8.3. Архитектурный анализ климата

Архитектурный анализ климата предусматривает характеристику кли­матических условий, на основе санитарно-гигиенических и эколо­гических требований к архитектурно-планировочным решениям. Показатели этих характеристик записываются в графы 12—18 паспорта. К таким характеристикам относит­ся, например, продолжительность типов погоды за год (в месяцах) по конкрет­ному городу (графа 12). В графу 13 вносят индекс климатического района (биоклиматической зоны) в соответ­ствии с районированием.

Результатом архитектурного анали­за климата являются оценка отдельных факторов климата: ра­диационного, температурного, ветрового режимов и др.) (графы 14-18).

Графа 14. Оценка сторон горизонта по облучению солнечной радиа­ции (рис. 8.2, б).

Гра­фа 15. Оценка температурного режима по дан­ным годового и суточного хода тем­пературы воздуха (рис. 8.2, в,).

Графа 16. Составляется график температурно-влажностного режима с выявлением зон повышенной, понижен­ной или нормальной влажности воздуха (см. рис. 8.2, г). В графу 16 паспорта рекомендуется вносить шкалы осадков более и менее 200 мм и объемов снегопереноса (более 200, 400 и 600 м³/пог. м).

Графа 17. Оценка ветрового режима, вклю­чает построение и анализ розы ветров. Кроме направления ветра на­носятся его скорости по разным градациям, и проводится оценка степени благоприятности сторон горизонта по ветровому показателю (см. рис. 8.2, д). Более точными данными для характеристики ветровых условий являются показатели направления и скорости ветра по меся­цам. Данные о ветровом режиме (включая специальные карты-схемы районов преобладающего направления ветра) содержатся в СНиП 2.01—82 «Строительная климатология и геофи­зика» и в «Справочнике проектировщи­ка Градостроительство».

Графа 18. Заключительный этап архитектур­ного анализа климата представляется комплексной оценкой сторон гори­зонта по нескольким показателям (рис. 8.2, в).

8.4. Детальный анализ микроклимата

Раздел паспорта – «Архитектурный анализ микрокли­мата» (графы 19 и 20).

Микроклиматом называются особенности климата приземного слоя воздуха на отдель­ных участках территории города, фор­мирующиеся под влиянием местных природных факторов (почва, расти­тельность, рельеф, водоемы и другие компоненты ландшафта) и градостро­ительной освоенности территории (зас­тройка, благоустройство, озеленение и т. п.).

Соответственно и оценка микро­климатических условий осуществляет­ся по двум направлениям:

1. микрокли­мат в условиях естественного ландшаф­та и

2. микроклимат в условиях город­ской застройки.

При анализе микроклимата в усло­виях естественного ландшафта главное внимание уделяется:

• радиа­ционному режиму, т. е. приходу сол­нечной радиации на склоны различной крутизны и экспозиции,

• длительности суточной инсоляции на от­дельных участках в условиях пересе­ченного рельефа;

• температурным раз­личиям, вызываемым формами релье­фа, почвенными условиями, видом рас­тительного покрова и наличием вод­ных пространств;

• ветровому режиму, характеризующемуся усилением или ослаблением ветра на отдельных учас­тках территории, а также образова­нием местных токов воздуха в усло­виях сложного рельефа, при наличии водных прост­ранств;

• режиму увлажнения, зави­сящему от формы рельефа, почвен­ных условий и существующего расти­тельного покрова.

Рис.8.2. Климатический паспорт города.

б — оценка круга горизонта по условиям теплового облучения и с учетом ограничения ориентации жилых помещений согласно СНиПу (г. Москва);

в - суточный ход температуры воздуха за теплый период (г.Москва);

г - оценка влажностного режима воздуха;

д — направление и скорость ветра за январь и июль: 1 - скорость ветра 0 - 1 м/с; 2 - то же, 2 - 5 м/с; 3 — то же, более 5 м/с; концентрическими окружностями показана повторяемость скорости и направления ветра, %;

е - комплексная оценка сторон горизонта по ряду факторов (г.Москва).

В отдельных районах должно учи­тываться взаимодействие элементов ландшафта со специфическими природ­ными явлениями: пыльными бурями, снежными заносами, туманами, гололе­дом и др. Основные закономерности формирования микро­климата в этих условиях даются в табл. 8.3.

