În natură, o persoană găsește aproape întotdeauna un alt element vizual care este nou pentru ochi, pe care se poate „zăbovi” pentru o scurtă perioadă de timp până la următoarea sacadare (elementele vizuale sunt situate destul de dens și, după cum am menționat mai devreme, diferă de fiecare alte). În oraș, în prezența unor câmpuri omogene mari pentru ochi, nu există următorul obiect vizual. Drept urmare, creierul uman nu primește informațiile necesare, pot apărea senzații neplăcute. Prin urmare, câmpurile omogene sunt neplăcute pentru ochi. Câmpurile vizuale sunt „agresive” atunci când pe suprafața luată în considerare (pereți, trotuar, podea, tapet, țesătură etc.) există multe elemente identice care se repetă (ferestre, gresie, cusături, modele etc.). După fiecare saccade, ochiul vede același element care a fost deja luat în considerare, care afectează negativ starea sistemului nervos și sănătatea umană.

Această explicație nu este pe deplin justificată. Deci, în natură există spații mari omogene (suprafața unui lac liniștit, cerul, un deșert etc.) fără niciun detaliu, percepute de ochi destul de pozitiv. La fel sunt percepuți zgârie-nori acoperiți cu sticlă colorată care nu au detalii pe fațade (un uriaș cristal colorat).

Fizica arhitecturii nu răspunde încă la unele întrebări de actualitate legate de știința luminii: despre dimensiunile percepute pozitiv din punct de vedere ecologic ale spațiilor, clădirilor, orașelor; despre formele spațiilor și clădirilor; despre preferințele în stiluri arhitecturale, detalii, finisaje. Se poate observa că, în primul rând, formele curbilinii spațiale sunt frumoase și acceptabile pentru oameni (o linie ondulată este o linie de frumusețe) și, în al doilea rând, este necesar să se lupte pentru o diversitate similară cu biodiversitatea din natură (diversitatea arhitecturală a dimensiunilor, formelor). , detalii, culori, ținând cont de asemănarea cu natura), și în al treilea rând, este de dorit ca dimensiunile clădirilor să corespundă dimensiunilor componentelor peisajului (în primul rând copaci) și corpului uman.

Natura vie nu respectă legile simetriei. Jumătățile stânga și dreaptă aparent simetrice ale feței și corpului, picioarelor, brațelor și, de asemenea, aripile animalelor sunt de fapt asimetrice. Se poate presupune că, de asemenea, clădirile și structurile nu trebuie să fie absolut simetrice. Un rol important în pozitivitatea sau, dimpotrivă, negativitatea percepției vizuale a clădirilor și structurilor îl joacă caracteristicile individuale ale oamenilor. Se știe că unor arhitecți le plac zgârie-norii, piețe uriașe, străzi largi cu șuvițe de mașini etc. Aceasta este una dintre manifestările diversității.

Agresiv pentru o persoană poate fi considerat preliminar orice câmpuri care diferă de cele familiare simțurilor sale (de exemplu, câmpuri vizuale monotone, zgomote puternice și ascuțite și mirosuri dăunătoare etc.). Influențele agresive ale sunetului și mirosului cu contactul constant cu organele auzului și mirosului pot provoca stări dureroase. După cum a menționat N. F. Reimers, o persoană este din punct de vedere istoric mai adaptată la viața din zonele rurale, astfel încât mediul urban provoacă stres în el.

Din cele mai vechi timpuri, oamenii s-au străduit să creeze un mediu senzorial plăcut în clădiri. Așadar, sunt cunoscute „cărămizi de miere”, „ghips de tămâie”, „coloane muzicale”. În partea centrală a insulei Sri Lanka există un templu construit cu mai bine de cinci secole în urmă. Argila pentru cărămizi era amestecată cu miere de la albinele sălbatice, care erau numeroase pe insulă. După o lungă uscare sub soarele tropical fierbinte, „cărămizile de miere” au devenit foarte rezistente și și-au păstrat aroma mult timp. Pentru a crea o aromă plăcută în secolul al XII-lea. în orașul marocan Koutoubia, în timpul construcției unui turn, la mortarul de lut și ipsos au fost adăugate aproximativ o mie de butoaie de tămâie, al cărui miros se simte și acum. În moscheea orașului indian Karid, numită moscheea mirosurilor, constructorii medievali au amestecat 3.500 kg de șofran în mortarul de ipsos. În India, coloanele de granit din templele antice ale lui Vital, Mahshwar și altele cântă și ele: dacă sunt lovite cu palma, scot un sunet care amintește de sunetul instrumentelor de suflat. Meșterii, lovind coloanele cu palmele și degetele, extrag melodii. Pentru a crea astfel de coloane, fundațiile poroase au fost realizate din plăci de lut copt și gresie.

Mediul orașelor moderne este adesea agresiv pentru oameni. Poate că mecanismul agresivității sale este următorul: în creierul uman, sub influența mediului natural și a condițiilor de viață vechi de secole anterioare, s-a dezvoltat o experiență personală (mediul personal) care îi determină structura comportamentului și starea biopsihologică; a fost creată o imagine asemănătoare naturii a mediului, componentele acestuia (locuri de aşezare, case, străzi), corespunzătoare acestei experienţe anterioare. Noile influențe senzoriale nu corespund acestei experiențe și creează tensiune în starea psiho-fiziologică: mediul agresiv modern necesită crearea unei noi imagini a orașului, a unei noi structuri de comportament. Dar experiența anterioară a luat contur într-o lungă dezvoltare istorică și nu poate fi înlocuită rapid de alta; durează foarte mult.

Manualul discută bazele teoretice pentru formarea unui mediu confortabil de culoare deschisă, termic și acustic în orașe și clădiri. Sunt evidențiate metode de raționalizare, calcul și proiectare a anvelopelor clădirilor, iluminatul, izolația, protecția solară, schema de culori, acustica, izolarea fonică a clădirilor și combaterea zgomotului urban și industrial. Pentru studenții universităților și facultăților de arhitectură.

Prefaţă.5

Introducere. Subiectul și locul fizicii arhitecturale în metoda creativă a unui arhitect... 7

Partea I. Climatologie arhitecturală. . 12

Capitolul 1. Clima și arhitectura...12

Capitolul 2. Analiza climei.15

Partea a II-a. Luminologie arhitecturală..46

capitolul 3

3.1. Lumină, viziune și arhitectură...46

3.2. Mărimi de bază, unități și legi... 63

Capitolul 4. Iluminat arhitectural...71

4.1. Sisteme de iluminat natural pentru spații..73

4.2. climat ușor. 87

4.3. Caracteristicile cantitative şi calitative ale iluminatului.96

4.4. Raționalizarea iluminatului natural al spațiilor.99

4.5. Calculul iluminatului natural al incintelor.110

4.6. Teoria optică a câmpului de lumină naturală..121

4.7. Surse de lumină artificială și dispozitive de iluminat... 129

4.8. Reglementarea şi proiectarea iluminatului artificial.158

4.9. Iluminarea camerei combinată.173

4.10. Raţionalizarea şi proiectarea iluminatului urban..177

4.11. Modelarea iluminatului arhitectural. 196

Capitolul 5. Izolarea și protecția solară în arhitectură.205

5.1. Concepte de bază...205

5.2. Reglementarea și proiectarea izolației clădirilor.209

5.3. Protecția solară și atenuarea luminii în orașe și clădiri..219

5.4. Modelarea insolației. 238

5.5. Eficiența economică a raționalizării prin insolație

Si protectie solara.242

Capitolul 6. Știința culorii arhitecturale. . 244

6.1. Concepte de bază...244

6.2. Organizarea culorilor. Sistem colorimetric MCO... 254

6.3. Reproducerea culorilor...258

6.4. Raționare și design de culoare.. 266

Partea a III-a. Acustica arhitecturala 286

Capitolul 7

7.1. Concepte de bază...286

7.2. Sunetul și auzul.292

7.3. Legile de bază ale propagării sunetului și a zgomotului. 297

Capitolul 8

8.1. Sursele de zgomot şi caracteristicile acestora.304

8.2. Reglementarea zgomotului și izolației fonice a gardurilor..313

8.3. Proiectare de protecție fonică și izolare fonică.321

8.4. Modelare protecţie fonică şi izolare fonică.364

8.5. Eficiența tehnică și economică a măsurilor de protecție fonică și izolare fonică. . . 366

Capitolul 9

9.1. Principalele caracteristici acustice ale sălilor.371

9.2. Evaluarea calităţii acustice a sălilor.378

9.3. Principii generale de proiectare acustică a halelor.384

9.4. Săli pentru programe de discurs. 398

9.5. Săli pentru programe muzicale..404

9.6. Săli cu o combinație de programe de vorbire și muzică..411

9.7. Modelarea acusticii sălilor. . 418

9.8. Sisteme de sonorizare de sală..425

Aplicatii..430

Index de subiect.438

CUVÂNT ÎNAINTE

Sub acest titlu apare pentru prima dată manualul de fizică arhitecturală și este o dezvoltare a manualului „Fundamentals of Building Physics”, apărut în 1975 de prof. N. M. Gusev, fondatorul Departamentului de Fizica Construcțiilor al Institutului de Arhitectură din Moscova.

