приборы в виде воздуходувок.

Атмосферная влага может проникать в кирпичные стены при смачивании наружной поверхности водой при косом дожде и мокром снеге с ветром. Попадание влаги в стены может также происходить в результате замачиваний стен из-за недостаточного выноса карнизов, неисправности кровли на карнизах и повреждений водостоков. Увлажнению стен также способствуют неудовлетворительно выполненные или разрушенные в процессе эксплуатации защитные слои и отливы на поясках, промежуточных карнизах и других, выступающих за плоскость стен элементах.

Атмосферная влага при определенных условиях может проникать в глубь наружных слоев стен и в сочетании с другими климатическими факторами внешней среды, как показано в главе 2, приводить к их быстрому разрушению.

Конструктивные мероприятия, исключающие проникновение атмосферной влаги в кирпичные стены, рассмотрены в п. 4.5.

Эксплуатационная влага проникает в стены при непосредственном контакте с ограждениями воды, появляющейся в результате повреждения в гражданских зданиях систем водопровода, отопления и канализации. Процесс увлажнения стен такой влагой зависит от качества эксплуатации указанных выше систем. В зданиях с изношенными элементами систем водопровода и канализации наружные стены в санитарно-технических помещениях часто имеют значительные повреждения кладки из-за размораживания. Основной мерой по ограничению увлажнения наружных стен эксплуатационной влагой является своевременное выполнение мероприятий по содержанию и ремонту систем, исключающих прорывы воды. На стадии проектирования зданий необходимо разрабатывать планировочные решения, ограничивающие расположение помещений с мокрыми процессами у наружных стен. К конструктивным мерам, исключающим попадание эксплуатационной влаги в стены, относится устройство на стенах водонепроницаемых штукатурок и облицовочных плиток.

Грунтовая влага проникает в кирпичные стены в результате капиллярного всасывания в тело фундаментов и нижней части стен влаги из грунта. При определенных условиях капиллярная влага может подниматься на высоту 2,0…2,5 м от уровня земли. Увлажнения стен грунтовой влагой происходят чаще всего в зданиях постройки ранее ХХ в. Связано это, как правило, с отсутствием горизонтальной гидроизоляции между фундаментом и стеной или с последующими наслоениями культурных слоев грунта выше уровня горизонтальной гидроизоляции.

Защита стен от капиллярной влаги в эксплуатируемых кирпичных зданиях является сложной задачей,

требующей значительных материальных затрат и времени. Конструктивные мероприятия, исклю-

чающие подъем капиллярной влаги в кирпичных стенах, рассмотрены в п. 4.5.

Гигроскопическая влага появляется в кирпичных стенах в результате гигроскопичности материалов кладки. Гигроскопичность – это свойство материалов поглощать (сорбировать) влагу из воздуха. Этой способностью в разной степени обладают все строительные материалы, включая кирпичи и кладочные растворы. Повышению гигроскопичности способствует наличие в материалах кладки хлористых солей (хлористый магний, хлористый кальций, хлористый натрий и др.). Появление солей в кладке связано с добавлением их в кладочный раствор для снижения температуры замерзания раствора и в результате этого удлинения времени набора прочности раствором в условиях зимних низких температур. В стенах, сложенных с противоморозными добавками (хлористый натрий, нитрат натрия и др.), обладающими высокой гигроскопичностью, при эксплуатации накапливается большое количество сорбционной влаги и в результате значительно ухудшаются теплозащитные свойства стен. На внутренних сторонах стен в помещениях с повышенной влажностью (туалетах, ванных комнатах и др.) появляются сырые пятна, образуется налет выщелоченных солей. Устранение этих явлений в процессе эксплуатации зданий весьма затруднительно. Поэтому при возведении кирпичных стен необходимо избегать приме-

нения в них материалов, обладающих повышенной сорбцией (например, шлаковых кирпичей), а также не использовать при кладке в зимних условиях гигроскопичных противоморозных добавок.

