Что такое инсоляция, виды, расчет

Процесс облучения поверхности земли называется инсоляцией. Этот показатель разный в разных географических точках планеты, что связано с более высокой или низкой активностью солнца в конкретной точке.

Понятие и виды

Солнце очень важно для всего живого на земле, в том числе и для человека. Солнечный свет влияет на разные процессы в человеческом организме, в частности метаболизм, работу нервной системы, кровообращение, дыхание и многое другое. Также именно солнечный свет служит основным элементом образования суточного режима деятельности человека – режимов покоя и активности. Именно поэтому активности солнца, т.е. инсоляции уделяется специальное внимание, особенно это касается жилых помещений, куда солнечные лучи также должны попадать.

В соответствии с санитарными нормами облучение жилого помещения должно составлять менее трех часов в сутки. Это позволит добиться нужно бактерицидного эффекта внутри комнаты, что учитывается при сооружении зданий. Именно поэтому термин инсоляция в основном используется в таких сферах, как гигиена, строительство и архитектура.

На сегодняшний день различают три основных вида инсоляции:

• Астрономическая. Данный тип определяется вращениями нашей планеты вокруг Солнца и своей оси.
• Вероятная. На этот тип влияют такие факторы, как показатели атмосферы и состояние облачного покрова. Этот показатель измеряться в процентах по отношению к астрономическому виду.
• Фактическая. Являет собою конкретный показатель, который всегда рассматривается в связи с вероятной инсоляцией и может быть рассчитан после непосредственного наблюдения. На это влияют такие факторы, как особенности постройки зданий, параметры оконных проемов, расположение близлежащих зданий, а также балконов, лоджий и др.

Расчет

Определение норм облучения и его расчета является на сегодняшний день важным вопросом с точки зрения экономической, социальной и правовой областей. Показатель инсоляции должен быть оптимальным. С одной стороны, солнечные лучи должны попадать в помещение в необходимом количестве, а с другой стороны – здания должны быть защищены от негативного воздействия радиации в определенных климатических зонах. Все это регулируется соответствующими законодательными и нормативными документами.

Показатель рассчитывается исходя из географической широты местности и с учетом разных календарных периодов. Оптимальный показатель в разное время года достигается за счет использования следующих методов:

• Предварительная планировка расположения окон по разным сторонам и общая ориентация зданий. К квартирам с разным количеством комнат выдвигаются разные требования.
• Благоустройство территорий, в частности речь идет о нижних этажах.
• Применение особых средств защиты от высокого показателя активности в жаркое время года, в частности стеклопакетов с эффектом тонировки и др.

Инсоляция является одним из важных факторов при сооружении самых разных конструкций, в частности жилых зданий. При проектировании необходимо учитывать будущий показатель для каждой жилой зоны.

Воздействий инсоляции в архитектуре — Студопедия

Поделись с друзьями: 

Из таблицы видно, что положительных и отрицательных воздействий инсоляции на окружающую среду и человека очень много и учесть их все в нормах практически невозможно, поэтому определяющим фактором при оценке инсоляции помещений должна быть степень предпочтения человеком солнечной и затененной сторон. Для определения этого фактора произведены социологические исследования в различных городах бывшего СССР. На севере: в Норильске, Мурманске, Апатитах; в центре: Москве; и на юге: Ташкенте, Наваи и Батуми. Их результаты приведены на графиках (рисунок 60).

Рисунок 60 – Степень предпочтения ориентации зданий с учетом инсоляции для городов: а – Норильск; б – Москва; в – Ташкент.

