Факторы, определяющие инсоляционный режим в помещениях

Выбор конкретных решений в архитектурном проектировании обусловливается природными условиями и, в частности, лучистой энергией солнца. Поэтому для анализа взаимосвязи инсоляции и архитектуры необходимо знать радиационный режим и природные факторы, которыми. он определяется.

Солнечная радиация, поступающая, на землю отличается значительной неравномерностью, изменяется количественно и качественно в течение суток и года. Регулярные измерении, проводимые в течение ряда лет позволяют получить наиболее вероятные значения. Совокупность средних величин, характеризующих приход лучистой энергии солнца в данной местности, будем называть инсоляционным режимом и подразделять его на три составляющие: тепловую радиацию, световой климат и ультрафиолетовый (УФ) климат.

Инсоляционный режим в Узбекистане изучают несколько актино-метрических станций, которые измеряют интегральныепотоки и суммы радиации. Рассмотрим следующие качественные особенности и количественные показатели инсоляционного режима, состояние атмосферы, вероятность и продолжительность солнечного сияния, величины и характер изменения во времени прямой, рассеянной, отраженной и суммарной радиации, приходящей на горизонтальную и различно ориентированные вертикальные поверхности (отдельно для теплового излучения, видимого света и УФ лучей) прямой и рассеянной радиации распределение яркости по небосводу, контрастность освещения.

Лучистая энергия солнца, проходя сквозь атмосферу, частично поглощается, рассеивается и достигает земной поверхности в виде прямой радиацииот солнечного диска, и рассеянной падающей со всех сторон небосвода. Часть лучистой энергии отражается от земли, зданий, других поверхностей и создают отраженную радиацию. Рассеянная и отраженная радиация вместе, составляют диффузию, а прямая и диффузная — суммарную радиацию. Эти виды радиации включают в себя УФ, видимые и инфракрасные лучи, обладающие различными физическими и физиологическими свойствами. Земля, частично поглощая падающую на нее радиацию становится источников теплового излучения. Атмосфера вследствие происходящих в ней процессов и теплообмена с землей, также излучает тепло. Суточный и годовой ход УФ, видимой и тепловой радиации, их соотношение, доли, приходящиеся на прямой и рассеянный потоки, и другие показатели инсоляционного режима определяются рядом факторов, среди которых главную роль играют характер облачности прозрачность атмосферы, положение солнца на небосводе и отражательная способность земного покрова.

Для Узбекистана характерна незначительная облачность (табл 1). Так минимальная облачность в Ташкенте в три раза меньше соответствующего минимума для Тбилиси, расположенного. на той же географической широте.

Таблица 1

Сезонная игодовая облачность, балл

Таблица 2

Среднегодовое количество ясных, полуясных ипасмурных дней по общей (и нижней) облачности,%

Таблица 3

Продолжительность ивероятность солнечного сияния

Благодаря преобладанию ясных дней на территории Узбекистана наблюдаются наибольшие продолжительность и вероятность солнечного сияния (табл. 3). В районе Бухары в сравнении с Ленинградом годовая продолжительность солнечного сияния вдвое больше, а в декабре солнце здесь светит в 16 раз дольше. В июле дни без солнца на большей части территории Узбекистана возможны лишь в редкие годы.

Благодаря расположению Узбекистана в южных широтах (35–45⁰) для нее характерна сравнительно большая высота солнца в Ташкента на 14⁰ больше, чем в Москве, и летом достигает 72⁰.

Интенсивность прямой солнечной радиации определяется главным образом высотой солнца и прозрачностью атмосферы. Те же факторы при безоблачном небе оказывают решающее влияние на рассеянную и суммарную радиацию, С увеличением высоты солнца прямая радиация растет значительно скорее, чем рассеянная. Поэтому доля прямой радиации в суммарной в южных районах гораздо больше, чем в средних и северных широтах. Следует учитывать, что при одной и той же прозрачности атмосферы тепловые лучи рассеваются меньше, а УФ больше, чем светлые, так как рассеяние происходит обратно пропорционально четвертой степени длины-волны, Доля прямой составляющей в суммарном потоке наибольшая в тепловой радиации и наименьшая в УФ облучении.

Прозрачность атмосферы зависит от влажности, запыления и загрязнения воздуха, В больших городах прозрачность атмосферы ниже, чем за их пределами. В целом по Узбекистану воздух отличается большей прозрачностью в сравнении с другими районами СНГ благодаря небольшому числу дней с осадками и туманами, меньшей влажности. Высокая прозрачность атмосферы при ясном небе повышает удельное значение прямой радиации в суммарном потоке. Несмотря на то, что доля рассеянной радиации, и особенно тепловой в суммарной радиации сравнительно невелика, ею нельзя пренебрегать в расчетах так как абсолютное значение рассеянной составляющей в условиях Узбекистана велико даже при безоблачном небосводе.

Большое влияние на радиацию оказывает облачность. Облака нарушают плавный ход дневного изменения рассеянной радиация который наблюдается при ясном небе. Рассеянная радиация может, при этом колебаться в больших пределах. В Узбекистане облачность в большоймере повышает рассеянную радиацию, чем в других районах СНГ: во-первых, здесь, преобладают облака верхнего яруса, во-вторых, прибольших высотах солнца с увеличением облачности рассеяннаярадиация растет быстрее, чемпрималых высотах. Противоположное влияние облакаоказываютна прямую и суммарную радиацию. Интенсивность отраженной радиации зависит от отражательной способности (альбедо) земного покрова и суммарной радиации. Альбедо в основном, определяется влажностью и цветом поверхности, но различно для разных участков спектра. Преобладающие в Узбекистане светлые почвы, незначительное количество осадков и небольшое число дней со снегом обусловливают относительное постоянство альбедо (20–30 %).^. Поэтому годовой ход отраженной радиации отличается малой изменчивостью и имеет прямую зависимость от суммарного потока. Среднегодовая отраженная тепловая радиация составляет здесь 21 % от общего прихода. Отраженную радиацию при инсоляционных расчетах часто не принимают во внимание. С этим нельзя согласиться, ибо по абсолютным значениям она близка к рассеянной и пренебрежение ею может привести к существенным ошибкам. Помимо отмеченных факторов, на интенсивность УФ радиации, и по ее коротковолновой части, оказывает влияние содержание озона в атмосфере. Минимальная концентрации озона в атмосфере наблюдается в Средней Азии, вследствие чего здесь особенно велика интенсивность УФ радиации. Для различныхпунктов Узбекистана, исключая высокогорные районы, факторы, определяющие инсоляционный режим, подвержены сравнительно небольшим колебаниям. Поэтому основные данные по световой, тепловой и УФ радиации, полученные при измерении в Ташкенте, можно с достаточной для целей архитектуры точностью распространить на большую часть территории Средней Азии.

Литература:

1. Т. А. Маркус, Э. Н. Моррис. Здания, климат, энергия. Пер. с англ. под ред. Н. В. Кобышевой, Е. Г. Малявиной. — Ленинград, Гидрометеоиздат, 1985. — 544 с.
2. Энергоактивные здания / Н. П. Селиванов, А. И. Мелуа, С. В. Зоколей и др.; Под ред. Э. В. Сарнацкого и Н. П. Селиванова. — М.: Стройиздат, 1988. — 376 с.
3. У. А. Бекман, С. А. Клейн, Дж.А.Даффи. Расчет солнечного теплоснабжения. — М.: Энергоиздат, 1982. — 79 с.
4. www.engenegr.ru Электронный журнал энергосервисной компании «Экологической системы» № 1, январь 2004. Бумаженко О. В.