Природно-климатические факторы при проведении полевых работ

Природно-климатические факторы при проведении полевых работ

Источник: Сборник информационных и нормативных материалов "Условия труда на геологосъемочных работах"

Редактор и составитель Лучанский Григорий

Москва, ФГУНПП «Аэрогеология», 2004 г.

Климатические типы погоды

(по Г.П. Федорову, 1969)

 

Тип погоды	Межсуточные колебания		Скорость движения воздуха, м/с
	температуры, ºС	атмосферного давления, мм рт. ст.
Оптимальный	Не более 2	Не более 3	Не более 3
Раздражающий	Не более 4	Не более 6	Не более 9
Острый	Более 4	Не более 6	Не более 9

 

Медицинская климатология

 

По средним температурам января и июля различают 4 климатических района: холодный с температурой января от – 28 до – 14ºС, июля от + 4 до + 22ºС, умеренный с температурой января от – 14 до – 4ºС, июля от + 10 до + 22ºС, теплый с температурой января от – 14 до + 4ºС, июля от + 28 до + 34ºС. Кроме указанных основных климатических районов имеются местные разновидности климата: морской, степной, горный и т.д.

 

Климатологи считают воздух сухим, если его относительная влажность не превышает 55%, умеренно сухим при 56 – 70%, влажным при 71 – 85%, очень влажным (сырым) при относительной влажности 85%. Если за сутки количество атмосферных осадков не превышает 1 мм, погода считается без осадков. Сила ветра определяется по шкале Симпсона – Бофорта.

Большой скоростью и порывистостью отличаются ветры на Новой Земле, на побережье Охотского моря, на озере Байкал около острова Ольхон.

 

Территории, лежащие севернее 66º  СШ, по рекомендации  Женевской конференции 1964 г., принято обозначать термином «высокие широты», хотя часто встречаются названия «Крайний Север», «Заполярье», «Арктика».

В зависимости от широты в Северном полушарии продолжительность ультрафиолетового голодания колеблется от 2 до 6 мес. Длительность полярного дня и ночи неодинакова в различных зонах. Например, на широте 66º белые ночи длятся с 12.05 до 13.08, полярный день составляет 17 дней; на широте 70º полярный день составляет 71 сут, полярная ночь 53 сут; на широте 78º полярный день составляет уже 127 сут, а полярная ночь ‑ 111 сут, из них полярная ночь без сумерек – 77 сут.

Неустойчивое состояние атмосферы на Крайнем Севере связано с взаимодействием воздушных масс различного происхождения атлантического и арктического направления. В этих областях происходят резкие колебания атмосферного давления, дует сильный ветер, часто доходящий до шторма, число дней со штормовыми ветрами может достигать 100 – 122 в году.

По климатическим зонам различают прибрежную зону в виде узкой полосы суши вдоль океана небольшой высоты и зону ледникового склона – полосу в 600 км по периметру материка высотой до 3000 м.

Выделяют также районы Центральной Антарктиды  – Центральное плато около Южного полюса высотой более 3000 м с суровыми климатическими условиями.

Почти весь материк покрыт льдом толщиной до 4 км. Свободны от льда лишь 4% территории. Это горный район со средней высотой до 2200 м. Антарктида – царство холода. В летние месяцы – декабрь, январь температура воздуха в районе Мирного +2 – 2ºС, летом увеличивается облачность и повышается влажность воздуха, осенью, в феврале, марте, температура воздуха снижается до – 65ºС. С марта устанавливается зима (апрель – октябрь), которая длится 8 мес. Температура воздуха снижается до экстремальных значений –70–80ºС. Весной, в октябре – ноябре, температура воздуха повышается в центре материка до – 50ºС. Это наиболее сухой сезон. Наиболее суровые условия на Центральном плато Антарктиды. Температура воздуха зимой доходит до – 88ºС, в самый теплый сезон года 85% времени температура воздуха составляет –30–35ºС. Низкая температура воздуха сочетается с сильными ветрами, часто бывают ураганы. В этих условиях обнаженные участки кожи теряют чувствительность и замерзают в течение 20 – 30с. Абсолютная влажность воздуха низка, теплопотери с поверхности легких резко возрастают, в результате чего возможно обморожение (ознобление) легких.

 

 

Максимальное время пребывания людей на открытом воздухе

в условиях Центральной Антарктиды

 

Температура воздуха, (ветер 4 – 8 м/с), ºС	Основной состав станции		Вновь прибывшие
	умеренная работа	тяжелая работа
До минус 30	Неограниченное	Неограниченное	Не более 1 ч
До минус 30 – 40	Неограниченное	1 ч	30 – 40 мин
До минус 40 – 50	1 ч	30 – 40 мин	20 – 30 мин
До минус 50 – 60	30 – 40 мин	15 – 20 мин	10 – 15 мин
До минус 60 – 70	15 – 20 мин	10 – 15 мин	–
До минус 70 – 80	До 10 мин	Только в аварийной ситуации	–
Ниже минус 80	Только в аварийной ситуации	То же	–

 

Теплая меховая и шерстяная одежда позволяет находиться на открытом воздухе до 30 мин при температуре –85–85ºС. Общая масса одежды составляет 12 – 15 кг. Защитные маски для лица малоэффективны, более целесообразны специальные аппараты-маски, подающие тепло и кислород.

 

Жаркий климат существует в географических областях, занятых пустынями и полупустынями, где высокие температуры воздуха (50ºС и выше) сохраняются на протяжении 5 – 7 мес. Происходят резкие колебания температуры воздуха в течение суток (ночью до –10ºС). Интенсивная солнечная радиация, высокая температура окружающих предметов и почвы, низкая относительная влажность воздуха (12 – 20%), пыльные бури дополняют характеристику жаркого сухого климата. Влажный тропический климат предъявляет к организму исключительно высокие требования. Практически постоянная высокая температура воздуха (выше 30ºС) в течение года и суток, высокая относительная влажность воздуха сильно затрудняет теплоотдачу. Единственным механизмом, поддерживающим тепловой баланс, становятся испарение пота и отдача тепла с дыханием. Тепловой баланс человека быстро нарушается, резко снижается работоспособность, снижается основной обмен.

 

Как известно, свойства одежды зависят от свойств материала, а также от покроя.

Гигиенические свойства тканей определяются способностью пропускать, задерживать и отражать воду, воздух, поток солнечной энергии.

От свойства исходного сырья, от способов обработки ткани, от плетения и окраски тканей зависят их воздухопроницаемость, теплопроводность, гигросропичность и влагоемкость.

Одежда, сконструированная с учетом климатических особенностей, расширяет возможности акклиматизации в новом климате, способствует сохранению работоспособности и здоровья.

Представители ряда профессий (геологи, военные) часто работают на воздухе, иногда при полном отсутствии возможности пользоваться жилищем для защиты от неблагоприятных климатических условий. Конструкция одежды для северных условий учитывает особенности теплообмена организма в условиях холода. Несмотря на низкие температуры и высокую относительную влажность воздуха, происходит испарение влаги с кожи, причем количество пота может колебаться от 113 до 700г/сут. Знаменитый путешественник Амундсен писал: «Довольно просто найти комплект толстой меховой одежды, которая выдержит любой мороз, но вовсе не так легко найти одеяние, рациональное во всех отношениях».

