Температурно-ветровой режим. Ветровой режим

В архитектурно-климатическом анализе важно рассматривать совместное воздействие на человека и архитектурную среду температуры и ветра с точки зрения интенсивности теплообменных процессов «человек - среда - здание» (см. параграф 2.1). Неблагоприятные сочетания этих климатических параметров необходимо учитывать при формировании структуры города и архитектурном решении зданий. Так, например, в переходные сезоны года, при температуре наружного воздуха, близкой к 0°С, и относительной влажности 70% и более необходима защита пешехода от любого ветра. Зимой при температуре до -15°С защита желательна. Защита обязательна при следующих сочетаниях температуры и скорости:

На рис. 3.8 приведена номограмма для анализа и характеристики температуры и ветра при их совместном воздействии. Как видно из этой номограммы, ветер дает охлаждающий эффект при температуре до 33°С. При более высокой температуре с ветром начинается обратный процесс - тепло начинает поступать через кожу к внутренним органам тела, вызывая его перегрев. При температуре более 33°С и влажности менее 25%, при температуре 0°С и влажности более 70% ветер любой скорости вреден.

Ветер не дает облегчения, при ф

;дение зданий

Д И С К 0 К

Проп не Д0ПІ

іа от вет

обязательна 1

35 -ЗО -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 ЗО 35

Рис. 3.8. Пример анализа температурно-ветрового режима

В качестве примера проведем анализ температурно-ветрового режима Москвы в летние и зимние месяцы с использованием этой номограммы. Для наглядности на номограмму наносят точки с координатами соответствующих температур и дневных скоростей ветра за три зимних и три летних месяца. Эти точки подписывают номерами месяцев и соединяют в виде треугольников, внутреннюю область которых заштриховывают.

Анализ температурно-ветрового режима Москвы показывает, что в зимние месяцы при умеренно низких среднемесячных температурах воздуха и дневных скоростях ветра наружная среда в городе характеризуется умеренным дискомфортом со стороны ветроохла-ждения пешеходов. В связи с этим рекомендуется ветрозащита пешеходных дорожек и тротуаров от ветра. Эта ветрозащита может быть обеспечена за счет опорной и проектируемой застройки, а также за счет применения малых архитектурных форм. Ветрозащита за счет озеленения в зимнее время неэффективна.

Особое внимание следует уделять участкам городской застройки, связанным с длительным пребыванием населения, например остановкам наземного общественного транспорта, детским площадкам и площадкам тихого отдыха. Кроме того, следует учитывать усиление ветра вблизи углов наветренных фасадов зданий. Для этого анализируют преобладающее направление ветра в зимние месяцы и определяют соответствующие углы зданий. Эти территории следует ограничивать в использовании. Тротуары и пешеходные дорожки следует проектировать на максимально возможном удалении от них, а при невозможности выполнения этого требования - применять специальные архитектурные ветрозащитные мероприятия - устраивать навесы или козырьки на угловых элементах этих зданий. Наиболее надежными способами ветрозащиты пешеходов вблизи зданий являются оформление углов зданий пешеходными галереями или расширение стилобата зданий по этим углам, чтобы дискомфорт от нисходящего ветрового потока приходился на кровлю стилобата, а не на рельеф, по которому передвигаются пешеходы.

В летние месяцы температурно-ветровой режим в Москве находится близко к зоне комфорта. Полный комфорт наблюдается в июле (рис. 3.8). В июне днем ветер может быть слишком сильным, а в августе при среднемесячной температуре воздуха днем может становиться уже прохладно. Для повышения теплового фона территории застройки в эти месяцы также рекомендуется предусматривать ветрозащиту участков городской территории, связанных с длительным пребыванием населения и имеющих рекреационные функции. В первую очередь это относится к углам наветренных фасадов зданий и широким и протяженным улицам, где могут формироваться «ветровые каньоны». Для этого также анализируются розы ветров для летних месяцев и определяются наиболее повторяющиеся направления ветра, а также направления, связанные с максимальными скоростями ветра.

Кроме перечисленных выше (для зимы) архитектурных приемов в летние месяцы возможно снижение ветра за счет зеленых насаждений - организации рядовых посадок деревьев и кустарников в виде «живых изгородей» вдоль тротуаров и дорожек, вокруг площадок или перпендикулярно преобладающим ветрам по наветренной границе защищаемой от ветра территории.

Ветроохлаждение зданий определяется только по средней минимальной температуре наиболее холодного месяца. Для этого расчета используется безразмерный коэффициент ветроохлаждения Я (см. подпараграф 1.4.4), имеющий аналитический вид (формула (1.9)). Определение интенсивности ветроохлаждения выполняется по скорости ветра, соответствующей критическому значению коэффициента ветроохлаждения Я = 55 ед. Для этого решаем следующую обратную задачу. Исходя из формулы (1.9) и зная среднюю минимальную температуру самого холодного месяца (? ср мин) и критическое значение индекса ветроохлаждения (Я = 55), можно найти критическую скорость ветра у кр, при превышении которой ветроохлаждение зданий будет превышать нормативно-допустимое значение:

"///(36,5-Г ср. нин)-0,13 ч

  • (3.1)

Значение /‘ср мин определяется по имеющимся в таблице исходным данным путем вычитания из средней температуры за самый холодный месяц половины значения средней амплитуды температуры за тот же месяц.

Например, средняя температура самого холодного месяца в Москве (январь) составляет -7,8°С, а средняя амплитуда температуры -6,2°С. Находим среднюю минимальную температуру в январе: -7,8 - (6,2/2) = -10,9°С. Подставляя в формулу (3.1) значения Н = 55 и г ин = -10,9, получаем

55/(36,5 + 10,9)-0,13 0,47

Полученное значение откладываем на розе ветров за январь окружностью соответствующего радиуса, как это было показано выше (рис. 3.6). Если скорость ветра по какому-либо румбу в январе (или другом самом холодном месяце) превышает это значение, данный румб считается крайне неблагоприятным для ориентации фасадов здания с жилыми помещениями. Целесообразно размещать здание торцом к этому румбу или с небольшим отклонением (не более 15°) оси здания от этого направления.

Рекомендовано к изданию решением секции по проблеме оздоровления городской среды Научно-технического совета ЦНИИП градостроительства Госгражданстроя.


На основе результатов натурных лабораторных исследований, теоретических расчетов определена эффективность различных архитектурно-планировочных решений застройки с точки зрения создания комфортных условий аэрации.

Приведены расчетные методы оценки и прогнозирования ветрового режима в жилой застройке на стадии детального проектирования, доступные по сложности для использования их архитекторами, проектировщиками.

Для научных работников, инженеров, архитекторов, студентов, занимающихся вопросами оздоровления окружающей среды городов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Проблема охраны окружающей среды приобретает в настоящее время все большее экономическое и социальное значение. От правильного и своевременного решения этой проблемы зависит здоровье и благосостояние не только ныне живущих, но и будущих поколений людей.

Охрана и улучшение окружающей среды как одна из проблем градостроительства - составная часть проектно-планировочных работ на всех стадиях проектирования, начиная с генеральной схемы расселения в масштабе страны, региона и кончая проектом детальной планировки и технорабочими проектами отдельных элементов города. На каждом уровне проектирования имеется своя специфика в постановке целей, задач и выборе методов исследований и оценки.

На каждой стадии проектирования необходимо учитывать комплекс факторов, влияющих на биолого-гигиеническое состояние окружающей среды. По происхождению эти факторы делятся на природные и антропогенные. К природным относятся климат, рельеф, почвы, растительность, поверхностные и подземные воды и др. Среди антропогенных факторов можно выделить физические техногенные (шум, электромагнитные излучения и т.д.), химические техногенные (загрязненность атмосферного воздуха, гидросферы, почв) и механические техногенные (нарушение рельефа и почвенного покрова, вырубка лесов и др.). Существуют факторы, активизирующие друг друга: туманы и выброс токсических веществ в атмосферу, низкие температуры воздуха и сильный ветер, солнечная радиация и выбросы автотранспорта и др. Некоторые из них обладают способностью к потенцированию в окружающей среде, что ведет к резкому увеличению интегрального показателя, отражающего совокупное воздействие всех факторов городской среды на здоровье человека.

К числу климатических факторов, оказывающих существенное влияние на формирование внешней среды, относится ветер.

Ветер способствует переносу воздушных масс с разными физическими свойствами (теплых и холодных, сухих и влажных), выравнивает температурные различия между отдельными районами города, оказывает существенное влияние на состояние загрязненности воздушного бассейна города.

Анализ градостроительной практики в нашей стране наряду с примерами правильного учета ветровых условий при строительстве новых и реконструкции старых городов (Волгоград, Магнитогорск, Тольятти, Балхаш) выявил случаи недостаточного использования возможностей регулирования ветрового режима архитектурно-планировочными средствами, а кое-где и несоответствие планировки и застройки природно-климатическим условиям, усугубившее дискомфорт аэрационного режима местности.

Отчасти это объясняется тем, что в действующих в настоящее время нормативных документах указания по учету ветрового режима касаются лишь случаев выбора места расположения селитебных и промышленных территорий в системе городской застройки относительно преобладающих ветров (повторяемость и скорость ветра по направлениям в холодный и теплый периоды года). Специальные указания, связанные с учетом и регулированием ветрового режима при проектировании жилой застройки, в действующих строительных нормах отсутствуют.

