ДСТУ-Н ‘Расчет инсоляции объектов гражданского назначения’

Соблюдение норм инсоляции - важный норматив, а также серьёзный камень преткновения проектировании и реконструкции жилого фонда. Различные учебники по строительной физике предлагают обилие методов расчета инсоляции: одни распространены относительно широко, другие - малоизвестны. Как показывает строительная практика, большинство архитекторов знакомо лишь с самыми простыми методами расчёта, применение которых является адекватным лишь при решении простейших задач. Данное обстоятельство привело к появлению пункта 3.3 в ДБН В.2.2.15-2005 «Житлові будинки. Основні положення»:

"Літні приміщення житлових будинків не повинні погіршувати інсоляцію квартир. У зв'язку з цим не дозволяється проектувати лоджії перед кімнатами, які є розрахунковими з умов забезпечення нормативної інсоляції квартири. У випадках проектування балконів перед такими кімнатами їх необхідно розташовувати зміщеними відносно вікон: у кімнатах східної і західної орієнтацій - у північному напрямі, у кімнатах південної орієнтації - у будь-якому напрямі".

Излишняя упрощённость и категоричность данного пункта потребовали легализации ряда проектов на правах исключения при предоставлении позитивных результатов расчётов. При этом иногда возникала проблема: расчёты, выполненные более сложными методами, часто непонятными не только архитекторам, но и экспертам, подвергались сомнению экспертизы, как недостоверные, проще говоря, малопонятные.

Исходя из сложившейся ситуации, согласно приказу Министерства регионального развития и строительства от 13.03.2008 г. № 124, в настоящее время кафедрой архитектурных конструкций Киевского национального университета строительства и архитектуры при содействии Научно-исследовательского института строительных конструкций разрабатывается национальный стандарт ДСТУ-Н «Расчет инсоляции объектов гражданского назначения».

Согласно действующим санитарно-эпидемиологическим нормам, СанПиН 2605-82 «Санитарные нормы и правила обеспечения инсоляцией жилых и общественных зданий и территорий жилой застройки», в основу нормирования инсоляции в гражданских зданиях положена её продолжительность, составляющая 2 ч. 30 мин. для населённых пунктов, расположенных севернее 48° СШ, и 2 ч. для расположенных южнее, модифицируемая в зависимости от функций здания и района строительства. В работе использован понятийно-терминологический аппарат, употребляемый в программе образования КНУСА и опробованный в ряде публикаций сотрудников кафедры.

Для простоты расчеты выполняются со следующими общепринятыми допущениями:
1) в каждый момент времени солнечные лучи около поверхности земного шара параллельны;
2) форма Земли описывается сферической поверхностью; поверхность Земли в окрестности любой точки считается горизонтальной плоскостью, касательной к сфере в заданной точке;
3) земная орбита является окружностью;
4) наклон оси Земли к плоскости эклиптики составляет 66,55;
5) за сутки Земля смещается по орбите на угол Г: Г= 360° / 365 = 0,9863°
6) в течение суток Земля находится в одной точке орбиты; в каждые следующие сутки она моментально переходит в точку, соответствующую повороту вокруг Солнца в плоскости эклиптики на угол;
7) солнечные лучи достигают поверхности Земли моментально и не подвергаются преломлению в атмосфере Земли;
8) в расчетах применяется среднее солнечное время.


Расчет инсоляции методом инсоляционной линейки

В таком случае множество положений солнца на небесной сфере в течение суток образует суточный конус с осью, параллельной земной оси, вырождающийся в дни равноденствия в плоскость, параллельную плоскости экватора. На солнечной карте суточные конусы для различных дней года представляются в виде траекторий хода солнца.

В зависимости от особенностей формы и положения ограждающих конструкций расчет инсоляции производится одним из 3-х способов:
1) расчет методом инсоляционной линейки применяется для расчёта инсоляции в первый и последний день расчётного периода в помещениях с прямоугольными окнами в вертикальных стенах без внешних затеняющих элементов. Инсоляционная линейка состоит из часовых линий и сечений суточного конуса изодистантными горизонтальными плоскостями. Этот метод является наиболее широкоупотребительным и простым в применении, но также и наиболее ограниченным в возможностях, что и обусловливает область его применения.

Российские санитарные нормы по инсоляции СанПиН 2.2.1/2.1.1.107601 «Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий» фактически предписывают применение данного метода.

Расчет продолжительности инсоляции помещений на весь период, установленный в п. 3.1, проводится в день начала периода (или день его окончания):

— для северной зоны (севернее 58° с.ш.) - 22 апреля или 22 августа;
— для центральной зоны (58° с.ш.-48° с.ш.) - 22 марта или 22 сентября;
— для южной зоны (южнее 48° с.ш.) - 22 февраля или 22 октября.

2) расчет методом теневой маски расчетной точки определяет продолжительность инсоляции помещения в течение каждого дня года. Инсоляция помещения определяется как облучение прямой солнечной радиацией расчётной точки, расположенной посередине светопроёма. Выполнение нормативных требований в течение каждого месяца расчетного периода является необходимым условием обеспечения инсоляцией комнат с окнами произвольной формы, в конструкциях общего положения или с летними помещениями.

Теневые маски строятся способом двойной проекции окружающего пространства на носитель. В зависимости от способа проецирования (расположения фокуса и носителя) теневые маски определяются как ортогональные, стереографические, гномонические, изодистантные и пр. В данном стандарте приводятся солнечные карты и теневые маски, построенные стереографическим способом, как наиболее эффективно сочетающим удобство использования, наглядность и точность построения, что не исключает возможности применения других способов.


Расчет инсоляции методом теневой маски расчетной точки

Расчет инсоляции методом теневой маски граничной поверхности определяет полное время инсоляции. Применяется как уточняющий также для помещений со светопрозрачными конструкциями сложной конфигурации и для расчётов с целью оптимизации энергетического баланса помещения. В данном методе учитывается каждый луч, достигающий внутренней поверхности светопрозрачных конструкций. Изначально этот метод разрабатывался для проектирования солнцезащитных устройств в жарких странах.

Также описанный стандарт включает в себя разделы, посвящённые объяснению используемой геометрической модели, а также решению практических задач: определению предельного объёма нововозводимых или надстраиваемых зданий при условии соблюдения норм инсоляции в окружающих существующих или проектируемых зданиях, оптимизации энергетического баланса помещений путём регулирования режима инсоляции в зависимости от местных климатических условий.


Буравченко В.С., архитектор, кафедра архитектурных конструкций КНУСА