CC BY
36
Значение местных ветров в аэрации урбанизированных территорий л-гп-г л-г-гл
С.1363—1371
с жарким штилевым условием климата УДК 711:504(57) DOI: 10.22227/1997-0935.2020.10.1363-1371
Значение местных ветров в аэрации урбанизированных территорий с жарким штилевым условием климата
А.И. Гиясов, Т.Б. Гиясов
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
(НИУМГСУ); г. Москва, Россия
АННОТАЦИЯ
Введение. Город с его высотной постройкой, озеленением и элементами благоустройства, препятствующими движению воздуха, усугубляет безветрие, что обуславливает климат городов южных широт, характеризующийся жарой и штилем. При этом в городской застройке образуются застой и перегрев воздуха, определяющие ощущение духоты, а также значительные загрязнения воздуха от выбросов негативных источников антропогенного характера, что требует систематизации аэродинамики окружающей городской среды путем формирования местных ветров с использованием энергии солнца.
Материалы и методы. С целью выявления роли инсоляции в формировании местных ветров термического происхождения, способствующих оздоровлению среды макро- и микромасштаба, были приняты методы теоретических исследований, масштабных натурных инструментальных измерений, визуальных наблюдений путем задымления структуры городской территории и прилегающего ландшафта, а также лабораторных исследований тепло-ветровых процессов на физической модели городов.
Результаты. Установлено, что при отсутствии поля ветра общей циркуляции на территории городской застройки в системе проветривания города формируются самостоятельные воздушные течения локального характера за счет термических разностей островов тепла и прохлады, на основе которой сформулирована модель формирования городских местных ветров и установлена зависимость скорости местных ветров от термической контрастности городских островов. Составлена классификация моделей формирования аэрации на уровне макроаэрации; мезоаэрации; < в микроаэрации и наноаэрации. % с
Выводы. Определено направление практического применения теории жарко-штилевых процессов в планировании з ^ урбанизированных территорий. Систематизирована аэродинамика городской среды за счет активизации местных к X ветров термического происхождения. Изучен процесс формирования ветров местного термического происхождения, 3 _ составлена классификация моделей формирования естественного проветривания территории городов. Выявлены О Г пути использования солнечной энергии с целью создания местных ветров для организации микроклиматической ^ О среды и оздоровления окружающей среды городских территорий и структур, являющиеся предпосылкой для целе- • . направленного планирования, объемно-пространственного и планировочного решения городских построек, благо- ° й устройства, озеленения территории и архитектурно-конструктивного решения зданий. Я N
< 9
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: город, застройка, климат, ветер, аэрация, штиль, инсоляция, бриз о 9
Г
Благодарность. Работа проводилась в соответствии с планом научно-исследовательской работы кафедры про- а 9 ектирование зданий и сооружений НИУ МГСУ по проблеме «Функция, конструкция, среда в архитектуре зданий О <
о7
о О
сл
и городов».
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Гиясов А.И., Гиясов Т.Б. Значение местных ветров в аэрации урбанизированных территорий с жарким штилевым условием климата // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. Вып. 10. С. 1363-1371. DOI: 10.22227/1997- u S 0935. 2020.10.1363-1371 i N
§ 2 О 0
0 66
The importance of local winds for the aeration c g
1 о
of urban areas having hot and windless climatic conditions to
u =
r =!
- • )
Adham I. Giyasov, Timur B. Giyasov < О
Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) 1 о
(MGSU); Moscow, Russian Federation m 1
<D
01
ABSTRACT . ¡J
Introduction. A city with its high-rise buildings, greenery and landscaping that prevent air motion aggravate windless condi- S a
tions typical for climates in the cities located in the southern latitudes characterized by heat and lack of wind. Urban built-up c O
areas have stagnant and overheated air that causes sultriness and significant air pollutions caused by anthropogenic sourc- 1 1
es. These factors require systematization of the local aerodynamics by means of local wind generation using solar energy. o O Materials and methods. Methods of theoretical research, large-scale field measurements involving the
use of instruments,
visual observations by means of smoke screening of the urban area's structure were applied and laboratory research into g g
thermal and wind processes using physical models of cities were applied to identify the role of insolation in the generation of 00 local thermal winds that improve the local environment on the micro- and macroscale.
© А.И. Гиясов, Т.Б. Гиясов, 2020
Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)
Results. The author has found that if built-up urban areas have no general circulation wind fields, urban aeration systems develop local independent air flows due to the temperature difference between heat and cool islands. The temperature difference was applied as the source material for an urban wind model and it also helped to identify the dependence of the local wind velocity on the thermal contrast of urban islands. A classification of aeration models is developed at macro; meso-; micro- and nanoscales.