Noul nume al manualului și al departamentului nu este întâmplător. Urgența problemei ecologizării arhitecturii moderne este acum recunoscută în întreaga lume, iar din moment ce lumina, culoarea, clima și sunetul sunt principalii factori care formează confortul mediului artificial (arhitectura) care se încadrează în mediul natural (natura) , această problemă este de mare importanță pentru dezvoltarea unei etape calitativ noi în construcția capitală și urbanizarea în masă.

Prin urmare, este firească și nevoia de ecologizare a învățământului superior de arhitectură. În esență, fizica arhitecturală este a doua parte a noii discipline pe care arhitectul modern trebuie să o studieze - „Ecologia arhitecturală”. Prima parte a acestei discipline - „Managementul naturii arhitecturale” („Protecția mediului”) include elementele de bază ale protecției naturii însuflețite și neînsuflețite de impactul asupra acesteia al activității umane urbane, care acum a căpătat un caracter global, ceea ce provoacă îngrijorare acută. în întreaga lume.

Fizica arhitecturii studiază bazele teoretice și metodele practice de formare a arhitecturii sub influența luminii solare și a luminii artificiale, a culorii, a căldurii, a mișcării aerului și a sunetului, precum și natura percepției lor de către o persoană cu o evaluare a sociologic, igienic. și factori economici.

În plus, această știință este fundamentul pe care se bazează cele mai importante prevederi ale documentelor principale ale clădirii - SNiP-urile, care reglementează confortul, densitatea și economia dezvoltării.

Fizica arhitecturală ca parte a ecologiei arhitecturale (iar acum una dintre cele mai importante și obligatorii părți ale proiectului este secțiunea ecologică) ajută direct la determinarea calității proiectului în toate etapele (și, în consecință, a calității arhitecturii) conform câteva grupe principale de criterii¹: 1) confortul spațiilor urbane și interioarelor clădirilor și funcționalitatea acestora; 2) fiabilitatea (durabilitatea) structurilor; 3) expresivitate (compoziție, imagine lumină-color, scară, plasticitate etc.); 4) eficienta economica (mai ales in constructii industriale).

Toate aceste criterii sunt în mare parte predeterminate în timpul proiectării prin luarea în considerare profesională a parametrilor luminii, climatici și acustici ai mediului și elementelor clădirilor.

În consecință, fizica arhitecturii are cele mai directe legături cu disciplinele majore - „Proiectare arhitecturală”, „Teoria, Istoria și Critica Arhitecturii” și „Proiecte arhitecturale”, precum și cu sistemul de examinare de stat a proiectelor. Fizica arhitecturii se află la intersecția unor științe precum astronomia, meteorologia și climatologia, iar din moment ce arhitectura servește la asigurarea vieții umane și reprezintă principalele fonduri materiale și culturale ale oricărei țări, această știință este strâns legată de igiena, estetica, psihologia, sociologia și economie.

Conținutul manualului corespunde nivelului actual de dezvoltare a acestei științe și ține cont de mulți ani de experiență în predarea acesteia la Institutul de Arhitectură din Moscova, discuțiile purtate în ultimii ani în publicațiile științifice din țara noastră și din străinătate, reglementările guvernamentale privind mediul înconjurător. și probleme de urbanism și programe ale Academiei Ruse de Științe privind cercetarea biosferei și a mediului.

Fiecare dintre părțile principale ale manualului oferă exemple de proiectare a unui mediu confortabil din practica arhitecturală și urbană națională și străină.

Studierea cursului este însoțită de implementarea de către studenți a lucrărilor de cercetare educațională legate de proiectarea arhitecturală a orașelor și clădirilor. Pentru adaptarea lucrării de proiectare la condițiile reale ale muncii de creație a arhitectului, manualul conține materiale grafice, tabelare și de referință.

Secțiunile principale ale manualului sunt completate cu liste de literatură, cu ajutorul cărora studenții și absolvenții își pot extinde cunoștințele și stăpânesc metodele de lucru de cercetare în fizica arhitecturii.

Manualul folosește reglementările actuale și rezultatele celor mai recente cercetări ale oamenilor de știință autohtoni și străini în domeniul arhitecturii, urbanismului, fizicii arhitecturale și ecologiei.

Prefața, introducerea și capitolele 3 și 5 au fost scrise de N.V. Obolensky, capitolele 1 și 2 - V.K. Litskevici, capitolul 4 - N.V. Obolensky și N.I. Shchepetkov, capitolul 6 - I.V. Migalina, capitolele 7 si 8 - A.G. Osipov, capitolul 9 -L. I. Makrinenko.

¹ Prin analogie cu criteriile lui Vitruvius „utilitate, putere, frumusețe” (de observat că până și Vitruvius vorbește despre frumusețea clădirii numai după utilitate și putere).

Pentru a descărca o carte. Cartea este publicată în scopuri științifice și educaționale.

Este imposibil de înțeles prin știința arhitecturală doar frumusețea și eleganța formelor, proporțiilor și liniilor, cercetarea istoriei artei asupra tiparelor relațiilor compoziționale, disputele despre esența tectonică a formelor și istoria creării capodoperelor arhitecturale, care au devenit astfel. tocmai pentru că creatorii lor au înțeles că expresivitatea arhitecturii depinde de mediul natural.
dr., arhitect N.V. Obolensky
Calitățile operaționale ale clădirilor și ale spațiilor individuale sunt determinate nu numai de dimensiunea acestora, calitatea finisajului etc. Un factor important este gradul de protecție împotriva influențelor externe, cum ar fi frigul sau căldura excesivă, precipitațiile, zgomotul. Spațiile ar trebui să fie expuse (sau să nu fie expuse) pentru un anumit timp la lumina directă a soarelui, să aibă o iluminare suficientă și un climat acustic favorabil. Luarea în considerare corectă a acestor factori asigură o astfel de stare a mediului artificial al vieții, care este percepută de o persoană ca fiind confortabilă.
Aceste probleme sunt luate în considerare de fizica clădirilor, care include mai multe domenii. Principalele sunt ingineria termică a clădirilor(transferul de căldură în structurile închise, permeabilitatea acestora la vapori și aer, condițiile de temperatură și umiditate ale incintei), iluminatul clădirii(iluminat natural și artificial al spațiilor, izolație și radiații solare), acustica clădirii(izolare fonica si acustica incaperii). Cunoașterea acestor aspecte permite arhitectului să aleagă corect tipul structurii de închidere, numărul și dimensiunea deschiderilor, orientarea clădirii către punctele cardinale, forma auditoriului, să ofere măsuri de protecție împotriva zgomotului etc.