Испарение пота приходится учитывать даже в холодном климате. Выделившийся пот конденсируется на том слое одежды, который имеет точку росы для данного количества водяных паров. Влага превращается в иней чаще во втором или третьем слое одежды. В связи с этим при конструировании одежды для севера рационально перемещение образования инея на верхний слой одежды, который должен легко сниматься. Поверх меховой одежды следует надевать свободную одежду или, как говорят, «снеговую рубашку», не задерживающую потовыделения. Поверхность «снеговой рубашки», имеющая наиболее низкую температуру, служит местом образования инея. «Снеговую рубашку» легко снять, а иней удалить. Меховая одежда при этом остается сухой, мягкой; она не смерзается и не ограничивает движения человека.

Гигиенические требования к одежде в северных условиях сводятся к ее низкой теплопроводности, достаточной паропроводности и воздухопроницаемости. Наружный слой одежды должен предупреждать увлажнение одежды потом и обладать ветрозащитными свойствами. Наилучшими материалами для одежды в северных условиях являются мех и шерсть, покрой не должен быть замкнутым во избежание нарушения вентиляции пододежного пространства. Головные уборы должны надежно защищать голову и шею от охлаждения. Этому требованию соответствуют меховые капюшоны. Обувь не должна стеснять движения в суставах, предпочтительна меховая обувь с дополнительными меховыми носками.

В жарком воздухе пустынь к одежде предъявляются иные требования: одежда должна защитить человека от перегревания и воздействия горячего ветра с пылью и обеспечить эффективное потоиспарение. При высокой температуре воздуха и чрезмерной инсоляции легкая одежда не приносит облегчения. Толстый слой одежды является надежным средством борьбы с жарой — страшнейшим врагом человека в пустыне.

Ткань одежды должна обладать малой теплопроводностью и достаточной толщиной, чтобы предотвратить перегревание извне. Наилучшим материалом являются шерсть и вата.

Для лучшего испарения пота ткань одежды должна обладать высокой водоемкостью и гигроскопичностью, хорошо впитывать и испарять влагу. Хорошая воздухопроницаемость в сухом и влажном состоянии является обязательным условием рациональной одежды для жаркого сухого климата. С целью максимального отражения солнечных лучей верхний слой одежды должен иметь светлый цвет и блестящую поверхность, поскольку шероховатые ткани хуже, чем атласные, отражают интегральный поток солнечных лучей. Ткань должна защищать кожу от действия горячего ветра с пылью.

Свободный покрой одежды обеспечивает хорошую вентиляцию пододежного пространства, защищая человека от проникновения пыли под одежду.

В жарком климате для изготовления одежды предпочитают шерсть, лен, хлопчатобумажные и атласные ткани.

В жарких условиях большое значение придается конструкции головных уборов. Головной убор должен уменьшать поток солнечных лучей на голову и глаза с целью предотвращения солнечного удара. Достаточный объем и отверстия обеспечивают хороший воздухообмен под головным убором. Поля головного убора защищают глаза от слепящего солнца и создают тень в области шейных сосудов и продолговатого мозга.

Отражению солнечных лучей способствует цвет головного убора. С целью поглощения ультрафиолетовых и инфракрасных лучей подкладку делают цветной. Зеленая и красная ткань поглощает биологически активные солнечные лучи, уменьшая опасность перегревания головного мозга.

Гигиенические требования к обуви исходят из основной опасности жаркого климата — перегревания. Легкая обувь не способствует защите от перегревания. В условиях пустыни наиболее рациональна обувь на толстой подошве, хорошо укрывающая стопу, но не затрудняющая движения в суставах.

Для успешной акклиматизации человека имеет значение не столько действие суровых климатических условий, сколько рациональная и целесообразная организация жилищ, одежды, режима труда и питания. При успешном решении этих вопросов акклиматизация человека в неблагоприятных климатических условиях проходит успешно, без ущерба его здоровью и работоспособности.

 

 

Особенности питания в районах

высоких широт с экстремальными климатическими условиями

 

Почти 2/3 территории Российской Федерации относится к районам Крайнего Севера и местностям, приравненным к ним. У человека, проживающего в таких экстремальных климатических условиях, формируется так называемый полярный метаболический тип с повышением энергетической значимости белков и жиров и снижением углеводов. У аборигенов Севера повышенное поступление белка (до 15% общей энергетической ценности рациона) поддерживает высокую иммунореактивность, а большая доля жиров (до 35%) позволяет (покрывать увеличенные потребности в энергии.

Набор продуктов жителей Арктики и Субарктики ограничен, в нем преобладают мясо и рыба и почти полностью отсутствуют молочные продукты, овощи и фрукты местного производства. С пищей поступает холестерина более 600-700 мг/сут, но в силу особенностей обмена атеросклероз и его осложнения (инфаркт миокарда, инсульт) занимают скромное положение (до 10%) в структуре патологии коренного населения Крайнего Севера.

Питание пришлого населения является составной частью акклиматизации и зависит от централизованных поставок пищевых продуктов, обогащенных витаминами, завоза и хранения овощей и фруктов, молочных продуктов. В районы Крайнего Севера завозят сахар-рафинад с аскорбиновой кислотой, молочный порошок с аскорбиновой кислотой и кальциферолом, пищевые жиры с ретинолом, муку с тиамином, рибофлавином и ниацином, овощные и фруктовые консервы с аскорбиновой кислотой и ретинолом. Питание на Севере согласно рекомендаций Комитета ФАО/ВОЗ с понижением среднемесячной температуры на каждые 10°С начиная с +10°С должно увеличивать энергетическую ценность на 5%. В среднем потребность жителей Севера в энергии на 10 – 15% выше потребности жителей других климатических зон. Нормы предусматривают, что белок должен обеспечивать 15% энергетической ценности рациона, жир — 35% и углеводы — 50%.

 

 

Питание в условиях жаркого климата

 

Отсутствие знаний о механизмах адаптации и акклиматизации в регионах с жарким климатом может представлять опасность для здоровья, особенно для приезжающих в субтропики и тропики из умеренного климата. В низких широтах возможно формирование как специфических болезней — тепловые поражения, так и увеличение числа случаев заболеваний, встречающихся во все; климатических зонах, в частности нервно-психических расстройств, болезней кожи, травм, мочекаменной болезни, болезней сердечно-сосудистой системы особенно у лиц старше 45 лет, а также ОРВИ.

В комплексе мер по адаптации к действию высокой температуры важное место занимает рациональное питание. Физиологический предел накопления организмом человека тепла — 600 кДж, что примерно в 10 раз меньше предельной теплоотдачи. Биологический резерв теплонакопления быстро расходуется при температуре окружающего воздуха 32—35°С, т. е. когда механизмы физической терморегуляции выключены из обмена энергией с окружающей средой. Механизмы терморегуляции истощаются особенно быстро в жарком влажном климате, где неэффективен основной механизм терморегуляции — испарение пота с поверхности тела.

Современными исследованиями установлено увеличение энергетического обмена при краткосрочной адаптации к высокой температуре окружающей среды. При долгосрочной адаптации к жаркому климату в натурных исследованиях получены противоречивые результаты. Существует концепция о снижении энергетического обмена в этих условиях. С учетом рекомендаций экспертов Продовольственной программы ФАО/ВОЗ принят постулат о понижении потребности людей в энергии на 5% при повышении температуры воздуха на каждые 10°С по сравнению со стандартным уровнем 20°С. Однако такой подход не имеет удовлетворительного физиологического обоснования, так как невозможно подтвердить снижение энергообмена в жарком климате при повышении температуры кожи, усилении потоотделения, повышении частоты сердечных сокращений, указывающих на усиление деятельности систем жизнеобеспечения, а следовательно, на накопление тепла в организме.