Conclusions. The practical area of application of the theory of hot and windless processes was identified in respect of urban area planning. The aerodynamics of an urban environment was systematized due to the generation of local thermal winds. The process of local thermal wind generation was studied; the classification of natural aeration models was made for urban areas. Methods of using solar energy were applied to generate local winds, to develop the microclimate and to enhance the environment of urban areas and structures as a prerequisite for targeted urban planning actions, three-dimensional space-planning solutions that apply to urban structures, landscaping, architectural and structural concepts of buildings.
KEYWORDS: city, built-up area, climate, wind, aeration, windless conditions, insolation, breeze
Acknowledgments. The work was performed in accordance with the research schedule of Department of Design of Buildings and Structures, NRU MGSU, focused on "Function, Structure, Environment in the Architecture of Buildings and Towns".
FOR CITATION: Giyasov A.I., Giyasov T.B. The importance of local winds for the aeration of urban areas having hot and windless climatic conditions. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2020; 15(10):1363-1371. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.10.1363-1371 (rus.).
О о
N N
О О
N N
О о
г г
К <D
U 3
> (Л
с и
to in
in щ
¡1
<U ф
О ё
(Л
ю
.Е о cl"
^ с Ю о
S «
о Е
СП ^ т-
Z £ £
ОТ °
■S £
ВВЕДЕНИЕ
Эффект ослабления скорости ветра в городе является общеизвестным фактором. Основное изменение воздушного потока происходит из-за сложности орографии городских морфоструктур.
Город со своими высотными постройками, элементами озеленения и благоустройства препятствует передвижению воздуха на территории, увеличивает безветрие в летний период, что характерно для климатических условий многих городов южных экваториальных широт. При этом усугубляется условие «духоты» воздуха и его загрязнение от источников антропогенного характера, ухудшающее экологию окружающей среды.
Ветер — один из ведущих экологических факторов, оказывающий наибольшее влияние на формирование микро- и биоклимата внешней среды и загрязненность атмосферного воздуха городского бассейна.
Создание комфортных условий в городской среде, строительство зданий и сооружений и в целом объектов различного функционального назначения невозможно без изучения такого важного фактора микроклимата, экоклимата и биоклимата, как ветер.
Развитие современного высотного строительства с применением новых эффективных строительных материалов и конструкций с постоянно растущей этажностью, а также намеченные в перспективе темпы строительства в районах с экстремальными климатическими условиями требуют новых научных подходов в области архитектурно-строительной аэродинамики.
Местные ветры проявляют себя в городах республик Центральной Азии и Закавказья, а также в городах стран Ближнего Востока, Азии, Северной и Южной Америки, Австрии, Европы. Климатические условия этих регионов характеризуются жарким штилевым профилем погоды, длительность которой составляет до 8 месяцев в течение летнего и осенне-весеннего периода с высокими температу-
рами воздуха до 45-48 °С в тени и низкой скоростью ветра до 3 м/с1.
В подобных экстремальных жарких маловетреных и штилевых условиях климата использование энергии солнца для формирования местных ветров путем применения механизма взаимодействия инсоляции с деятельной поверхностью городской застройки является единственным приоритетным шагом в решении задачи по улучшению микроклимата, биоклимата и экологической среды, окружающей человека.
Систематизация аэродинамики окружающей городской среды путем формирования местных ветров становится в последние годы повседневной задачей проектировщиков при архитектурно-строительном проектировании зданий, городов и населенных пунктов, деятельного слоя городов в целом, подвергающегося интенсивной инсоляции. При этом значения аэродинамических показателей играют немаловажную роль в принципиальном объемно-композиционном и архитектурно-планировочном решении городской застройки, а также в объемно-планировочном, архитектурно-конструктивном решении зданий.
В этой связи вопросы архитектурно-строительной аэродинамики в городах с экстремальными штилевыми и маловетреными условиями привлекают все больший интерес исследователей в области изучения охраны окружающей среды человека и проектировщиков в процессе проектирования. Указанная задача составляет основную часть современной архитектурно-строительной аэродинамики. Она позволяет оценить качество планирования городов, населенных мест, проектов городских застроек с точки зрения аэродинамики, и при необходимости вносить в них соответствующие коррективы путем объемно-планировочных методов и архитектурно-строительных средств.
1 Краткий климатический справочник по странам мира / под ред. Е.П. Борисенкова. Л. : Гидрометеоиздат, 1984. 240 с.
Город с его плотной застройкой, препятствующей преобладающему атмосферному ветру, усугубляет движение воздуха, снижая скорость ветра на 50-70 %. В то же время жаркие штилевые дни создают благоприятные условия для формирования слабых местных воздушных течений термического происхождения при инсоляции.
Орографически-термические условия деятельной поверхности городской территории накладывают определенный отпечаток на характер внутригородских различий метеорологических факторов и, в частности, ветровых характеристик городской территории.