Специфика природно-климатических условий и, в частности, ветрового режима до настоящего времени учитывается лишь при разработке отдельных проектов, в основном экспериментальных. Нет дифференцированного подхода к планировке и застройке городов, расположенных в разных ветровых условиях, и городских территорий в системе одного города.

В настоящее время отсутствует пособие, в котором были бы изложены научно обоснованные методы оценки и прогнозирования ветрового режима при проектировании застройки. Необходимость восполнить этот пробел и определила подготовку данной работы.

Руководство разработано ЦНИИП градостроительства Госгражданстроя (канд. техн. наук К.И.Семашко).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Ветер (векторный фактор, характеризующийся скоростью и направлением) является одним из ведущих климатических факторов; он оказывает наибольшее влияние на формирование микроклимата внешней среды (распределение температуры и влажности воздуха и др.), теплоощущение человека и состояние загрязненности атмосферного воздуха.

1.2. Основной задачей разработки Руководства является обеспечение проектировщиков довольно простыми методами оценки и прогнозирования ветрового режима с целью оптимизации санитарно-гигиенических условий жилой застройки.

1.3. Оценку и прогнозирование ветрового режима следует рассматривать как составную часть работ, осуществляемых при разработке раздела "Охрана природы..." (Руководство по составлению раздела "Охрана природы и улучшение окружающей среды градостроительными средствами в проектах планировки и застройки городов, поселков и сельских населенных мест". М., Стройиздат, 1982) в процессе градостроительного проектирования.

1.4. Вопросы учета ветрового режима должны решаться на всех стадиях градостроительного проектирования, начиная от системы расселения и кончая проектами детальной планировки, при этом методы оценки и приемы регулирования ветрового режима специфичны для каждой стадии градостроительного проектирования.

1.5. Учет и регулирование ветрового режима необходимо осуществлять в комплексе с другими факторами окружающей среды (радиационный и тепловой режим, загрязненность атмосферного воздуха и др.).

1.6. Оценка существующего состояния ветровых условий (аэрация) территории строительства должна производиться до начала разработки проектных решений застройки и служить основанием для принятия тех или иных планировочных решений.

1.7. Оценка специфики местных природных условий и разработанная на основе оценки существующего состояния ветровых условий карта аэрации территории должна служить основанием для размещения городов с разным народнохозяйственным профилем в системе расселения и различных функциональных зон в системе города с тем, чтобы избежать сноса загрязненного воздуха с промышленных городов и объектов на города другого народнохозяйственного профиля и селитебные зоны.

1.8. Города промышленного профиля и крупные промышленные зоны в системе города следует проектировать с подветренной стороны по отношению к другим городам данной агломерации и к селитебным зонам города, руководствуясь при этом преобладающим направлением ветра на дискомфортный для данной местности период года. Строительство крупных промышленных объектов допускается также вверх или вниз относительно преобладающего направления ветра на город, что должно определяться повторяемостью ветров других румбов, которые могут служить дополнительным источником загрязнения атмосферного воздуха города.

1.9. Особый учет ветра необходим при выборе территории под промышленную и селитебную зоны в районах с долинными и закрытыми формами рельефа с уклонами, превышающими 4%, так как одновременно с перераспределением скорости и направления основного ветрового потока он влияет на перераспределение концентраций загрязнений в атмосферном воздухе. При этом необходимо учитывать возможности образования застоя холодных воздушных масс над пониженными участками территории, "островов тепла", инверсий, которые способствуют образованию в дневные часы пелены дыма.

1.10. С целью оздоровления жилой среды селитебную зону следует проектировать с наветренной стороны для ветров преобладающего направления, а также выше по течению рек по отношению к промышленным и сельскохозяйственным предприятиям с технологическими процессами, являющимися источниками выделения в окружающую среду вредных веществ. При этом учет ветра необходимо производить на дискомфортный для данной местности период года, используя для этого данные многолетних наблюдений станций Гидрометеослужбы и Справочника по климату СССР (суточный ход, повторяемость ветров благоприятных и неблагоприятных румбов, средней и максимальной скорости ветров неблагоприятных румбов), а также критерии комфортных скоростей ветра для данного района.

1.11. Раздел "Охрана природы и улучшение окружающей среды градостроительными средствами" в проектах планировки и застройки городов должен включать:

оценку существующего состояния ветровых условий территории;

зонирование территории по эффективности ветрового режима (выявление участков, характеризующихся комфортными и дискомфортными скоростями ветра);

прогноз изменения ветровых условий в связи с намечаемым направлением развития города и проектируемой застройкой (этажность, протяженность, ориентация, конфигурация зданий, плотность застройки);

разработку конкретных мероприятий по регулированию ветрового режима с целью создания комфортных условий аэрации территории.

1.12. Критериями оценки степени комфортности ветрового режима служат биолого-гигиенические нормативы и коэффициенты скорости ветра (величина, характеризующая отношение скорости ветра в районе строительства или в том или ином приеме застройки к скорости ветра по данным близрасположенной метеостанции).

1.13. "Руководство по оценке и регулированию ветрового режима жилой застройки" предназначено для использования при застройке свободных территорий, а не для решения вопросов регулирования аэрационного режима в условиях реконструкции, хотя и в этих условиях оно частично применимо.

2. БИОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ВЕТРОВОГО РЕЖИМА

2.1. Критерием оценки суммарного воздействия температуры и относительной влажности воздуха, силы и направления ветра, уровня солнечной радиации и других факторов на организм является теплоощущение человека, которое должно служить основой для оценки комфортности среды. Тепловой комфорт - это комплекс метеорологических условий, при которых терморегуляторная система находится в состоянии наименьшего напряжения. Скорость ветра в большей степени, чем другие климатические факторы, влияет на теплоощущение человека как результат изменения интенсивности теплопотерь за счет испарения с поверхности кожи, а также теплоотдачи через конвекцию и излучение.

Изменение теплоощущений человека в зависимости от скорости ветра определяется температурным фоном, влажностью воздуха, теплоизоляционными свойствами одежды, физической нагрузкой и т.д. В летнее время ветер "снимает" ощущение перегрева, а в зимнее время увеличивает ощущение холода: усиление ветра на 1-2 м/с эквивалентно понижению температуры на 2-3°. Влияние подвижности воздуха на изменение теплоотдачи за счет конвекции и излучения приведено в табл.1 прил.1.

2.2. При выявлении влияния на организм человека скорости ветра необходимо учитывать температуру воздуха, так как охлаждающее действие ветра зависит от температуры движущегося воздуха (тепловой эквивалент скорости движения воздуха). При скорости ветра 1,5 м/с тепловой эквивалент для нормально одетого человека составит: при температуре плюс 21 °С - 5°, при температуре плюс 32 °С - 2,5 °С, при температуре плюс 43 °С - 1° (что равнозначно снижению температуры воздуха соответственно на 5, 2,5 и 1°).

2.3. При определении комфортности окружающей человека среды следует использовать показатели комплексного воздействия на человека скорости ветра, температуры и влажности воздуха, то есть эквивалентно-эффективные температуры - ЭЭТ. Так, например, увеличение скорости движения воздуха от 0 до 3,5 м/с снижает ЭЭТ на 3,5°. Уменьшение относительной влажности воздуха от 100 до 20% при неподвижном воздухе снижает ЭЭТ на 7°. Зависимость ЭЭТ от скорости движения воздуха дана в табл.2, а условия одинакового теплоощущения человека при положительных и отрицательных температурах воздуха приведены в табл.3 и 4 прил.1.

2.4. Гигиенические исследования теплового самочувствия человека при ветре различной силы и в разных климатических условиях позволили установить величины комфортных скоростей ветра, которые необходимо учитывать при проектировании городской застройки. Комфортными скоростями ветра следует считать:

для северных районов СССР с температурой воздуха от минус 15 до минус 30 °С - скорость ветра в пределах 0,5-2 м/с;

для средней полосы СССР с температурой воздуха от плюс 10 до минус 15 °С - скорость ветра в пределах 0,6-2,5 м/с;

для южной полосы СССР с температурой воздуха от плюс 10 до плюс 25 °С - скорости ветра в пределах 1-3 м/с;

для южных городов, расположенных в защищенных и котловинообразных формах рельефа, с температурой воздуха от минус 4 до плюс 30 °С - скорость ветра в пределах 1-3,5 м/с на летний период;

для условий Средней Азии с температурой воздуха выше плюс 40 °С на летний период - скорость ветра в пределах 1-4 м/с.

Скорость ветра выше 5 м/с воспринимается человеком неудовлетворительно.

3. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВЕТРОВОГО РЕЖИМА ЖИЛОЙ ЗАСТРОЙКИ

Фоновая оценка района строительства

3.1. Для целей градостроительства необходимо учитывать ветровые условия на основе комплексной карты районирования территории СССР по скоростям ветра на контрастные и наиболее дискомфортные - летний и зимний периоды года, которая дает общее представление о ветровом режиме разных участков территории СССР (см. рис.1 прил.2).