У военнослужащих на жаре в состоянии покоя метаболизм в течение дня увеличивается на 35%. В соответствии с этим в армии США при выполнении физической работы в условиях жары энергетическая ценность рациона повышается на 5% на каждый градус повышения температуры воздуха в интервале между 30 и 40°С.

Жара вызывает сложные изменения в деятельности системы гипофиз – кора надпочечников. Увеличение в крови количества альдостерона и антидиуретического гормона приводит к торможению диуреза, уменьшению содержания натрия и увеличению содержания калия в моче. Стероиды коры надпочечников мобилизуют белковый и углеводный обмен. Увеличение выделения калия с мочой прямо связано с увеличением белкового катаболизма. В организме человека белковый и калиевый обмен имеет однонаправленные изменения. Распад 1 г азота сопровождается выведением 3 ммоль калия. В эксперименте на добровольцах показано, что увеличению экскреции азота соответствует повышение энерготрат за счет белка с 13,9 до 21,3%. Следовательно, при построении рациона питания в жарком климате следует учитывать особенности метаболизма белка и минеральных веществ. Увеличение потерь калия может быть обусловлено его недостаточным поступлением с пищей, поскольку под действием высокой температуры в первые дни часто теряется аппетит. |

Рацион в условиях жаркого климата должен содержать оптимальное количество полноценных белков, водорастворимых витаминов и минеральных веществ и меньше насыщенных жиров. Свежие овощи и фрукты, а также минеральная вода позволяют уменьшить дефицит водорастворимых витаминов и нормализовать водно-электролитный баланс. Жажду лучше утолять 200—300 мл воды через 1—2 ч. После приема пищи и отдыха лучше пить натуральные фруктовые соки, чай, кофе, компоты.

Хлорид натрия добавляют к питью для здоровых людей только при потерях жидкости с потом, превышающих 5 л/сут. Желательно перенести прием пищи на менее жаркое время суток, поэтому энергетическая ценность завтрака и обеда равняется 25%, а остальные 50% суточной энергетической ценности рациона приходятся на ужин.

 

 

Основные климатические характеристики,

используемые в архитектурно-строительном проектировании геологических поселков

(Проектирование зданий и застройки населенных мест с учетом климата и энергосбережения

А.П. Михеев, А.М. Береговой, Л.Н. Петрянина)

 

Влияние климата учитывают при решении многих архитектурно-строительных задач: выборе территорий застройки, способа застройки, планировочных и конструктивных решений зданий, их ориентации, освещения, инсоляции, аэрации и т. д.

При решении этих и других задач используют исходные климатические характеристики, которые можно разделить на две группы.

К первой группе относят комплексные характеристики: климатическое районирование, радиационно-тепловой режим, тепло-влажностный режим, снего- и пылеперенос, наличие косых дождей в сочетании с ветром и др.

Ко второй группе относят пофакторные характеристики: солнечная радиация (приход в виде тепла на горизонтальную и вертикальную поверхности, продолжительность облучения, интенсивность ультрафиолетовой радиации), температура воздуха (экстремальная, среднесуточная, отопительного периода, амплитуда колебаний и др.), влажность (абсолютная и относительная), ветер (направление, скорость, повторяемость), осадки (средние, экстремальные, снежный покров).

Характеристики, относящиеся к первой группе, используют для общей фоновой оценки климата обширных территорий. Они нацеливают на разработку типологических особенностей проектных решений для территории с примерно одинаковыми фоновыми показателями климата.

Вторую группу показателей используют при выборе способов застройки, в теплотехнических расчетах ограждающих конструкций при обеспечении требуемого микроклимата помещений, мер по отводу воды с покрытий зданий и территорий, при решении других архитектурно-строительных задач.

Местные климатические характеристики являются, как правило, следствием изменения фоновых условий климата территорий подстилающей поверхностью данной местности (рельефом, растительностью, акваториями, типом городской застройки и др.).

В строительстве всегда имеется в виду конкретно заданный район, и в процессе проектирования должны учитываться климатические особенности этого района.

Для оценки местных особенностей проводят анализ микроклимата, служащего подосновой архитектурно-строительного проектирования.  Этот анализ, как правило, сводят к оценке изменчивости основных элементов климата под влиянием подстилающей поверхности: микроклимата ландшафта и микроклимата застройки.  При этом могут быть разные уровни детализации. Например, может проводиться оценка микроклимата склонов в форме поправок на готовые данные солнечной радиации и характеристик ветра,  анализ инсоляции у стен разной ориентации и т. д.

Климатический анализ основан на сведениях об основных климато-образующих факторах: солнечной радиации, температуре и влажности воздуха, ветре и количестве осадков.

Солнце – огромный шар радиусом около 695000 км. Среднее расстояние от Земли до Солнца составляет приблизительно 149,5 х 106 км. Поток излучаемой Солнцем энергии на пути к Земле претерпевает ряд изменений за счет отражений, рассеяния и поглощения атмосферой и подстилающим слоем земной поверхности.

Количество тепла, поступающего от солнечной радиации, зависит от географической широты местности, состояния атмосферы и подстилающего слоя, расположения поверхности, ее ориентации по сторонам света и времени года и суток. Так, загрязненность атмосферы в результате выбросов и отходов промышленных предприятий, транспорта и других источников значительно уменьшает количество прямой солнечной радиации. В крупных городах это уменьшение достигает 40% от радиации в пригородах.

Состояние земной поверхности также сказывается на количестве солнечной радиации, приходящейся на нее. Летом земная поверхность большую часть тепла поглощает, а зимой – отражает. Количество радиации, отраженной от поверхности земли, зависит от отражательной способности поверхности, характеристикой которой является альбедо – отношение количества отраженной солнечной радиации к количеству приходящей. Так, свежий снег имеет коэффициент отражения тепловой радиации около 0,8,  трава зеленая – около 0,08, вода – 0,05, кирпич красный – 0,3 и т.д.

При решении ряда архитектурно-строительных задач используют сведения о солнечной радиации в виде прямой, рассеянной и суммарной ее составляющих.

Прямая солнечная радиация – это часть солнечной радиации, поступающей на поверхность в виде пучка параллельных лучей, исходящих непосредственно от видимого диска Солнца.

Рассеянная солнечная радиация – это часть солнечной радиации, поступающей на поверхность со всего небосвода после ее рассеивания в атмосфере.

Суммарная солнечная радиация – представляет сумму прямой и рассеянной.

 

В ряде теплотехнических расчетов и при решении вопросов застройки (ориентация здания, выбор солнцезащитных устройств и др.) используют усредненные почасовые (до и после полудня) и суточные данные о количестве прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающей на разных широтах на горизонтальные и вертикальные поверхности разной ориентации при безоблачном небе. Такие сведения о солнечной радиации, например, в июле месяце используют при расчетах теплоустойчивости ограждающих конструкций и воздухообмена в помещениях.

Для определения количества суммарной солнечной радиации, поступающей на вертикальные ограждения при действительных условиях облачности и прозрачности атмосферы, используют поправочные коэффициенты, значения которых приведены на специальных картах.

Солнечная энергия, наряду с тепловой функцией, выполняет важную роль как ресурс естественного освещения и ультрафиолетового облучения.

Солнечное излучение, достигающее земной поверхности, по длине волн разделяют на ультрафиолетовое (длина волн 100 –400 нм.), видимый свет (380 – 780 нм) и инфракрасное излучение (780 – 3000 нм). При этом на долю ультрафиолетового излучения приходится около 3%, видимого света – 44% и инфракрасного излучения – около 59%. Максимум световой интенсивности лежит в области видимого света, т.е. при длине волны около 500 нм.

