Инсоляция - это облучение помещений естественным светом солнца. Правильный расчет инсоляции имеет большое значение для комфорта и здоровья людей, живущих и работающих в здании. Давайте разберемся, как правильно производить расчет инсоляции.
Определение норм инсоляции
Прежде всего, необходимо определить требуемые нормы инсоляции для конкретного типа помещения. Согласно СанПиН, для жилых комнат норма составляет не менее 2 часов инсоляции в день с 22 марта по 22 сентября. Для детских и медицинских учреждений норма выше. Также важно учитывать географическое местоположение - чем севернее, тем больше требуется инсоляции.
Расчет продолжительности инсоляции
Для расчета инсоляции помещения необходимо определить:
- Размеры и ориентацию окон
- Расположение препятствий, закрывающих солнце
- Широту и долготу местности
- Высоту солнца над горизонтом в заданные дни и часы
На основе этих данных рассчитываются углы падения солнечных лучей в окно и определяется период инсоляции помещения.
Инсоляция: расчет в программе
Расчет инсоляции можно выполнить вручную или использовать специальные компьютерные программы. Среди популярных программ для расчета инсоляции:
- ArchiCAD
- Revit
- КОМПАС
- Lira
- Solarius PV
- Solar Access Tool
Они позволяют учесть большое количество факторов и быстро получить точный результат для конкретного помещения. Однако ручной расчет также важен для понимания принципов.
Пример расчета инсоляции жилой комнаты
Рассмотрим пример расчета инсоляции для жилой комнаты размером 5x6 метров с окном размером 1,5x1,2 метра, ориентированным на юго-запад. Здание находится в Санкт-Петербурге (59° с.ш.).
- Определяем требуемую норму инсоляции: 2 часа (жилое помещение).
- Находим высоту солнца 22 марта в 12 часов дня: 32°.
- Рассчитываем угол падения солнечных лучей в окно: 45°.
- Определяем период инсоляции помещения: c 11:30 до 13:30.
Так как период инсоляции составляет 2 часа, то норма инсоляции для данной комнаты соблюдена.
Рекомендации по обеспечению нормативной инсоляции
Чтобы обеспечить хорошую инсоляцию, рекомендуется:
- Правильно ориентировать здание и располагать окна по сторонам света.
- Увеличивать площадь остекления жилых помещений.
- Использовать световые карманы, эркеры, балконы для увеличения естественного освещения.
- Грамотно размещать здания относительно друг друга, чтобы не создавать экранирования.
- Применять светопрозрачные конструкции.
Правильный расчет инсоляции помещений имеет большое практическое значение для создания благоприятных санитарно-гигиенических условий в зданиях. Владение методикой такого расчета важно для специалистов в области проектирования и строительства.
Программное обеспечение для моделирования инсоляции
Современные программы позволяют не просто рассчитать инсоляцию, но и визуализировать, как именно солнечный свет будет попадать в помещение. Это дает возможность на стадии проектирования оптимизировать инсоляцию.
Популярные программы для моделирования:
- Autodesk Revit с плагином Insight 360
- ArchiCAD с модулем EcoDesigner STAR
- Sketchup с плагинами Shadow Analyzer, Solar North
- Grasshopper с компонентами Ladybug и Honeybee
С их помощью можно в интерактивном режиме изучать солнечную траекторию, затенение от окружающей застройки, оптимизировать ориентацию здания и виды остекления.
Зеленые насаждения для оптимизации инсоляции
Деревья, кустарники, вьющиеся растения перед фасадом здания позволяют регулировать инсоляцию в теплое время года. Листва задерживает избыточное прямое солнечное излучение, но пропускает рассеянный свет.
Для оптимального баланса рекомендуется высаживать:
- Лиственные деревья с густой кроной - ослабляют летнюю инсоляцию
- Хвойные деревья - пропускают больше зимнего солнца
- Кустарники и лианы невысоко от земли - эффективно затеняют первые этажи
Таким образом можно избежать перегрева помещений летом и сохранить инсоляцию зимой.