3.2. При определении условий возможного застоя воздуха и оценке потенциала загрязнения следует использовать данные Справочника по климату СССР по повторяемости скорости ветра 0-1 м/с (по месяцам и в различные часы суток) и карту районирования территории СССР по повторяемости скорости ветра 0-1 м/с (см. рис.2 прил.2). На территории СССР есть обширные районы, где скорость ветра 0-1 м/с наблюдается в 60% времени года и более (в Восточной Сибири 70-80%). На карте-схеме выделены следующие районы с различной повторяемостью скорости ветра 0-1 м/с: район I - 20%, район II - 20-40%, район III - 41-59%, район IV - 60-70%.

3.3. Города, расположенные в разных широтах, подвергаются воздействию характерных для данной местности воздушных течений. Местные ветры возникают под влиянием особенностей рельефа земной поверхности, близости моря и характера береговой линии: они зависят от термических условий земной поверхности и характеризуются разной скоростью и различным суточным ходом ее.

В связи с решением задач архитектурно-планировочного характера существенное значение имеют локально обусловленные и локально ограниченные ветры, носящие местные названия: бризы, горно-долинные ветры, нисходящие ветры (фены, бора) и др. В табл.5 прил.2 приведена классификация местных ветров и дана их оценка с градостроительной точки зрения.

3.4. В связи со строительством высотных зданий и сооружений необходимо использовать данные по расчетным скоростям ветра на высоте 100 и 200 м. Карта-схема с распределением скоростей ветра на этих высотах (по М.В.3авариной) приведена на рис.3 прил.2, а расчетные скорости ветра на этих высотах, возможные раз в пять лет, приведены в табл.6 прил.2.

3.5. Для определения районов с идентичными требованиями к планировке и застройке следует использовать карту-схему районирования территории Союза (по И.В.Бутывой), характеризующую комфортное теплоощущение человека (см. рис.4 прил.2). На картах-схемах выделены четыре зоны с различной повторяемостью ЭЭТ (17-22° на 13 ч в летние месяцы): 1-я менее 30% дней за месяц - зона "минимального комфорта", занимающая европейскую часть СССР от северных побережий до широты 52°; 2-я - 30-50% дней за месяц - зона "достаточного комфорта", занимающая центральные районы, между 52-55° и 46-47° с.ш.; 3-я - 50-70% дней за месяц - зона "оптимального комфорта", занимающая юг европейской территории СССР и центральную и южную части Казахстана; 4-я - более 70% дней за месяц - зона "максимального комфорта", занимающая низкогорные районы Средней Азии.

Из приведенного районирования следует, что на территории СССР, лежащей к северу от 47-50° с.ш., охлаждающее влияние ветра приводит к малой повторяемости комфортных для человека условий.

Использование ветрозащитных мероприятий смещает и резко увеличивает зоны комфорта (см. рис.4 прил.2).

3.6. Для оценки эффективности ветрозащиты следует пользоваться графиком, представленным на рис.5 прил.2 (по А.В.Яковлеву). Показателем суровости биотермических условий является отношение гигиенически недопустимых условий к холодным в процентах. Критерием суровости служит ее 20%-ная вероятность.

Оценка ветрового режима с учетом физико-географических условий местности

3.7. Около 50% всей территории СССР относится к изрезанному, холмистому и горному рельефу. В этом случае учет только фоновых характеристик ветрового режима недостаточен: необходимо определить конкретные микроклиматические особенности ветрового режима на отдельных участках территории строительства с учетом данных условий рельефа местности.

3.8. Рельеф местности вызывает изменение воздушных течений, господствующих над относительно ровными участками территории. Воздушный поток под влиянием рельефа может расширяться или сужаться, что вызывает уменьшение его скорости в первом случае и увеличение во втором.

3.9. При оценке ветрового режима в связи с рельефом местности используются: коэффициенты изменения скорости ветра в холмистой местности в зависимости от форм рельефа для скоростей ветра от 2 до 7-8 м/с по сравнению с открытым ровным местом; коэффициенты изменения скорости ветра 3-5 и 6-10 м/с в различных условиях рельефа по сравнению с открытым ровным местом на высоте 2 м над поверхностью земли; коэффициенты скорости ветра на высоте 2 и 10 м в зависимости от форм рельефа (показатели отношения к скорости ветра на открытом ровном месте); коэффициенты изменения скорости ветра в условиях строительства на сложном рельефе (см. табл.7-10 прил.2).

3.10. При проведении анализа и оценки ветрового режима территории застройки необходимо использовать следующие материалы: Справочник по климату СССР; материалы: ГГО им. Воейкова, Гидрометеослужбы, санитарно-эпидемиологических станций, местной Гидрометеообсерватории; местных научно-исследовательских и проектных организаций; литературные источники, касающиеся характеристики природных условий района строительства или города.

3.11. Оценка ветрового режима может быть выражена путем использования графического метода изображения, позволяющего выделить на плане местности участки, характеризующиеся различными скоростями ветра (карты ветрового режима).

3.12. Карты ветрового режима проектируемой территории должны составляться на гипсометрической основе в масштабе 1:10000 и 1:50000 (по В.П.Лидову и др.), при этом следует учитывать следующие морфологические характеристики проектируемой территории:

углы наклона местности с подразделением относительно ровных мест на повышенные (плоские водоразделы) и пониженные участки территории;

ориентацию склонов относительно преобладающего направления ветра (наветренные, подветренные и параллельные ветру);

подразделение склонов на три части, включая верхнюю, среднюю и нижнюю части холмов;

донные части долин, котловин, оврагов, продуваемых или не продуваемых ветров;

холмы с плоскими вершинами и пологими склонами;

длину линий стока воздуха при горном рельефе.

3.13. При составлении карты ветрового режима за основу принимаются две схемы, вычерченные на топографической основе: схема распределения склонов по экспозициям и схема углов наклона местности.

Изменение ветровых характеристик зависит от того, в какой части склона (верхней, средней или нижней) находится данным участок (крутизна склона при этом почти не имеет значения) и какое он занимает положение относительно преобладающего ветра (наветренный, подветренный и т.д.).

Как правило, схема распределения склонов для относительно спокойного рельефа местности (с уклонами до 3°) дается по четырем экспозициям: север, юг, восток, запад. В условиях сильно изрезанного рельефа (с уклонами более 10°) число учитываемых экспозиций может быть увеличено до восьми (включая промежуточные экспозиции: северо-восток, юго-восток, юго-запад и северо-запад).

Методика построения схемы распределения склонов по экспозициям дана в прил.2 на рис.6 (по Ф.Л.Серебровскому).

Схема углов наклона местности вычерчивается на отдельном экземпляре топографической основы. Угол падения склона может быть вычислен по формуле:

________________
* Брак оригинала. - Примечание изготовителя базы данных.

где - высота сечения рельефа горизонталями; - заложение (расстояние) между горизонталями.

Чтобы не производить подобные вычисления и облегчить определение наклона земной поверхности, под нижней рамкой топографических карт крупного масштаба (по 1:100000 включительно) помещается шкала заложений, по которой графически можно определить угол падения склона в любом месте. Методика построения углов наклона местности дана в прил.2 на рис.7.

Для получения карты ветрового режима (аэрации) местности карты-схемы экспозиции склонов и углов наклона рельефа следует совместить, выделив границы экспозиции склонов и границы переходов уклонов, при этом все склоны необходимо расчленить на три части: верхнюю, среднюю и нижнюю. Располагая характеристикой ветрового режима анализируемой территории (см. Справочник по климату СССР или материалы наблюдений ближайшей метеостанции), а также коэффициентами скорости ветра на рельеф, выделяем соответствующей штриховкой участки, характеризующиеся различным режимом аэрации (см. рис.8 прил.2). При этом в первую очередь необходимо учитывать скорость и направление ветра, характерное для наиболее дискомфортного периода года (в большинстве районов нашей страны это зимний период). Используя данные метеостанции, можно получить абсолютные скорости ветра на интересующих нас участках территории.

3.14. Для определения скорости ветра на высоте 2 м над поверхностью земли (микроклимат человека) следует пользоваться таблицей пересчета скорости ветра с высоты флюгера метеостанции на эту высоту или графиком, приведенным в прил.3 (см. табл.11 и рис.9) (по А.В.Яковлеву).

3.15. Зависимость скорости ветра от высоты следует определять по формуле

Где , , - постоянные, определенные из наблюдений.

Распределение скорости ветра по высоте не всегда может быть выражено простой логарифмической прямой, поэтому для определения ее есть степенное выражение:

Наиболее простым выражением скорости ветра на интересующей нас высоте при (по Э.И.Реттеру) при известной скорости ветра на высоте флюгера является формула

Где - скорость ветра в интересующей нас точке на высоте .

Для расчета скорости ветра на нужной нам высоте пользуются еще двумя рабочими формулами (по С.А.Сапожниковой):

вверх от 10 м - формулой

Где - скорость ветра по флюгеру на высоте 10 м; - переменный член, зависящий от высоты , для которой определяется скорость ветра;

вниз от 10 м - формулой

Значения и даны в табл.12 прил.3.