Лучистая энергия солнца и естественный свет оказывают определяющее влияние на жизнедеятельность, физиологические и психологические процессы в живых организмах. Особенно велико значение ультрафиолетового излучения.

Ультрафиолетовому излучению, согласно данным Международной комиссии по освещению (МКО), соответствуют следующие области: А – с длиной волн 315 – 400 нм; В – 280 – 315 нм и С – 100 – 280 нм. Непосредственное действие ультрафиолетовой радиации области С на живое вещество угрожает разрушением молекул белка. Однако именно эта часть спектра ультрафиолетовой радиации не достигает Земли, так как поглощается в высоких слоях атмосферы. Умеренные дозы ультрафиолетовой радиации области В, как и дозы области А+В, воздействуют на организм человека благотворно, повышают его устойчивость к заболеванием, общий тонус и работоспособность.

Интенсивность облучения ультрафиолетовой радиацией (прямой, рассеянной и суммарной) плоских поверхностей характеризуется:

-интегральностью ультрафиолетовой (УФ) радиации области А+В (<400 нм);

-биологически наиболее активной УФ- радиацией области В (< 315 нм);

-эритемной (благотворной) радиацией области А+В;

-эритемной (антирахитной) радиацией области В;

-бактерицидной радиацией, охватывающей ультрафиолетовую и видимую области спектра (< 760 нм).

Значения ультрафиолетовой облученности, мВт/м2, для каждого часа середины месяца вышеуказанных областей приведены в таблицах. В основу составления этих таблиц положено зонирование территории России по приходу УФ-радиации. Широтное зонирование проведено через 5°. За средние широты взяты 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40 и 35°. Для этих широтных зон принята следующая классификация:

широта 75° - зона жесткого УФ-дефицита;

широта 70° - зона сурового УФ-дефицита;

широта 65° - зона значительного УФ-дефицита;

широта 60° - зона умеренного УФ-дефицита;

широта 55° - зона УФ-комфорта со следами УФ-дефицита зимой;

широта 50° - зона УФ-комфорта с избыточным облучением летом;

широта 40° - зона избыточного УФ-облучения;

широта 35° - зона длительного избыточного облучения.

Зоны УФ-дефицита являются также зонами светового и теплового дефицита, зоны УФ-комфорта – зонами светового и теплового комфорта, а зоны избыточного УФ-облучения – зонами чрезмерной освещенности и прогрева.

Данные об ультрафиолетовой радиации используют при расчетах инсоляции помещений жилых и общественных зданий и застройки населенных мест.

Суммарная ультрафиолетовая радиация (прямая и рассеянная) в условиях открытого горизонта в суточном и годовом ходе зависит от высоты солнца, прозрачности атмосферы и длины волн излучений. Так, например, суточный ход суммарной ультрафиолетовой радиации для условий г. Москвы при малооблачной погоде, по данным обсерватории МГУ для зимы и лета, при изменении высоты солнца от 10° до 50° увеличивается более чем в 10 раз. Максимальное значение суммарной ультрафиолетовой радиации в течение всего года наблюдается в околополуденные часы. Зимой в г. Москве суточное количество ультрафиолетовой радиации значительно уменьшается и составляет около 4% от суточных норм в летние месяцы. При этом зимой суммарная ультрафиолетовая радиация почти полностью определяется рассеянной радиацией.

Облачность существенно изменяет ход суммарной ультрафиолетовой радиации. При плотной не просвечиваемой облачности суммарная ультрафиолетовая радиация составляет 15-18% от ее величины в ясный день (для г. Москвы). Рассеянная ультрафиолетовая радиация ослабляется облаками сильнее, чем прямая.

Спектральное распределение суммарной и рассеянной радиации в ультрафиолетовой области спектра меняется в течение дня. С уменьшением высоты солнца сильнее ослабляется коротковолновая радиация, наиболее активная в биологическом отношении.

Максимальное количество солнечной радиации при безоблачном небе в летнее время получают вертикальные ограждения, ориентированные на запад и юго-запад. Комплексное воздействие интенсивной солнечной радиации и высоких послеполуденных температур создает весьма неблагоприятные условия для человека, особенно в жилых помещениях. В связи с этим, нормативами предусматривается расчет и конструирование ограждающих конструкций с учетом теплоустойчивости.

Температура воздуха является одной из важнейших климатических характеристик. В архитектурно-строительном проектировании используют чаще всего следующие показатели температуры воздуха:

Среднюю температуру воздуха по месяцам и за год, которая характеризует температурный режим по отдельным месяцам и всему году с обеспеченностью в среднем 0,5 (обеспеченность – интегральная повторяемость значений климатического параметра ниже или выше определенных пределов, рассчитанных за 50 – 80 лет). Показатель используют для общей оценки климата местности, выбора объемно-планировочных и конструктивных решений, норм расхода топлива и др.;

Среднюю температуру воздуха наиболее холодного периода, определяемую как среднюю температуру периода, составляющего 15% общей продолжительности периода со среднесуточной температурой воздуха, равной и меньше 8°С, но не более 25 дней. Показатель используют при проектировании систем отопления, определении расхода топлива и др.;

Абсолютную минимальную и абсолютную максимальную температуру воздуха, т.е. наиболее низкие и наивысшие пределы температуры воздуха в данном пункте за весь период наблюдений. Обеспеченность этих показателей близка к единице. Показатели относятся к числу экстремальных значений, так как для практических целей недостаточно иметь только средние значения метеорологических наблюдений. Учет этих показателей необходим для многих отраслей народного хозяйства, в том числе и для строительства; он позволяет предупредить аварии и стихийные бедствия, возникающие вследствие резкого изменения погоды (температур, штормовых ветров, обильных осадков и т.п.);

Среднюю температуру воздуха наиболее жаркого месяца. Этот показатель рассчитывают как среднее значение ежедневных значений температуры воздуха за период наблюдений. Обеспеченность этого показателя составляет в среднем 0,5. Показатель используют в основном при разработке мероприятий по защите зданий от перегрева;

Температуры воздуха наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки, которые рассчитывают на основе выборки их значений за 30 – 50 лет. Эти показатели лежат в основе теплотехнических расчетов ограждающих конструкций (расчеты сопротивления теплопередаче и др.);

Среднюю температуру воздуха наиболее жарких суток, которую рассчитывают по среднесуточным значениям температуры воздуха летних (июль – август) месяцев, как среднюю из наиболее жарких суток за 8 лет 50-летнего периода. Обеспеченность этой температуры находится в пределах 0,90 – 0,95. Показатель используют при расчете теплоустойчивости ограждающих конструкций, проектировании солнцезащиты зданий, кондиционирования воздуха и др.

Наряду с рассмотренными показателями используют и другие: амплитуды колебания температуры воздуха, продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха, равной и меньше 0,8 и 10°С, и т.д. Эти показатели необходимы для расчетов теплоустойчивости ограждений, экономического обоснования проектных решений и др.

Сведения о значениях температур наружного воздуха основных населенных пунктов России приведены в справочниках по климату.

Влажность воздуха является другим важнейшим показателем гигиенического состояния воздушной среды в помещениях и на территории застройки. Кроме того, она оказывает влияние и на состояние строительных конструкций, например, на теплотехнические свойства материалов и их долговечность.