Conceptul de climatologie a clădirii

Teritoriul Rusiei este caracterizat de o varietate de condiții naturale și climatice. Întregul teritoriu al fostei URSS pentru construcție este împărțit în 4 regiuni climatice (I - IV), fiecare având mai multe subregiuni. Caracteristicile generale ale acestora sunt date în SNiP 2.01.01-82 „Climatologie și geofizică a construcțiilor”, precum și în SNiP 2.01.07-85 „Încărcări și impacturi”.
Cele mai severe condiții climatice sunt în regiunea I (70% din teritoriul URSS - nordul și nord-estul Siberiei și partea europeană a țării, Uralii, teritoriile continentale și părțile de coastă ale Oceanului Arctic și mărilor de nord). Se caracterizează printr-o perioadă lungă de frig (7-9 luni pe an) cu temperaturi scăzute (până la –50, –60°C), vânturi puternice în subregiunile de coastă, furtuni de zăpadă, noapte polară lungă (la nord de Cercul Polar). ), solurile permafrost. Aceasta determină regimul de viață „închis” al populației cu o ședere mai lungă în incintă decât în ​​alte zone, un grad mai mare de izolare a clădirilor de efectele mediului exterior.
Regiunile climatice II și III (banda mijlocie) se caracterizează printr-un climat temperat cu perioade aproximativ egale reci și calde cu temperaturi moderate pozitive și negative și alți indicatori climatici. Acestea sunt cele mai populate părți ale țării. Modul de viață aici este mai „deschis”. Adulții și copiii în toate anotimpurile pot fi în afara clădirilor pentru o lungă perioadă de timp.
Regiunile sudice (IV și parțial III) se caracterizează printr-o perioadă lungă de căldură (până la 9 luni pe an), temperaturi pozitive ridicate de vară și diverse caracteristici microclimatice ale subdistrictelor: teritorii de coastă, stepă fierbinte și semi-deșertice cu furtuni de nisip, subtropicale umede și calde, munți etc. d. Aici populația folosește pe scară largă diverse spații de vară, curți. Pentru clădiri este esențială protecția împotriva supraîncălzirii prin radiația solară, schimbări bruște de temperatură zilnică, umiditate excesivă etc.
Cele mai importante componente ale climei pe care trebuie să le cunoașteți înainte de a începe proiectarea sunt datele privind următorii factori naturali și climatici:
Radiația solară directă și difuză- factorii principali sunt efectele bactericide și de temperatură. Aceste date sunt luate în considerare:

• atunci când alegeți locația și orientarea clădirii pe șantier, permițându-vă să determinați durata și intensitatea izolației spațiilor în diferite perioade ale anului, precum și gradul de izolație a zonelor adiacente;
• atunci când se calculează pereții și acoperirile clădirilor pentru rezistența la căldură în lunile fierbinți de vară;
• atunci când alegeți măsuri arhitecturale, de planificare și de protecție solară constructivă care elimină supraîncălzirea spațiilor în lunile de vară;
• la alegerea sistemelor de ventilație și aer condiționat.

radiații ultraviolete- factorul principal este efectul bactericid. Luat in considerare:

• la proiectarea fotorium-urilor - spații în care se creează surse de radiații ultraviolete pe termen scurt, ceea ce este necesar în zona de nord și când oamenii stau mult timp în camere cu lumină naturală insuficientă;
• la alegerea modelelor de ferestre și felinare, la calcularea iradierii ultraviolete naturale care pătrunde în spațiile clădirilor medicale, instituțiilor pentru copii etc.;
• atunci când alegeți placarea fațadei și decorarea interioară, care cresc saturația încăperilor cu radiații ultraviolete directe, difuze și reflectate.

Iluminat natural exterior- ia în considerare:

• atunci când alegeți tipurile, dimensiunile și locația ferestrelor și felinarelor în conformitate cu cerințele capitolului SNiP „Iluminat natural și artificial”;
• la determinarea timpului de utilizare a luminii naturale în incintă, ceea ce permite în unele cazuri motivarea respingerii luminii naturale (sala de audiență, camera de utilitate);
• la alegerea tipului de iluminat (natural, artificial sau combinat), proiectarea instalatiilor de lumina artificiala (imitarea luminii naturale din punct de vedere al luminozitatii si spectrului).

Temperatura și umiditatea aerului exterior. Sunt utilizate date privind dinamica lor anuală:

• atunci când alegeți o soluție de amenajare a spațiului pentru o clădire (în zonele reci, este de preferat un aspect și o dezvoltare mai compactă);
• la alegerea și calcularea elementelor structurilor de închidere (pereți, acoperiri, deschideri de umplere) în funcție de cerințele termice;
• la calcularea sistemelor de încălzire, ventilație și aer condiționat;
• în calculul rezistenţei structurilor pentru efectele temperaturii.

Direcția, viteza și presiunea vântului dominant a lua în considerare:

• atunci când clădirea este amplasată pe șantier pentru a elimina răcirea intensivă a spațiilor din cauza permeabilității la aer a pereților și ferestrelor;
• la determinarea designului și amplasării ferestrelor și lucarnelor, care de obicei au permeabilitate crescută la aer;
• la calcularea aerării spațiilor și teritoriilor;
• în calculele de rezistență ale structurilor de construcție.

Viteza vântului este definită ca componenta orizontală a vitezei medii a fluxului de aer la o înălțime de 10-15 m de sol. La proiectarea structurilor înalte, trebuie luată în considerare o creștere a vitezei vântului cu înălțimea.
Direcția vântului este determinată de partea orizontului din care se deplasează fluxul de aer.
Viteza medie a vântului în direcțiile orizontului și frecvența direcțiilor vântului în (%) sunt principalele caracteristici ale vântului în zona de dezvoltare. În procesul de proiectare, o reprezentare grafică a caracteristicilor vântului este adesea folosită sub forma unei diagrame speciale - o „roza vânturilor”, care oferă date despre frecvența și viteza vântului într-o anumită zonă pentru o anumită perioadă.
Cantitatea de precipitații vara și iarna. Aceste date sunt necesare:

• la proiectarea amplasării clădirii pe șantier, pentru a elimina formarea mare de zăpadă pe teritoriu și pe acoperiș;
• la alegerea formei și amplasării felinarelor care nu contribuie la reținerea zăpezii pe acoperiș;
• la proiectarea cornișelor și jgheaburilor pentru îndepărtarea rapidă a apei de furtună și de topire;
• atunci când dezvoltați modalități de îndepărtare a zăpezii de pe acoperiș;
• atunci când alegeți placarea fațadei clădirii, umplerea deschiderilor, ținând cont de rezistența la apă a acestora (în Primorye din Orientul Îndepărtat, cantitatea de precipitații care se încadrează pe suprafețe verticale poate fi de 3 ori mai mare decât cea care cad pe suprafețe orizontale - "oblică" ploi);
• în calculele de rezistenţă ale structurilor. Densitatea zăpezii (140-360 kg/m3) depinde de înălțimea stratului de zăpadă, de durata apariției acesteia, de viteza vântului și de temperatura aerului. Perioadele de timp cu temperaturi pozitive ale aerului cresc semnificativ densitatea.

Datele privind principalii factori climatici sunt determinate prin prelucrarea măsurătorilor pe termen lung ale stațiilor meteo pe baza metodelor statisticii matematice.

Inginerie termică în construcții

Starea optimă a mediului aerian al incintei din punct de vedere al temperaturii, umidității și curățeniei este asigurată printr-un set de măsuri: amplasarea clădirii în dezvoltare, conformitatea soluției sale de amenajare a spațiului cu condițiile naturale și climatice, încălzire. , sisteme de ventilație și aer condiționat și alegerea designului gardurilor exterioare care asigură protecția termică necesară a incintei. Acesta din urmă este realizat prin metode de inginerie termică a clădirii.
Ingineria termică a clădirilor se bazează pe teoria generală a proceselor de transfer de căldură și de transfer de masă. Structurile de închidere exterioare sunt considerate în aceste procese ca sisteme deschise care fac schimb de energie termică (schimb de căldură) și materie (schimb de umiditate și aer) cu mediul extern.
La proiectarea clădirilor, sunt rezolvate următoarele sarcini de inginerie termică:

• Asigurarea nivelului necesar de protectie termica a structurilor exterioare de inchidere iarna.
• Asigurarea unui nivel de temperatură pe suprafața interioară a gardului care să nu permită formarea condensului.
• Asigurarea rezistentei la caldura a gardului in lunile de vara.
• Crearea unui regim de umiditate de uscare pentru gardurile exterioare.
• Limitarea permeabilității la aer a anvelopelor clădirilor.

