1. Вступ

Однією з найважливіших задач в області інсоляції є виконання розрахунків тривалості інсоляції. Методику визначення тривалості інсоляції, враховуючи розміри вікна, стіни, балконів, з використанням сонячних карт Б.Н. Дунаєва, надано в методичних вказівках кафедри архітектури «Розрахунково-графічне визначення тривалості інсоляції».

При проектуванні будинків велике значення має відстань від вікна, що інсолюється, до протилежної будівлі та врахування затемнення від протилежної будівлі.

2. Загальні відомості

В області архітектурно-будівельного проектування термін інсоляція означає опромінення територій прямими сонячними променями.

В сучасних умовах будівництва роль прямого сонячного світла як природного загальнооздоровчого чинника значно підвищилася, оскільки багатоповерхові будинки в містах стають все більш відірваними від природних умов.

Інсоляційний режим житлових та громадських споруд та територій житлової забудови регламентований в нашій країні санітарними нормами. В основу санітарних норм покладені результати досліджень впливу прямого сонячного світла на загибель кішковой палички, яка умовно розміщувалася в приміщеннях на рівні підвіконня. Виходячи з цих вимог санітарні норми встановлюють тривалість безперервного добового опромінення приміщень.

Необхідна психологічна та оздоровлююча дія інсоляції повинна бути забезпечена в житлових та громадських спорудах та територіях житлової забудови. Виняток складають приміщення, де за умовами технології інсоляція не допускається, до таких відносяться: операційні, реанімаційні зали лікарень, виставочні зали музеїв, хімічні лабораторії, книгосховища, архіви та ін.

3. Загальні вимоги до інсоляції

Вимоги до опромінення поверхонь та приміщень прямими сонячними променями (інсоляції) пред'являються при розміщенні об'єктів в проектах планування та забудови мікрорайонів та кварталів, проектах будівництва та реконструкції окремих будівель та споруд.

Виконання вимог, норм инсоляції досягається розміщенням та орієнтацією будівель за сторонами світу, а також іх об’ємно-планувальними рішеннями.

Інсоляція є важливим чинником, що спричиняє оздоровлюючий вплив на середовище проживання людини, та повинна бути використана в житлових та громадських будинках та територіях житлової забудови. Тривалість інсоляції рекомендована в:

● житлових будинках та на території житлової забудови;

● дитячих дошкільних установах;

● учбових установах загальноосвітньої, початкової, середньої, додаткової, професійної освіти, школах-інтернатах, дитячих будинках та ін.;

● лікувально-профілактичних, санаторно-оздоровчих та курортних установах;

● установах соціального забезпечення (будинках-інтернатах для інвалідів та людей похилого віку, госпіталях та ін.).

Інсоляція, що нормується на території України, регламентована наступними нормативними документами:

1. ДБН-360-92** «Містобудування. Планування та забудова міських та сільських поселень» (розділ «Регулювання мікроклімату»).

2. Державними санітарними правилами «Планування та забудова населених пунктів» Держ Сан ПіН 173-96.

Згідно з ДБН-360-92** ”Містобудування. Планування та забудова міських та сільських поселень” розділу “Регулювання мікроклімату” рекомендується:

- розміщення та орієнтація житлових та громадських будинків (за вийнятком дитячих дошкільних установ, шкіл-інтернатів) повинні забезпечувати тривалість інсоляциї житлових приміщень, визначених нормами, та території не менш 2,5 годин;

на день на період з 22 березня по 22 вересня для міст, що розташовані на південь від 58˚ п.ш.

- розміщення та орієнтація будинків дитячих дошкільних установ, загальноосвітних шкіл, шкіл-інтернатів, установ охорони здоров'я та відпочинку повинні забезпечити безперервну трьохгодинну тривалість інсоляції в приміщеннях, передбачених «Санітарними нормами та правилами забезпечення інсоляції житлових та громадських будинків та території житлової забудови»;

- в умовах забудови дев'ятиповерховими будинками та більше допускається одноразова переривчастість інсоляції житлових приміщень за умов збільшення сумарної тривалості інсоляції впродовж дня на 0,5 год. відповідно для кожної зони.

- в житлових будинках мерідіонального типу, де інсолюються всі кімнати квартири, а також при реконструкції житлової забудови або при розміщенні нового будівництва в особливо важких містобудівних умовах (історично-цінне міське середовище, коштовна підготовка території, зона загальноміського та районного центру) допускається скорочення тривалості інсоляції приміщень на 0,5 год.

Згідно з Державними санітарними правилами «Планування та забудова населених пунктів»:

Розміщення та орієнтація житлових та громадських споруд висотою 5 та більше поверхів повинна втілюватися з урахуванням забезпечення нормативної тривалості інсоляції згідно «Санітарних правил забезпечення инсоляції житлових та громадських споруд та території житлової забудови», а також норм освітлення згідно з СНіП II-4-79 «Природне та штучне освітлення».

