CC BY
17Влияние свето-климатических факторов на архитектурное проектирование высотных зданий в условиях кавказского климата
сч сч о сч
IO
О Ш Ш X
<
m о х
X
Арутюнян Юрик Ваганович
магистрант, Национальный политехнический университет Армении
Приступая к проектированию постройки архитектурных объектов различной направленности, специалисты сталкиваются с рядом проблем учета природно-климатических факторов. В частности, особое внимание нужно уделять особенностям климатических условий. При расчетах необходимо учитывать такие факторы, как температурный режим, показатели влажности, ветровой режим, а также инсоляция территории. В статье приводятся исследования по проблематике строительства и проектирования зданий и сооружений в условиях кавказского климата в Армении. На основании исследований работы сформированы принципы строительства в условиях архитектурного проектирования высотных зданий в условиях кавказского климата. Исследованием выявлены приемы защищенности помещений от инсоляции в условиях архитектурного проектирования высотных зданий в условиях кавказского климата. Ключевые слова: строительство, проектирование, климат, Кавказ, конструкции, архитектура, дизайн.
Введение. Приступая к проектированию постройки архитектурных объектов различной направленности, специалисты сталкиваются с рядом проблем учета природно-климатических факторов. На первый взгляд, кажется, что достаточно выбрать, как будет выглядеть дом и из каких материалов он будет построен. На практике оказывается, что проектирование дома - это огромная работа, которая включает в себя множество технической информации и сложных расчетов. В частности, особое внимание нужно уделять особенностям климатических условий. При расчетах необходимо учитывать такие факторы, как температурный режим, показатели влажности, ветровой режим, а также инсоляция территории. Зачастую необоснованно большая площадь остекленных фасадов в регионах с жарким климатом создает дискомфортные условия в помещениях, если не применяются современные светозащитные средства [1]. Овладение техникой рационального выбора размеров и размещения световых проемов и других конструкций высотных зданий в условиях кавказского климата является одной из актуальных задач современной архитектуры. При этом растущая экспансия урбанизированных кавказских территорий чужих по духу архитектурным объектам западных зодчих вносит диссонанс и разрушает контекст, который сложился исторически. Эти сооружения противопоставляются образцам "климатологической" архитектуры [2]. Базовыми научными исследованиями условиях учета теплого и солнечного климата в процессах являются труды: Б.А. Дунаева, А.В. Ершова, А.У. Зеленко, В. Казакова, Д. Масленникова, А. Н. Римша, И.Н. Скрыль, С.И. Скрыль, И.С. Суханова, В.М. Фирсанова, В. Щелейховского,.
Цель статьи - исследование влияния свето-климати-ческих факторов на архитектурное проектирование высотных зданий в условиях кавказского климата
Обсуждение результатов исследования. Защита от солнечного блестящего естественного света -одно из важных требований к постройкам в жарких районах, где тепловая и световая солнечная радиация активно влияет на макроклимат экстерьерной архитектурной среды и на микроклимат внутри дома. Естественное освещение помещений зависит от коэффициента естественного освещения [3].
В разделе анализируются концепции известных мастеров архитектуры, которые занимались поиском ведущих экологических принципов в архитектуре. Так в начале 20-х годов XX в. Ле Корбюзье уделял серьезное внимание "24-часовом солнечному циклу", определил понятие "основные радости" (солнце, пространство, зелень) и сформировал идею "лучезарных городов". Он считал, что "история архитектуры - это история борьбы за свет, борьбы за окна" и "вся история архитектуры вращается исключительно вокруг стенных проемов". Комфортом для человека в кавказской зоне является прохлада, движение, тень. Алвар Аалто поддерживал идею
"биодинамического фактора Солнца в городе", выдвигал требования к оптимальной ориентации жилья относительно солнца и точности расчетов (до 1 °) направления солнечных лучей, которые проникают в каждую квартиру. Но некоторые архитекторы игнорировали проблему регулирования солнечной радиации (геометрические стеклянные формы-оболочки Мис ван дер Роэ) или рассматривали солнцезащитные средства главным образом в качестве декоративных элементов (А. Нимейер) [4].
Благодаря проведенному анализу выделены неэффективные (нефункциональные) приемы и определенные прогрессивные конструктивные системы, с помощью которых улучшается комфортность среды жизнедеятельности в условиях архитектурного проектирования высотных зданий в условиях кавказского климата: светоотражающие элементы, трансформирующиеся (стены, перегородки, кровли, перекрытия), солнцезащитные устройства и т.п. Простейшим типом солнцезащитного устройства в условиях архитектурного проектирования высотных зданий в условиях кавказского климата является свес крыши, который обеспечивает затенение стен и оконных проемов. Приведена классификация солнцезащитных и регулирующих свет средств, которыми пользовались в 80-90-х годах XX в. (По Оболенским М.В.).