Transfer de căldură în anvelopele clădirii

O condiție necesară pentru transferul de căldură în orice mediu este diferența de temperatură în diferite puncte ale mediului. În acest caz, energia termică este distribuită din punctele cu o temperatură mai mare către punctele cu una mai scăzută. Structurile de închidere exterioare separă mediile cu temperaturi diferite, ceea ce determină procese de transfer de căldură în ele.
Există trei tipuri de transfer de căldură: conducție, convecție și radiație. Deoarece majoritatea materialelor de construcție sunt corpuri capilare-poroase, toate tipurile de transfer de căldură sunt posibile în ele. Cu toate acestea, în calculele practice, se crede de obicei că transferul de căldură în interiorul materialelor de construcție are loc în conformitate cu legile conductivității termice. Transferul de căldură prin convecție și radiație are loc în golurile de aer și la suprafețele structurilor de la limitele cu aerul exterior și interior.
În calculele de inginerie termică, se obișnuiește să se facă distincția între structurile de închidere omogene (monostrat) și stratificate (multistrat), constând, respectiv, dintr-unul sau mai multe straturi plate omogene situate perpendicular pe direcția fluxului de căldură (de obicei paralel cu suprafețele exterioare și interioare ale structurii), precum și structuri eterogene care au caracteristici diferite de conductivitate termică pe zona gardului.

Condiții staționare de transfer de căldură (flux de căldură unidimensional)

Conductibilitatea termică a materialelor

Printr-o structură plană și suficient de extinsă (astfel încât efectele de margine să poată fi neglijate), fluxul de căldură trece perpendicular pe suprafața sa în direcția de la o temperatură mai mare la una mai joasă.

Materialele de construcție constau dintr-o fază solidă, precum și pori și capilare care sunt umplute cu aer, vapori de apă sau lichid. Raportul și natura acestor elemente determină conductivitatea termică a materialului.
În metale, conductivitatea termică este ridicată, deoarece este determinată de fluxul de electroni. Cu cât conductivitatea electrică este mai mare, cu atât conductivitatea termică este mai mare.
Conductivitatea termică a materialelor din piatră se datorează vibrațiilor termice ale structurii. Cu cât atomii acestei structuri sunt mai grei și mai slabi sunt interconectați, cu atât conductivitatea termică este mai mică. Pietrele cu structură cristalină sunt mai conductoare termic decât cele vitroase.
Coeficientul de conductivitate termică al materialelor capilar-poroase depinde de densitatea (porozitatea) medie a acestora și de starea de umiditate. În acest caz, dimensiunea medie a porilor și natura lor (deschiși, comunicanți sau închisi) joacă, de asemenea, un rol. Materialele poroase cu pori închiși de dimensiuni mici (1 mm) au o conductivitate termică mai mică. Odată cu creșterea conținutului de umiditate al materialului, conductivitatea sa termică crește. Acest lucru se observă mai ales iarna, când apa conținută în pori îngheață.
Modificările coeficienților de conductivitate termică a materialelor de construcție cu o modificare a conținutului de umiditate sunt atât de semnificative încât valorile lor sunt stabilite în funcție de caracteristicile de umiditate ale climei și de condițiile de umiditate ale incintei. SNiP distinge 3 zone de umiditate (umedă, normală și uscată) și 4 condiții de umiditate ale incintei:

În funcție de combinația dintre zona de umiditate și regimul de umiditate al incintei, se atribuie condițiile de funcționare ale structurilor de închidere (A sau B), în funcție de care sunt selectați coeficienții de conductivitate termică.
Materialele utilizate pentru straturile termoizolante ale structurilor de închidere ar trebui, de regulă, să aibă un coeficient de conductivitate termică în stare uscată nu mai mare de 0,3 W/m×°C.

Caracteristici ale calculului de inginerie termică a structurilor de închidere eterogene

Anvelopele clădirilor reale sunt de obicei eterogene în ceea ce privește ingineria termică, deoarece au deschideri, colțuri, îmbinări și incluziuni conductoare de căldură.
De exemplu, temperatura din colțul exterior al peretelui este semnificativ (cu 4-7 °C) mai mică decât temperatura suprafeței interioare a secțiunii de perete îndepărtată de colț. Acest lucru se datorează faptului că aria de absorbție a căldurii este mult mai mică decât aria de transfer de căldură, pe de o parte, și o scădere a coeficientului de absorbție a căldurii (datorită scăderii transferului de căldură radiantă și slăbirii curenților de aer de convecție) pe alte. O astfel de scădere a temperaturii poate duce la umiditate în colțuri. Pentru a preveni acest lucru, este necesară izolarea suplimentară sau plasarea în colțurile colțurilor de încălzire.
Temperatura în astfel de zone variază nu numai de-a lungul grosimii structurii, ci și de-a lungul lungimii sau înălțimii acesteia, adică modificarea nu este unidimensională. Cu un flux de căldură constant, distribuția temperaturii în astfel de locuri este determinată prin rezolvarea ecuației de conducere diferențială a căldurii (ecuația Laplace)

Transfer de căldură în condiții non-staționare

Calculele prezentate mai devreme se bazează pe constanța temperaturilor pe părțile exterioare și interioare ale gardului, drept urmare un flux de căldură constant trece prin acesta. În condiții reale, acest lucru este rar observat. Există fluctuații constante ale temperaturii aerului exterior, temperatura din încăpere se modifică (în special în clădirile cu încălzire intermitentă), vara suprafața exterioară este și ea încălzită din cauza radiațiilor solare. Toate acestea introduc erori în calculele termofizice în condiții de echilibru. Prin urmare, în unele cazuri, este necesar să se efectueze calcule în condiții de transfer de căldură nestaționare.

Rezistența la căldură a structurilor de închidere

Calitățile de ecranare termică ale structurilor închise operate în zone calde (cu o temperatură medie lunară) sunt evaluate prin rezistența la căldură. Această proprietate a structurii este de a menține, cu fluctuații ale fluxului de căldură, o constantă relativă a temperaturii pe suprafața orientată spre încăpere. Aceasta este una dintre condițiile pentru confortul șederii unei persoane în cameră.

O evaluare cantitativă a stabilității termice se realizează prin atenuare în proiectarea fluctuațiilor de temperatură. Valoarea atenuării este calculată ca raport dintre amplitudinea fluctuațiilor de temperatură de pe suprafața care percepe direct efectul temperaturii și amplitudinea de pe suprafața opusă.

Permeabilitatea la aer a gardurilor

O altă proprietate care caracterizează proprietățile termice ale structurii este permeabilitatea acesteia la aer. Penetrarea (filtrarea) aerului prin gard are loc din cauza diferenței de presiune a aerului cald și rece (presiunea termică), precum și ca urmare a presiunii vântului.
Se caracterizează respirabilitatea materialelor coeficient de permeabilitate la aer, care definește cantitatea de aer în kg care trece prin 1 m2 de material de 1 m grosime într-o unitate de timp la o diferență de presiune de 1 Pa - i [kg/m×h×Pa].

Regimul de umiditate al structurilor de împrejmuire

Odată cu creșterea conținutului de umiditate al materialelor, conductivitatea lor termică crește. Acest lucru duce la o scădere a rezistenței la transferul de căldură a structurilor de închidere. Pentru a-și păstra proprietățile de protecție termică, trebuie luate măsuri pentru a preveni posibila umiditate.
În general, creșterea umidității structurilor este nedorită din multe motive. Din punct de vedere igienic Structurile umede sunt o sursă de umiditate crescută în incintă, care afectează negativ bunăstarea oamenilor. Materialele umede oferă un mediu favorabil dezvoltării microorganismelor, care provoacă o serie de boli. Din punct de vedere tehnic din vedere, materialele umede sunt distruse rapid din cauza expansiunii umidității în timpul înghețului în pori și capilare, coroziunii (oxidarea metalului, levigarea varului din soluții), proceselor biologice.

