Нормирование и расчет инсоляции являются сейчас, пожалуй, наиболее острой светотехнической, экономической и социально-правовой проблемой. С переходом землепользования и строительства на рыночную основу нормы инсоляции жилищ стали главным фактором, сдерживающим стремления инвесторов, владельцев и арендаторов земельных участков к переуплотнению городской застройки с целью получения максимальной прибыли. Однако официальная методика нормирования и расчета инсоляции не может эффективно выполнять эту роль. До настоящего времени она остается самым отсталым, обособленным от науки разделом светотехники.
Инсоляция (от латинского in solo – выставляю на солнце) — это облучение прямыми солнечными лучами (солнечной радиацией).
Освещение помещений может быть естественное, искусственное и совмещенное (интегральное).
Естественными источниками являются солнце и рассеянный (диффузный) свет небосвода.
Искусственными источниками света служат электрические лампы (накаливания, люминесцентные, ксеноновые, ртутные и другие).
Совмещенное освещение характерно тем, что помещение одновременно освещается естественным и искусственным светом.
Обеспечение оптимального светового режима или светового комфорта имеет значение как при создании нормальных условий труда и быта, так и для психофизиологического состояния человека.
Известно также биологическое и гигиеническое воздействие солнечного света за счет ультрафиолетовых излучений, обладающих оздоровительными и бактериальными свойствами.
При этом различают следующие зоны ультрафиолетового излучения:
А - антирахитная, длина волны 400 - 315 нм (нанометр или миллимикрон);
Б - эритемная, длина волны 315 - 280 нм; (296,7 нм полезная для загара кожи в строго ограниченных дозах);
С - бактерицидная, длина волны от 280 - 200 нм (убивающая бактерии, используется в качестве дезинфекции).
При проектировании зданий световой климат местности должен учитываться при создании не только нормальных условий для освещения, но и архитектурной композиции, он имеет также технико-экономическое значение (устройство светопроемов, фонарей, эксплуатационные расходы, связанные с расходами на отопление и т.п.).
При реконструкции зданий условия инсоляции остаются прежними, однако, этот фактор необходимо проверить, поскольку дополнительная застройка (устройство пристроек, надстроек этажей, строительство новых зданий и в связи с этим уменьшение разрывов между зданиями и т.д.) может привести к изменению освещенности.
В различных районах страны (регионах мира) контрастность и величина инсоляции разные.
Следует иметь в виду, что обычное стекло, хорошо пропуская видимую и инфракрасную части солнечного спектра, в меньшей степени пропускает коротковолновые ультрафиолетовые лучи (длиной волны до 400 нм), имеющие большое оздоровительное значение. Поэтому в помещениях, где необходимо воздействие оздоровительной инсоляции, применяют специальное увилевое стекло.
Тепловое воздействие инсоляции может вызывать перегрев помещений (в южных районах). Перегрев с повышенной влажностью вызывает ухудшение самочувствия людей и значительно снижает их работоспособность. Оптимальный инсоляционный режим достигается путем обеспечения прямого солнечного облучения в необходимом количестве и в заданное время.
Продолжительность инсоляции в течение суток для каждой местности определяется временем видимого движения солнца по небосводу. Траектория движения солнца и период суточной инсоляции для каждой географической широты и каждого времени года различны: в северных районах траектория более пологая и протяженная, в южных — более крутая и короткая.
Годовая продолжительность астрономической инсоляции на всех широтах одинакова и равна 4380 часов. Однако на экваторе всегда равна 12 часам. На полярном круге короткий 24-часовой полярный день.
Дни, характеризующие инсоляцию для различных периодов времени года, принимают: 22 июня и 22 декабря - соответственно дни летнего и зимнего солнцестояния; 22 марта и 22 сентября - дни весеннего и осеннего равноденствия; продолжительность инсоляции составляет 12 часов.
Инсоляционный режим регламентируется документом «Санитарные правила и нормы СанПин 2.2.1/2.1.1.1278—03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий». Инсоляцию следует обеспечить для одной жилой комнаты 1-3-комнатных и 2 жилых комнат 4-х и более комнатных квартир непрерывную продолжительность инсоляции.