Пользуясь этими формулами, получаем при скорости ветра 10 м/с на высоте флюгера для высоты 1,5-2 м скорость 7 м/с на участке при отсутствии снежного покрова и 8,5 м/с над выровненной снегом поверхностью. Существующую скорость ветра на нужной нам высоте необходимо учитывать в зависимости от проектируемой этажности застройки. В пределах высот флюгера от 6 до 20 м скорость ветра меняется в среднем на 0,082 м/с при подъеме на 1 м.

Комплексная оценка с учетом проектируемой застройки (прогноз)

3.16. Комплексная оценка ветрового режима включает следующие этапы работ (см. рис.10 прил.2):

анализируется ветровой режим на участке, подлежащем застройке, относительно данных местной метеостанции; вводятся поправки на рельеф. Выявляется господствующее направление ветров по временам года: особое внимание уделяется зимним ветрам;

разрабатываются градостроительные требования с учетом специфики ветрового режима данной территории (снижение или повышение исходной скорости ветра, процентное соотношение защищенных от ветра и проветриваемых участков территории). Они могут быть различными для ветров, преобладающих в зимний и летний периоды года. В этом случае в первую очередь учету подлежит ветер, преобладающий в наиболее дискомфортный период года;

оценивается ветровой режим вариантов застройки с помощью расчетных графоаналитических методов и номограмм при использовании эскиза планировки и застройки микрорайона с указанием этажности зданий и учитываемого направления ветра (см. рис.11-15 прил.2). Результатом оценки является карта аэрации территории проектируемой застройки (рис.16 прил.2). Такие карты могут служить для коррегирования ветрового режима на стадии проектирования: в случае необходимости в эскиз планировки и застройки микрорайона вносятся изменения ориентации зданий, их этажности, протяженности, используются элементы благоустройства и озеленения с целью повышения комфортности режима аэрации территории застройки.

3.17. Критерием эффективности планировочного решения в аспекте аэрации следует принимать отношение между площадью территории с благоприятным ветровым режимом и всей территорией микрорайона. В условиях повышенных скоростей ветра (преобладание ветров по данным метеостанции со средней скоростью более 5-7 м/с) площадь ветрового затенения должна быть максимальной, а в штилевых условиях - минимальной. Для средней скорости ветра 7 м/с на высоте 1,5-2 м от поверхности земли допустимые условия обеспечиваются при снижении исходной скорости ветра на 50% (так как верхний предел допустимой для человека скорости ветра по данным гигиенистов составляет 3,5 м/с). Критерием оценки в этих случаях будет максимум площади территории, двора, улицы, микрорайона и т.д. (но не менее 65-70%), над которой коэффициент скорости ветра составит 0,1-0,5 скорости свободного его потока .

Величину зон оптимальных скоростей ветра следует вычислять в процентах ко всей исследуемой территории, свободной от застройки. По данным расчета должны быть проведены изоанемоны, которые ограничивают территории, характеризующиеся перепадами скорости ветра в 0,25 от скорости свободного его потока ("порог ощущения" скорости ветра).

3.18. Оценка ветрового режима планировочных вариантов необходима для оптимального размещения жилых и общественных зданий с учетом форм и размеров территории зон усиления скорости ветра. Количественное выражение зависимости между соотношением длины и ширины фасада отдельного здания и длиной ветровой тени - основа методики планировки в сложных ветровых условиях.

Для оценки ветрового режима территории на план эскиза планировки и застройки микрорайона (с указанием этажности зданий) согласно расчетам следует нанести контуры ветровой тени (иначе - зон оптимальных скоростей ветра) и вычислить процентное соотношение защищенных от ветра пространств ко всей территории микрорайона, свободной от застройки. В случае наличия больших зон, характеризующихся дискомфортным режимом аэрации, в эскиз планировки и застройки микрорайона необходимо внести соответствующие изменения.

Аэрационный режим макета окончательного варианта планировки и застройки микрорайона можно исследовать в аэродинамической трубе как с целью получения количественных характеристик ветрового режима, так и для получения общей картины аэрации микрорайона (с помощью запыления макета застройки ликоподием) с целью определения мест размещения детских игровых площадок, мест отдыха детей и взрослого населения без дополнительных расчетов (см. рис.17 и 18 прил.2).

3.19. Для расчета длины (или глубины) ветровой тени за зданиями в зависимости от изменения их высоты, протяженности и направления ветра к фасаду здания следует использовать графики, приведенные на рис.11 и 12 прил.2, пользуясь которыми, можно определить зоны комфортных скоростей ветра на территории проектируемой застройки с целью корректировки планировочного решения и выбора участков под размещение детских учреждений, игровых площадок, зон отдыха и др. Длина ветровой тени изменяется от 1,5 Н (что соответствует отношению длины фасада здания к высоте 1:3) до 12 Н (при отношении длины фасада здания к высоте 20:1) при ветре под углом 90° к фасаду. В условиях сложного рельефа местности следует использовать графики, приведенные на рис.13 прил.2 (по Т.Г.Махарашвили).

Методика проведения расчета зон оптимальных скоростей ветра с помощью графика рис.11 приведена в прил.3.

Пример. Рассчитаем глубину зоны оптимальных скоростей ветра за зданием протяженностью 80 м, высотой 27 м (9 этажей) и направлением ветра под углом 90° к фасаду здания: 80:27=3. На оси абсцисс восстанавливаем перпендикуляр при значении , равном 3, и продолжаем его до пересечения с кривой. Значение ординаты, соответствующей этой точке графика, равно 4. Таким образом, глубина зоны оптимальных скоростей ветра за 9-этажным зданием протяженностью 80 м составит 4 (4х27 м), или 108 м.

На рис.12 прил.2 график расчета этой зоны дан с учетом градаций снижения скорости ветра от 40 до 70% по отношению к скорости его свободного потока (по С.Д.Соколову).

3.20. Расчет глубины зоны оптимальных скоростей ветра в зависимости от протяженности и высоты здания может быть произведен также с помощью формулы

Полученная зависимость (7) правомерна при отношении протяженности дома к его высоте, равном от 1 до 24, и дает возможность простым способом рассчитать глубину зоны оптимальных скоростей на территории застройки в зависимости от заданных параметров зданий.

Пример. Определить размер глубины ветровой тени за зданием протяженностью 60 м и высотой 36 м (12 этажей).

Подставив параметры и в формулу (7), получим

Увеличение протяженности здания будет способствовать росту площади оптимальных скоростей. Величину площади ветрового затенения можно определить по формуле

Для взятых нами параметров площадь ветрового затенения составит

3.21. В условиях сильных ветров лучшая ветрозащита обеспечивается применением протяженных многосекционных зданий, расположенных поперек господствующего направления ветра. Влияние этажности и протяженности дома на величину зоны оптимальных скоростей ветра приведено в табл.13 прил.2. По сравнению с 5-этажным домом эта зона за 16-этажным зданием увеличивается вдвое. При увеличении протяженности в 1,5 раза и этажности дома в 3 раза зона оптимальных скоростей ветра увеличивается в 2,5 раза. Здание, расположенное под небольшим углом (до 45°) к господствующему ветру, способствует сокращению этой зоны в 2-2,5 раза.

3.22. Для определения параметров застройки при не слишком больших градиентах коэффициентов скорости ветра на территории застройки при разрывах между линейными зданиями, не превышающими 10-12 Н (что не идет в разрез с градостроительными требованиями), следует пользоваться номограммой N 1, представленной на рис.14 прил.2. Описание номограммы дано в приложении.

Примеры пользования номограммой N 1

Пример 1. Выбор оптимальной высоты застройки при заданных параметрах расстояния между зданиями , угла направления ветра к фасаду здания протяженности дома и : 100 м; 0,3; 60°; =60 м.

Пользуясь табл. (табл.16 прил.2), определяем, что при =0,3 и направлении ветра 60° высота застройки не может превышать 27 м. Таким образом, может быть выбрана 5- и 9-этажная застройка. Остается определить, какая из них наиболее соответствует заданным условиям. По заданным значениям и находим сомножитель , который равен 0,42.

Возьмем застройку при 15 м. Определим при 100 м по номограмме значение . Оно равно 0,05. Для 15 м, 17,2. При этом 0,86. По формуле

Находим, что 0,42·0,86. Отсюда 0,36, что удовлетворяет заданному значению.

Теперь рассмотрим 9-этажную застройку при тех же параметрах: 27 м, 0,035, 11,25. Произведение равно 0,39, а равно 0,16, что не удовлетворяет заданным условиям.

Таким образом, 5-этажная застройка при заданных параметрах является оптимальной. Значения , , приведены в табл.14 и 15 прил.2. Значения для разных этажностей при различном направлении ветра к фасаду здания даны в табл.16 и 17 прил.2.

Примечание. Возможны случаи, когда рассмотренные высоты застройки не дают точного совпадения с заданными значениями . В этом случае следует остановиться на значении , наиболее близком к заданному.


Пример 2. Выбор оптимального разрыва между зданиями при заданных параметрах высоты застройки , угла направления ветра к ней и протяженности дома : 36 м (12 этажей); 30°; 60 м.

Критерием выбора оптимального расстояния между домами будем считать наименьшее значение .