Световые колодцы для улучшения инсоляции подвалов и цокольных этажей
Подвальные и цокольные помещения часто страдают от недостатка естественного освещения. Проблему можно решить с помощью световых колодцев.
Световой колодец представляет собой выемку в грунте, облицованную отражающим материалом. Он перенаправляет дневной свет из уровня земли на нижние этажи через световые проемы в стене.
Преимущества световых колодцев:
- Увеличивают уровень естественной освещенности в 2-3 раза
- Позволяют снизить использование искусственного освещения
- Улучшают инсоляцию и микроклимат помещений
Автоматизированные системы управления солнцезащитой
Для оптимизации инсоляции в течение дня можно использовать автоматические системы управления солнцезащитой на окнах.
Это могут быть:
- Автоматические жалюзи
- Электрохромные стекла
- Внешние козырьки и навесы
Такие системы позволяют:
- Снизить перегрев от солнца летом
- Сохранить теплопоступления зимой
- Избежать слепящего эффекта
Управление может осуществляться от датчиков освещенности и температуры.
Нетрадиционные способы улучшения инсоляции
Помимо традиционных методов, существуют и нестандартные решения для улучшения инсоляции:
- Гелиостаты - зеркала, отражающие солнечный свет внутрь помещения
- Световоды - трубы с отражающим внутренним покрытием для переноса света
- Фотолюминесцентные материалы - накапливающие и излучающие свет
- Специальные светорассеивающие и преломляющие конструкции фасадов
Такие методы позволяют направить свет туда, куда он не может попасть напрямую, например во внутренние зоны крупных зданий.
Световые фонари для освещения внутренних помещений
Традиционный архитектурный прием для лучшей инсоляции внутренних помещений - использование световых фонарей. Фонари размещаются в крыше и обеспечивают естественное боковое или верхнее освещение.
Типы световых фонарей:
- Верхний свет (круглый или прямоугольный)
- Боковой свет (световой карман)
- Зенитный фонарь (пирамидальный)
Правильное проектирование фонарей позволяет обеспечить нормируемую освещенность в глубине здания до 12 метров от светового проема.
Инсоляция высотных зданий
В высотных зданиях усложняется обеспечение нормативной инсоляции, особенно нижних этажей, находящихся в зоне затенения от верхних. Необходимо применять дополнительные меры.
Решения для высотных зданий:
- Значительное остекление фасадов
- Использование световых дворов
- Установка солнцезащитных экранов на верхних этажах
Также важно грамотное градостроительное решение с учетом инсоляции при размещении высоток относительно друг друга.
Материалы с улучшенной инсоляционной способностью
Применение специальных светопрозрачных материалов улучшает инсоляцию помещений:
- Матовое стекло рассеивает прямой свет, снижая блики
- Зеркальное стекло усиливает отражение и пропускание света
- Призматическое стекло преломляет лучи вглубь помещения
- Сотовый поликарбонат пропускает свет, защищая от перегрева
Такие материалы позволяют улучшить инсоляцию при тех же размерах светопроемов.
Адаптивные системы управления инсоляцией
Перспективное направление - адаптивные интеллектуальные системы, автоматически оптимизирующие инсоляцию помещений.
Они могут включать:
- Датчики освещенности, температуры, присутствия
- Автоматические солнцезащитные устройства
- Светодиодное освещение для досвечивания
- Управление по сценариям в зависимости от погоды и времени суток
Такая система обеспечивает оптимальный баланс естественного и искусственного освещения в помещении.
Методы расчета инсоляции на этапах проектирования и эксплуатации зданий
Расчет инсоляции необходим как при проектировании зданий, так и в процессе эксплуатации.
На этапе проектирования расчет позволяет оптимизировать инсоляцию.
При эксплуатации он нужен для:
- Проверки фактических показателей инсоляции
- Выявления причин отклонений от нормативов
- Определения путей улучшения инсоляции при реконструкции
Таким образом обеспечивается контроль качества проекта и эксплуатационных характеристик здания.