– инсоляция чрезмерная; – достаточна;

– инсоляция не достаточна

Из графиков видно, что психологические реакции на инсоляцию зачастую не совпадают с оценкой физических ее характеристик, измеряемых приборами, определяемых расчетами и так далее. Например, на графике средняя полоса (достаточная инсоляция) самая широкая для всех ориентаций зданий во всех регионах. Исключение составляет только ориентация на северо-восток (св), север (с), северо-запад (сз) для жителей севера. Здесь недостаточную инсоляцию ощущают 50 % опрошенных, достаточную – только 45 %. Для центральных районов, ориентация на север обеспечивает недостаточную инсоляцию для 45 % опрошенных, а 48 % считают, что инсоляция достаточная. Чрезмерную инсоляцию ощущает часть людей при ориентации зданий на юго-запад и даже на запад. Для северных районов это примерно 10 % опрошенных, для центральных – 18 %, и южных – до 30 %. Чрезмерную инсоляцию, обусловленную южной ориентацией помещений, ощущают меньше опрошенных, несмотря на то, что именно при такой ориентации по расчету инсоляция самая большая.

Итак, мы выяснили положение по инсоляции, а далее рассмотрим основные закономерности природы инсоляции.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сравнение инсоляции на фасадах зданий в пяти различных климатических условиях

Чтобы прочитать этот контент, выберите один из следующих вариантов:

Танос Н. Стасинопулос
(Измирский экономический университет, Измир, Турция)

Инженерно-строительный и архитектурный менеджмент

«> ISSN :
0969-9988

Дата публикации статьи: 16 февраля 2022 г.

Загрузки

Аннотация

Назначение

Цель состоит в том, чтобы дать количественную оценку динамического характера инсоляции по периметру здания в зависимости от местоположения, времени года и ориентации. Такое понимание необходимо для принятия решений о стратегиях контроля солнечной активности в различных климатических условиях, от низкой до высокой инсоляции.

Дизайн/методология/подход

В этом исследовании исследуются сезонные изменения солнечной радиации на фасадах зданий различной ориентации в пяти местах с различным климатом (Рейкьявик, Лондон, Афины, Эр-Рияд, Лагос). Солнечные данные, собранные из европейской базы данных PVGIS, используются для изучения месячного распределения глобального солнечного излучения, падающего на фасады зданий по сторонам света и по порядку, а также пропорций его компонентов.

Результаты

Результаты показывают влияние различных факторов на инсоляцию. Среди прочего: во всех местах горизонтальные поверхности получают больше ежегодного облучения, чем любой фасад. Летом восточные/западные фасады получают больше излучения, чем южные, поэтому защита от солнца на этих направлениях важнее, чем на южных. Доля луча меняется в зависимости от сезона на южном и северном фасадах, но не на восточном/западном. Местные атмосферные условия могут компенсировать важность широты для уровней инсоляции и состава.

Оригинальность/ценность

В документе используются общедоступные данные для сопоставления значений и типов инсоляции при различных факторах по всему миру, что позволяет лучше понять инсоляцию при проектировании более экологичных зданий.

Ключевые слова

• Солнечное излучение
• Фасады
• Солнечный контроль
• Затенение
• Инсоляция

Цитата

Стасинопулос, Т.Н. (2022), «Сравнение инсоляции на фасадах зданий в пяти различных климатических условиях», Инженерное, строительное и архитектурное управление , Vol. перед печатью № перед печатью. https://doi.org/10.1108/ECAM-05-2021-0409

Издатель

:

Изумруд Паблишинг Лимитед

Copyright © 2022, Изумруд Паблишинг Лимитед

Статьи по теме

Как реализовать пассивный солнечный дизайн в ваших архитектурных проектах

Как реализовать пассивный солнечный дизайн в ваших архитектурных проектах

Консерватория. Изображение © Onnis Luque

• Автор: Дима Стоухи
• Опубликовано 10 апреля 2019 г.

Хотя Солнце находится на расстоянии почти 150 миллионов километров, эта звезда оказала наибольшее влияние на нашу планету. Но в то время как некоторые заняты погоней за солнцем для загорелой кожи, архитекторы всецело занимаются созданием загорелых пространств.

По определению, «пассивная солнечная энергия – это сбор и распределение энергии, полученной солнцем с использованием естественных средств». Простая концепция и процесс внедрения пассивных систем солнечной энергии обеспечили здания теплом, освещением, механической энергией и электричеством наиболее экологически безопасным способом.