В Україні тривалість інсоляції повинна складати для житлових приміщень та прирівнених до них будинках та дворових територіях не менше 2,5 годин на добу в період з 22 березня по 22 вересня. Нормативна тривалість інсоляції повинна бути забезпечена: в житлових квартирах – не менш, ніж в одній кімнаті в одно-, двох-, трьохкімнатній квартирі та не менш, ніж в двох житлових кімнатах в чотирьохкімнатній квартирі, спальнях гуртожків та готелях ( не менш ніж в 60% кімнат). Розміщення та орієнтація основних функціональних приміщень дитячих дошкільних закладів, загальноосвітних шкіл, шкіл-інтернатів, закладів охорони здоров'я та відпочинку повинні забезпечувати безперервну трьохгодинну інсоляцію на добу. Нормативна трьохгодинна інсоляція повинна бути забезпечена на територіях дитячих, ігрових, спортивних майданчиках житлових будинків, дошкільних закладах, школах, спортивних зонах та зонах відпочинку.

4. Вимоги щодо інсоляції громадських будівель

Тривалість інсоляції, що нормується, встановлюється в основних функціональних приміщеннях громадських споруд.

До основних функціональних приміщень відносяться:

● в будинках дитячих дошкільних установ - групові, гральні, ізолятори, палати;

● в учбових закладах – класи та учбові кабінети;

● в лікувально-профілактичних закладах – палати ( не менш 60 % загальної чисельності);

● в закладах соціального забезпечення – палати, ізолятори;

Інсоляція не потрібна в наступних приміщеннях:

● паталогоанатомічних відділеннях

● операційних, реанімаційних залах лікарень, ветклінік, віваріїв

● хімічних лабораторіях; виставочних залах музеїв, книгосховищах та архівах.

Допускається відсутність інсоляції в учбових кабінетах інформатики, фізики, хімії, малювання та креслення.

Згідно СНіП В.2.2-9-99 «Громадські будинки та споруди» інсоляція регламентована на широті 48˚ півн.ш. та північніше – не менш 2,5 год., на широті, що південніше 48˚ півн.ш. – не менш 2 год.

Загальні вимоги до умов інсоляції різних приміщень наведени в таблиці 1.

Основні поняття та терміни

Інсоляція - опромінення поверхонь і просторів прямими сонячними променями.

Азимутальна геодезична шкала кругу горизонту, що має 360 градусів з відліком від точки півночі за напрямом годинникової стрілки.

Азимут вікна - напрямок горизонтальної вісі вікна на точку горизонту.

Вісь вікна - пряма, що проходить через центр вікна перпендикулярно фасаду будівлі. Використовується для визначення орієнтації вікна за азимутальною шкалою кола горизонту.

Розрахункова висота протилежної будівлі (Н, м) – відраховується від розрахункової точки приміщення, що досліджується, до карнізу (парапету) або конька покрівлі протилежної будівлі. При розрахунках інсоляції та затемнення території, вона відраховується від рівня землі до карнизу затемнюючого будинку.

Розрахункові кімнати квартир - кімнати або засклиті лоджії кімнат, котрі повинні забезпечуватися інсоляцією, що нормується.

Інсоляційні кути світлоотвору - горизонтальні та вертикальні кути, в межах яких на площині світлоотвору можливий вступ (вхід) прямих сонячних променів. При розрахунку інсоляційних кутів глибина світлових отворів приймається дорівнюючою відстані від зовнішньої площини стіни до внутрішньої площини хрестовини.

Розрахункова точка - точка на перетині горизонтальних променів сонця, що визначає початок і кінець інсоляції без урахування оточуючої забудови.

Таблиця 1.

Вимоги до умов інсоляції приміщень

Призначення приміщень	Забезпечення інсоляції, що нормується	Обмеження в спекотний період	Обмеження в робочий час	Інсоляція протипоказана
Житлові кімнати, групові в дитячих закладах, класи в школах	+	+	_	_
Кухні	-	+	-	-
Літні приміщення		+
Дитячі спор­тивні майданчики та басейни	+	+	-	-
Рекреації	+	+	+	+
Лікувальні приміщення	+	+	-	-
Адміністративні та зали для креслярні	-	-	+	-
Операційні, музеї, библиотеки		-	-	+
Цехи с I-IV розрядами зорових робіт	-	-	+	-
Учбове приміщення	-	-	+	-

5. Розрахунок тривалості інсоляції з використанням інсоляційного графіку

Метод побудови інсоляційного графіку для географічної широти міста Дніпропетровська (φ=48,5˚).