Cauzele umidității în structuri

Umiditatea de construcție datorită proceselor umede în producția de structuri de construcții (zidărie pe mortare, tratament termic și umiditate al produselor din beton armat). În structurile proiectate corespunzător, această umiditate este stabilită în limite acceptabile în primii ani de funcționare a clădirii.
umiditatea solului pătrunde în structură ca urmare a aspirației capilare în caz de încălcare a hidroizolației. În funcție de structura materialului, umiditatea capilară se poate ridica la o înălțime de 2,5-10 m.
umiditatea atmosferică sub formă de ploi înclinate cu vânt sau îngheț care căde pe suprafața exterioară, umezește structura la o adâncime de câțiva centimetri.
Umiditate operațională umezește părțile pereților adiacente podelei la spălarea podelelor, la vărsarea de lichide tehnologice.
Ultimele trei tipuri de amortizare a structurilor pot fi eliminate sau reduse drastic prin măsuri constructive.
Umiditate higroscopică- o consecință a proprietății de sorbție a materialelor capilar-poroase de a absorbi umiditatea din aer (higroscopicitate). Gradul de umezire higroscopică este predeterminat de condițiile de temperatură și umiditate ale mediului. Pentru structurile de închidere operate în medii agresive, higroscopicitatea materialelor crește de 4-5 ori datorită creșterii conținutului de compuși solubili în apă.
umiditatea de condensare Este cauzată de abaterile parametrilor de temperatură și umiditate ai aerului din interior și este cel mai adesea cauza îmbinării cu apă a structurii. Condensul de umezeală poate apărea atât pe suprafața structurii, cât și în grosimea acesteia în timpul difuzării vaporilor de apă.
Umiditatea higroscopică și de condensare poate fi stabilizată prin proiectarea rațională a gardului pe baza calculelor de inginerie termică.

Umiditatea absolută și relativă a aerului

Aerul atmosferic conține întotdeauna umiditate sub formă de vapori. Se numește cantitatea de umiditate în grame conținută în 1 m3 de aer umiditate absolută f [g/m3]. Pentru calcule, este mai convenabil să se estimeze cantitatea de vapori de apă în unități de presiune. În acest scop, presiunea parțială a vaporilor de apă e [Pa] sau [mm. rt. Art.], numit presiunea efectivă a vaporilor de apă.
Elasticitatea reală crește odată cu creșterea umidității absolute a aerului, dar nu poate crește la infinit. La o anumită temperatură și presiune barometrică a aerului, limita absolută de umiditate aer F [g/m3], corespunzătoare saturației complete a aerului cu vapori de apă. Umiditatea suplimentară în aceleași condiții nu poate crește. Această valoare corespunde presiunea maximă a vaporilor de apă E [Pa] sau [mm. rt. Art.], numită și presiunea de saturație a vaporilor de apă.
Pe măsură ce temperatura aerului crește, valorile limită pentru umiditate (E și F) cresc, prin urmare, umiditatea absolută f și presiunea parțială e nu dau o idee despre gradul de saturație a aerului cu umiditate dacă temperatura acestuia este nu este indicat.

Umiditatea relativă definește:

• intensitatea evaporării umidității de pe suprafețele umede (în special, de pe suprafața corpului uman);
• procesul de absorbție a umidității de către materialele de construcție (procesul de absorbție);
• procesul de condensare a umidității în aer și pe suprafața structurilor.

Pe măsură ce temperatura aerului cu un anumit conținut de umiditate (e=const) crește, umiditatea relativă scade, pe măsură ce crește valoarea presiunii maxime a vaporilor de apă E. Când temperatura scade, umiditatea relativă crește, pe măsură ce E scade. În procesul de scădere a temperaturii la o anumită valoare, elasticitatea maximă devine egală cu elasticitatea reală a vaporilor de apă e. În acest caz, j=100% și se instalează starea de saturație completă a aerului cu vapori de apă. Temperatura corespunzătoare acestui moment se numește temperatura punctului de rouă tr pentru o anumită umiditate a aerului. Când temperatura scade sub punctul de rouă, elasticitatea maximă și reală va scădea, rămânând egală, iar excesul de umiditate se va condensa, adică se va transforma într-o stare de picătură lichidă.
Iarna, un strat subțire de aer adiacent direct suprafeței interioare a anvelopei clădirii se răcește la temperatura acestuia, care poate atinge punctul de rouă. Prin urmare, este necesar să se asigure o astfel de temperatură pe suprafața interioară care tв>tр.
Temperatura în colțurile exterioare ale incintei, pe suprafața incluziunilor conductoare de căldură este de obicei mai mică decât în ​​alte părți ale gardului. Deci, pentru Tula, temperatura din apropierea colțului exterior este cu 4-6 °C mai mică decât departe de acesta. Prin urmare, posibilitatea de condens ar trebui verificată în primul rând pentru astfel de locuri, prevăzând, dacă este necesar, măsuri de creștere a temperaturii acestora (izolație suplimentară, amplasarea de încălzitoare ...).

Difuzarea vaporilor de apă prin anvelopa clădirii

În sezonul rece, structura exterioară de închidere a unei clădiri încălzite separă două medii de aer cu aceeași presiune barometrică, dar cu temperaturi și presiuni ale vaporilor de apă diferite. Chiar și la umiditate relativă mai mare, aerul rece din exterior conține mai puțini vapori de apă decât aerul cald din interior. Adică presiunea parțială a vaporilor de apă din interiorul camerei ev va fi mult mai mare decât cea exterioară. Diferența lor pentru clădirile de locuit atinge valori semnificative: 1,2-1,3 kPa, iar pentru clădirile cu temperatură și umiditate ridicate poate fi semnificativ mai mare.
Sub influența diferenței de presiuni parțiale, are loc un flux de vapori de apă, direcționat de la suprafața interioară spre exterior - difuzia vaporilor de apa.

Coeficientul de permeabilitate la vapori m reflectă capacitatea materialului de a trece vaporii de apă difuzi. Este numeric egal cu cantitatea de umiditate în mg care difuzează pe unitatea de timp printr-un strat de material de 1 m grosime cu o suprafață de 1 m2 la o diferență a presiunilor parțiale pe suprafața stratului de 1 Pa [mg/ (m×h×Pa)].
Dintre materialele de construcție, plăcile de vată minerală au cel mai mare coeficient de permeabilitate la vapori (până la 0,6 mg / (m × h × Pa)), iar cel mai mic - material de acoperiș (0,0014), linoleum (0,002), materiale de acoperiș bituminoase (0,008 mg). / (m × h×Pa)).
În cazul în care aerul din interior are umiditate ridicată sau designul carcasei nu este proiectat corect, vaporii de apă difuzibili se pot condensa în interiorul structurii incintei. Se crede că planul de posibilă condensare este situat la o distanță egală cu 2/3 din grosimea unei structuri omogene și coincide cu suprafața exterioară a izolației într-una multistrat. Pentru a preveni acest fenomen:

• rezistența la permeabilitatea la vapori Rp a gardului în limitele de la suprafața interioară până la planul de posibilă condensare trebuie să fie cel puțin valoarea cerută, care este stabilită de SNiP. Pentru a face acest lucru, se recomandă ca straturile interioare ale gardului să fie realizate din materiale mai dense, plasând izolația mai aproape de suprafața exterioară. Pe lângă faptul că împiedică accesul vaporilor de apă la straturile mai reci, aceasta oferă condiții mai bune pentru îndepărtarea umidității din structură în lunile mai calde.
• pentru a proteja izolația de umiditate în clădirile exterioare, trebuie prevăzută o barieră de vapori (sub stratul termoizolant);
• este necesar să se asigure o barieră de vapori a materialelor de etanșare termoizolante ale îmbinărilor elementelor structurilor de închidere din partea laterală a spațiilor;
• de asemenea, este necesar să se prevadă măsuri constructive de protejare a gardurilor de umiditate direct de picături de umiditate lichidă (precipitații atmosferice, surse de funcționare) - rezistența la apă sau hidrofobicitatea suprafețelor (tencuială, vopsire cu compuși impermeabili), proiectarea și etanșarea corespunzătoare a rosturilor, etc.;
• cu umidificare constantă se pot asigura spații de aer ventilate.

Să rezumăm pe scurt cerințele generale pentru structurile închise din punct de vedere al fizicii termice a clădirii și să formulăm câteva recomandări care decurg din aceste cerințe.

• Rezistența structurii de închidere la transferul de căldură trebuie să fie cel puțin valoarea necesară. Acest lucru este valabil și pentru umplerea ferestrelor, ușilor de balcon și a felinarelor.