Конденсационная влага появляется в кирпичных стенах в результате конденсации на внутренней поверхности стен и в их толще паров влаги из воздуха, омывающего поверхности стен и проникающего через поры в конструкцию. Во многих случаях конденсация влаги является основной причиной увлажнения кирпичных стен эксплуатируемых зданий.

Процесс накопления и удаления конденсационной влаги является сложным физическим процессом, связанным с явлениями тепло- и массопереноса. Выбор эффективных мероприятий по ограничению конденсационной влаги в стенах зависит от ясного представления о процессах накопления, переноса и удаления влаги. Эти сведения позволяют эксплуатационникам обеспечивать необходимые условия эксплуатации, исключающие повышенное увлажнение стен.

Конструктивные мероприятия по исключению или ограничению сорбционного и конденсационного увлажнения стен рассмотрены ниже.

4.2 Конденсация влаги на поверхностях стен и меры по ее ограничению

Атмосферный воздух в своем составе всегда содержит определенное количество влаги. Влага, находящаяся в воздухе, может характеризоваться абсолютной величиной, определяющей содержание влаги в единице объема воздуха. Абсолютная влажность воздуха f , г/м3 , дает количественные сведения о влаге воздуха.

При расчетах конденсации влаги удобнее пользоваться величиной парциального давления водяного пара в воздухе, называемойупругостью водяного пара e и измеряемой в Па. Упругость водяного пара и абсолютная влажность воздуха взаимосвязаны. Чем выше влажность воздуха, тем выше и упругость водяного пара. Следовательно, величина упругости водяного пара может являться и характеристикой его влажности.

При определенной температуре воздуха упругость водяного пара не может превышать определенного значения. Это предельное значение называется парциальным давлением насыщенного водяного пара илимаксимальной упругостью водяного пара Е , Па. ВеличинаЕ зависит от температуры возду-

ха. Чем выше температура, тем больше значение Е , т.е. тем большее количество влаги может содержаться в воздухе. Значения величиныЕ в зависимости от температуры воздуха приведены в приложении в табл. П3 и табл. П4.

Действительная упругость водяного пара е не дает представления о степени насыщения воздуха влагой. Для этого ее нужно сравнивать с максимальной упругостью водяного параЕ при данной температуре исследования. В этой связи в практике оценки степени насыщения воздуха влагой используетсяотносительная влажность воздуха ϕ , выражающая в процентах отношение действительной упругости водяного парае к максимальной его упругостиЕ при конкретной температуре помещения, т.е.

			100 , %.

Если температура воздуха с данной влажностью повысится, то его относительная влажность понизится. Это связано с тем, что величина упругости водяного пара е останется без изменения, а значение максимальной упругостиЕ увеличится с повышением температуры. Наоборот, при охлаждении воздуха по мере понижения температуры относительная влажность его будет увеличиваться вследствие уменьшенияЕ .

При температуре, когда е становится равнойЕ , относительная влажность воздуха будет равной 100 %, т.е. воздух будет предельно насыщенным водяным паром. При дальнейшем понижении его температуры начнется конденсации влаги. Температура предельного насыщения воздуха водяным паром называет-

ся температурой точки росы td .

Так как внутренняя поверхность наружных ограждений в зимних условиях имеет температуру ниже температуры воздуха помещения, при соприкосновении воздуха с поверхностью происходит его охлаждение и, следовательно, повышение величины ϕ . Если температура поверхностей окажется ниже температуры точки росыt d , на них возможно выпадение конденсата. В этой связи при проектировании и эксплуатации стен необходимо проверять условия образования на них конденсата. Конденсат на поверхности не образуется, если ее температураτ si больше температурыt d . Величинаτ si находится по формуле

В случае, если температура τ si меньше температуры точки росыt d , на поверхности ограждения образуется конденсат.