Метод використовується для визначення відстані між житловими будинками, між житловими ти громадськими будинками з метою забезпечення інсоляції,що нормується, а також норм природного освітлення, що наведені в СНіП II-4-79 «Природнє та штучне освітлення». Метод заснований на графічній моделі небозводу, для днів весіннє-осіннього рівнодення та географічної широти міста.

Послідовність побудови графіку:

1. Зображуємо розтин небозводу за мерідіаном Північь-Південь як півокружність з R = 1 і центром О.

2. Від вертикалі, що проходить через О та зеніт Z в напрямку півдня відкладаємо φ=48,5˚

3.Зображуємо план небозводу як окружність з R – I з центром О. Вказуємо сторони горизонту - С, Півд., 3, Півн. Отриману точку з'єднуємо з центром О. Спроєцюємо на південний мерідіан з розтину на план положення полуденного Сонця і через цю точку проведемо окружність радіусом r.

4. Розділимо сектор ПП горизонтальної проекції небозводу на 6 рівних частин по 15° (кутова швидкість руху Сонця — 15° на годину), за початок інсоляції приймаємо на сході 6 г., захід Сонця на заході 18 ч.) і проведемо радіальні лінії.

5. З точок перетину цими радіусами зовнішньої та внутрішньої окружностей проведемо лінії, паралельні лініям Півн.—Півд. и С—З, побудувавши таким чином невеликі прямокутні трикутники. Вершини прямих кутів є горизонтальними проекціями Сонця через кожну годину. Всі ці побудови є допоміжними та виконуються тонкими лініями.

6. Через отримані точки проекцій Сонця и центр О проведемо жирні лінії, які є горизонтальними погодинними проекціями сонячних променів, необхідних для побудови графіку.

7. На лінії ОZ відміряємо через 1 см та проводимо горизонтальні лінії до перетину з проекцією полуденного променю.

Через точки перетину проводимо лінії паралельно напрямку С-З на плані небосхилу. Ці паралельні лінії є метричною шкалою перевищень допоміжних горизонталей наклонної площини сонячної траєкторії над точкою, що досліджується на даній географічній широті та використовуються для визначення довжини тіней.

Оцінка відстаней між паралелями визначається згідно масштабу архітектурного малюнка.

Графік виконується на кальці тушшю, допоміжні лінії витираються.

Побудову інсоляційного графіку наведено в рис.1, 2, 3.

6. Розрахунок інсоляції

Розрахунок тривалості інсоляції приміщень та територій виконується згідно з інсоляційним графіком (мал. 3)

Розрахунок тривалості інсоляції виконується в розрахунковій точці, приймаючи до уваги розміщення та розміри затемнюючих елементів будинку.

В розрахунках тривалості інсоляції не враховується перша година після сходу та остання година перед заходом сонця.

Розрахунок тривалості інсоляції виконується: на 22 березня (22 вересня) для житлових будинків – на всій території міста та для громадських будівель – на всій території міста.

Допускається зниження розрахункової тривалості інсоляціях від тієї, що нормується, на 10 хвилин.

Визначення тривалості інсоляції проводиться в наступній послідовності:

- на плані приміщення визначають горизонтальний інсоляційний кут АВС світоотвору та розрахункову точку приміщення в плані;

- на генплані участку забудови визначають положення розрахункової точки приміщення;

- центральну точку «О» інсоляційного графику сполучають з розрахунковою точкою «В» приміщення;

- інсоляційний графік орієнтують за сторонами горизонту;

- відкладають розрахункову висоту протилежної будівлі за условним масштабом висот будівель на инсоляційному графіку;

- за инсоляційним графіком визначають тривалість інсоляції приміщення в межах інсоляційного кута світлового отвору. При цьому тривалість інсоляції дорівнює суммі годин в межах кутів АВF и EBD.

Приклад

Визначити тривалість інсоляції в існуючому 5-поверховому житловому будинку в зв'язку з проектуванням нового громадського будинку, висотою 37 метрів, розташованого навпроти, в умовах міста Дніпропетровську.

Література

1. Державні будівельні норми України. «Містобудування. Планування та забудова міських та сільських поселень»: ДБН-360-92. – К.: Держбуд України, 1999. – 20 с.

2. Державні санітарні правила «Планування та забудова населених пунктів». Гос Сан Пин 173 – 96. – К. : Держбуд України, 1996. – 25 с.

3. Державні будівельні норми України «Будинки та споруди». Громадські будинки та споруди: Основні положення: ДБН В. 2.2 – 9 – 99. – К.: Держбуд України, 1999. – 92 с.

4. Архитектурная физика: Учебник для вузов: Спец. А 87 «Архитектура» / В.К. Луцкевич, Л.И. Макриненко, И.В. Мигалина и др.; Под ред. Н.В Оболенского. / – М.: Строийиздат, 1997. – 448 с.