• asigurați soluții de amenajare a spațiului, ținând cont de asigurarea celei mai mici suprafețe de structuri de închidere;
• spațiile cu temperatură scăzută (culoare, case scărilor, depozite ...) trebuie să fie amplasate de-a lungul perimetrului exterior în partea clădirii orientată spre nord sau spre vântul dominant în timpul iernii;
• planificați încăperi calde cu un perimetru exterior minim, plasându-le spre sud și vest;
• în partea inferioară a clădirii, pentru a reduce pierderile de căldură la sol, amplasați încăperi cu temperatură scăzută (magazine, ateliere, depozite...);
• camerele joase și largi sunt mai favorabile din punct de vedere al temperaturii, comparativ cu cele înalte și înguste;
• atunci când planificați încăperi, ar trebui să evitați aranjarea părților proeminente în ele (feriestre înguste și adânci, de exemplu);
• loggiile, dimpotrivă, creează un regim de temperatură mai favorabil în încăperile adiacente.
• zona deschiderilor de lumină trebuie alocată în conformitate cu valoarea normalizată a coeficientului de lumină naturală. În același timp, suprafața ferestrelor cu o rezistență redusă la transferul de căldură mai mică de 0,56 m2×°C/W în raport cu suprafața totală a pereților exteriori nu trebuie să depășească 18%.
• În zonele fierbinți, pentru o serie de tipuri de clădiri (în special, rezidențiale, vezi mai sus), amplitudinea fluctuațiilor de temperatură ale suprafeței interioare a structurilor de închidere nu trebuie să depășească valoarea standard.
• În aceleași zone și tipuri de clădiri pentru ferestre și felinare, ar trebui prevăzute dispozitive de protecție solară, al căror coeficient de transmisie a căldurii să nu depășească valoarea standard.
• Suprafața podelei clădirilor rezidențiale și publice, clădirilor auxiliare și spațiilor întreprinderilor industriale și spațiilor încălzite ale clădirilor industriale (în zonele cu locuri de muncă permanente) ar trebui să aibă un indice de absorbție a căldurii care nu depășește valoarea standard. Podelele de la sol trebuie izolate în zona de adiacentă a pereților exteriori cu o lățime de 0,8 m.
• Permeabilitatea la aer a structurilor de închidere nu trebuie să fie mai mică decât cea cerută. Acest lucru este valabil și pentru umplerea ferestrelor și ușilor de balcon, precum și a felinarelor.
• Trebuie îndeplinite cerințele de mai sus pentru permeabilitatea la vapori a structurilor de închidere (a se vedea paragraful anterior).
• Pentru a proteja împotriva umezelii din umiditatea solului, impermeabilizarea pereților ar trebui să fie asigurată: orizontală - în pereții deasupra zonei oarbe, precum și sub nivelul podelei subsolului sau subsolului; verticală - partea subterană a pereților, ținând cont de condițiile hidrogeologice și de scopul incintei.

Iluminatul clădirii

Corbusier a pus soarele pe primul loc printre materialele si mijloacele cu care se ocupa arhitectul.

Sarcini de iluminare a clădirii

Lumina joacă un rol vital în viața umană. El participă la asigurarea stării psihofiziologice normale a unei persoane; creează iluminarea unui loc de muncă, oferind o oportunitate de efectuare a oricăror lucrări; lumina naturala are proprietati curative si bactericide. Ritmul luminii naturale dictează felul în care oamenii trăiesc. Iluminatul natural și artificial afectează, de asemenea, calitățile arhitecturale și artistice ale clădirilor.
Alături de aceasta, iluminatul necesită costuri semnificative: costul ridicat al geamurilor (și al surselor de lumină artificială), costul curățării și reparației deschiderilor de lumină și pierderile de căldură prin acestea au dus la faptul că uneori clădirile industriale (și în unele țări chiar școlile). ) au fost construite fără lumină naturală.
În această conexiune sarcina principală de a construi iluminat este studiul condiţiilor care determină crearea unui regim optim de lumină în incintă şi dezvoltarea măsurilor arhitecturale şi constructive care să asigure acest regim.
Iluminarea camerei poate fi

• naturale, ale căror surse sunt lumina solară directă, difuză (difuză) și reflectată;
• artificiale (sursa - becuri electrice cu incandescenta, fluorescente, mercur, xenon etc.);
• și combinate, când camera este iluminată simultan de surse naturale și artificiale.

Se realizează condiții optime de lumină în incintă

• luarea în considerare corectă a climei de lumină a șantierului;
• alegerea corectă a dimensiunii, formei și decorațiunii de culoare a spațiilor;
• alegerea corectă a formei, dimensiunii și poziției deschiderilor de lumină;
• plasarea corectă și alegerea spectrului de putere și emisie al surselor de lumină artificială.

Conceptul de regim optim de lumină al camerei include:

• asigurarea nivelului necesar de iluminare a locurilor de muncă;
• uniformitatea iluminării;
• eliminarea luminii direcționale directe și reflectate care orbește oamenii;
• asigurând o luminozitate suficientă a spațiului înconjurător datorită nivelului de iluminare și decorațiunii de culoare a interiorului.

Sarcinile de proiectare a iluminatului interior sunt rezolvate în comun de arhitecți, ingineri civili și ingineri de iluminat.

Lumina zilei

Iluminatul natural ar trebui să aibă, de regulă, spații cu o ședere permanentă a oamenilor. Fără iluminare naturală, este permisă proiectarea spațiilor aprobate prin documentele de reglementare relevante, precum și a spațiilor a căror amplasare este permisă la subsol și la subsol.
Iluminatul natural este împărțit în lateral, superior și combinat. Iluminarea laterală poate fi unilaterală și cu două fețe.

Iluminarea în încăpere poate fi realizată datorită luminii directe împrăștiate (difuze) a cerului și datorită luminii reflectate de pe suprafețele interioare ale încăperii, clădirilor opuse și a suprafeței adiacente clădirii. Iluminarea poate fi realizată și numai prin lumină reflectată.

Concepte și legi de bază ale iluminatului

Nu este recomandabil să aplicați valorile absolute ale iluminării pentru a normaliza iluminarea naturală a incintei. Iluminarea externă și, în consecință, internă se schimbă constant. În plus, o persoană evaluează iluminarea nu atât prin valoarea absolută, cât prin nivelurile comparative de luminozitate ale obiectelor și suprafețelor. Deci, pentru evaluarea iluminării naturale, este tipic să se compare luminozitatea suprafețelor interne cu luminozitatea spațiului exterior, vizibil prin deschiderea luminii.