Температура различных поверхностей стены неодинакова. В углах и в местах теплопроводных включений она ниже, чем на глади стены. Кроме того, температура поверхностей во времени не бывает постоянной. Поэтому условия для конденсации влаги могут быть различными:

1) τ si < t d – конденсация возможна по всей внутренней поверхности наружной стены;

2) τ si > t d > t уг – конденсация влаги возможна в наружном углу при отсутствии конденсации на остальной поверхности стены;

3) τ si > t d > τ min – возможна периодическая конденсация, связанная с понижением температуры внутренней поверхности ограждения в результате недостаточной теплоустойчивости стены.

Следовательно, при оценке выпадения конденсата необходимо определять не только температуру на глади стены, но и в местах, где возможно ее понижение, а также устанавливать возможные колебания температур поверхностей при изменениях температур наружного воздуха и колебаниях отдачи тепла отопительными приборами.

При проверочных расчетах по минимальной температуре внутренней поверхности стен обычно определяют допускаемую предельную относительную влажность воздуха, при которой начинается конденсация влаги на поверхности ограждения. Если полученная величина относительной влажности воздуха окажется больше действительной его влажности, ограждение будет гарантировано от конденсации влаги на его внутренней поверхности.

Пример 4.1. Для кирпичной стены дома необходимо установить предельную допустимую влажность воздуха в помещении, при которой исключается выпадение конденсата на стене. При обследованиях установлено, что при температуре наружного воздуха равнойt ext = –28 ° C и температуре воздухаt int = 18° C температура на глади поверхности составилаτ si = 13,0° С, а в углуτ уг = 8,0° С.

Решение. Температуре внутреннего воздухаt int = 18° C согласно табл. П4 соответствует величинаЕ

Температуре угла τ уг = 8,0° С соответствует по табл. П4 величинаЕ = 1072 Па.

Предельная относительная влажность, при которой еще будет отсутствовать конденсация в углу, составляет величину

ϕ уг = 1072 2064 100= 51,9 %.

Температуре на глади стены τ si = 13,0° С соответствует по табл. П4 величинаЕ = 1497 Па. Предельная относительная влажность, при которой еще будет отсутствовать конденсация на глади

стены, составляет величину

ϕ ст = 1497 2064 100= 72,5 %.

Следовательно, первоначальное выпадение конденсата произойдет в углу стены при относительной влажности воздуха выше 51,9 %. Конденсат на глади стены будет выпадать при повышении влажности более 72,5 %.

Пример 4.2. Проверить возможность выпадения конденсата на внутренней поверхности стены жилого дома, имеющей сопротивление теплопередачеR 0 = 0,90 м2 ° С/Вт, при температурах внутреннего и наружного воздуха равныхt int = 18° C иt ext = –28 ° C. Относительная влажность воздуха в помещении равнаϕ int = 55 %. Установить при данных параметрах предельную величину относительной влажности, при которой возможно выпадение конденсата на стене.

Решение. Используя формулу (3.36), определяем температуру внутренней поверхности стены

τ si = 18− 18 − (− 28) = 12,1° С. 8,7 0,90

При расчете в формуле (3.36) значение α i принято согласно СНиП 23-02–2003 равнымα i = 8,7 Вт/(м2 ° С).

По табл. П4 для t int = 18° C находимЕ tint = 2064 Па. Тогда в соответствии с формулой (4.1) величинае будет равнае = 55 2064/100 = 1135 Па. Температуру, при которойе станет значением максимальной упругостиЕ , т.е. температуру точки росы, определяем по табл. П4. ДляЕ = 1135 Па температура точки росы равнаt d = 8,8° С.

Конденсации влаги на поверхности не будет, так как τ si = 12,1° С> > t d = 8,8° С.

Конденсация будет возможной, если действительная упругость е станет равной максимальной упругости дляτ si = 12,1° С –Е τ si .