По данным значениям и находим множитель . Он равен 6,5. Выбираем желаемое для нас значение , например =80 м. По номограмме находим значения и , равные соответственно 0,19 и 0,095. Тогда 0,19·0,095·6,5; 0,12. Из таблицы значений находим, что для 12-этажной застройки при 60 м и 30° 0,57, а 0,57+0,12=0,69.

Следовательно, выбранное расстояние между домами может быть принято нами, но оно не является оптимальным, поскольку максимальные скорости ветра могут быть снижены выбором наиболее соответствующего расстояния между домами.

Зададимся значением 70 м. Тогда 0,14; 0,15; 6,5, а 0,14; 0,14+0,43=0,57. Такой разрыв между домами является более оптимальным с позиции создания комфортных для человека условий ветрового режима на территории застройки.

Примечание. Если значение задано заранее, то ширина разрыва между зданиями выбирается та, которая обеспечивает значение , наиболее близкое к заданному.


Пример 3. Выбор оптимальной протяженности дома при заданных параметрах высоты застройки ; расстояния между зданиями и угла направления ветра к застройке : 27 м (9 этажей); 45°; 120 м.

По заданным значениям , и по номограмме находим значения и , которые соответственно равны 0,52 и 0,001.

Допустим, что 150 м. Тогда (для 27 м) будет равно 19,2, а 0,52х0,001х19,2=0,01; 0,01+0,72=0,73.

Для другой длины дома, например 120 м, коэффициент будет равен 17,5. Следовательно, 0,52x0,001х17,5=0,009.

Для протяженности дома 90 м коэффициент 15,5, а 0,52х0,01х15,5=0,008; 0,73.

Таким образом, при заданных параметрах застройки и направлении к ней ветра под углом 45° изменение одной лишь протяженности зданий не оказывает какого-либо существенного влияния на режим аэрации территории. Последний изменяется существенно, если мы одновременно с протяженностью зданий будем изменять величину разрыва между ними или ориентацию их относительно господствующего ветра.

Пример 4. Определение и . Пользуясь номограммой, можно определить значения и в существующей застройке.

По известным значениям , и с помощью описанной выше методики определяем сомножители , и и, следовательно, значения для любых направлений ветра .

Пусть 27 м; 60 м; 90 м; 30°.

По номограмме определяем: 0,23; 0,06; 11,25. Отсюда 0,16. , согласно таблице и заданных параметров, равно 0,71. Тогда 0,71+0,16; 0,87.

Таким образом, пользуясь номограммой N 1, мы можем определить наиболее оптимальные параметры в застройке с точки зрения учета господствующего ветра. Могут быть выбраны несколько разрывов между зданиями, в достаточной мере отвечающих заданным условиям, а уже выбор какого-либо одного разрыва из отобранных должен осуществляться с точки зрения экономической, рельефа и других факторов.

3.23. Расчет режима аэрации магистралей или территории застройки между параллельно стоящими зданиями можно также производить с помощью формулы. Рабочая формула к номограмме N 1 имеет следующий вид:

Где - искомый коэффициент скорости ветра; - коэффициент скорости ветра в 5 м от подветренного фасада здания (данные для некоторых параметров зданий рассчитаны и приведены в табл.17 прил.2); - коэффициент, выражающий крутизну кривой изменения скорости ветра между преградами (значение выведено нами и равно: ; - ширина магистрали или величина разрыва между двумя противоположно поставленными зданиями; - заданная величина расстояния в метрах от подветренного фасада здания; .

Формула эта проста в обращении и не требует длительных расчетов.

Пример. Определить коэффициент скорости ветра на расстоянии 55 м и от подветренного фасада здания при следующих параметрах: 36 м (12-этажное здание); - расстояние между зданиями, равное 60 м; - направление ветра к фасаду здания, равное 45°; - протяженность дома, равная 120 м; для заданных параметров, согласно таблице, равно 0,48; .

Выводим значение коэффициента :

________________
* Соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Подставив все вычисленные значения в формулу (10), получим: 0,48+0,52-0,16; 0,84.

Следовательно, коэффициент скорости ветра в 55 м от подветренного фасада здания при вышеперечисленных выбранных нами параметрах будет равен 0,84 от скорости свободного потока ветра. Снизить или повысить скорость ветра на заданном расстоянии от здания можно, например, изменив ориентацию дома. Для уменьшения скорости ветра следует увеличить угол направления преобладающего ветра к фасаду здания, а для увеличения скорости - уменьшить его.

3.24. Номограмма N 2 (см. рис.15 прил.2) позволяет провести более детальный анализ ветровой обстановки на территории застройки и определить значения коэффициентов скорости ветра в любой точке между параллельно стоящими зданиями (описание номограммы N 2 дано в прил.2).

Расчет режима аэрации с помощью номограммы N 2 производится следующим образом.

Пример. Дано - направление ветра к фасадам зданий 67,5°, высота 5-этажного здания 15 м, ширина магистрали (или расстояние между двумя параллельно стоящими зданиями) 80 м.

Определить: , то есть на каком расстоянии от подветренной стороны фасада наветренного здания наблюдается максимальный коэффициент скорости ветра при заданной ширине магистрали , и значение коэффициента скорости ветра на расстоянии 40 м от подветренного фасада наветренного здания.

Решение. На графике справа в первой части номограммы N 2 из точки, соответствующей 67,5°, восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с синусоидой и определяем значение функции . Для заданного значения функция 0,007. Из точки, соответствующей заданной высоте застройки (15 м), восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с прямой , соответствующей найденному значению . Из места их пересечения проводим прямую, параллельную оси , до пересечения ее с перпендикуляром, соответствующим ширине магистрали 80. Таким образом, получаем, что максимальная скорость ветра при заданных параметрах наблюдается на расстоянии 48 м от подветренной стороны фасада наветренного здания, т.е. 48 м. Значение дано в прил.2. Вторая часть номограммы служит для определения значений (по функциям и ).

Определим коэффициент скорости ветра на расстоянии 40 м от подветренного фасада здания.

На оси из точки 40 м восстанавливаем перпендикуляр до пересечения его с прямой для 48 м и находим значение функции , которое равно 2,2. Значение функции , соответствующее 40 м и 48 м, равно 0,44. Подставив полученные значения в формулу (11), получим:

Положив , а , согласно таблице, получим:

Таким образом, с помощью номограммы N 2 мы можем определить значение коэффициентов скорости ветра в любой точке между двумя параллельно стоящими зданиями.

Номограммный метод дает возможность решать и обратные задачи - выбрать дом соответствующей этажности, протяженности и ориентации, который обеспечил бы необходимые условия аэрации территории застройки (т.е. прогнозировать ветровой режим территории на стадии проектирования).

Номограммы N 1 и 2 следует применять для анализа ветрового режима в условиях как проектируемой, так и существующей застройки при параллельном размещении зданий (вдоль магистралей и на межмагистральной территории). При ином расположении зданий оценка и прогнозирование ветрового режима могут быть выполнены с помощью графоаналитического метода расчета (см. пп.3.19 и 3.20).

3.25. Расчет режима аэрации может быть произведен также с помощью формулы. Рабочая формула к номограмме N 2 имеет следующий вид:

Где - искомый коэффициент скорости ветра; - коэффициент скорости ветра в 5 м от подветренного фасада здания; - коэффициент максимальной скорости ветра; - заданная величина расстояния, м, от фасада здания; - высота здания, м; - расстояние между двумя параллельно стоящими зданиями; - угол направления ветра к фасаду здания.

Пример. Определить значение на расстоянии =25 м от подветренного фасада здания при следующих заданных параметрах: 27 м (9 эт.); 90 м; 60°; 0,63 (для заданных параметров согласно таблице); 0,9 (принятая средняя величина).

Подставив заданные параметры в формулу (12), получим:

Таким образом, пользуясь этой формулой, мы можем определить скорость ветра в любой точке между параллельно стоящими зданиями, параметры которых выбраны при помощи рабочей формулы к номограмме N 1. Такая детальная оценка ветрового режима на территории застройки может понадобиться для определения границ размещения детских учреждений, зон отдыха, озеленения территории и др.

4. ПРИНЦИПЫ И СРЕДСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕТРОВОГО РЕЖИМА ЖИЛОЙ ЗАСТРОЙКИ

Функциональное зонирование территории застройки с учетом условий аэрации (ветрового режима)

4.1. Основой для рационального размещения функциональных зон может служить составленная для конкретного города карта-схема районирования территории по температурно-ветровому режиму (см. рис.19 прил.3).

4.2. Взаиморасположение промышленных предприятий и селитебных зон в значительной мере предопределяет состояние воздушного бассейна территории жилой застройки. Селитебную зону следует размещать с наветренной стороны для ветров преобладающего направления и на возвышенных, хорошо аэрируемых участках городской территории. В районах с одинаковой повторяемостью ветров противоположных направлений на летний и зимний периоды года селитебные зоны следует располагать слева и справа от ветров этих направлений по отношению к промышленным предприятиям, являющимся источниками выделения вредных веществ.

4.3. Планировка и застройка жилых районов осуществляется с учетом ландшафтно-климатических условий местности, которые предопределяют в каждом отдельном случае функциональное зонирование территории, трассировку и ориентацию улиц; приемы застройки, озеленения и благоустройства; типы жилых и общественных зданий и пр. При этом в районах с эффективным ветровым режимом ориентировать улицы следует под углом к направлению господствующего ветра, а в районах с ослабленным режимом аэрации - по направлению господствующих ветров благоприятных румбов.