Таблица 8.3

Основные закономерности формирования микро­климата

Элементы подстилающей поверхности	Закономерности формирования микроклимата
Рельеф: вершины и открытые верхние части склонов	Днем температура воздуха на 2 - 4 °С ниже, чем на окружающей местности; в ясные тихие ночи на 1,5 - 2 °С теплее по сравнению с ровным местом и на 2 - 8 °С - по сравнению с дном долин и подножьем склонов; суточная амплитуда температуры воздуха меньше, минимальные температуры выше, чем в долинах и котловинах; наиболее сухие, хорошо проветриваемые территории
южные склоны	Наивысшая дневная температура. За вегетационный период (с температурой воздуха более 10 °С) получают тепла на 4 — 6% больше, чем ровное место, средние суточные температуры почвы за летний период выше по сравнению с северными склонами; влажность воздуха меньше; наиболее интенсивное таяние снежного покрова; ветровой режим зависит от ориентации по отношению к направлению ветра
северные склоны	Наиболее холодные (особенно летом); за вегетационный период (с температурой воздуха более 10 °С) получают тепла на 8—10 % меньше, чем ровное место, глубина снежного покрова больше, чем на южных склонах, сход снежного покрова запаздывает по сравнению с южными склонами на 14 — 15 дней; характер ветрового режима определяется экспозицией по отношению к ветровому потоку
наветренные и подветренные склоны	Наветренные склоны наиболее холодные, получают меньше осадков; небольшая глубина снежного покрова; подветренные юго-восточные, южные и юго-западные склоны наиболее теплые; большое количество осадков; наибольшая мощность снежного покрова
долины, котловины, нижние части склонов	Значительно большие суточные амплитуды температуры воздуха и меньше температурная инверсия по сравнению с вершинами; долины, ориентированные с запада на восток, освещены более равномерно, чем долины меридионального направления; существенное повышение относительной влажности воздуха, существенное повышение относительной влажности воздуха частое образование туманов, росы; на дне замкнутых долин без стока или с затруднённым стоком холодного воздуха ночью самые низкие температуры и высокая относительная влажность (частое возникновение «озер холода»); небольшая глубина снежного покрова; плохие условия проветривания
Растительность	В зависимости от вида зеленых насаждений снижается пропускание солнечной радиации (на 0,5 — 20% прямой и на 2—22% суммарной); возможно снижение температуры воздуха до 10° С; ветрозащитная эффективность лесных полос зависит от их конструкции, определяющей продуваемость полосы: ветрозащитное действие полос продуваемой конструкции 50 - 60 Н, плотной - 35 - 40 Н, оптимальная степень ажурности 30 - 40%
Водоёмы, моря, крупные озёра, водохранилища	Весной и в начале лета водоем охлаждает прилегающую территорию, в конце лета и осенью отепляет; ночью вблизи водоемов температура воздуха на 2 - 3 °С выше, чем в нескольких километрах от берега; днем водоем понижает температуру воздуха на 2 — 4 °С; влияние водоемов проявляется также с увлажнением воздуха и уменьшением запыленности; в суточном ходе наблюдается уменьшение скорости ветра днем и усиление ночью; среднее значение коэффициента скорости ветра в теплый период 1,2 - 1,4; в районах со слабыми ветрами (до 2 м/с) проявляются или усиливаются бризы; по характеру влияния водоемов выделяются зоны постоянного и сильного (1 - 3 км), слабого и несистематического (3 - 5 км) влияния.

Детальный анализ микроклимата территории проводится на топогра­фической подоснове (используется карта масштаба 1:10 000—1:50 000) путем введения по­правок к соответствующим климатичес­ким характеристикам в зависимости от высоты места, форм рельефа, экспо­зиции склонов, наличия водоемов и т. п. На топографической карте оп­ределяют ориентацию склонов и углы наклона местности, подразделяя ров­ные места на повышенные и понижен­ные; определя­ют стоковые явления, которые имеют место на рельефе, начиная с уклона более 3 %. Далее оценивают территорию по сте­пени благоприятности для освоения под строительство с учетом теплово­го воздействия солнечной радиации и ветрового режима. Критерии оценки приведены в табл. 8.4 и 8.5.

аблица 8.4

Оценка территории по ветровому режиму

Общая оценка ветрового режима

Степень благоприятности форм рельефа

вершины и возвыше-ния с плоскими вершина-ми и по- логими склонами

наветренные склоны

склоны, парал- лельные ветру

подветренные склоны

долины, лощины, овраги

1

2

3

1

2

3

1

2

3

продувае-мые

непродувае-мые, замк- нутые

Районы с сильными скоростями ветра (повторяемость скорости более 5 м/с свыше 20 %)

Неблагоприятные

Благоприятные

Неблаго-приятные

Благопри-ятные

То же, с умеренными скоростями (повторяемость скорости ветра 3-5 м/с – свыше 50 %, более 5 м/с – менее 20%)

Неблагоприятные

Умеренно благоприятные

Благоприятные

Умеренно благоприятные

Таблица 8.5

Оценка территории по тепловому воздействию солнечной радиации

Биоклиматическая зона	Степень благоприятности ориентации
	благоприятная	неблагоприятная	умеренно благоприятная
Холодный и умеренный климат	90 — 270°С (В — 3)	315 — 45°С (СЗ — СВ)	45—90°С (СВ — В) 270—315°С (3 — СЗ)
Жаркий климат	315 — 45°С (СЗ — СВ)	90 — 270° С (В— 3)	45 — 90°С (СВ — В) 270 — 315°С (3 — СЗ)

По табл. 8.6 можно легко рассчи­тать ожидаемые скорости ветра на лю­бом участке территории, если известны данные ближайшей метеостанции о ско­рости ветра рассматриваемого геогра­фического пункта и имеется топогра­фическая съемка этой территории.