По табл. П4 находим Е τ si = 1412 Па и вычисляем

	ϕ td=							68,4 %.
		E t int
	t int

Следовательно, конденсация влаги на поверхности стены будет возможна при относительной влаж-

ности воздуха выше 68,4 %.

Как видно из изложенного выше, основной мерой против конденсации влаги на внутренней поверхности стены является снижение влажности воздуха в помещении. Это может быть достигнуто улучшением вентиляции помещения.

Для избежания конденсации можно также повышать температуру поверхности стены путем ее утепления. Утепление целесообразно размещать с наружной стороны ограждения. В том случае, если это невозможно выполнить снаружи, утепление размещается с внутренней стороны. При этом для защиты утеплителя от влаги на его поверхности должна быть размещена плотная паронепроницаемая штукатурка.

Пример 4.3. Проверить возможность выпадения конденсата на внутренней поверхности стены общественного здания при расчетной температуре внутреннего воздухаt int = 22° C и относительной влажностиϕ int = 65 %. Температура наружного воздухаt ext = –35 ° C.

При обследовании установлено, что стена сложена из глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной 0,51 м и оштукатурена изнутри цементно-песчаным раствором толщиной 0,03 м. Район строительства по зоне влажности климата сухой.

В случае возможности выпадение конденсата определить требуемую толщину дополнительного утеплителя стены, при котором будет исключено выпадение конденсата.

Решение. Так как климат местности сухой, а влажностный режим помещения согласно табл. 2.2 приt int = 22° C иϕ int = 65 % – влажный, условия эксплуатации стены Б. При таких условиях расчетные коэффициенты теплопроводности согласно табл. П2 равны: для кладкиλ кл = 0,76 Вт/(м° С), для штукатуркиλ шт = 0,93 Вт/(м° С). Коэффициенты теплоотдачи стен равны: на внутренней поверхностиα i = 8,7 Вт/(м2 ° С), на наружной поверхностиα е = 23 Вт/(м2 ° С).

Сопротивление теплопередаче стены равно

δ кл

δ шт

0,86 м2 ° С/Вт.

λ кл

λ шт

αе

Температура внутренней поверхности стены в соответствии с формулой (3.36) равна

τ si = 22− 1(22 − (− 35)) = 14,4° С. 8,7 0,86

Максимальная упругость водяного пара при температуре t int = 22° C по табл. П4 составляетЕ tint = 2644 Па.

Действительная упругость водяного пара воздуха согласно формуле (4.1) равна

е = 65 2644/100 = 1719 Па.

Максимальная упругость водяного пара воздуха, соответствующая температуре τ si = 14,4° С по табл. П4, равнаЕ τ si = 1640 Па.

Так как действительная упругость водяного пара е = 1719 Па больше максимальной упругостиЕ τ si = 1640 Па, соответствующей температуре поверхностиτ si = 14,4° С, на поверхности будет выпадать конденсат.

Для прекращения выпадения конденсата стену следует утеплить.

Определяем температуру поверхности стены, при которой прекращается конденсация пара. Она соответствует температуре с максимальной упругостью водяного пара равной действительной упругости водяного пара е = 1719 Па. По табл. П4 имеемτ′ si = 15,1 ° C.

С использованием формулы (3.36) определяем сопротивление теплопередаче стены, при котором на поверхности будет обеспечиваться температура τ′ si = 15,1 ° С:

Величина требуемого дополнительного сопротивления равна

∆ R = R 0 ′ − R 0 = 0,95− 0,86= 0,09м 2 ° С/Вт.

В качестве дополнительного утепления можно принять листы гипсовой штукатурки с коэффициентом теплопроводности λ гш = 0,23 Вт/(м° С). Толщина штукатурки должна быть не менее

δ гш =∆ R λ гш = 0,09 0,23 = 0,02 м.