Отсутствие ветра или безветрие, как показывают наши многолетние натурные исследования, проведенные на территории городов южных географических широт, имеет малую вероятность. Ветер местного характера в объеме воздуха над или возле термически контрастных энергоактивных поверхностей городских структур при условии их инсоляции действует регулярно, что определяет направления эффективного использования его для аэрации территории города и помещений зданий [1, 2].
При изучении гигиенических характеристик состояние человека в жарком климате при сочетании жары с безветрием определяется как наихудшее состояние. В то же время указывается, что возможность смягчения теплового воздействия можно создать даже при незначительном движении воздуха со скоростью около 1 м/с.
Результаты гигиенических исследований подтверждают, что комфортной скоростью ветра на территории городов, определяющей тепловое состояние человека, является скорость в пределах 0,5-3,0 м/с в летний теплый период года, длительность которого составляет 4 и более месяцев в центральноазиатских и закавказских республиках, 6 и более месяцев в азиатских республиках СНГ [3, 4].
Неподвижный воздух в условиях жаркой погоды в городах при температуре 31 °С вызывает дискомфорт в организме человека, при переходе воздуха в движение со скоростью 1 м/с предел комфорта увеличивается до 35 °С. Гигиеническая комфортная температура воздуха для человека в помещении достигается при температуре 25-26 °С при подвижности воздуха 1 м/с. Для достижения подобного эффекта при температуре 27-28 °С необходима скорость ветра 2 м/с. С переходом неподвижного воздуха в движение зона комфорта расширяется на 8-10 °С [5-7].
Малые скорости ветра, формирующегося на урбанизированных городских территориях и в помещениях зданий, оказывают негативное воздействие на физиолого-гигиеническое состояние человека и уровень загрязнения приземного слоя атмосферы воздуха и имеют важное санитарно-гигиеническое и экологическое значение.
Вследствие значительного количества штилевых дней на территориях городов повышенной этажности и плотности застройки, вопрос естественной вентиляции территории застройки играет важную роль. В условиях безветрия складывается перегревная дискомфортная среда, в которой терморегуляционный аппарат человека находится в крайнем напряжении, что способствует снижению производительности труда и приводит к повышению детской смертности.
В настоящее время изучению закономерностей ветрового режима в градостроительных целях уделяется большое внимание.
Существующие теоретические и экспериментальные исследования в этой области имеют срок исторической давности, разрознены и чаще всего носят описательный и локальный характер [8-11].
Экологическая ситуация в городах характеризуется крайне высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Одним из основных факторов образования высокого уровня загрязнений является возникновение на территории населенных мест слабых ветров, характерные для многих городов с плотной застройкой к чему были посвящены ряд исследований [12-15].
Исследования проблемы градостроительной аэродинамики обобщены в трудах отечественных и зарубежных ученых [16-20]. Несмотря на достаточно большое количество исследований в данной области, вопрос естественной аэрации городских территорий и зданий в погодных условиях с низкой скоростью ветра и штиля является малоизученным, что требует проведения дальнейшего изучения с разработкой практических расчетных методов с целью применения их в градостроительном проектировании.
Следует отметить существенный пробел в решении очень перспективной и характерной для городов южных географических широт проблемы естественной аэрации застройки и зданий в специфических климатических условиях с доминирующими жаркими продолжительными штилевыми погодными условиями. При этом целенаправленное использование солнечной энергии для улучшения дискомфортных жарких штилевых условий климата и улучшения воздушного бассейна городов путем применения планировочных, архитектурно-строительных методов и средств является логическим шагом в градостроительном проектировании.
Отмечается, что снижение скорости ветра ма-кроклиматического характера повышает вероятность формирования и развития местных ветров за счет термического температурного контраста энергоактивных поверхностей и разности плотности воздуха над ними в разных частях городской территории, что обусловлено орографическим строением развития города, соотношением между тепловыми островами и островами прохлады, формирующимися при условии их инсоляции. Все это
< п G Г
S 2
О
п СО У ->■
о со
и-
^ I
п ° О 2
2 7
О п
О.
со со
2 6
А Го
г 6 $ (
• ) 5
л '
01 П ■ £
(Л п
(Я у
с о
Ф Ж
оо
О О 10 10 о о
приводит к изменению параметров микроклимата, биоклимата и загрязненности воздуха территории и помещения зданий.
Местные бризовые ветры по масштабу представляют собой микроветры -- воздушные потоки небольшой протяженности от нескольких метров, и макроветры — воздушные потоки большой протяженности, до десятков километров, сформированные в зависимости от условий инсоляции энергоактивных и энергопассивных деятельных слоев.
Термические особенности, вызванные разнородностью нагрева различных частей территории городов и строительных объектов, вызывают поля возбуждения температуры и ветра местного происхождения.
Процесс формирования и развития местных ветров основывается на теории свободного конвективного движения, протекающего под влиянием подъемной силы закона Архимеда. Для того чтобы местные ветры имели свое развитие, необходимо ослабление общего атмосферного ветрового фона, поскольку он способен ликвидировать ветры локального характера.