Ранние утренние и поздние вечерние пологие лучи пересекают значительно большой слой атмосферы, чем лучи из положения солнца в зените, и их слабое оздоровительное воздействие может не учитываться. В соответствии с нормами для районов южнее 600с.ш. в инсоляционный расчет не принимаются первый и последний часы на восходе и закате солнца, а для районов севернее 600с.ш. - первые и последние 1,5 часа. Самый длинный период инсоляции на севере («вечный день») - 13-16 часов в сутки в летнее время, однако интенсивность инсоляции здесь невелика, так как и летом, траектория солнечного пути в этих районах пологая. В средней полосе летом самая продолжительная инсоляция 12 - 14 часов, а в южных районах 10 - 12 часов.
Данные о продолжительности инсоляции относятся к точке под открытым небосводом и являются теоретически максимальными. В действительности затеняющие факторы (застройка, выступающие элементы зданий) значительно сокращают теоретический суточный период инсоляции.
Требования к инсоляции жилых зданий: продолжительность инсоляции в жилых зданиях должна быть обеспечена не менее чем в одной комнате 1-3-комнатных квартир и не менее чем в двух комнатах 4-х и более комнатных квартир.
Допускается прерывистость продолжительности инсоляции, при которой один из периодов должен быть не менее 1,0 часа. При этом суммарная продолжительность нормируемой инсоляции должна увеличиваться на 0,5 часа соответственно для каждой зоны. Санитарные нормы допускают снижение продолжительности инсоляции на 0,5 часа для северной и центральной зон в двухкомнатных и трехкомнатных квартирах, где инсолируется не менее двух комнат, и в многокомнатных квартирах (четыре и более комнаты), где инсолируется не менее трех комнат, а также при реконструкции жилой застройки, расположенной в центральной, исторической зонах городов, определенных их генеральными планами развития.
Пример расчета инсоляции на территории
В качестве примера рассмотрим дни весеннего и осеннего равноденствия 22 марта и 22 декабря (рис.2.1).
При расчете инсоляции:
- первый и последний часы (от 600 до 700 и от 1700 до 1800) не учитываются ввиду незначительной интенсивности инсоляции;
- максимальное время инсоляции для центральной части России при весеннем и осеннем равноденствии (22 марта и 22 сентября) составляет 10 часов;
- точность вычисления берется до 1/4 часа;
- часть объекта, затеняющая точку, рассматриваемую в настоящее время, на рисунке заштриховывается;
- область, отражающая неудовлетворительное время инсоляции (<2ч. для г.Москвы), на рисунке также заштриховывается;
- изогеллы проводятся через целые числа (часы), при необходимости делается интерполяция;
- измерения на углах проводятся на расстоянии 1,5м от угла рассматриваемой стороны здания;
- для удобства измерений чертится вспомогательная сетка квадратов (величина одной стороны квадрата составляет 10 м в М 1:500);
- высота этажа здания берется из задания (для старых домов - 4 м, для новых домов - 3 м).
Расчет:
время в точке “Х” составляет:
∑ti = [t1 = (1200 - 900)] + [t 2=(1700 - 1600)]= 3+1 = 4(ч)
Солнечные лучи создают комфортные условия для нахождения в помещениях людей, они убивают болезнетворных микробов, препятствуют развитию плесени и т.д. Время инсоляции – величина, нормируемая строительными и санитарными нормами для помещений и территорий.
Нормирование времени инсоляции напрямую отражается на плотности застройки. Чем меньше нормируемое время инсоляции - тем плотнее допускается застройка.
При реконструкции и при строительстве новых строений, нормы требуют выполнения условий инсоляции как для объектов существующей застройки, так и для возникающих новых градостроительных объектов.
Кроме инсоляции, критериями, определяющими минимальные расстояния между зданиями и сооружениями являются: пожарные требования, специфические требования (взрывоопасности и или другой опасности, если рядом есть специфические предприятия), возможность поезда пожарных машин и машин обслуживания, нормативные требования по естественной освещенности.
Чаще всего, самым серьезным препятствием для возведения здания перед носом обычного жителя - являются нормативные требования по времени инсоляции помещений и территорий. Расчет по инсоляции имеет четкий физический смысл и поддается точной формализации.