При размещении у наружных стен помещений с влажным и мокрым режимом (например, ванных комнат), в которых влажность может достигать величин, близких к 100 %, на стенах будет постоянно выпадать конденсат. Предотвратить его появление в этом случае не представляется возможным. В таких ситуациях для исключения замачивания кладки необходимо устраивать на поверхностях стен защиту из паронепроницаемой штукатурки или керамической плитки, укладываемой на цементном растворе с добавкой жидкого стекла. В ряде случаев для защиты стен бывает достаточным нанесение на штукатурку слоя масляной краски.

В настоящее время в кирпичных зданиях старинной постройки часто размещаются заведения с одновременным пребыванием в них в течение некоторого времени большого количества людей (например, бары, кафе, дискотеки и др.). В этих случаях в воздух помещения выделяется большое количество влаги и возможно кратковременное выпадение конденсата на стенах

На стенах, покрытых плотными защитными водонепроницаемыми слоями (например, масляной краской), при конденсации влаги сразу же появляются капли росы, вызывающие негативные ощущения у посетителей. В этом случае более приемлемым является устройство на стенах санирующей штукатурки . Санирующая штукатурка имеет пористую структуру, впитывающую в себя достаточное количество влаги без видимых признаков увлажнения. Когда условия для конденсации влаги исчезают (например, в нерабочее время), штукатурка легко отдает накопленную влагу обратно в воздух помещения. Следует отметить, что использование такой штукатурки возможно только при ограниченном времени конденсации. В случае продолжительной конденсации влаги штукатурка становится сырой и для ее сушки требуется большие промежутки времени. В такой ситуации возможно прохождение накопленной в штукатурке влаги вглубь ограждения. Для исключения последнего санирующую штукатурку следует устраивать по плотной подоснове, например, из плотного слоя цементно-песчаной штукатурки.

4.3 Сорбционное увлажнение кладки кирпичных стен

Строительные материалы, в том числе кирпичи и раствор кладки, поглощают влагу из окружающего воздуха, находящуюся в нем в виде водяного пара. Поглощение водяного пара материалом происходит за счет поглощения пара поверхностью его пор в результате прилипания молекул воды к стенкам пор, а также за счет растворения молекул воды в твердом теле материала. Это явление носит название сорбции.

В отличие от процесса конденсации процесс сорбции не требует разности температур материала и воздуха и в этой связи может происходить при любых температурных условиях.

Величина сорбционного увлажнения материала зависит от относительной влажности воздуха и температуры среды. Установлено, что с понижением температуры сорбционная влажность возрастает. В то же время для материалов кирпичной кладки влияние температуры на сорбционное увлажнение не-

Физико-технические основы проектирования общественных зданий.

Двухслойные сборно-монолитные бетонные стены.

БИЛЕТ

Слоистые стены в монолитном исполнении нетехнологичны и поэтому их чаще всего выполняют сборно-монолитными. Двухслойные сборно-монолитные стены состоят из несущего монолитного бетонного слоя и сборного утепляющего слоя. Несущий слой устраивают из тяжёлого или лёгкого конструктивного бетона толщиной не менее 120 мм. Этот слой стены тоже выполняют захватками высотой на этаж. Утепляющий слой может располагаться с наружной или внутренней стороны несущего монолитного бетонного слоя в зависимости от природно-климатических условий.

При наружном расположении утепляющего слоя его выполняют из сборных офактуренных декоративно-теплоизоляционных плит-панелей или плит из теплоизоляционного бетона высотой на этаж. В этом случае наружный утепляющий слой также выполняет роль наружной опалубки и его элементы снабжают арматурными выпусками для анкеровки к внутреннему несущему монолитному бетонному слою (рис. 6.1 б). Если же утепляющий слой из сборных элементов крепится к уже выполненному несущему монолитному слою, то монолитный слой и элементы утепляющего слоя снабжаются закладными деталями или выпусками арматуры для крепления одного слоя к другому.