Горизонтальные градиентные температуры меж-
о о ду островами тепла и прохлады, формируемые между
о о облучаемой площадкой и зеленым массивом инсо-N N
^ лируемых и теневых фасадов зданий и др., являются причиной образования естественной циркуляции воз-о з духа и термических возмущений, которые в зависи-с <п мости от значения контраста между очагами могут Ш к) быть периодически или непрерывно действующими. к) ф Температура приземного слоя воздуха терри-^ Ц тории городской застройки имеет свои особенности |2 о и в разных частях города непостоянна, что обуслов-д ^ лено многообразием искусственных форм городит 2 ского ландшафта. Температура воздуха в крупных 0 городских зеленых массивах обычно в теплое время о года ниже, чем на остальных территориях города,
О ^
«о < разность составляет 5-10 °С и более, что служит
4 с причиной образования местных ветров термического
а го происхождения. ^ '-{3 Расчетные методы учета условий термическо-
41 .ъ го проветривания можно решить, используя закон
с § Стивенсона. Основой расчета является определе-
£ ^ ние градиента давления, представляющего собой
й ° силу, которая действует только на массу воздуха,
ОТ ^
о Е расположенного на охлаждаемом острове. Эффек-
сп ° тивность термического проветривания возрастает с увеличением площади охлаждаемых островов.
£
(Л °
Т ^ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Ц э
Ф С целью выявления роли инсоляции в фор-
^ Ё мировании местных ветров термического проис-
~ хождения, способствующих оздоровлению среды
¡3 макро- и микромасштаба, были приняты методы
щ ¡¡> теоретических исследований, масштабных натурных инструментальных измерений факторов кли-
мата и микроклимата с применением современных метеорологических и теплофизических приборов, визуальных наблюдений путем задымления структуры городской территории и прилегающего ландшафта дымовыми шашками, а также лабораторных исследований теплофизических процессов на физической модели городов с помощью имитации нагрева подстилающих поверхностей. В этой связи определилась следующая методика экспериментальных исследований.
Масштабные натурные исследования факторов микроклимата (температура и влажность воздуха, скорость, направления и повторяемость ветра, интенсивность солнечной радиации, термический режим деятельной поверхности) морфозастроек территории города южной географической широты СНГ, продолжительность теплого периода в которой составляет 6 и более месяцев, производились синхронно группой студентов и магистров во главе с автором статьи. В процессе проведения экспериментов в наиболее характерных городских ландшафтах использовались портативные приборы, такие как тепловизионный инфракрасный термометр FLIR TG165, пирометр GМ1350, testo-610, цифровой термометр ЕМ 9020С, термоэлектрический актинометр АТ-50, анемометр AMTAST AMF001. Пункты наблюдения на обследуемой территории размещались с учетом функционального их назначения таким образом, чтобы материалы наблюдений отражали характерные особенности ландшафта данной территории с соответствующим условием инсоляции. Одновременно с производством измерений велись визуальные наблюдения за аэродинамической циркуляцией воздуха путем задымления характерных территорий города дымовыми шашками (согласовано с отделом градостроительства городской администрации и пожарным управлением) с последующей съемкой характера изменения местных ветровых процессов. С целью обобщения и выявления характеристики формирования местных бризовых ветров города, кроме результатов натурных исследований, использовались также данные метеорологических станций, расположенных на территории исследуемого города.
Элементы городского ландшафта, здания и подстилающие поверхности, составляющие энергоактивные деятельные поверхности и зеленые массивы; водоемы, составляющие энергопассивные поверхности, и их сочетание, отражающие реальные условия городского ландшафта, были имитированы на физическом стенде исследования на основе теории подобия и моделирования школы академиков М.В. Кирпичева и М.А. Михеева. Качественные и количественные характеристики тепло-ветровых процессов, формирующиеся в них, были изучены в метеорологической камере лаборатории по общепринятой методике НИИСФ, Главная геофизическая обсерватория имени А.И. Воейкова
и Среднеазиатского научно-исследовательского гидрометеорологического института им. В.А. Бугаева.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изучение характеристики формирования местных бризовых ветров городов в соответствии с сочетанием острова тепла и острова прохлады позволило сформулировать модель организации городских бризов (табл. 1).
Местные непрерывные ветры, являясь самостоятельными воздушными течениями, возникают преимущественно при ослабленном поле ветра общей атмосферной циркуляции в результате термического возмущения инсолируемых и затененных деятель-
ных поверхностей территории городов, очагов тепла и прохлады. При развитии общециркуляционного фона интенсивность ветров местного происхождения постепенно ослабевает и ликвидируется.