В воздухе всегда присутствует водяной пар. Количественное содержание влаги в воздухе оценивают обычно в единицах абсолютной влажносmu, то есть количеством влаги в граммах, содержащимся в единице объема, г/м3.

В строительной климатологии и теплотехнических расчетах чаще используют величину парциального давления водяного пара е, («парциальный» ‑ частичный; парциальное давление ‑ это давление газа (пара), находящегося в смеси с другими газами). Парциальное давление, Па, зависит от влагосодержания воздуха. Эту характеристику называют также упругостью водяного пара.

Упругость водяного пара возрастает по мере увеличения количества пара в воздухе. Но, как и абсолютная влажность, она не может возрастать беспредельно в воздухе с определенной температурой и барометрическим давлением. Максимальное значение упругости водяного пара Е, Па, соответствует полному насыщению воздуха водяным паром. Значения Е увеличиваются с увеличением температуры и давления воздуха.

Степень насыщения воздуха водяным паром характеризуется относительной влажностью. Относительная влажность воздуха φ представляет собой процентное отношение упругости водяного пара в рассматриваемой воздушной среде е к его максимальному значению Е, соответствующему температуре этой среды, то есть

φ = е/Е · 100%

Нормальной для человека считают относительную влажность в пределах 50-60% при температуре 18-20°С (температура в помещениях).

При нагревании воздуха с определенным влагосодержанием относительная влажность понижается, так как величина упругости водяного пара е не изменяется, а ее максимальное значение с повышением температуры увеличивается. Наоборот, с понижением температуры относительная влажность будет увеличиваться, и при некотором значении температуры может достигнуть своего предела (100%), и тогда наступает состояние полного насыщения охлажденного воздуха водяным паром.

Температуру, при которой наступает полное насыщение воздуха водяным паром, называют температурой точки росы τр. При дальнейшем понижении температуры часть влаги из воздуха будет конденсироваться, то есть переходить в жидкое состояние.

В практике эксплуатации зданий нередки случаи образования конденсата на поверхностях ограждающих конструкций. Причиной образования влаги является понижение температуры на поверхности ограждения ниже значения температуры точки росы. Чаще всего конденсация наступает на внутренних угловых поверхностях конструкций и в других недостаточно утепленных местах. Образование влаги на конструкциях ухудшает гигиеническое состояние помещения, снижает теплозащитные свойства конструкций и сокращает срок их службы, способствует гниению, возникновению грибковых образований, коррозии и т.д.

Средние ежемесячные значения влажности наружного воздуха в различных географических пунктах представлены в СНиП.

Ветер, особенно в сочетании с изменяющейся температурой, влажностью воздуха и осадками, существенно изменяет восприятие человеком погоды, что, в свою очередь, сказывается на его физическом и психологическом состоянии.

Ветер может создавать пыльные бури, метели, бураны, а также переносить промышленные отходы, загрязняющие атмосферу. В сочетании с дождем он приводит к увлажнению ограждающих конструкций зданий, снижая их долговечность. Силовое воздействие ветра на здания и сооружения во многом определяет их конструктивное решение, особенно в вопросах обеспечения устойчивости.

В холодное время года под воздействием ветра значительно увеличиваются теплопотери здания, особенно через неплотности окон и дверей. При большой скорости ветра теплопотери в зданиях возрастают на 30-40%.

Вместе с тем, ветер может способствовать улучшению аэрации территории застройки, наилучшему воздухообмену внутри зданий, высушиванию строительных материалов, а при определенных параметрах – и смягчению отрицательного воздействия высоких температур и влажности.

Ветровой режим в строительной климатологии оценивают повторяемостью направлений ветра и средней скоростью ветра по румбам.

Повторяемость направлений ветра рассчитывают в процентах от общего числа случаев направлений ветра без учета штилей.

Среднюю скорость ветра по румбам, м/с, рассчитывают делением суммы скоростей на сумму случаев с ветром каждого румба.

В архитектурно-строительном проектировании принято характеризовать направления ветра по 8 румбам. В соответствии со сторонами света различают северный, северо-восточный, восточный, юго-восточный, южный, юго-западный, западный и северо-западный румбы.

Многолетние данные о ветровом режиме местности изображают графически в виде так называемой розы ветров.

Осадки, как правило, оценивают по значениям их среднего количества за год, месяц или сутки и характеризуют высотой слоя воды, мм, образовавшегося на горизонтальной поверхности от выпавшего дождя, мороси, обильной росы и тумана, растаявшего снега, града и снежной крупы при отсутствии стока, просачивания и испарения.

При решении вопросов повышения долговечности наружных стен используют сведения о количестве осадков, выпадающих на вертикальную поверхность наветренной ориентации за какой-либо период.

Сведения о количестве осадков необходимы при проектировании водоотвода с покрытий зданий, территории застройки, дорог, при выборе конструктивных решений ограждающих конструкций и т.д.

В ряде случаев крайне необходимо учитывать критические максимальные значения осадков.

Снежный покров является, прежде всего, существенной дополнительной нагрузкой на конструкции зданий, что учитывают при расчете несущих элементов здания. Кроме того, переносимый снег значительным образом влияет на условия эксплуатации зданий и территорий, усложняет организацию движения транспорта, людей и т.д. Вместе с тем, снежный покров имеет и положительное значение как фактор улучшения естественного освещения, защиты грунтов от более глубокого промерзания и т.д. Снежный покров характеризуется средней и максимальной высотой слоя, образовавшегося за определенный период времени (декаду, месяц), плотностью снега, запасом воды в нем, а также датами образования и схода.

Объем снегопереноса характеризуется объемом снега, переносимого за зиму с максимальным за 10-летний период числом часов с общей низовой метелью. Сведения об объемах снегопереноса, м-3/м, используют при разработке генеральных планов застройки жилых и промышленных территорий, мероприятий по снегозащите и др.

 

Климатическое районирование территории России и стран СНГ

 

В целях улучшения системы проектирования и строительства, и главным образом жилых зданий, во многих странах осуществляется работа по строительно-климатическому районированию.

Строительно-климатическое районирование определяет деление обширных территорий на климатические районы, в пределах которых к зданиям предъявляются определенные типологические требования, формирующие представления о типе дома, типе объемно-планировочных решений квартир, ориентации, устройстве входных узлов, приемах застройки и др. На учете таких требований основана разработка типовых проектов для определенных климатических районов, каждый из которых имеет свои климатические особенности.

Работа по климатическому районированию бывшей территории СССР была начата еще в 30-е годы. На этапах работы по климатическому районированию использовались различные принципы и подходы к выбору определяющих климатических параметров в пределах климатического района, уточнялись границы районов и подрайонов, совершенствовалась система типологических требований. В основу современного климатического районирования положены многолетние климатические наблюдения о комплексном сочетании средних значений температуры воздуха в январе и июле со скоростью ветра за три зимних месяца и среднемесячной относительной влажностью воздуха в июле.

Согласно последнему строительно-климатическому районированию территория России и стран СНГ делится на 4 климатических района, которые, в свою очередь, подразделены на 16 климатических подрайонов.

Первый климатический район включает обширные территории Крайнего Севера, Восточной Сибири и Забайкалья с суровым и холодным климатом; второй – умеренные широты с умеренно - холодным климатом; третий - часть южных районов с очень теплым летом; четвертый – южный берег Крыма и Закавказье с мягкими зимами и жарким летом, а также западную часть юга Краснодарского края и Грузии (жаркое влажное лето) и долины Средней Азии с очень жарким и сухим климатом.