Было выявлено [5], что эффективность теплообмена (теплоотдачи) повышается за счет рассеяния общего количества радиационного тепла благодаря увеличению площади облученной поверхности (своды, купола) или в результате использования волнистых гофрированных поверхностей и материалов с рефлекторными свойствами. Белые материалы отражают 90% и больше солнечной радиации, а черные лишь 15%. Приведенные характеристики поверхностей материалов по их рефлекторной способности и теплового излучения при одновременном воздействии на них солнечной и тепловой радиации (по Фирсанову В.М.). Синтез этих типов привел к появлению кавказского малоэтажного жилого дома. Количество жилых домов с повышенным уровнем комфортабельности составляет 8% от всего объема строительства в условиях архитектурного проектирования высотных зданий в условиях кавказского климата.
Одним из главных показателей качества архитектурного объекта является критерий функционального комфорта. Интегральный критерий (функциональный комфорт) - это оптимальное функциональное состояние, при котором достигается соответствие средств и условий окружающей среды вида деятельности. Как системное образование функциональный комфорт включает в себя два базовых компонента - психологический и психофизиологический.
Исследованием установлено, что восприятие городской среды в условиях архитектурного проектирования высотных зданий в условиях кавказского климата обеспечивается органами чувств из-за влияния солнечного излучения, а наличие в поле зрения пятен, яркость которых значительно превышает яркость адаптации. Максимально допустимые показатели ослепительности и дискомфорта нормируются в зависимости от назначения помещений. Непрерывная 3-часовая инсоляция зданий и территорий (по М.В. Оболенским) приводит к тепловому дискомфорту в южных и центральных районах, а также к световому дискомфорту во всех географических районах. Главные стимулы психологического аспекта инсоляции: визуальный и термический. Существенным
фактором, определяющим психологические реакции человека, является не площадь поверхностей, освещенных солнцем, а время инсоляции и направление солнечных лучей по отношению к человеку и линии его зрения, а также визуальная "осведомленность" человека о наличии инсоляции не только в помещении, но и во внешней среде.
В экстремальных климатических условиях в условиях архитектурного проектирования высотных зданий на Кавказе целесообразно выделять главный из двух факторов, которые находятся в диалектическом единстве - физиологический эффект теплового и светового дискомфорта.
Как показывает наши исследования, городской ландшафт со своей сложной шероховатой структурой зданиями разной высоты в условиях южных широт Кавказа в зависимости от условия инсоляции деятельной поверхности застройки - стен, крыши, окон зданий и мощения придомовой территории, вносит свои коррективы к энергетическим факторам, определяющие суммарную температуру на наружную поверхность стен, что важно учесть на стадии проектирования зданий и сооружений (рис. 1).
Рисунок 1. Энергетическая модель условие инсоляции фасадов зданий разной ориентации в условиях архитектурного проектирования высотных зданий в условиях кавказского климата
В регионах Кавказа с жарким климатом значительной интенсивности солнечного радиация (980 Вт/м 2 и более) при высокие летние температуры (40 ... 42 X в тени), возможность продолжительных ясных солнечных дней и низкой скорости ветра (2 ... 4 м/с) и влажность воздуха (25...30 %) вызывают перегрев помещений в зданиях (32...34 X) и территории городской застройки (36...38 X).
Исследованием выявлены приемы защищенности помещений от инсоляции:
- внедрение оптимального для условий жарко-сухого климата (восточный проектно-строительный район Кавказского региона) "закрытого" принципа размещения помещений вокруг дворика-сада и таких пропорций планировочных схем: 1: 1; 1: 1,8 (оптимум 1: 1,3);
- внедрение для условий жарко-влажного климата (западный проектно-строительный район Кавказского региона) "открытой" архитектурно-композиционной структуры зданий с пропорциями 1: 3, оптимум 1: 1,7;
- применение лучшей ориентацией продольных стен домов считается север и юг (ось "восток - запад"), прочими солнцезащитными средствами.
Также для архитектурного проектирования высотных зданий в условиях кавказского климата наиболее эффективна такая архитектура построек:
X X
о
го А с.
X
го т
о
2 О
м м
сч сч о сч
1П
о ш m
X
- мечети - по типу "купольной ротонды", с внутренним двором, окруженным галереями;
- медресе и маристаны - с одно-, 2-х и 4-х-айванным решением;
- ханы (караван-сараи) - замкнутые строения с двориками (более четырех) открытого или крытого типа с водными устройствами (брка, сабель, сальсабиль).
Заключение. Благодаря проведенному анализу выделены неэффективные (нефункциональные) приемы и определенные прогрессивные конструктивные системы, с помощью которых улучшается комфортность среды жизнедеятельности в условиях архитектурного проектирования высотных зданий в условиях кавказского климата: светоотражающие элементы, трансформирующиеся (стены, перегородки, кровли, перекрытия), солнцезащитные устройства и т.п. Простейшим типом солнцезащитного устройства в условиях архитектурного проектирования высотных зданий в условиях кавказского климата является свес крыши, который обеспечивает затенение стен и оконных проемов. Показано, что одним из главных показателей качества архитектурного объекта является критерий функционального комфорта. Интегральный критерий (функциональный комфорт) - это оптимальное функциональное состояние, при котором достигается соответствие средств и условий окружающей среды вида деятельности. Как системное образование функциональный комфорт включает в себя два базовых компонента - психологический и психофизиологический.