Пожарные и обслуживающие проезды между зданиями, как правило, не велики и позволяют относительно ближе приближать новые объекты. К сожалению, требования по естественной освещенности немного утрачивают свои сдерживающие позиции. Физический смысл данного расчета достаточно сложный – его трудно прочувствовать. В расчете могут быть заложены фасады зданий с хорошими светоотражающими поверхностями, а на деле потом могут это забыть, и покрыть поверхности чем-то другим или не следить за поддержанием нужного состояния поверхностей.
Существуют два способа расчета времени инсоляции: в ручную (с помощью инсоляционного графика) и автоматизировано (с помощью специализированных компьютерных программ). Разумеется, компьютерный способ позволяет быстрее и точнее проводить расчеты, что очень важно в условиях уплотненной застройки. Ручной способ позволяет выполнять расчеты, не претендующие на высокую точность. Компьютерные программы позволяют учитывать нюансы застройки, выполнять и контролировать ввод исходных данных.
Для выполнения расчета, нужно задать геометрические характеристики расчетного объекта (помещения или участка) и систему затеняющих объектов. Необходимо учесть направления сторон света и широту местности.
Результатом расчета времени инсоляции являются величины, характеризующие инсоляцию (время инсоляции в часах и минутах, количество интервалов инсоляции, процент инсолируемой территории).
Полученные результаты расчета времени инсоляции должны быть интерпритированы экспертом в экспертном заключении на соответствие нормам. Здесь надо обратить внимание на следующее - нормы по времени инсоляции иногда меняются. Как правило, это происходит в сторону уменьшения, что позволяет уплотнять застройку. В нормативных и еще действующих документах есть противоречия по требуемой величине времени инсоляции. Требования по нормативному времени инсоляции могут зависеть от местного законодательства, от некоторых примечаний в нормативных документах ( историческая застройка, центр города и т.д.). Кроме того, нормы могут содержать неопределенность, например, введен термин “прерывистая инсоляция” и не сказано, что называется перерывом в инсоляции (точнее - какое минимальное время отсутствия инсоляции можно считать перерывом).
Вопросы инсоляции жилых помещений и территорий регламентируются в различных нормативных документах:
- СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания.», СНиП 2.07.01-89* «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений.», СП 30-102-99 «Планировка и застройка территорий малоэтажного жилищного строительства.» и СанПиН 2.2.1/2.1.1/1076-01 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий.».
В этих документах требования по инсоляции могут отличаться. Из указанных документов наиболее приоритетным на сегодня является: СанПиН 2.2.1/2.1.1/1076-01 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий.».
Экспертиза проекта или вопроса об обеспечении инсоляции
Вопрос об обеспечении инсоляции регулярно ставится клиентами на самых разных этапах нового строительства или реконструкции. Рассмотрим часто встречаемые случаи:
- Инвестор, прорабатывает вариант по покупке территории под новое строительство или под реконструкцию в сложившейся застройке. Он хочет сориентироваться по потенциальной возможности данной территории (какого габарита и какой этажности можно разместить здесь здание и какие конфликтные моменты могут иметь место).
На стадии эскизного рабочего проекта.
На стадии согласования эскизного проекта.
На стадии окончательного согласования рабочего проекта.
На стадии беседы и урегулирования отношений с жителями прилегающей застройки.
- Жители, встревоженные близлежащим строительством, могут заказать экспертизу по инсоляции.
- Адвокаты, работающие, как по вопросам ущемления прав граждан существующей застройки, так и по другим вопросам (например, раздел домовладений и соблюдение санитарных норм для участников раздела и т.д.)
Количественная оценка величины нарушения инсоляции бывает важна, когда инвестор хочет договориться о материальной компенсации со стороной, чьи интересы нарушаются.
Наиболее серьезная экспертиза инсоляции (с более тщательным сбором исходных расчетных данных) возникает когда, когда постановлением суда назначается независимая экспертиза. В этом случае эксперты дают подписку об уголовной ответственности. Они, уже не доверяя данным, предоставляемым участниками спора, более щепетильно собирают исходные расчетные данные.