 

Характеристика климатических районов и подрайонов

 

 

Примечание. Отсутствие климатического показателя в таблице означает, что этот показатель не учитывается при определении типологических требований.

 

Климатические показатели января и июля свидетельствуют в основном о континентальном характере климата нашей страны. Вместе с тем, даже в пределах климатических подрайонов, охватывающих значительные территории, климатические характеристики далеко не одинаковы. Особенно заметно сказывается разница климатического воздействия в областях, расположенных на границах подрайонов. Поэтому при проектировании в географических пунктах, расположенных вблизи границ климатических подрайонов, учитывают климатические воздействия обоих подрайонов.

 

Зависимость теплопотерь через конструкцию проемов от скорости ветра и температуры

 

Тип проема и его конструктивное решение	Температура наружного воздуха, °С	Теплопотери на обогрев, Вт, при скорости ветра, м/с
		5	10			15		25
Окна: створчатые	–20	1914	5684			7772		15080
бесстворчатые	–20	116	386			673		1311
Двери с одним тамбуром:
неуплотненные	0	406	928			1554		2552
уплотненные	0	255	371			963		1322

 

Основные закономерности формирования

микроклимата в различных условиях подстилающей поверхности

 

Элементы подстилающей поверхности	Закономерности формирования микроклимата
Рельеф: вершины и открытые верхние части склонов	Днем температура воздуха на 2...4°С ниже, чем в окружающей местности; в ясные тихие ночи на 1,5...2°С теплее, чем на ровном месте и на 2–8°С - чем на дне долин и у подножия склонов; суточная амплитуда колебаний температуры воздуха меньше, минимальные температуры выше, чем в долинах и котлованах; преобладают наиболее сухие и хорошо проветриваемые территории
Южные склоны	Максимальная дневная температура. За период с температурой воздyxa более 10°С получают тепла на 4-8% больше; средние суточные температуры почвы за летний период выше, чем на северных склонax; 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 период с температурой воздуха более 10°С получают тепла на 8–10% меньше, чем на равнине; глубина снежного покрова больше, чем на южных склонах, сход его запаздывает на 14–15 дней; характер ветрового режима также определяется ориентацией по отношению к ветровому потоку
Наветренные и подветренные склоны	Наветренные склоны наиболее холодные, получают меньше ocaдков; имеют небольшую глубину снежного покрова. Подветренные юго-восточные, южные и юго-западные склоны наиболее теплые, имеют большое количество осадков
Долины, котлованы, нижние части склонов	Значительно большие суточные амплитуды колебаний температуры воздуха и меньшая температурная инверсия по сравнению с вершинами; долины, ориентируемые с запада на восток, освещены более равномерно, чем долины меридионального направления; существенное повышение относительной влажности воздуха, частое образование туманов, росы; на дне замкнутых долин без стока или с затрудненным стоком холодного воздуха ночью самые низкие температуры и высокая относительная влажность; небольшая глубина снежного покрова; плохие условия проветривания
Растительность	В зависимости от вида зеленых насаждений снижается проникновение солнечной реакции (на 0,5–20% прямой и 2–22% суммарной); возможно снижение температуры воздуха до 10°С; ветрозащитная эффективность лесных полос зависит от их конструкции: ветрозащитное действие полос продуваемой конструкции 50–60 Н, плотной 35–40%, оптимальная степень ажурности 30–40%
Водоемы, моря, крупные озера, водохранилища	Весной и в начале лета водоем охлаждает прилегающую территорию, в конце лета и осенью утепляет; 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 в увлажнении воздуха и уменьшении 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) появляются и усиливаются бризы; по характеру влияния водоемов выделяются зоны постоянного и сильного (1-3 км), слабого и несистематического (3-5 км) влияния.

 

Анализ климатических условий

 

Климатические характеристики районов и подрайонов дают первое общее представление о климатическом фоне. Этого далеко не достаточно для решения конкретных архитектурно-типологических задач.

При решении определенных задач по связи между архитектурой здания или территории с внешней средой чаще всего используют сведения о преобладающей погоде в данной местности. Характер связи помещений с внешней средой через преобладающий тип погоды условно называю эксплуатационным режимом помещений.

В работе по сбору сведений о преобладающей погоде в данной местности и по их анализу используют определенные методики, cпособствующие научному выбору архитектурных средств улучшения внешней и внутренней среды проектируемых объектов.

В основе анализа сведений о климате, используемых в архитектурно-строительном проектировании, лежит забота о человеке. Для выявления благоприятных и неблагоприятных факторов климатической среды проводят гигиеническую оценку климата и сравнивают ее с оптимальными для человека условиями. В первую очередь анализируют характерные, типичные условия климата, носящие длительный постоянный характер, затем выявляют экстремальные климатические воздействия, которые могут привести к дискомфорту и даже разрушению архитектурного сооружения (штормовые ветры, абсолютный минимум или максимум температур и др.).

Проектируемые здания по архитектурно-типологическим характеристикам прежде всего должны отвечать условиям погоды данной местности. Согласно методике ЦНИИЭП жилища, в зависимости от различных сочетаний среднемесячных значений температуры, влажности и скорости ветра различают семь типов погоды: жаркая сухая, жаркая, теплая, комфортная, прохладная, холодная и суровая.

Проведение такой классификации погоды в данной местности, например, позволяет установить для жилища наиболее рациональный режим эксплуатации помещений.

 

Классификация типов погоды и соответствующие режимы эксплуатации жилища

 

№ п/п	Тип погоды	Режим эксплуатации жилища	Среднемесячная температура воздуха, ºС	Средняя отн. влажность воздуха, %	Средняя скорость ветра м/с
1.	Жаркая (сильный перегрев при номальной и высокой влажности)	Изолированный. Затенение, аэрация, компактное объемно-планировочное решение зданий, полное кондиционирование воздуха, побудительная вытяжная вентиляция, воздухонепроницаемость и теплозащита ограждений	40 и выше 32 и выше 25 и выше	24 и менее 25...49 50 и более	- - -
2.	Сухая жаркая (сильный перегрев при низкой влажности)	Закрытый. Затенение, защита от пыльных    ветров,    искусственное охлаждение помещений  без снижения влагосодержания, воздухонепроницаемость, теплозащита ограждений	32...39,9	24 и менее	-
3.	Теплая (перегрев)	Полуоткрытый. Затенение и аэрация, сквозное (угловое и вертикальное) проветривание квартир, лоджии и веранды, механические вентиляторы-фены, трансформация ограждений	24...27,9     20...24,9 24...31,9 28...31,9	50...74 75 и более 24 и менее 25…49	- - - -
4.	Комфортная (тепловой комфорт)	Открытый. Отсутствие кли-матозащитной функции архитектуры, типичны лоджии, веранды	12..23,9 12..23,9 12..27,9 12..19,9	24 и менее 50...74 25...49 75 и более	- - -
5.	Холодная (охлаждение)	Закрытый. Защита от ветра, ориентация на солнце, компактное объемно-планировочное решение, закрытые лестницы, шкафы для верхней одежды, центральное отопление средней мощности, вытяжная канальная вентиляция, воздухонепроницаемость и теплозащита ограждений	-35,9... + 4   -27,9... +4 19,9... + 4 -11,9... +4	-   - - -	1,9 и ниже 2...4,9 5...9,9 10 и более
6.	Суровая (сильное охлаждение)	Изолированный. Переходы между жилищем и сетью первичного обслуживания, максимальная компактность зданий, отопление большой мощности, искусственная приточная вентиляция с обогревом и увлажнением воздуха, высокие воздухонепроницаемость и теплозащита зданий, двойной тамбур, шкафы для верхней одежды	36 и ниже   - 28 и ниже -20 и ниже -12 и ниже	-   - - -	1,9 и менее 2...4,9 5...9,9 10 и более

 

Примечание: В качестве минимальной продолжительности типа погоды, определяющего режим эксплуатации жилища, принят 1 месяц.