Усредненное количество тепла, выделяемого энергоактивными деятельными элементами и поверхностями города (островами тепла) при активной инсоляции в летний период, можно выразить уравнением теплоотдачи в виде:
Q = а F А^
^г г г ^
где а — средний коэффициент теплоотдачи, Вт/м2 °С; Е — усредненная площадь деятельной поверхности города, м2; Аt — усредненная разность температур поверхности и воздуха деятельного слоя города, °С.
Табл. 1. Модель формирования городских бризов Table 1. Urban breeze model
№ п/п No.
Схема аэрации в сочетании островов тепла и прохлады Aeration pattern as a combination of heat and cool islands
Эпюра ветрового
потока Wind flow diagram
Тепловой режим Thermal conditions
Стороны света Cardinal points
С N
CB NE
В
E
ЮВ SE
Ю S
ЮЗ SW
З W
СЗ NW
++
++
++
++
++
++
++
++
++
++
++
++
++
++
++
++
++
t1 > t2 > Ч
Примечание: + — активные бризы; ++ — высокоактивные бризы. Note: + — active breeze; ++ — highly active breeze.
1
ti > t
2
t1 >t2 > t3
+
+
+
3
+
+
+
t1 > t2 > t3
4
t1 > t2 > t3
5
t1 > 2 > t3
+
6
О О
N N
о о
N N
О О
г г
К <D
U 3
> (Л
С И
U ш
ю щ
il
ф ф
О ё
При турбулентном течении (ОтРт > 2 • 107), когда Ыи ~ 0,136(ОгРг)4П теплоотдачи:
Qг = а2 АГ 4/3 ,
где а — характерный размер острова тепла.
В условиях города терморегулирующее значение крупных зеленых массивов, типа городских парков или плотно озелененных городских зон в сочетании с постройками проявляется в том, что они действуют в качестве создания местного проветривания за счет горизонтального градиента температуры термически контрастных островов тепла и прохлады.
Переходя к оценке развития местных микробризов, заметим, что они определяются горизонтальным градиентом температуры воздуха, который для удобства можно выразить через разность температур между энергоактивной деятельной поверхностью и зеленой зоной инсолируемой и теневой территории. В то же время можно утверждать, что условия для развития микробризовой циркуляции в городской территории тем предпочтительнее, чем выше контраст температуры между островами тепла и прохлады (табл. 2).
В итоге следует отметить, что результаты масштабных синхронных метеорологических исследований на городской территории позволили установить зависимость скорости местных ветров и их адвекции от разности температур городских островов тепла и прохлады (рис. 1).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ
При инсоляции открытых городских территорий и структурных построений происходит нагрев энергоактивных искусственных деятельных поверхностей, над которыми формируются острова
О 1 23456789 10
Рис. 1. Трансформация местных ветров при термической контрастности городских островов Fig. 1. Transformation of local winds due to the thermal contrast of urban islands
тепла, в то же время на теневой от высотных зданий зоне и в зеленых массивах образуются прохладные острова, разница температуры воздуха между которыми составляет 6.. .10 °С, что обуславливает перемещение воздушных масс от прохладного острова к теплому на расстояние от нескольких метров (во внутригородских кварталах) до 2 км и более (между построенными и обжитыми жилыми, общественными, промышленными зонами, озелененными территориями) со скоростью 2,5...6 м/с.
Результаты проведенных исследований позволили определить возможность организации благоприятных локальных ветров и количественно оценить общие условия их возникновения путем выбора правильных микроклиматических и мезоклимати-ческих факторов при планировании городских зон, проектировании зданий и сооружений. При этом условием механизма развития местных бризовых ветров должны быть следующие признаки:
от " от Е
— -ь^
^ (Л
I §
¿НО
с
ю о
S «
о Е
СП ^ т-
Z £ £
41 J
> А
■S
Табл. 2. Разность температур воздуха Дг, °С, поверхности Ах, °С, и относительной влажности воздуха Дф, %, между озелененными и открытыми островами тепла территории города в полуденные часы, июль
Table 2. Difference between air Дг, °С, and surface Дт, °С, temperatures and the relative air humidity Дф, %, of landscaped and unprotected heat islands in the urban area at noon, July
Участки наблюдений / Observation areas Дг, °С Дт, °С Дф, %
Ботанический сад / Botanic gardens 4,0...6,8 22. 25 20
Центральный парк города / Central park 3,5...5,4 20. 22 20
Сквер / Public garden 4.5,2 15. 20 18.20
Территория, покрытая газоном / Lawn-covered area 0,5 10. 14 2
Улица, озелененная платаном / Street with plane trees 2,5.3,4 16. 20 8.12
Двор озелененный / Landscaped yard 3.4,5 15. 22 10.16
Двор неозелененный / Non-landscaped yard - - -
Однорядная полоса насаждений / Single-row green area 1,5 12. .19 4.7
Многорядная полоса насаждений / Multi-row green area 3.4 18. 20 8.10
• распределение давления в приземном слое с горизонтальным составляющим движения атмосферного воздуха, не превышающим 3 м/с;
• частое повторение инверсионных процессов с ослаблением скорости атмосферного ветра;
• наличие достаточного температурного контраста между двумя соседствующими островами тепла и прохлады.