Izolarea spațiilor și a teritoriilor. protectie solara

Insolația și reglarea ei

Izolația - expunerea la lumina directă a soarelui - are o mare valoare pentru sănătate. Lumina și iradierea ultravioletă au un efect de întărire asupra oamenilor și bactericid asupra microorganismelor. Prin urmare, standardele de proiectare reglementează durata minimă de insolație a spațiilor și a teritoriilor. Calculele de insolație sunt o secțiune obligatorie din documentația anteproiect și de proiectare.
Raționalizarea izolației spațiilor
Durata insolatiei este reglementata in: cladiri de locuit; instituții preșcolare pentru copii; instituții de învățământ de învățământ general, primar, gimnazial, suplimentar și profesional, școli-internat, orfelinate etc.; unități de tratament și profilactic, de îmbunătățire a sanatoriului și stațiuni; instituții de asigurări sociale (internat pentru persoane cu dizabilități și bătrâni, hospicii etc.).
Durata normalizată a insolației continue pentru spațiile clădirilor rezidențiale și publice este stabilită diferențial în funcție de tipul de apartamente, scopul funcțional al sediului, zonele de planificare ale orașului, latitudinea geografică - pentru zone:
nord (la nord de 58 ° N) - cel puțin 2,5 ore pe zi din 22 aprilie până pe 22 august;
central (58° N - 48° N) - minim 2 ore pe zi din 22 martie până pe 22 septembrie;
sud (la sud de 48 ° N) - cel puțin 1,5 ore pe zi din 22 februarie până în 22 octombrie.
Cladiri rezidentiale:
În clădirile rezidențiale trebuie asigurată durata standard de insolație: în apartamente cu una, două și trei camere - cel puțin într-o cameră, în patru camere și mai mult - cel puțin în două camere. În pensiuni - nu mai puțin de 60% din camere de zi.
Este permisă insolația intermitentă, dar durata uneia dintre perioade trebuie să fie de minim 1 oră, iar durata totală trebuie să depășească standardul cu 0,5 ore.
Standardele permit o reducere a duratei de izolație cu 0,5 ore pentru zonele nordice și centrale în apartamentele cu două și trei camere, unde cel puțin două camere sunt izolate; în apartamente cu patru camere și nu numai, unde cel puțin trei camere sunt izolate; precum și în timpul reconstrucției clădirilor rezidențiale situate în zonele centrale, istorice ale orașelor, determinate de planurile lor generale de dezvoltare.
Clădiri publice:
Durata normalizată de insolație se stabilește în principalele incinte funcționale ale clădirilor publice de mai sus. Aceste premise includ:
în instituțiile preșcolare - grup, joacă, izolatoare și saloane;
în clădirile de învățământ - clase și săli de clasă;
în instituții medicale - secții (cel puțin 60% din numărul total);
în instituţiile de asigurări sociale - camere, secţii de izolare.
În clădirile cu destinație combinată (orfelinate, orfelinate, internate, școli silvice, școli sanatoriu etc.), insolația se normalizează în spații funcționale similare celor enumerate mai sus.
Izolarea nu este necesară în secțiile patologice; săli de operație, săli de resuscitare ale spitalelor, vivarii, clinici veterinare; laboratoare chimice; săli de expoziție ale muzeelor; librării și arhive.
Se admite absența insolației în sălile de informatică, fizică, chimie, desen și desen.
Raționalizarea insolației teritoriilor
Pe teritoriile locurilor de joacă pentru copii, terenurilor de sport ale clădirilor rezidențiale; locurile de joacă de grup ale instituțiilor preșcolare; zona de sport, zona de recreere a școlilor de învățământ general și a internatului; zonele de agrement ale unităților sanitare de tip staționar, durata insolației trebuie să fie de cel puțin 3 ore pentru 50% din suprafața amplasamentului, indiferent de latitudinea geografică.

Parametrii care afectează durata și calitatea insolației

Durata de insolație a unei zone deschise pentru fiecare zonă este determinată de timpul mișcării aparente a soarelui pe cer. Traiectoria soarelui și perioada de insolație zilnică pentru fiecare latitudine geografică și fiecare anotimp sunt diferite: la latitudinile nordice traiectoria este mai plată și mai lungă, la latitudinile sudice este mai abruptă și mai scurtă.
Zilele care caracterizează insolația pentru diferite perioade ale anului sunt zilele solstițiului de vară (22 iunie, cea mai mare traiectorie a soarelui la fiecare latitudine geografică), solstițiul de iarnă (22 decembrie, cea mai joasă traiectorie), primăvara (22 martie) și echinocțiul de toamnă (22 septembrie). În zilele echinocțiului, durata insolației în spațiu deschis este de 12 ore.
În dimineața devreme și seara târziu, razele soarelui traversează un strat mai mare al atmosferei, iar efectul lor de îmbunătățire a sănătății slăbește. Prin urmare, calculele de insolație de obicei nu iau în considerare primele și ultimele ore la răsărit și apus. Pentru teritorii la nord de 60°N primele și ultimele 1,5 ore nu sunt luate în considerare.

Unghiul orizontal al soarelui este determinat de azimutul AQ, i.e. unghiul dintre planul meridianului și direcția soarelui. Azimutul este măsurat din direcția nord în sensul acelor de ceasornic 1 în grade. Cota soarelui deasupra orizontului este măsurată prin unghiul vertical hQ.
În acest sens, nu există unitate în literatură. Uneori, azimutul este măsurat de la sud în sensul acelor de ceasornic (vest) de la 0 la 360 ° sau în două direcții - spre vest și est de la 0 la 180 ° cu denumirea „sud-vest” și „sud-est”.

Determinarea duratei insolației zilnice se realizează adesea folosind hărți solare construite pentru diferite latitudini (grafice de B.A. Dunaev). Ele sunt marcate cu coordonate inelare, care arată elevația soarelui și radiale, care caracterizează azimuturile soarelui. Hărțile arată traiectoriile soarelui pentru perioadele caracteristice ale anului, împărțite la orele zilei. Pe lângă graficele lui Dunaev, un grafic de insolație (riglă), D.S. Maslennikov și alții.
Durata normativă a insolației este determinată de amplasarea și orientarea clădirilor pe marginile orizontului, soluțiile lor de amenajare a spațiului, prezența elementelor proeminente etc.
Metodologia de determinare a duratei insolației este descrisă în exerciții practice.

Efectele nocive ale insolației și prevenirea acestora

Izolația poate fi însoțită de supraîncălzirea spațiilor din cauza excesului de radiație termică și de efectul obositor al luminii solare din cauza strălucirii structurilor și echipamentelor de închidere. Prin urmare, într-o serie de cazuri, insolația nu este permisă (depozite de cărți, magazine fierbinți, încăperi pentru gătit și depozitare a alimentelor) sau ar trebui limitată. SNiP „Clădiri publice” stabilește, de exemplu, ca orientarea ferestrelor sălilor sălilor de operație și sălilor de resuscitare să fie luată spre nord, nord-est și nord-vest, ceea ce facilitează crearea unui microclimat optim în aceste încăperi.
Cele mai importante mijloace de combatere a insolației excesive sunt:

• reducerea zonei deschiderilor de lumină;
• soluții de amenajare a spațiului pentru clădiri;
• dotări de amenajare a teritoriului (pentru clădiri cu unul, două etaje);
• orientarea corectă a clădirilor către punctele cardinale;
• utilizarea structurilor de închidere ventilate (de la supraîncălzire);
• utilizarea cremei de protecție solară.

Standardele de proiectare a clădirilor rezidențiale determină că în zonele cu o temperatură medie în iulie de 21 ° C și mai sus, deschiderile luminoase din sufragerie și bucătării, orientate în sectorul orizontului de 200-290 °, trebuie să fie echipate cu soare exterior reglabil. protecţie.
Pentru clădirile publice situate în aceleași zone, în încăperi cu reședință permanentă a persoanelor și în încăperi în care, din cauza cerințelor tehnologice sau igienice, nu este permisă pătrunderea razelor solare sau supraîncălzirea încăperii, deschideri orientate în sectorul 130-315°. sunt dotate cu protectie solara.
Principalele cerințe pentru dispozitivele de protecție solară sunt:

• limitarea insolației camerei la ore specificate într-o anumită perioadă a anului;
• reflexie maximă a luminii și împrăștiere a luminii;
• capacitate termică minimă;
• asigurand circulatia aerului pe orizontala si verticala paralela cu planul peretelui.

Dispozitivele de protecție solară sunt împărțite în staționare și reglabile.

Dispozitivele de protecție solară afectează semnificativ iluminarea generală: pe vreme însorită, împrăștierea luminii de către suprafețe poate crește semnificativ CEC, iar pe vreme înnorată, o poate reduce semnificativ. Această influență trebuie luată în considerare la calcularea iluminării încăperilor.

transcriere

1 Ministerul Educației al Republicii Belarus Instituția de învățământ „Universitatea de Stat din Polotsk” FIZICA ARHITECTURALĂ INGINERIE LUMINĂ ȘI ACUSTICĂ COMPLEX EDUCAȚIONAL ȘI METODOLOGIC pentru studenții de la specialitatea „Arhitectură” Alcătuit de N. V. Oshchepkova, M. N. Editat de V.. N. I. Oshchepkova Novopolotsk 2007