Изменение критерия в четвертой и пятой графах таблице подчеркивает важность того или иного сочетания климатических характеристик. Например, для погоды жаркой, теплой и комфортной важно сочетание температуры воздуха с относительной влажностью, а для погоды суровой, холодной и прохладной – сочетание температуры воздуха с ветром.

Если каждый из типов погоды обозначить одной первой буквой слова: к – комфортная, т – теплая, п – прохладная, х – холодная, с – суровая, з – засушливая (сухая, жаркая), ж – жаркая, - то по осредненным климатическим данным за каждый месяц года для дня (13 ч) и ночи (7 ч) можно получить запись погоды за 12 месяцев.

 

Запись типов погоды за день и ночь по месяцам года для Москвы и Ашхабада

 

Место

Время суток

Месяцы года

I

II

II I

I V

V

V I

VI I

VII I

I X

X

X I

XII

Москва

Н Д

x x

x x

x x

x п

п к

п к

к к

п к

п к

x п

x x

x x

Ашхабад

Н Д

x п

x п

п к

п к

к т

к з

к з

к з

к т

п к

x к

x п

Примечание. Погодные метеоусловия за каждый месяц года показаны для дня (Д) и ночи (Н).

Приведенная табличная запись может быть выражена в более лаконичной форме, например: Москва – 12х 6п 6к; Ашхабад – 4х 6п 9к 3з. Такая запись показывает помесячное состояние погоды за год и дает возможность определить достаточно четкую климатологическую сущность проектируемого объекта.

После выявления таким образом погодных условий, режимов эксплуатации жилища (зданий) через типологические требования к жилищу переходят к дальнейшему анализу климата.

При анализе климата учитывают наличие и продолжительность тех или иных природно-климатических факторов. Некоторые природно-климатические факторы (поступление солнечной радиации на стены разной ориентации, температурно-радиационный комплекс и др.) учитывают при всех типах погоды, другие факторы (ветрозаносы, ветер с дождем и др.) – лишь в условиях того или иного типа погоды.

 

Природно-климатические факторы, подлежащие анализу при различных типах погоды

 

Природно-климатические факторы	Тип погоды
	Суровая	Холодная	Прохладная	Комфортная	Теплая	Жаркая сухая	Жаркая
1	2	3	4	5	6	7	8
Солнечная радиация, поступающая на стены разной ориентации	+	+	+	+	+	+	+
Температура с солнечной радиацией	+	+	+	+	+	+	+
Температура с влажностью	0	0	+	+	+	+	+
Ветер:
- температурно-ветровой режим	+	+	+	+	+	+	+
- ветроснегозаносы	+	+	0	0	0	0	0
- ветер с дождем	0	0	+	+	+	0	+
- ветер с пылью	0	0	+	+	+	+	+
Подстилающая поверхность с климатическими элементами:
- ветер и солнце	+	+	+	+	+	+	+
- рельеф и ветер	+	+	+	+	+	+	+
- застройка	+	+	+	+	+	+	+
- озеленение	0	0	+	+	+	+	+
- акватории	0	0	+	+	+	+	+

Примечание. + – факторы, подлежащие учету; 0 – факторы, не подлежащие учету.

На оценку и учет некоторых климатических характеристик в проектировании (солнечная радиация, температура, влажность, ветер и др.) уже указывалось.

Для учета других природно-климатических факторов, в частности комплексного воздействия климатических характеристик, чаще всего используют графические методы.

Так, для оценки годового комплексного воздействия в данной местности температур воздуха, влажности и ветра используют диаграммы.

                                           Месяцы   года

Годовой ход изменения климатических элементов (г. Пенза): 1 – среднемесячная температура воздуха в утренние часы (7ч); 2 – то же в полуденные часы (13 ч); 3 – среднемесячное значение относительной влажности воздуха в утренние часы (7ч); 4 – то же в полуденные часы (13 ч); 5 – среднемесячное значение скорости ветра в полуденные часы (13 ч); 6 – период летнего перегрева; 7 – период повышенной относительной влажности воздуха в утренние часы; 8 – период отрицательных температур, повышенной влажности и ветра.

Горизонтальная ось, разбитая на 12 отрезков, соответствует месяцам года. Слева вверх и вниз от нуля отложены среднемесячные значения температур, а справа вверх от нуля – значения относительной влажности. Значения скоростей ветра отсчитывают справа от нуля вниз. На полученный бланк-сетку наносят среднемесячные значения температуры и относительной влажности воздуха на 13 ч и 7 ч (t13, φ13, t7, φ7) и средние значения скорости ветра на 13 ч (u13) для каждого месяца года в виде горизонтальных отрезков.

Такой график наглядно показывает благоприятные и неблагоприятные сочетания со значениями определенных критериев, помогает принять ряд важных решений при архитектурном проектировании. Например, для условий г. Пензы нанесение на диаграмму критической линии температуры 21°С позволяет определить период и степень летнего перегрева (зона 6). Ветер со скоростью 2-3 м/с в эти месяцы благоприятен. Это положение используют при расчете ограждающих конструкций на теплоустойчивость и в целом при разработке проектов зданий и территорий с учетом защиты от перегрева. По этому графику можно определить продолжительность не отапливаемого периода и другое.

Так, заштрихованные участки характеризуют повышенную влажность (участок 7) и неблагоприятную погоду в марте и ноябре (участок 8). В эти месяцы погода неблагоприятна по трем основным климатическим параметрам: ветер при температурах, близких к нулю, и высокая влажность.

Данные диаграммы позволяют сделать вывод о характере преобладающей погоды, а следовательно, и целесообразном режиме эксплуатации жилища.

Анализ температурно-влажностного режима того или иного периода года производят тоже графическим способом.

Оценку летнего температурно-влажностного режима выполняют исходя из особенностей воздействия на человека влажности воздуха в комплексе с температурой.

На рисунке представлен график, который позволяет, в зависимости от среднемесячной температуры и относительной влажности самого жаркого месяца, дать характеристику летнему периоду года.

Используя этот график, строят рабочий график оценки температурно-влажностного режима определенной местности. Для анализа принимают только неотапливаемые месяцы года, в которых среднемесячная температура воздуха в 7 ч и 13 ч положительна (для г. Пензы апрель–октябрь). Зная средние значения температуры воздуха в 13 ч и используя график на рисунке, строят верхние 3 и нижние 4 критические значения относительной влажности для 13 ч для каждого месяца. Эти критические значения на рабочем графике ограничивают зону оптимальной влажности при положительных температурах.

 

График определения температурно-влажностной характеристики воздуха в летнее время

1 – верхнее критическое значение относительной влажности воздуха;

2 – то же нижнее; 3 – зона оптимума (комфорта)

Нанесение на этот график кривых, показывающих сезонный ход изменения фактической относительной влажности в 7 ч (кривая 1) и 13 ч (кривая 2), позволяет выявить оптимальные зоны влажности и зоны дискомфорта. Так, для г. Пензы в дневные часы (13 ч) влажность воздуха в пределах рассматриваемого периода – нормальная за исключением мая, в котором влажность воздуха ниже оптимального значения (зона Г). В ночные и утренние часы (7 ч) характерна повышенная влажность воздуха (зона В).