Подытоживая результаты аналитического анализа и проведенных комплексных исследований, представляется возможность сформулировать сле-
дующую классификацию модели естественной аэрации на макро-, мезо-, микро- и наноуровне городов (табл. 3).
Таким образом, определилось новое логическое направление для рационального использования энергии солнца для активизации ветров локального происхождения путем целенаправленного планирования городских территорий, объемно-пространственного и планировочного решений городских структур, благоустройства, озеленения территорий и архитектурно-конструктивного решения зданий.
Табл. 3. Классификация городских ветров Table 3. Classification of urban winds
Местный
ветер Local wind
Происхождение / Origin
Особенность тектоники Features of the tectonics
Основа возмущения циркуляции Circulation origin
Характер строения / Nature
Пространственная
изменчивость Spatial variability
Временная изменчивость Temporary variability
Характеристика ветра Wind characteristics
Макро-бриз городской Urban macro-breeze
Город и пригород Town and suburbs
Периодический градиент температуры в системе «город - пригород» Periodic temperature gradient in the "Town-Suburb" system
Обращение направления с высотой
Correlation between direction and altitude
Суточная периодичность направления и скорости Daily frequency of direction and speed
Дующий днем и ночью от пригорода к городу Blowing day and night from suburb to city
< П
ф е
u> t
i
3 О (Л
с
Мезобриз городских структурных зон
Mezobreeze of structural urban
Энергоактивные деятельные поверхности островов тепла и прохлады Energy-active surfaces of heat and cool islands
Периодический градиент температуры в системе «остров тепла - остров прохлады» Periodic temperature gradient in "heat island -cool island" system
Обращение направления с высотой
Correlation between direction and altitude
Суточная периодичность направления и скорости Daily frequency of direction and speed
Дующий периодически или непрерывно со стороны прохладной зеленой зоны в сторону энергоактивной поверхности Blowing periodically or continuously from the side of the cool green zone towards the energy-active surface
О
CO
y ->■ J to
u-
^ I
n °
О 3
o S
о i о о
CO CO
z 2
CO
0
1
CO CO о о
Микро-бриз городских территорий Micro-breeze of urban areas
Инсолируемые и теневые фасады Facades exposed to insolation and shady facades
Периодический градиент температуры в системе «облучаемые -теневые фасады, энергоактивные -прохладные острова» Periodic temperature gradient in the "Facades exposed to insolation -shady facades, energy active - cool islands" system
Обращение направления с высотой
Correlation between direction and altitude
Суточная периодичность направления и скорости Daily frequency of direction and speed
Дующий периодически со стороны прохладного в сторону теплого острова и помещения Blowing periodically from the cool side towards the warm island and room
С о
CD CD
Нанобриз городских территорий Nanobreeze of urban areas
Энергоактивные и прохладные покрытия, помещения с контрастной температурой Energy active and cool coatings, premises having contrasting temperatures
Периодический градиент температуры в системе «энергоактивные -прохладные острова» Periodic temperature gradient in the "Energy active - cool islands" system
Обращение направления с высотой Correlation between direction and altitude
Суточная периодичность направления и скорости Daily frequency of direction and speed
Формирующийся между термически контрастными площадями, между разноинсоли-руемыми и теневыми помещениями зданий
Forming between thermally contrasting areas, between different insolation and shadow rooms of buildings
l С
3
<D
01 П
■ T
s У с о <D *
оо
M 2 О О 10 10 О О
Изучение естественной аэрации городских территорий комплексными теоретическими и экспериментальными исследованиями на физических моделях, натурными наблюдениями метеорологических факторов позволило сформулировать физико-математическую модель процессов естественной аэрации городов и их застройки в доминирующих условиях солнечной радиации и штилевых условиях местности.
Данная модель является основой для предварительного прогнозирования сформировавшихся местных ветров термического происхождения, которые могут быть эффективно использованы для оздоровления воздушной среды на стадии проектирования планировочных схем и планирования застройки урбанизированных территорий с условиями жаркого штилевого климата.
ЛИТЕРАТУРА
о о
N N
О О
N N
О О
г г
К <D
U 3
> (Л
с и
U ш
ю щ
il
ф ф
О ё
от от
.Е о
^ с ю о
S ц
о Е
СП ^ т-
Z £ £
ОТ °
1. Giyasov A.I. Modeling of aeration of buildings and facilities erected in a mountain valley // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 463. P. 022068. DOI: 10.1088/1757-899X/463/2/022068
2. Смирнов Ю.Н. О влиянии природно-климатических условий на формирование архитектурной среды в странах Центральной Азии и Казахстане: аэрация городов // Вестник Кыргызско-Российского Славянского университета. 2018. Т. 18. № 8. С. 151-155.