В этой статье мы предоставим вам полное руководство по внедрению пассивных солнечных систем в ваши проекты.

+ 22

Солнце

Пассивная солнечная энергия основана на одном элементе — солнце. Как только солнечное излучение попадает на поверхность Земли, лучи могут поглощаться, отражаться и/или передаваться. Прозрачные материалы пропускают больше всего солнечного излучения; однако полупрозрачные материалы пропускают столько же солнечного излучения, но также рассеивают его при прохождении.

через Wikimedia Commons

Не все материалы поглощают солнце одинаково. Например, полированная/блестящая поверхность будет отражать излучение в большей степени, чем матовая поверхность. Точно так же темные поверхности поглощают больше тепла, чем светлые. Некоторые поверхности будут одновременно передавать излучение и накапливать его, создавая так называемый «парниковый эффект». Эта система хранит тепло, полученное солнцем, и сохраняет его в течение длительного времени, в отличие от пассивной «системы охлаждения», которая поглощает тепло на более позднем этапе.

Что такое пассивные системы?

Пассивные системы «собирают и передают энергию немеханическими, естественными средствами». Кирпичная кладка (бетон, кирпичи, камни) и вода (водяная стена, пруды на крыше) являются двумя наиболее часто используемыми материалами для хранения радиации. Конфигурация пассивных систем состоит из трех типов: прямое усиление, косвенное усиление и изолированное усиление. Прямая выгода — это когда проект нагревается и получает энергию от прямого солнечного света, достигающего его поверхности (например, через стеклянный фасад, выходящий на юг). Косвенное усиление — это когда солнечный свет попадает на альтернативную поверхность, поглощается, преобразуется в тепловую энергию, а затем передается в пространство (например, каменная стена поглощает солнечный свет и переносит поглощенное тепло во внутреннее пространство). «Пристроенные теплицы» представляют собой комбинацию систем как прямого, так и непрямого усиления, поскольку они непосредственно получают солнечный свет в саму конструкцию, но также могут преобразовывать эту энергию в соседнее здание, вызывая косвенное усиление. Изолированное усиление — это «естественная коллективная петля», которая включает использование альтернативного материала для поглощения энергии. Эти материалы включают в себя резервуар для хранения тепла, коллектор из металлических пластин, хранилище для воды, воздуха и камня. Естественный поток возникает, когда вода, собранная в контейнере, нагревается солнечным светом, когда она поднимается и попадает в верхнюю часть резервуара для хранения.

Школьный сад «Де Буйтенканс». Изображение предоставлено RO&AD Architecten

Проектирование пассивной солнечной энергии
(Следующие стратегии проектирования относятся к северному полушарию)

Вот почему проект должен быть построен таким образом, чтобы в полной мере использовать солнечные лучи как летом, так и зимой.

2- Дизайн конструкции: общая форма и ориентация проекта могут определить, сколько солнца попадает в пространство. Замечено, что здание, вытянутое по оси восток-запад, приводит к дополнительному поглощению солнечного света с южной стороны в зимний период.

Предоставлено Yazdani Studio

3- Обратите внимание на северную сторону: поскольку солнце не излучает прямое излучение на северной стороне, архитекторы могут уменьшить его высоту, сводя к минимуму экспозицию северной стены. Кроме того, окраска соседней стены в светлые тона поможет отразить солнечный свет на северной стене.

Кремер Центр радиационной онкологии. Изображение © Bruce Damonte

4- Распределение внутренних комнат: размещение интенсивно используемых комнат вдоль юго-восточного, южного или юго-западного фасадов обеспечивает максимальное поглощение тепла и света. Помещения, требующие минимального обогрева/освещения, такие как коридоры или подсобные помещения, вместо этого могут располагаться вдоль северной стороны.