Исследованием выявлены приемы защищенности помещений от инсоляции в условиях архитектурного проектирования высотных зданий в условиях кавказского климата: внедрение "закрытого" принципа размещения помещений вокруг дворика-сада и таких пропорций планировочных схем: 1: 1; 1: 1,8 (оптимум 1: 1,3), использование "открытой" архитектурно-композиционной структуры зданий с пропорциями 1: 3, оптимум 1: 1,7, а также применение лучшей ориентацией продольных стен домов считается север и юг.
Литература
1. Иншаси А. Рациональные типы многофункциональных жилых комплексов (МФЖК) для различных ландшафтно- климатических районов Объединенных арабских Эмиратов (ОАЭ) // Вестник РУДН. Серия: Инженерные исследования. 2016. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ratsionalnye-tipy-mnogofunktsionalnyh-zhilyh-kompleksov-mfzhk-dlya-razlichnyh-landshaftno-klimaticheskih-rayonov-obedinennyh (дата обращения: 19.10.2021).
2. Ливенцов М.А. Климатические условия и их влияние на особенности проектирования зданий и сооружений // Наука, образование и культура. 2018. №6 (30). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/klimaticheskie-usloviya-i-ih-vliyanie-na-osobennosti-proektirovaniya-zdaniy-i-sooruzheniy (дата обращения: 19.10.2021).
3. Максимова М.В., Мельникова С.О. Объемно-планировочные решения малоэтажных жилых зданий в условиях жаркого климата // Вестник СибАДИ. 2017. №3
(55). URL: https://cyberleninka.nj/artide/n/obeiTino-planirovochnye-resheniya-irialoetazhnyh-zhNyh-zdaniy-v-usloviyah-zharkogo-klimata (дата обращения: 19.10.2021).
4. Региональные аспекты развития науки и образования в области Р326 архитектуры, строительства, землеустройства и кадастров в начале III тысячелетия : материалы Междунар. науч.-практ. конф., Комсомольск-на-Амуре, 16-17 декабря 2020 г. / редкол. : О. Е. Сысоев (отв. ред.) [и др.]. - Комсомольск-на-Амуре : ФГБОУ ВО «КнАГУ», 2021. - 401 с.
5. Халлаф А. Влияние климата на формообразование в архитектуре // Инновационная наука. 2019. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-klimata-na-formoobrazovanie-v-arhitekture (дата обращения: 19.10.2021).
Influence of light and climatic factors on the architectural design of
high-rise buildings in the conditions of the Caucasian climate Harutyunyan Yu.V.
National Polytechnic University of Armenia JEL classification: L61, L74, R53
Starting to design the construction of architectural objects of various directions, specialists are faced with a number of problems of taking into account natural and climatic factors. In particular, special attention should be paid to the peculiarities of climatic conditions. When calculating, it is necessary to take into account such factors as temperature, humidity, wind conditions, as well as insolation of the territory.
The article presents research on the problems of construction and design of buildings and structures in the conditions of the Caucasian climate in Armenia. Based on the research work, the principles of construction were formed in the conditions of architectural design of high-rise buildings in the conditions of the Caucasian climate. The study revealed methods of protecting premises from insolation in the conditions of architectural design of high-rise buildings in the conditions of the Caucasian climate.
Keywords: construction, design, climate, Caucasus, structures, architecture, design.
References
1. Inshasi A. Rational types of multifunctional residential complexes (MFLC)
for various landscape and climatic regions of the United Arab Emirates (UAE) // Vestnik RUDN. Series: Engineering research. 2016. No. 4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n7ratsionalnye-tipy-mnogofunktsionalnyh-zhilyh-kompleksov-mfzhk-dlya-razlichnyh-landshaftno-klimaticheskih-rayonov-obedinennyh (date of access: 10/19/2021).
2. Liventsov M.A. Climatic conditions and their influence on the design
features of buildings and structures // Science, education and culture. 2018. No. 6 (30). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/klimaticheskie-usloviya-i-ih-vliyanie-na-osobennosti-proektirovaniya-zdaniy-i-sooruzheniy (date of access: 10/19/2021).
3. Maksimova M.V., Melnikova S.O. Space-planning solutions for low-rise
residential buildings in a hot climate // Bulletin of SibADI. 2017. No. 3 (55). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/obemno-planirovochnye-resheniya-maloetazhnyh-zhilyh-zdaniy-v-usloviyah-zharkogo-klimata (date of access: 10/19/2021).
4. Regional aspects of the development of science and education in the field
of P326 architecture, construction, land management and cadastres at the beginning of the III millennium: materials of the Intern. scientific-practical. Conf., Komsomolsk-on-Amur, December 16-17, 2020 / editorial board. : O. E. Sysoev (editor-in-chief) [and others]. - Komsomolsk-on-Amur: FGBOU VO "KnAGU", 2021. - 401 p.
5. Hallaf A. Influence of climate on shaping in architecture // Innovative
science. 2019. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-klimata-na-formoobrazovanie-v-arhitekture (Date of access: 10/19/2021).
<
m
о
X X