3. Гиясов А., Баротов Ю.Г. Тепловое состояние человека в застройке городов с жарким условием климата // Политехнический вестник. Серия: Инженерные исследования. 2018. № 4 (44). С. 151-157.
4. RizkA.A., Henze G.P. Improved airflow around multiple rows of buildings in hot arid climates // Energy and Buildings. 2010. Vol. 42. Issue 10. Pp. 1711-1718. DOI: 10.1016/j.enbuild.2010.05.005
5. МягковМ.С., Губернский Ю.Д., Конова Л.И., Лицкевич В.К. Город, архитектура, человек и климат. М. : Архитектура-С, 2007. 344 с.
6. Оленьков В.Д., Пронина А.А. Оценка аэраци-онного режима города при решении проблем градостроительной безопасности // Градостроительство. 2014. № 6 (34). С. 37-41.
7. Княжева Е.И., Бродягин В.А. Санитарно-гигиенический комфорт населения как один из факторов устойчивого развития городской среды // Дизайн и архитектура: синтез теории и практики : сб. науч. тр. II Междунар. науч.-практ. конф. Краснодар, 2018. С. 152-156.
8. Реттер Э.И. Архитектурно-строительная аэродинамика. М. : Стройиздат, 1984. 294 с.
9. ЛифановИ.К., ГутниковВ.А., Скотченко А.С. Моделирование аэрации в городе. М. : Диалог-МГУ, 1998. 134 с.
10. Белостоцкий А.М., Афанасьева И.Н., Ланцова И.Ю. Оценка пешеходной комфортности на основе численного моделирования ветровой аэродинамики зданий в окружающей застройке // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2019. Т. 15. № 2. С. 24-39. DOI: 10.22337/2587-9618-2019-15-2-24-39
Поступила в редакцию 30 июля 2020 г. Принята в доработанном виде 13 августа 2020 г. Одобрена для публикации 25 августа 2020 г.
11. Zielonko-Jung K. The influence of the urban design on the air exchange in cities. selected problems in polish reality // 5th SGEM International Multidisci-plinary Scientific Conferences on SOCIAL SCIENCES and ARTS SGEM2018, Urban Planning, Architecture and Design. 2018. DOI: 10.5593/sgemsocial2018/5.2/ s19.041
12. Никулин В.А. О некоторых вопросах архитектурно-строительной аэродинамики // Вестник КИГИТ. 2013. № 3. С. 4-27.
13. Айкашев В.Д. Влияние аэрационного режима на уровень загрязнения воздушного бассейна городов // Сб. тр. Южно-Уральского государственного университета. 2018. № 3. С. 7-11.
14. Prusov V.A., DoroshenkoA.Y., Sologub T.A. Atmospheric processes in uiban area elements // Cybernetics and Systems Analysis. 2019. Vol. 55. Issue 1. Pp. 90-108. DOI: 10.1007/s10559-019-00115-w
15. Гиясов А., Сокольская О.Н. Формирование городской застройки с учетом экологических факторов атмосферной среды в жарких маловетреных и штилевых климатических условиях. Краснодар : КубГТУ, 2016. 140 с.
16. Поддаева О.И., Кубенин А.С., Чурин П.С. Архитектурно-строительная аэродинамика. М. : НИУ МГСУ, 2015. 89 с.
17. Oke T.R., Mills G., Christen A., Voogt J.A. Urban climates. Cambridge University Press, 2017. 525 p. DOI: 10.1017/9781139016476
18. Дуничкин И.В., Жуков Д.А., Золотарев А.А. Влияние аэродинамических параметров высотной застройки на микроклимат и аэрацию городской среды // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 9. С. 39-41.
19. Балакин В.В. Регулирование аэрационного режима уличных каньонов приемами планировки и застройки // Вестник МГСУ. 2014. № 5. С. 108118. DOI: 10.22227/1997-0935.2014.5.108-118
20. Valger S.A., Fedorova N.N., Fedorov A.V. Numerical study of interference effects in atmospheric air flow past a group of intricately shaped buildings // Ther-mophysics and Aeromechanics. 2017. Vol. 24. Issue 1. Pp. 35-44. DOI: 10.1134/s0869864317010048
Значение местных ветров в аэрации урбанизированных территорий л-гп-г л-г-гл
С.1363—1371
с жарким штилевым условием климата
Об авторах: Адхам Иминжанович Гиясов — доктор технических наук, профессор кафедры проектирования зданий и сооружений; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; РИНЦ ГО: 979847; adham52@mail.ru;
Тимур Батырович Гиясов — студент; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; 666.228.1488@mail.ru.