5- Расположение окон: размещение больших окон на южных сторонах здания обеспечивает максимальное проникновение солнечного света во внутренние помещения. Северные фасады должны иметь относительно меньшие окна, так как они меньше всего поглощают тепловую энергию.

Дом солнечного света. Изображение © Adam Mork

6- Защищенный вход: чтобы предотвратить попадание холодного воздуха в дом, когда дверь открывается зимой, расположите входную дверь в стороне от направления ветра и/или добавьте ветровое стекло рядом с входом.

7- Выбор материала: больше энергии потребляется, если каждый материал используется в соответствующем месте. Взгляните на таблицу ниже, чтобы сравнить процент поглощения энергии каждым материалом.

Теплоемкость различных материалов. Изображение любезно предоставлено The Passive Solar Energy Book

8- Выбор системы: Каждый проект имеет определенные требования к дизайну, поэтому для разных проектов требуются разные системы. Часто бывают случаи, когда некоторые пассивные энергетические системы неуместны, например, большие стеклянные фасады в проекте, окруженном более высокими зданиями, и в этом случае лучшим решением было бы реализовать систему на крыше.

9- Стеклянные фасады / Солнечные окна: Стеклянные фасады и большие окна, выходящие на юг, поглощают наибольшее количество солнечного излучения в пространство. «Рекомендация: в холодном климате предусмотрите от 0,19 до 0,38 кв. футов остекления, выходящего на юг, на каждый кв. фут площади помещения. В умеренном климате предусмотрите от 0,11 до 0,25 кв. футов остекления, выходящего на юг, на каждый кв. фут площади пола».

Фасад с тройным остеклением. Изображение © Adrien Buchet

10- Световые люки: часто бывает, что стеклянный фасад невозможен, поэтому создание светового люка и/или фонарей позволяет проникать прямому солнечному свету в пространство.

Дом Карен Терри, Санта-Фе, Нью-Мексико. Изображение предоставлено The Passive Solar Energy Book Предоставлено Taisei Design

11- Аккумулятор тепла из каменной кладки: рекомендуется строить стены толщиной не менее 4 дюймов, чтобы избежать колебаний температуры в помещении. Светлый интерьер, темный пол, а также небольшие окна на стене обеспечивают большее рассеивание солнечного света в помещении. в месте, обращенном к солнечному свету в его пиковое время (с 11:00 до 15:00). Выберите темную стену, чтобы оптимизировать поглощение солнечного света.

13. Термальная стена/стена-тромбе: Подобно принципу теплицы, стены-тромбы представляют собой внешний слой, примыкающий к «солнечной стороне» здания, который помогает сохранять тепло в течение дня и медленно отдавать его ночью. Эти стены, которые часто состоят из кирпичной кладки и стекла, обеспечивают теплом здание через стеклянный слой и отверстия в стене.

Секция стены Тромба . Изображение любезно предоставлено The Passive Solar Energy Book

14- Размеры стены: Правильный выбор размера теплоизоляционной стены любого типа позволит сохранить как можно больше тепла в течение зимы. «Рекомендация: в холодном климате используйте от 0,43 до 1 кв. фута выходящей на юг теплоаккумулирующей стены с двойным остеклением на каждый квадратный фут площади пола (от 0,31 до 0,85 кв. фута размеров водяной стены). В умеренном климате используйте от 0,22 до 0,6 кв. футов . тепловой стены (0,16 – 0,43 кв. фута для размеров водяной стены) на каждый квадратный фут площади пола. стена есть. Чтобы максимально использовать эту стену с тромбом, выберите темный цвет на стороне, обращенной к солнцу, добавьте вентиляционные отверстия в верхней и нижней частях стены, чтобы повысить ее производительность, и вставьте навесные панели над этими вентиляционными отверстиями, чтобы избежать обратного потока воздуха.