4.4. При выборе территории для функциональных зон жилого района основной задачей является создание наиболее здоровых условий для жизни и труда населения с рациональным использованием естественных особенностей местности на основе ее микроклиматической оценки.

4.5. Для жилых районов и микрорайонов следует отводить территории, наиболее полно отвечающие санитарно-гигиеническим требованиям (сухие, хорошо инсолируемые и проветриваемые участки, защищенные от проникновения холодных сильных ветров, горячих суховеев, пыльных бурь и т.д.), по возможности приближенные к открытым водоемам и зеленым массивам.

4.6. Для улучшения микроклимата необходимо предусматривать мероприятия, направленные на создание оптимальных условий проветривания (максимальное использование естественного фактора подвижности воздуха и местных конвективных токов, защита от неблагоприятных ветров и снегозаносов) и радиационного режима (оптимальная инсоляция, защита от избыточной прямой солнечной радиации, снижение интенсивности воздействия отраженной и излученной солнечной радиации в условиях перегрева среды).

4.7. Функционально-пространственная организация жилой застройки (размещение проездов, пешеходных дорожек, озелененных участков, участков школ, детских дошкольных учреждений, мест отдыха детей и взрослого населения, спортивных площадок и т.д.) должна решаться с учетом интенсивности и направления как господствующих ветров, так и ветров, трансформируемых местными условиями (рельеф, застройка, зеленый массив, водные поверхности и т.п.). Выбор участков, в наибольшей степени отвечающих данному виду их использования, должен производиться на основе оценки аэрационного режима территории с целью улучшения существующих микроклиматических и санитарно-гигиенических условий.

Для этой цели направление пешеходных дорожек по возможности следует сочетать с направлением благоприятных потоков воздуха; площадки для детей располагать на участках, характеризующихся оптимальными условиями аэрации; использовать поверхности, характеризующиеся разным нагревом, для создания конвективных токов.

Приемы планировки и застройки, обеспечивающие оптимальные условия ветрового режима

4.8. Для создания комфортных условий микроклимата необходим дифференцированный подход к застройке отдельных районов города в связи с рельефом местности и местоположением участка в системе города относительно господствующего направления ветра с целью обеспечения допустимой скорости движения воздуха на большей части застраиваемой территории.

Застройка изменяет скорость и направление ветра, господствующего на открытой незастроенной территории, и в зависимости от архитектурно-планировочной композиции создает определенный ветровой режим. Угол направления господствующего ветра изменяется на 30-90°, а коэффициент скорости ветра колеблется в пределах от 0,1 до 1,2 по отношению к коэффициенту скорости ветра по данным метеостанции, принимаемому за 1.

Влияние на аэродинамику застройки оказывают положение ее в системе города и ориентация зданий или приемов планировки относительно господствующих ветров: коэффициент скорости ветра на участках застройки, расположенной на наветренной границе города, на 0,1-0,2 выше, чем в аналогичных приемах застройки, расположенной под защитой предшествующей застройки.

4.9. Критерием оптимальности архитектурно-планировочной композиции застройки в условиях повышенных скоростей ветра является такое ее решение, при котором практически вся площадь территории застройки характеризуется коэффициентом скорости ветра, равным 0,1-0,5 от исходной скорости ветра ; в условиях низких скоростей ветра критерием оптимальности является такое планировочное решение, при котором коэффициент скорости ветра равен 0,5-1 и более. К созданию таких условий ветрового режима и следует стремиться при выборе композиции застройки для повышения комфорта окружающей человека среды.

4.10. Здание, расположенное фасадом перпендикулярно или под небольшим углом (до 30°) к господствующему ветру, является лучшим барьером на его пути в застройку. За зданием образуется зона пониженных скоростей ветра, глубина которой составляет от 3 до 7 ветрозащитного дома. Для расчета площади "штилевой" зоны за зданием можно использовать формулу (13) (по Ф.Л.Серебровскому):

В зависимости от направления господствующего ветра , длины дома и глубины ветровой тени .

Для определения размеров ветровой тени за зданием , имеющим длину менее 10 , можно использовать формулу (по Г.К.Гольдштейн):

Где - ширина корпуса здания, м; - коэффициент, учитывающий длину здания, принят согласно расчету по данным Н.М.Томсона; значение его приведено в табл.18 прил.3.

Величина ветровой тени зависит от геометрических размеров здания. Ее размеры увеличиваются с увеличением высоты или длины дома и уменьшением его ширины.

4.11. Расстояние между фасадами зданий следует принимать с учетом их расположения относительно направления преобладающих благоприятных ветровых потоков: параллельном - 2; под углом 45° - 3; перпендикулярном - в зависимости от числа рядов - от 3 до 5. Разрывы между торцами зданий, расположенных фасадом к направлению господствующих ветров, следует принимать: с целью менее эффективного проветривания территории застройки - до 1, а с целью эффективной аэрации территории - от 1 до 1,5 и более.

4.12. При застройке территории, следует стремиться к оптимальному архитектурно-планировочному и конструктивному решению застройки, то есть к такому, которое обеспечивает комфортные или близкие к ним условия при наименьших затратах на естественное и искусственное регулирование микроклимата в течение длительного времени: при строчной застройке с разрывами между зданиями менее 2,5 дополнительные теплопотери находятся на уровне 5% основных; увеличение разрывов до 3 приводит к возрастанию дополнительных теплопотерь до 16-18% основных (по Ф.Л.Серебровскому). Ориентация зданий с учетом господствующих в зимний период года ветров снижает их дополнительные теплопотери на 10-15%, что имеет большое экономическое значение.

4.13. Планировка и застройка участков городской территории, расположенной в условиях повышенных скоростей ветра, должна осуществляться с учетом направления господствующего ветра неблагоприятных румбов и рельефа местности, способствующего искажению направления и изменению скорости свободного ветрового потока. Выбор оптимальных архитектурно-планировочных решений должен производиться для создания комфортных условий ветрового режима на территории будущей застройки.

Для этого следует:

основные магистрали на вновь застраиваемых городских территориях проектировать под углом не менее 40-50° к направлению преобладающих неблагоприятных ветров. При этом следует учитывать, что наиболее комфортные условия складываются на магистралях шириной от 25 до 60 м;

озеленять наветренные и возвышенные участки городской территории многорядной посадкой ширококронных и вечнозеленых деревьев с кустарником (0,2-0,5);

использовать наиболее возвышенные участки городской территории и наветренные их склоны под строительство общественных зданий и сооружений повышенной этажности и значительной протяженности, обращенных фасадами в сторону ветра неблагоприятных румбов, для создания барьера на его пути в застройку; скорость ветра на вершинах возвышенностей, высотой 80-100 м, в 2-3 раза выше скорости ветра у их основания;

помимо общественных зданий на наветренных границах жилых районов и микрорайонов с целью защиты от ветра территории застройки и квартир использовать жилые ветрозащитные комплексы со специальной планировкой квартир, при которой на наветренную сторону горизонта обращены лестничные клетки, подсобные помещения и общие комнаты в многокомнатных квартирах;

ветровое затенение городских территорий целесообразно обеспечивать путем членения их на отдельные "самозатеняющиеся" жилые и общественные пространства. При этом максимальным разрывом между комплексами ветрозащитной застройки следует считать разрыв 10-12 в условиях спокойного рельефа местности. При увеличении протяженности и высоты зданий увеличивается и процент территории, характеризующейся комфортными условиями аэрации;

в пространстве между ветрозащитными комплексами принимать свободную постановку линейных и точечных зданий при соблюдении нормы инсоляции;

на участках территории, открытых доступу ветра, использовать П-, Г-, Т- и У-образные группировки зданий, обращенные сблокированным углом на наветренную сторону горизонта (0,2-0,5);

для снижения ветрового напора на ветрозащитные здания, а также для ликвидации зон усиления скорости ветра в разрывах между зданиями (0,8-1,1) использовать древесно-кустарниковые группы или полосы ажурной конструкции; непосредственно за полосой озеленения шириной 10 м скорость ветра снижается до 0,2 от его скорости с наветренной стороны полосы, а на территории застройки, в 40-50 м от полосы озеленения, коэффициент скорости ветра составляет 0,4-0,5;

детские учреждения размещать в зоне ветровой тени, обеспечиваемой ветрозащитной застройкой, то есть на расстоянии до 7-8 от подветренного фасада ветрозащитного дома.

Наиболее оптимальный ветровой режим складывается на территории дворовых пространств площадью от 0,35 (для 5-этажной застройки) до 1,4 га (для 9-12-этажной застройки); допускается увеличение площади двора до 1,8 га. При этом разрыв между зданиями, расположенными фасадами к направлению господствующего ветра, формирующими дворовое пространство, не должен превышать 3-4 .

В табл.19 прил.3 представлены приемы архитектурно-планировочной композиции застройки с целью ветрозащиты территории, а на рис.20 прил.3 показаны размеры зон ветровой тени (0,5) в зависимости от параметров зданий, в пределах которой могут быть размещены детские учреждения и площадки отдыха.