REFERENCES
1. Giyasov A.I. Modeling of aeration of buildings and facilities erected in a mountain valley. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018; 463:022068. DOI: 10.1088/1757-899X/463/2/022068
2. Smirnov Yu.N. On the influence of climatic conditions on the formation of the architectural environment in the countries of Central Asia and Kazakhstan: aeration of cities. Bulletin of the Kyrgyz-Russian Slavic University. 2018; 18(8):151-155. (rus.).
3. Giyasov A., Barotov Yu.G. The thermal state of a person in urban development with a hot climate condition. Polytechnic Bulletin. Engineering Research Series. 2018; 4(44):151-157. (rus.).
4. Rizk A.A., Henze G.P. Improved airflow around multiple rows of buildings in hot arid climates. Energy and Buildings. 2010; 42(10):1711-1718. DOI: 10.1016/j.enbuild.2010.05.005
5. Myagkov M.S., Gubernskiy Yu.D., Kono-va L.I., Litskevich V.K. City, architecture, people and climate. Moscow, Architecture-S, 2007; 344. (rus.).
6. Olenkov V.D., Pronina A.A. Assessment of the aeration regime of the city when solving problems of urban planning safety. Urban planning. 2014; 6(34):37-41. (rus.).
7. Knyazheva E.I., Brodyagin V.A. Sanitary and hygienic comfort of the population as one of the factors of sustainable development of the urban environment. Design and architecture: a synthesis of theory and practice : collection of scientific papers II International Scientific and Practical Conference. Krasnodar, 2018; 152-156. (rus.).
8. Retter E.I. Architectural and construction aerodynamics. Moscow, Stroyizdat, 1984; 294. (rus.).
9. Lifanov I.K., Gutnikov V.A., Skotchenko A.S. Modeling of aeration in the city. Moscow, Dialog-MGU, 1998; 136. (rus.).
10. Belostotsky A.M., Afanasyeva I.N., Lantso-va I.Yu. Assessment of pedestrian comfort based on numerical modeling of wind aerodynamics of buildings in the surrounding buildings. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2019; 15(2):24-39. DOI: 10.22337/2587-9618-2019-15-2-24-39 (rus.).
Received July 30, 2020
Adopted in revised form on August 13, 2020.
Approved for publication on August 25, 2020.
Bionotes: Adham I Giyasov — Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of design of buildings and facilities; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaro-slavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; ID RISC: 979847; adham52@mail.ru;
Timur B. Giyasov — student; Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU); 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; 666.228.1488@mail.ru.
11. Zielonko-Jung K. The influence of the urban design on the air exchange in cities. selected problems in polish reality. 5th SGEMInternationalMultidisciplinary Scientific Conferences on SOCIAL SCIENCES and ARTS SGEM2018, Urban Planning, Architecture and Design. 2018. DOI: 10.5593/sgemsocial2018/5.2/s19.041
12. Nikulin V.A. On some issues of architectural and construction aerodynamics. KIGITBulletin. 2013; 3:4-27 (rus.).
13. Aikashev V.D. Influence of the aeration regime on the level of air pollution in cities. Proceedings of the South Ural State University. 2018; 3:7-11. (rus.).
14. Prusov V.A., Doroshenko A.Y., Sologub T.A. Atmospheric processes in urban area elements. Cybernetics and Systems Analysis. 2019; 55(1):90-108. DOI: 10.1007/s10559-019-00115-w
15. Giyasov A., Sokolskaya O.N. Formation of urban development taking into account the environmental factors of the atmospheric environment in hot, low wind and calm climatic conditions. Krasnodar, KubSTU, 2016; 140. (rus.).
16. Poddaeva O.I., Kubenin A.S., Churin P.S. Architectural and construction aerodynamics. Moscow, NRU MGSU, 2015; 89. (rus.).
17. Oke T.R., Mills G., Christen A., Voogt J.A. Urban climates. Cambridge University Press, 2017; 525. DOI: 10.1017/9781139016476
18. Dunichkin I.V., Zhukov D.A., Zolotarev A.A. Influence of the high-rise housing aerodynamic parameters on the microclimate and aeration of the urban environment. Industrial and Civil Construction. 2013; 9:39-41. (rus.).
19. Balakin V.V. Street Canyon Ventilation Control by Proper Planning and Development. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2014; 5:108-118. DOI: 10.22227/19970935.2014.5.108-118 (rus.).
20. Valger S.A., Fedorova N.N., Fedorov A.V. Numerical study of interference effects in atmospheric air flow past a group of intricately shaped buildings. Thermophysics and Aeromechanics. 2017; 24(1):35-44. DOI: 10.1134/s0869864317010048
< П i н
G Г
S 2
0 œ
n со
1 о
y ->■ J со
u-
^ I
n °
О 3
о s
о i n
Q.
CO CO
n S 0
о 6
r 6 t (
• ) 15
® w
л * (Л DO ■ T
s У с о <D * 1 1 О О
M 2 О О 10 10 О О