Экспертизу может заказать любой гражданин или организация. Экспертизу может выполнить - кто угодно. Но официальный статус имеет экспертиза, выполненная компетентным специалистом (наличие соответствующих документов, лицензий).
Инженерные изыскания для строительства обеспечивают комплексное изучение природных и техногенных условий территории (региона, района, площадки, участка, трассы) объектов строительства, составление прогнозов взаимодействия этих объектов с окружающей средой, обоснование их инженерной защиты и безопасных условий жизни населения.
На основе материалов инженерных изысканий для строительства осуществляется разработка предпроектной документации, в том числе градостроительной документации и обоснований инвестиций в строительство, проектов и рабочей документации строительства предприятий, зданий и сооружений, включая расширение, реконструкцию, техническое перевооружение, эксплуатацию и ликвидацию объектов, ведение государственных кадастров и информационных систем поселений, а также рекомендаций для принятия экономически, технически, социально и экологически обоснованных проектных решений.
Инженерные изыскания, включают инженерно-геологические и инженерно-гидрологические исследования с целью выявления особенностей геоморфологического строения и участков с развитием неблагоприятных инженерно-геологических процессов и явлений, обследования существующих зданий.
Инженерно-геодезические изыскания
Топогеодезические работы проводятся с целью получения точной информации о местности (рельефе, существующих зданиях и сооружениях) в графическом и цифровом видах, с дальнейшим ее использованием в проектировании и других задачах.
Проведение обмерных и геодезических работ при проектировании, строительстве, реконструкции, административном учете и других видах деятельности, на основе новейших технологий в этой сфере может использоваться в следующих областях:
-Проектирование нового строительства (топографическая съемка местности);
-Реконструкция, реставрация и капитальный ремонт различных зданий и сооружений (поэтажные планы, разрезы, фасады существующих сооружений);
-Разбивочные работы (вынос проектных точек в натуру);
-Строительство (контроль строительного монтажа, геодезическое обеспечение строительства, исполнительная документация);
-Экспертиза недвижимости (определение точных площадей и объемов объекта, составление чертежей);
-Административный учет территорий (землеотвод, кадастровая съемка);
-Геоинформационные системы ГИС (подоснова, информационная база).
Одним из первоначальных методов оптимизации инсоляции является выбор ориентации здания и его расположения в системе застройки. Это сложная задача, так как кроме инсоляционных требований, следует учитывать назначение помещений, климатические особенности района строительства и условия уже сложившейся городской застройки.
Прежде всего, ориентацию зданий, располагаемых в северных районах, следует выбирать так, чтобы помещения получили максимум инсоляции. В южных районах, наоборот, следует избегать тех ориентаций, при которых перегрев будет максимальным.
В отношении инсоляции все помещения гражданских зданий можно разделить на две группы:
- Ø
- Ø помещения, которые не требуют инсоляции в течение года (операционные залы больниц, чертежные и проектные залы, некоторые лабораторные помещения, демонстрационные и выставочные залы, книгохранилища библиотек, экспозиционные залы музеев, общественные прачечные, кухни и т.д.). Для этой группы помещений предпочтительнее будет северная, северо-западная и северо-восточная ориентации.
Особое внимание выбору оптимальной ориентации следует уделять при проектировании детских школьных и лечебных учреждений. Здесь наилучшей ориентацией является южная и юго-восточная. Не допускается для них ориентация окон на север и северо-запад. В южных районах следует избегать западной и юго-западной ориентаций.
Оптимальные ориентации для учебных помещений в школах - южная, юго-восточная и восточная. Допускаются также западная и юго-западная ориентации. Следует избегать северных ориентаций.
В лечебных учреждениях помещения палат должны хорошо инсолироваться и в то же время иметь летом достаточную защиту от перегрева. Поэтому предпочтение в данном случае следует также отдать южным ориентациям, используя северные ориентации для размещения вспомогательных лечебных помещений и операционных.
Оптимальная ориентация спальных помещений санаториев - южная и юго-восточная. Допускается ориентация на запад и север до 25 % общего количества коек, при этом окна, обращенные на запад должны иметь регулируемые СЗУ. Помещения северной ориентации следует предназначать для отдыхающих, не переносящих жару.