15- Смежная теплица: эффективное использование концепции «смежной теплицы» может быть немного сложным, поскольку энергия, передаваемая в здание, заранее проходит через конструкцию; поэтому размеры теплицы необходимо рассчитать правильно. «Рекомендация: в холодном климате используйте от 0,65 до 1,5 кв. футов двойных стекол, выходящих на юг, на каждый квадратный фут площади здания. В умеренном климате используйте 0,33–0,9 кв. фута стекла на каждый квадратный фут площади здания».

Дом + Агентство. Изображение © Philippe Ruault

16- Отдельно стоящая теплица: поскольку теплицы в значительной степени зависят от стекла (или других полупрозрачных материалов), солнце будет излучать все пространство; однако северная сторона теплицы будет получать меньше солнца, чем остальные стороны. Предпочтительно вытянуть ось восток-запад и окрасить северную сторону светлыми цветами, чтобы солнце отражалось в этой области.

Детали: Чтобы избежать колебаний внутренней температуры в теплицах, установите внутреннюю водяную стену, используйте систему хранения из камня и/или используйте монолитную каменную конструкцию.

17- Пруд на крыше: Площадь пруда на крыше зависит от того, используется ли он для систем отопления или охлаждения, материалов, из которых он состоит, и типа используемой изоляции. Вот таблица для сравнения рационов крышных прудов в зависимости от характеристик каждого пруда.

Материальная энергия . Изображение предоставлено The Passive Solar Energy Book

Детали: пруды на крыше требуют особого внимания к деталям, поскольку они зависят от конструкции здания и крыши. Крыша должна поддерживаться водонепроницаемым металлическим или бетонным настилом и оставаться открытой для поглощения как можно большего количества тепла. Пруд может быть глубиной 6-12 дюймов и сделан из водонепроницаемых контейнеров темного цвета с прозрачными крышками, позволяющими солнечным лучам падать на воду, когда они скрыты. Что касается изоляционных панелей, то желательно, чтобы панели были как можно большего размера из отражающего материала, что снижает риск утечки воды и повышает эффективность системы.

Активная разомкнутая система. Изображение с Wikimedia Commons

18- Подвижная изоляция: стекло и/или полупрозрачный материал пропускают в пространство наибольшее количество солнечного света; тем не менее, некоторые из этих излучений теряются ночью из-за того же источника, который позволил им проникнуть внутрь. Покрытие стеклянных панелей подвижными системами изоляции уменьшит количество тепла, выделяемого ночью.

19- Отражатели: Иногда большие стеклянные фасады не являются частью предлагаемого дизайна, поэтому добавление отражателей увеличивает количество солнечного света, попадающего в помещение. «Рекомендация: для вертикального остекления используйте горизонтальный отражатель, примерно равный по ширине и в один-два раза превышающий высоту застекленного проема по длине. Для световых люков с южным наклоном расположите отражатели над световым люком под углом примерно 100 градусов, чтобы размеры отражателя были равны размерам светового люка».

20- Затенение: контроль количества и траектории солнечного света, попадающего в помещение, очень эффективен и предотвращает его попадание в помещения, где не требуется усиление солнечного света. «Рекомендация: Затенить южное остекление горизонтальным свесом, выделенным над остеклением. Шторы должны быть равны по длине примерно одной четверти высоты проема в южных широтах и ​​половине высоты в северных широтах».

Пассивный дом Bruck Peter Ruge Architects. Изображение © Ян Зифке

21- Внешняя изоляция: Если наружные стены используются в качестве утепляющих стен, разместите изоляционные панели с внешней стороны, чтобы предотвратить выделение аккумулированного тепла.

Хранение в пасмурный день: в облачных местах требуется увеличение пассивных солнечных систем. Увеличение площади южного остекления, создание более крупной водяной стены (по возможности нескольких), а также утолщение тепловых стен (в соответствии со стандартными рекомендациями, упомянутыми выше) будут поглощать больше солнечного света в пространство.

Летнее охлаждение. Основное внимание в пассивной солнечной системе часто уделяется важности пропускания тепла и света в помещение зимой, игнорируя важность охлаждения летом.