Внутреннее расположение утепляющего слоя допускается в районах с мягким климатом, т. е. с положительными значениями расчётных температур наружного воздуха в зимнее время. Такой внутренний слой выполняют из теплозащитных плит, панелей или блоков автоклавного твердения (пенобетон, газосиликатобетон), из пеностекла или других материалов и опирают на несущие элементы перекрытий.

Общественные здания должны соответствовать определённым параметрам по размерам и форме, состоянию воздушной среды (микроклимату), звуковому и световому режимам и условиям видимости и зрительного восприятия.

Размер и форма зависят от особенностей функционального процесса, для которого предназначены здание и помещения, и от количества людей, которые будут там находиться (нормы по площади и объёму на 1 человека).

Требования к состоянию воздушной среды(температуре, влажности, степени чистоты воздуха и скорости его движения) обеспечиваются наружными ограждающими конструкциями и центральными системами отопления и искусственной приточно-вытяжной вентиляцией или системами кондиционирования воздуха. Также за счёт естественного проветривания через окна.

Усиленную приточно-вытяжную вентиляцию устраивают в помещениях с выделением избыточной влаги, вредностей или тепла, а в зальных помещениях, где может находиться большое количество людей, применяют самостоятельные системы приточно-вытяжной вентиляции или системы кондиционирования воздуха, не связанные с системами других помещений.

Требуемый звуковой режим в помещениях общественных зданий характеризуется условиями слышимости в помещении, т. е. помещения должны быть надёжно защищены как от внешних, так и от внутренних звуков (шумов), мешающих выполнению функционального процесса.

Звуковой режим в общественных зданиях и их помещениях обеспечивается наружными ограждающими конструкциями, имеющими хорошую звукоизоляцию от внешних шумов, снижением уровня внутренних шумов, т. е. с использованием звукопоглощающих, звукоотражающих и звукоизолирующих материалов и конструкций, а также применением специальных акустических устройств и приёмов.

Кроме конструктивных приёмов обеспечения в общественных зданиях и их помещениях требуемого звукового режима применяют и приёмы объёмно-планировочных решений для обеспечения звукового

режима. Так, например, в школах классы размещают изолированно или в отдельных блоках от шумных помещений, а для звукоизоляции зданий от внешних шумов их можно удалять, например, от автомагистралей или отделять зелёными насаждениями.

Требуемый световой режим в помещениях общественных зданий характеризуется условиями работы органов зрения, соответствующими функциональному назначению помещения. Помещения общественных зданий, предназначенные для длительного пребывания людей, должны обеспечиваться естественным освещением. Требуемый уровень естественного освещения помещений зависит от их назначения, особенностей выполняемого в них функционального процесса, а также характера и точности проводимых в помещении работ и обеспечивается размерами оконных проёмов и световых фонарей, их ориентацией по сторонам горизонта, изготовлением стен из прозрачного бетона. В тёмное время суток применяют искусственное освещение. Оно допустимо только в тех помещениях, где естественный свет не нужен, а пребывание людей кратковременно (кинотеатры, театры, цирки, концертные залы и др.).

Требования по инсоляции помещений общественных зданий зависят от их функционального назначения, контингента людей, находящихся в помещении, и климатических условий. Ориентация окон по сторонам горизонта, их размеры и солнцезащитные устройства должны обеспечивать требуемое (или допустимое) время инсоляции помещений. Например, для основных помещений детских и лечебно-профилактических учреждений выполнение инсоляционного режима обязательно в полном объёме, т. е. их окна желательно ориентировать на юг, а для школьных классов, аудиторий, кабинетов черчения и рисования и других аналогичных помещений на инсоляцию вводятся определённые ограничения. Видимость и зрительное восприятие в помещениях общественных зданий обусловлены необходимостью видеть плоские или объёмныепредметы, и обеспечиваются за счёт светового режима и взаимного расположения зрителя и воспринимаемого им объекта.