Графический анализ подтверждает вывод о целесообразности устройства в жилых квартирах, располагаемых на данной территории, сквозного проветривания с желательным устройством большего числа лоджий и веранд.

Оценка температурно-влажностного режима в летнее время для г. Пензы:

1 – среднемесячная относительная влажность воздуха в 7 ч; 2 – тоже, в 13 ч; 3 – верхнее критическое значение относительной влажности для 13 ч; 4 – то же, нижнее; А – зона оптимальной влажности в 7 ч; Б – то же в 13 ч; В – зона превышения влажности в 7 ч; Г – сухая зона

Анализ температурно-ветрового режима производят с использованием диаграммы. При температурах, близких 0°С, и относительной влажности воздуха более 70% любой ветер неблагоприятен для человека. При отрицательных температурах воздуха и скорости ветра более 4 м/с желательна защита пешехода от ветра, а при понижении температуры воздуха от –15 до    –35°С ветрозащита для пешехода становится обязательной. При скорости ветра более 6 м/с начинается перенос снега и песка, а при скорости более 12 м/с могут происходить разрушения зданий и сооружений. Вместе с тем, при определенных температурно-ветровых режимах ветер дает облегчение, т.е. создает комфортные условия.

Воздействие ветра и температуры воздуха на жилую среду и человека

На основе ветровых характеристик и анализа по графику намечают мероприятия, обеспечивающие надлежащие условия в зданиях и на территории застройки.

Так, для условий г. Пензы было отмечено преобладание в зимний период ветров южного направления, а по скорости – ветров северо-западного направления. Эти обстоятельства предопределяют защиту зданий от охлаждения в равной степени со всех сторон и организацию борьбы со снегопереносами преимущественно с северной стороны.

Данные розы ветров на летний период и значения графика температурно-влажностного режима позволяют определить оптимальные условия для аэрации зданий и территорий, что, в свою очередь, скажется на приемах планировки зданий и городских застроек, озеленении и других средствах благоустройства.

В практике проектирования нередки случаи, когда требуется учитывать сочетание ветра с весьма интенсивными метелями (снежными и пыльными), а в ряде случаев – со штормами. В этих случаях для выбора конкретных и эффективных мер необходимо иметь сведения об их экстремальном режиме и особенностях местного рельефа.

Ветер с дождем практически имеет место во всех климатических районах. Для учета такого воздействия определяют среднюю многолетнюю интенсивность осадков, мм/мин, в теплый период. По интенсивности осадков и скорости ветра определяют сумму осадков, приходящуюся на условную вертикальную поверхность. Если эта сумма, приведенная в частную размерность, мм/ч, составляет значение до 100 мм, то территория относится к сухой зоне, если более 200 мм – к влажной. Для каждой из таких зон разрабатывают определенные конструкции стен и, в первую очередь, конструкции стыков. Это особенно важно в крупнопанельном домостроении. Для защиты от увлажнения стен применяют их облицовку или устраивают стены-экраны.

 

Стандартные климатические условия

(ГОСТ 24813–81)

 

Модель влажности воздуха над территорией бывшего СССР

(ГОСТ 26351– 84) ОКП 007560

(Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 14 декабря 1984 г. № 4360 срок установлен  с 01.01.86).

Территория бывшего СССР имеет разные режимы влажности пограничного слоя воздуха, перечень которых в зимний и  летний сезоны  и основные критерии приведены в таблице

Режимы влажности воздуха зимой и летом и их распространение над территорией бывшего СССР.

Сезон, месяц	Режим	Значение массовой доли влаги, г/кг	Географический район	Представительные пункты
Зимний, январь	Влажный	q > 2	Черноморское и Каспийское побережье Закавказья	Сухуми, Ленкорань
			Южно-восточное побережье Каспийского моря	Гасан-Кули
	Умеренный	1 < q <2	Север и центр Европейской территории СССР	Мурманск, Москва
			Южная часть Западной Сибири, Чукотка, Камчатка	Новосибирск, Анадырь
	Сухой	q <1	Восточная Сибирь, Заполярье	Якутск, Аян (Хабаровский), о. Хейса
Летний, июль	Влажный	q > 8	Черноморское побережье Закавказья	Сухуми
			Южно-восточное побережье Каспийского моря	Гасан-Кули
			Приморский край	Владивосток
	Умеренный	5 < q <8	Центр и юг Европейской территории СССР	Калининград, Москва
			Юг Западной и Восточной Сибири	Якутск, Петропаловск-Камчатский
	Сухой	q <5	Заполярье	О. Хейса, м. Шалаурова

Каждый режим представлен определенными представительными пунктами, координаты и высоты над уровнем моря которых указаны в таблице.

Представлены пункты по влажности, их координаты и высоты над уровнем моря на территории бывшего Советского Союза

Наименование представительных пунктов	Широта северная	Долгота восточная	Высота над уровнем моря, м
Аян (Хабаровский)	56º27´	138º09´	10
Анадырь	64º47´	177º34´	0
Владивосток	43º07´	131º34´	90
Гасан-Кули	37º28´	53º58´	–20
Калининград	54º42´	20º37´	20
Ленкорань	38º44´	48º50´	–10
Москва	55º45´	37º34´	190
Мурманск	68º58´	33º03´	60

  

Нормальная температура

(ГОСТ 9249-59)

1. Для мер и измерительных приборов устанавливается единая температура, называемая нормальной, при которой погрешности мер и измерительных приборов не должны превышать допустимых значений, если другие влияющие величины имеют установленные для них нормальные значения.

2. Нормальная температура устанавливается равной 20º.

 

Нижние значения температуры воздуха на территории бывшего СССР

(данные Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова)

(ГОСТ 15150–69) 

Район (исполнение изделий)	Абсолютный минимум температуры (повторяемость 1 раз в 70-80 лет в течение 6 ч), ºC	Средняя из абсолютных годовых минимумов (повторяемость 1 раз в 1-2 года в течение 6 ч), ºC	Средние температуры в наиболее холодный период, ºC (повторяемость 1 раз в 5 лет), подряд в течение
			суток (24 ч)	трех суток (72 ч)	пяти суток (120 ч)
ХЛ	–70 и ниже	–60	–55	–53	–50
У	–55	–45	–40	–37	–35

 

 

Ветро-холодовой индекс

Классы условий труда по показателю температуры воздуха
(ºC, нижняя граница) для открытых территорий  в холодный период года
и в холодных  (не отапливаемых) помещениях

 

Климатическая зона	Теплоизоляция одежды, ºC Вт/м	Класс условий труда
		Допустимый	Вредный				Опасный (экстрем.)
			1 степени	2 степени	3 степени	4 степени
		2	3,1	3,2	3,3	3,4	4
I А	0,71	– 30	– 36	– 38,5	– 40,8	– 60	< – 60,0
I Б	0,82	– 38	– 46,2	– 48,9	– 54,4	– 70	< – 70,0
II	0,61	– 23	– 29,4	– 31,5	– 35,7	– 48	< –  48,0
III	0,51	– 15,9	– 21,3	– 23	– 26	– 37	< –  37,0

 

Интенсивность и продолжительность
в  районах с умеренным и холодным климатом

(ГОСТ 15150-69)

Интенсивность дождя, мм/мин	Продолжительность дождя
3	5 мин подряд (1 – 2 раза в 1 – 2 года)
1,5	1 ч подряд
0,5	5 ч подряд