Таблица 8.6

Коэффициенты изменения скорости ветра в различных условиях рельефа

Форма рельефа	Скорость ветра на ровном месте на высоте 2 м (по данным метеостанции), м/с.
	3-5	6-20
Открытое ровное место
Открытые возвышения (холмы) Вершины высотой, м: более 50 менее 50	1,4—1,5 1,3—1,4	1,2—1,3 1,1—1,2
Наветренные склоны крутизной 3—10°: верхняя часть средняя часть нижняя часть	1,2—1,3 1 — 1,1 1	1,1—1,2 1 — 1,1 0,9—1
Параллельные ветру склоны крутизной 3 — 10°: верхняя часть средняя часть нижняя часть	1,1—1,2 0,9 — 1 0,8—0,9	1—1,1 0,8—0,9 0,7—0,8
Подветренные склоны крутизной 3—10°: верхняя часть средняя часть нижняя часть	0,8—0,9 0,8—0,9 0,7—0,8	0,7—0,8 0,8—0,9 0,7—0,8
Возвышения с плоскими вершинами и пологими склонами крутизной 1 — 3° Вершины, верхняя часть наветренных и подветренных склонов Вершины, верхняя часть параллельных ветру склонов Средняя и нижняя части наветренных и параллельных ветру склонов Средняя и нижняя части подветренных склонов	1,2—1,4 1 1,1 — 1,2 0,7—0,9	1,1—1,3 1 1,1—1,2 0,8—0,9
Долины, лощины, овраги. Дно и нижняя часть склонов долин, лощин, оврагов: продуваемых ветром не продуваемых ветром замкнутых	1,1 — 1,2 0,7—0,8 0,6 и менее	1,2—1,3 0,7—0,8 0,6 и менее
Средняя и верхняя части склонов долин, лощин, оврагов: продуваемых ветром не продуваемых ветром замкнутых	1,2 — 1,3 0,8—0,9 0,6 и менее	1,1 — 1,2 0,8—0,9 0,6 и менее

Результаты архитектурного анализа микроклимата территории в условиях естественного ландшафта представля­ются и вносятся в графу 19 паспорта в виде схемы микроклиматического зонирования территории. В табл. 8.7 показаны результаты специаль­но проведенных микроклиматических исследований при разработке проекта планировки нового города.

Таблица 8.7

Оценка микроклиматического режима территории строительства города, района

Элементы рельефа	Показатели микроклимата						Оценка рельефа и рекомендации по улучшению микроклимата
	радиация, ккал см/ /год	температура верхних слоев почвы в летний период, град		поправоч- ный коэф- фициент скорости	снеговой покров почвы, см	глубина промерза- ния почвы, м
		средне суточ- ная	мини- маль- ная
1 . Надпойменная терраса, водораздел Южные склоны: 10° 20°	93 160 и более 200 и более	10 - 17 12 - 20 17 - 22	5 - 8 9 - 12 —	1 1,2 —	20-40 20-30 —	1,5 1,5-2 —	Наиболее теплые элементы рельефа. Применяются любые архитектурно-планировочные приемы застройки, используемые в данном климатическом районе. Участки, не подлежащие застройке, используются для организации зон отдыха, спорта, лечебных учреждений и древесных насаждений
2. Северные склоны	20—60	8—14	5—7	0,9	30 — 40	2,5	Наиболее холодные элементы рельефа. Требуется улучшение условий инженерными и планировочными средствами (осушение заболоченных участков, ветрозащита, озеленение и др.)
3…
4…

Самая сложная часть паспорта с позиций климатического анализа - анализ микроклимата городской зас­тройки (графа 20). Городская среда го­рода обладает рядом специфических свойств, оказывающих влияние на фор­мирование метеорологического режима в приземном слое воздуха. К основным факторам, вызывающим изменения климатических условий в городской заст­ройке, следует отнести:

• загрязнение атмосферного воздуха (изменение состава воздуха, выражаю­щееся в увеличении содержания твер­дых взвешенных частиц и посторон­них газообразных примесей);

• изменение теплообмена в городе за счет закрытости горизонта, теплофизических свойств городских поверхнос­тей (теплоемкость, отражательная спо­собность примесей);

• искусственное образование потоков тепла при отоплении, работе автотран­спорта, на промышленных предприя­тиях;

• создание «городских бризов».

В зависимости от характера градо­строительной ситуации отдельных рай­онов города (приемы и плотность застройки, этажность, озеленение и бла­гоустройство и т. п.) их микроклима­тические характеристики могут резко отличаться.

Оценка микроклимата в городской застройке проводится на основе уста­новленных закономерностей его фор­мирования (табл. 8.8).

Таблица 8.8