4.14. Планировка и застройка территорий, расположенных в районах со слабо выраженными ветрами, должна производиться с учетом направления преобладающих ветров благоприятных румбов. В этом случае при выборе оптимальных архитектурно-планировочных решений особое внимание должно быть направлено на создание условий наиболее эффективного проветривания территории застройки. Для этого следует:

основные магистрали и улицы проектировать по направлению ветров благоприятных румбов или под углом к ним не более 30-40°. Поперечный профиль наветренных участков улиц следует расширять (оптимальная ширина 90-120 м) с целью более свободного доступа ветра в глубь застройки, выполненной легко обтекаемыми зданиями, обращенными торцами к улице под углом не более 45° относительно направления благоприятного ветра (коэффициент скорости ветра составит 0,5-1,2);

наветренные и возвышенные участки городской территории застраивать легко обтекаемыми зданиями башенного типа, линейными короткокорпусными зданиями или зданиями большой протяженности и повышенной этажности, обращенными торцами в сторону благоприятного ветра. При этом, изменяя величину разрыва между зданиями, можно регулировать скорость ветра. Наиболее оптимальными являются разрывы между зданиями в пределах до 2-3;

разрывы между линейными зданиями, расположенными фасадами к ветру, принимать не менее 5-7;

этажность застройки повышать постепенно от наветренной к подветренной стороне города;

избегать замкнутых приемов застройки;

площадь дворовых пространств принимать более 1,8 га. Эффективно проветриваются дворовые пространства площадью 4 га, формируемые 5-этажной застройкой, при разрывах между зданиями, расположенными фасадами к направлению господствующего ветра, более 5;

систему озеленения городской территории направлять на усиление скорости ветра, поступающего на территорию города.

В табл.20 прил.3 представлены приемы архитектурно-планировочной композиции застройки с целью усиления проветривания территории.

Используя найденные закономерности и предложенные методы расчета ветрового режима, можно уже на стадии разработки проектных решений заложить основу комфортности ветрового режиме территории будущей жилой застройки.

Приемы озеленения и благоустройства для регулирования ветрового режима

4.15. Основным средством регулирования ветрового режима в городской среде является застройка. Однако только постановкой зданий тех или иных параметров, ориентацией, группировок не всегда можно создать желаемый микроклиматический эффект. Дополнительным средством регулирования режима аэрации может служить озеленение. При чередовании с застройкой зеленые насаждения могут регулировать ветровой режим на локальных участках.

Вопрос ветрозащиты территории при помощи зеленых насаждений играет особую роль в районах с сильным ветром. Следует знать, что при приближении к большому зеленому массиву на 50-70 м скорость ветра снижается в два раза. Небольшой зеленый массив оказывает смягчающее действие на расстоянии до 150 м, массив более 3 га - до 200 м, массив в 15 га - до 800 м. При размещении лесной полосы в застройке область ветровой тени охватывает только 18 единиц площади, а при размещении ее перед застройкой защищаемая площадь увеличивается в два раза (по В.Н.Адаменко). Расстояние, на которое распространяется влияние полосы, не превышает 15-кратной высоты насаждений. Зелеными насаждениями можно снизить скорость ветра более чем на 50%. Количественные результаты ветрозащитных свойств полос озеленения приведены в табл.21 прил.3.

Лесные полосы можно также использовать и с целью интенсификации проветривания территории застройки (каналы-воздуховоды и др.).

4.16. Для получения быстрого микроклиматического эффекта необходимо применять высоковозрастной посадочный материал - различные вьющиеся растения, - увивающие козырьки, беседки, а также перголы различной формы.

Принимая во внимание гигиеническое значение солнечной радиации, на части детских площадок предпочтительны породы деревьев с ажурной и пирамидальной кроной.

4.17. Правильный режим проветривания жилой территории можно обеспечить соответствующими приемами озеленения. Для этого следует избегать загущенных посадок деревьев, число и размещение которых должно удовлетворять требованиям ограничения инсоляции и частичной ветрозащиты; на локальных участках можно использовать газон и низкий кустарник, деревья с высоким штамбом (не менее 3 м); избегать высоких живых изгородей (не выше 0,75 м); ориентацию аллей, разрывы в зеленых насаждениях и обсадку площадок определять с учетом основных направлений ветров; использовать разновысотные объемы зеленых насаждений в целях создания местных токов воздуха.

Примечание. Размещение зеленых насаждений в каждом конкретном случае должно производиться с учетом режима аэрации проектируемой жилой застройки.

4.18. Для обеспечения оптимальных условий проветривания жилой территории дворовое пространство следует раскрывать в сторону зеленых массивов, водных поверхностей и др.; разрывы между домами озеленять; использовать малые формы - беседки, перголы, навесы и другие элементы благоустройства, конструкции которых одновременно обеспечивают ветрозащиту локальных участков территории и достаточный воздухообмен.

4.19. Для ветрозащиты жилой территории на границе ее, обращенной в сторону неблагоприятных ветров, необходимо предусмотреть пояс из нескольких полос зеленых насаждений шириной 20-25 м, расположенный на расстоянии четырех высот зданий от застройки, а также ветрозащитные посадки на эффективно продуваемых участках территории (не менее двух рядов с ажурностью 25-40%, предпочтительно из вечнозеленых лиственных и хвойных пород деревьев).

ВЕТРОВОЙ РЕЖИМ - ветровые условия в данной местности, характер распределения и изменения скорости ветра и его направления, их годовой и суточный ход, свойства ветров различных направлений и скоростей. См Роза ветров.

Словарь ветров. - Ленинград: Гидрометеоиздат . Л.З. Прох . 1983 .

Смотреть что такое "ВЕТРОВОЙ РЕЖИМ" в других словарях:

    ветровой режим - 3.2 ветровой режим: Совокупность измеренных и вычисленных параметров ветра: скорости, направления, турбулентности, их экстремальных значений и продолжительности, характеризующих состояние воздушного потока на заданной высоте на испытательной… …

    режим - режима, м. [фр. regime]. 1. Государственный строй, образ правления, Революционный режим. Монархический режим. Царский режим. Полицейский режим. 2. Точно установленный распорядок жизни где–н. В нашем общежитии строгий режим. Больничный режим. ||… … Толковый словарь Ушакова

    климат - статистический режим условий погоды, характерный для данного района за период в несколько десятилетий (обычно за 30 лет). Иначе говоря, понятие климата включает не только ср. значения метеорологических параметров за определённый промежуток… … Географическая энциклопедия

    Климат - (Climate) Основные типы климата, изменение климата, благоприятный климат, климат в странах мира Показатели климата, климат в Великобритании, климат в Италии, климат в Канаде, климат в Польше, климат в Украине Содержание Содержание Раздел 1.… … Энциклопедия инвестора

    КЛИМАТ - многолетний режим погоды на данной территории. Погоду в любой момент времени характеризуют определенные комбинации температуры, влажности, направления и скорости ветра. В некоторых типах климата погода существенно меняется каждый день или по… … Энциклопедия Кольера

    Светлый (Калининградская область) - Город Светлый Герб … Википедия

    ГОСТ Р 54418.12.1-2011: Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 12-1. Измерение мощности, вырабатываемой ветроэлектрическими установками - Терминология ГОСТ Р 54418.12.1 2011: Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 12 1. Измерение мощности, вырабатываемой ветроэлектрическими установками оригинал документа: 3.1 аэродинамическое препятствие… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    АВСТРАЛИЯ. ПРИРОДА - СТРОЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ Австралия необычайно компактный массив суши. Поскольку процессы горообразования во время нескольких последних геологических периодов там не были столь активны, как на многих других материках, горы, сформировавшиеся во время… … Энциклопедия Кольера

    АВСТРАЛИЯ - 1) Австралийский Союз, гос во. Название Австралия (Australia) по расположению на материке Австралия, где находится свыше 99% территории гос ва. С XVIII в. владение Великобритании. В настоящее время представляет собой федерацию Австралийский Союз… … Географическая энциклопедия

    Климат Находки - Общая характеристика Тип климата Среднегодовая температура, °C Разность температур, °C умеренный муссонный 5,6 64,4 Температура Максимальная, °C Минимальная, °C 37,2 −27,2 Осадки Количество осадков, мм Снежный покров … Википедия

Важную роль в формировании климата курорта Сочи играет рельеф. Главный Кавказский хребет, расположенный относительно господствующего направления движения воздушных масс почти фронтально, является ведущим орографическим фактором климата. На Западном Кавказе в пределах России высота Главного хребта постепенно увеличивается с 100-200 м вблизи г. Анапы до 1000-1500 м в бассейнах рек Аше и Псезуапсе и более 2500 м в бассейнах рек Сочи и Мзымта. После достижения 1000-метровой высоты Главный Кавказский хребет становится надежным экраном, защищающим территорию Западного Кавказа от перетекания континентального холодного воздуха с его северо-восточной стороны. В связи с наветренной по отношению к влагонесущим воздушным массам экспозицией склонов, увлажнение Западного Кавказа велико. Оно увеличивается в юго-восточном направлении и растёт с увеличением высоты местности.

Главный Кавказский хребет с его высокими горными вершинами (2500-3255 м над уровнем моря), в районе Сочи удалён от берега на 30-50 км. К морю подходят лишь его боковые ответвления и его склоны с мягкими контурами. Приморская часть побережья представляет область холмистых возвышенностей со сглаженными формами рельефа. Вдоль берега моря располагаются так называемые террасы, наиболее полно развитые в приустьевых расширениях речных долин.

Береговая линия Черноморского побережья Кавказа в районе Сочи относительно ровная, не изрезанная бухтами и выступающими в море мысами. Лишь в Центральном районе она образует так называемый сочинский мыс, где размещается центр города-курорта.

Циркуляция воздуха в горных районах в слое, близком к земной поверхности, находится в исключительной зависимости от рельефа - общей направленности горных систем, расположения отдельных долин и склонов внутри горной системы, высоты хребтов и их формы. В районе Сочи горы, амфитеатром спускаясь к морю, окружают территорию курорта с северо-востока, востока, юго-востока, ограждая зимой прибрежную полосу от холодных северных и восточных ветров.

На территории Кавказа наблюдаются почти все известные типы местной циркуляции: фёны различного происхождения, горно-долинная циркуляция, склоновые ветры, бризы, а также различные ветры, усиливающиеся на отдельных участках.

Ветровой режим в крае формируется под влиянием, в первую очередь, циркуляционных процессов, а также взаимодействия рельефа и подстилающей поверхности с циркуляцией. В течение всего года над Краснодарским краем доминирует широтная циркуляция. Зимой вследствие остывания материка и образования над центральными частями Евразии антициклона, а над Черным морем - области низкого давления преобладают ветры восточных румбов. Летом преобладают ветры западных румбов в соответствии с западным переносом воздушных масс. Горное сооружение Большого Кавказа создает свою систему местных ветров - фены, новороссийская бора. Средняя годовая скорость ветра колеблется от 2,5 - 3,3 м/с во внутренних равнинных частях края до 5,1 - 6,4 м/с на побережье Черного и Азовского морей. Самые сильные ветры в районе Новороссийска на станции Мархотский Перевал. В холодное время года скорость ветра повсеместно увеличивается.

В районе Большого Сочи наибольшие значения средних месячных скоростей наблюдаются с декабря по март (3.7 - 3.8 м/с), наименьшие значения приходятся на июнь и сентябрь (2.9 м/с).

Средняя месячная и годовая скорость ветра в Сочи (м/с)

Средняя годовая скорость ветра в Сочи - 3,2 м/сек.

Максимальная возможная скорость ветра редкой повторяемости достигает 40 м/с. На интервал скоростей ветра 1-7 м/с приходится около 91% случаев за год. Штиль отмечается сравнительно редко 8.3%, а ветер со скоростью более 8 м/с составляет менее 1% числа всех случаев за год.

Господствующее направление ветра в течение года - восточное и северо-восточное. С мая по сентябрь возрастает повторяемость ветров западных румбов за счет хорошо развитой бризовой циркуляции. Направление морского бриза - западное и юго-западное, средняя скорость 3-5 м/с.

В холодную половину года увеличивается повторяемость восточных и юго-восточных ветров. В ноябре-марте повторяемость восточных и юго-восточных ветров составляет 42-49% от общего числа случаев с ветрами различного направления.

Максимальные скорости юго-восточных ветров отмечаются в январе-марте. Как правило, они не очень продолжительны (1-3 час). Максимальные скорости юго-восточных ветров в Сочи достигали 28-30 м/с в ноябре месяце.

Усиление северо-западных ветров происходит за холодным фронтом, быстро смещающимся с запада или северо-запада. Усиление северо-западного ветра обычно кратковременно, скорости достигают 10-13 м/с и только летом, при наличии кучево-дождевой облачности, они приобретают характер шквалистых.

Таким образом, ветровой режим в Сочи можно определить как среднединамический (V=1-4 м/с).

Ветровой режим

Ветровой режим характеризуется направленностью и скоростью воздушных потоков местности. Средние скорости ветра метеостанций приведены в табл.6:

Табл. 6. Средняя скорость ветра на метеостанциях Астрахань и Хабаровск, м/с

Астрахань

Хабаровск

Построим розы ветров января и июля для каждой метеостанции.

Рис. 5.

Рис. 6. Роза ветров за январь на МС Хабаровск

Рис. 7. Роза ветров за июль на МС Астрахань

Рис. 8.

Проанализировав данные табл.6 и рис.5-8, можем сделать вывод, что в Астрахани в течение года ветер движется примерно с одинаковой скоростью, имея максимум в марте и апреле, минимум в июне и июле. Таким образом, можно сказать, что на территории метеостанции преобладают ветры восточного направления, движущиеся со скорость 2,3 - 3,2 м/с. В Хабаровске зимой наблюдается ветер с юго-западным направлением, летом с северо-восточным. Средняя годовая скорость ветра - 3,3м/с.

Разность скорости ветра между метеостанциями наибольшая осенью, а наименьшая в зимний период.

Летом в Астрахани восточные ветры определяют высокие температуры, сухость и запыленность воздуха, зимой - холодную и ясную погоду. С апреля по август с этими ветрами связаны суховеи. Ветры других направлений приносят облачность, осадки. В Астрахани образуются местные ветры. Летом на берегу Каспийского моря дуют слабые бризы: днем - на сушу, ночью - в сторону моря. Зимой северная часть Каспия замерзает, и бризы не образуются.

Ветровой режим в зимний период в Хабаровске определяется наличием обширного холодного антициклона, расположенного своей центрального частью в Забайкалье и северных районах Монголии. Летом резко выражена восточная и юго-восточная циркуляция. Направление ветра летом менее устойчиво и повторяемость преобладающих направлений выражена меньшим числом случаев. Летний муссон в долине р. Амура выражен нечетко. В переходные сезоны (весной и осенью), в период подготовки к смене муссона, направление ветра в связи с уменьшением барических градиентов и переменой знака становится менее устойчивым .

Атмосферные осадки

На метеостанции Астрахань в летнее время атмосферные осадки выпадают под влиянием циклонов с запада, северо- и юго-запада и атмосферных фронтов, образующихся при встрече холодного арктического воздуха с теплым. Зимой осадки выпадают в виде снега, мокрого снега, дождя. Часто они носят обложной характер.

На территории Хабаровска в течение всего года атмосферные осадки обуславливаются главным образом циркуляцией атмосферы, ее сезонными изменениями и прежде всего интенсивностью циклонической деятельности. Сильные и длительные дожди в теплый период связаны с прохождением циклонических возмущений, развивающихся на полярном фронте. Наименьшая продолжительность осадков наблюдается весной и осенью, когда ослабевает циклоническая деятельность.

Среднегодовое количество осадков в Астрахани - 233 мм, в Хабаровске- 684 мм. В табл.7 приведены данные о среднемесячном количестве осадков на метеостанциях.

Табл. 7. Среднемесячное количество осадков на метеостанциях Астрахань и Хабаровск, мм

Астрахань

Хабаровск

Проанализировав данные, зафиксированные в табл.7, можно сделать вывод, что в Астрахани наибольшее количество осадков выпадает в теплый период года, а именно в мае (28 мм), а в зимний период выпадает наименьшее количество осадков, абсолютный минимум 12 мм в феврале. В Хабаровске наибольшее количество осадков выпадает так же как и в Астрахани - в летний период, только максимальное количество осадков наблюдается в августе (154 мм). В зимний период осадков выпадает меньше чем в летний. В Хабаровске февраль - месяц с наименьшим количеством осадков (11 мм).

Для того чтобы сравнить среднемесячные количества осадков двух станций, построим графики:


Рис. 9.

Данный рисунок наглядно показывает, что в Хабаровске в теплый период года количество осадков выпадает в 4-5 раз больше чем в Астрахани. Это можно объяснить тем, что летом в Хабаровске проходят циклонические возмущения, для которых характерно выпадение большого количество осадков. В Астрахани в летний период преобладает меридиональная и восточная формы атмосферной циркуляции и антициклонального типа погоды у поверхности земли, регенерацией азорского антициклона в результате вторжения холодных воздушных масс.

Опасные явления погоды

К опасным явлениям погоды относятся грозы, град, ливни, торнадо.

В Астрахани в настоящее время одним из главных опасных явлений считают очень высокие температуры воздуха. Средние дневные температуры воздуха днем равняются 30-35 о С. Также в летний период в Астрахани свое влияние оказывают циклоны с запада, северо- и юго-запада и атмосферные фронты, образующиеся при встрече холодного арктического воздуха с теплым. В связи с этим на МС Астрахань в летний период наблюдаются ливневые дожди, сопровождающиеся грозами, а иногда и градом.

На территории МС Хабаровск в зимний период выпадает ливневой снег, иногда сопровождающийся градом. В летний период (особенно в июле) наблюдаются грозы.

В табл. 8 приведены данные с числом дней, когда наблюдались грозы.

Табл. 8. Среднее количество дней с грозами на метеостанциях Астрахань и Хабаровск

Астрахань

Хабаровск

По данным табл.8 видно, что за год в Хабаровске число дней с грозами гораздо больше, чем в Астрахани. Так как в Хабаровске формируется муссонный тип климата, в летний период часто выпадают дожди, сопровождающиеся грозами.

климатический метеорологический станция