2 UDC 72.01:53(075.8) BBK Ya73 A 87 Recomandat pentru publicare de către comisia metodologică a Facultății de Construcții Recenzători: I. G. MALKOV, doctor în arhitectură, prof. șef. cafenea arhitectura structurilor industriale și civile a Universității de Stat de Transport din Belarus; V. A. GRUZDEV, Dr. Sc. științe, prof., șef. cafenea fizicienii EE „PSU”; G. I. ZAKHARKINA, Ph.D. Arhitectură, conferențiar, șef. cafenea arhitectura UO "PSU" A 87 Fizica arhitecturala: Iluminat si acustica: manual.-metoda. complex pentru herghelie. specială „Arhitectură” / comp. N. V. Oshchepkova, M. N. Voitik, O. I. Kovalchuk; sub total ed. N. V. Oshchepkova. Novopolotsk: PSU, p. ISBN Constă din două module de studiu studiate în semestrul al cincilea: „Inginerie arhitecturală de iluminat” și „Acustica arhitecturală”. Combinarea conținutului acestor module într-o singură carte este explicată printr-o singură bază de calcul și grafică și legi fizice generale și se datorează programului de lucru al disciplinei pentru un semestru. Baza pentru crearea WCU este conceptul de legături interdisciplinare. Dezvoltat de Departamentul de Fizică al EE „PGU” și Departamentul de Aprovizionare cu căldură și gaz și ventilație al Universității Naționale Tehnice din Belarus. Continuă seria „Educația Integrată”, publicată de instituția de învățământ „PSU”. Conceput pentru studenți, absolvenți și specialiști în arhitectură și construcții. UDC 72.01:53(075.8) LBC Ya73 ISBN Oshchepkova N. V., Voitik M. N., Kovalchuk O. I., compilație, 2007 Design. UO „PGU”,

3 INTRODUCERE Fizica arhitecturii studiază bazele teoretice și metodele practice de formare a arhitecturii sub influența luminii solare și a luminii artificiale, a culorii, a căldurii, a mișcării aerului și a sunetului, precum și natura percepției acestora de către o persoană, cu o evaluare a aspectelor sociologice, igienice. și factori economici. Această știință este baza pe care se bazează cele mai importante prevederi ale principalelor documente de construcție ale SNiP-urilor și GOST-urilor, care reglementează confortul, densitatea și economia dezvoltării. Învățământul tradițional, axat pe studiul subiectului și construcția blocului disciplinei, în condițiile unor industrii cu dezvoltare rapidă și high-tech necesită actualizarea conținutului și dezvoltarea unor noi metode de prezentare a disciplinelor inginerești. Datorită marilor descoperiri din a doua jumătate a secolului al XX-lea în domeniul științelor naturii, s-au creat condiții pentru dezvoltarea proceselor integrative, sinteza cunoștințelor științifice, precum și un studiu cuprinzător al obiectelor. Prin urmare, la studierea cursului „Fizica arhitecturală”, se folosesc toate componentele cunoștințelor științifice și se implementează conexiuni interdisciplinare de diverse forme și tipuri. Fizica arhitecturală se află la intersecția unor științe precum astronomia, meteorologia, climatologia, ingineria căldurii și luminii și este strâns legată de estetică, psihologie, igienă, sociologie și economie. În sistemul cunoașterii moderne, importanța și rolul cunoștințelor fizice este în continuă creștere. Pe de o parte, cunoașterea problemelor conceptuale ale științelor naturale și a legilor fizicii este o bază teoretică științifică generală, fără de care activitatea unui specialist modern este imposibilă. Pe de altă parte, stăpânirea conceptelor, legilor și principiilor fizice de bază contribuie la dezvoltarea calităților intelectuale ale elevului, la formarea viziunii sale asupra lumii și la inculcarea abilităților de muncă creativă. Disciplina „Fizica arhitecturală” are ca scop: formarea de idei despre relevanța problemei ecologizării arhitecturii moderne; studiul conceptelor și legilor de bază ale climatologiei arhitecturale, ingineriei termice, iluminatului arhitectural și științei culorilor, precum și acusticii arhitecturale; formarea unui specialist care este capabil să implementeze cu succes nivelul modern de cunoștințe în proiectarea, construcția și reconstrucția clădirilor în diverse scopuri; familiarizarea cu metodele arhitecturale și fizice ale modelului și cercetării naturale, formarea capacității de a identifica conținut fizic specific în sarcini și probleme aplicate. 3

4 Obiectivele studierii disciplinei „Fizica arhitecturală” sunt următoarele: crearea unei pregătiri teoretice care să permită viitorilor arhitecți să navigheze în fluxul de informații științifice și tehnice; însuşirea metodelor de rezolvare şi apreciere a calităţii unui proiect de arhitectură în toate etapele dezvoltării acestuia; informații despre cele mai recente descoperiri și perspective de utilizare a acestora în activitățile profesionale ale unui arhitect; Pentru a adapta prezentarea tradițională a cursului „Fizica arhitecturală” la condițiile moderne, în programul de lucru a fost introdusă secțiunea „Analogia formală a fenomenelor optice și acustice”, ceea ce a permis evitarea repetărilor și sistematizarea materialului educațional pe temele „Oscilații”. „, „Valuri”, „Metode de descriere a interacțiunii studiului cu materia”. Complexul educațional și metodic (EMC) este dezvoltat ca un sistem de mijloace și metode de predare interconectate și complementare bazate pe curriculum și tehnici didactice ale învățământului superior, necesare și suficiente pentru implementarea cerințelor standardului educațional. Se presupune că materialele didactice pentru disciplina „Fizica arhitecturală” vor contribui la rezolvarea sistematică a problemelor: implementarea tehnologiilor necesare organizării procesului de învăţare; organizarea unui sistem de monitorizare a rezultatelor învățării; actualizarea conținutului și dezvoltarea unor noi metode de prezentare a cursului. Pentru implementarea sistemului pedagogic, în acest EMC sunt prevăzute următoarele funcții: suport metodologic pentru cursul „Fizică arhitecturală” (secțiunile „Inginerie arhitecturală de iluminat”, „Acustica arhitecturală”); mijloace didactice didactice, unite prin scopurile ultime ale învățării; implementarea de legături interdisciplinare de diverse forme și tipuri; prezentarea cunoștințelor problemelor conceptuale ale științelor naturii și a legilor fundamentale ale fizicii în vederea dezvoltării calităților intelectuale ale studentului, formarea viziunii sale asupra lumii, insuflarea abilităților de muncă creativă. La baza EMC se află standardul educațional (RD RB) al specialității G „Fizica arhitecturală” (TD J.008/tip) și programul de lucru al disciplinei „Fizica arhitecturală” pentru specialitatea „Arhitectură”. Cel mai nou manual de fizică arhitecturală, pregătit de Institutul de Arhitectură din Moscova sub redactia prof. N.V. Obolensky. 4

5 Pentru studenți, UMC oferă: recomandări privind alegerea manualelor și a mijloacelor didactice necesare atingerii obiectivelor de învățare cu un buget de timp minim; recomandări privind autoorganizarea și conținutul muncii independente ca cea mai eficientă formă de învățare; materiale metodologice pentru diverse forme ale procesului educațional; criterii de evaluare a cunoștințelor pe un sistem în 10 puncte; poziţia sistemului de rating al controlului curent şi final al cunoaşterii. Pentru cadrele didactice, materialele didactice pot fi utile în adaptarea cursului „Fizica arhitecturală” la programele altor discipline speciale în legătură cu dezvoltarea proceselor integrative și sinteza cunoștințelor științifice. EMC vă poate salva de munca de rutină de pregătire a sarcinilor individuale și a materialelor de control, precum și vă poate permite să unificați evaluarea cunoștințelor, abilităților și abilităților. UMK este construit pe un principiu de bloc modular. Un modul de instruire este o unitate de curs bazată pe luarea în considerare a unui model fizic sau a unui set de fenomene fizice legate de o singură clasă. La rândul său, modulul de instruire constă din blocuri de antrenament formate pe aceleași principii, dar cu mai multe detalii. La fel ca materialele didactice, fiecare modul și bloc este un element complet în structura cursului. Fiecare dintre ele indică obiectivele pregătirii, oferă suport tehnologic și metodologic, indică formele de control curent și final cu elemente de autocontrol. Acest UMK ia în considerare undele electromagnetice și procesele undelor în medii elastice. Combinația de unde mecanice și luminoase într-un singur UMC se datorează posibilității unei abordări unificate a descrierii lor, în ciuda diferenței de esență fizică. Acest lucru vă permite să reduceți semnificativ bugetul de timp pentru studierea proceselor ondulatorii. Această publicație acoperă două module: „Arhitectural Lighting Engineering” și „Architectural Acoustics”. Fiecare dintre ele conține un program educațional și metodologic, o listă de literatură recomandată cu indicarea secțiunilor recomandate; un rezumat al materialului teoretic, exemple de rezolvare a problemelor de proiectare și calcul-grafic; un ghid metodologic pentru implementarea lucrării de curs, compilat conform secțiunilor manualului, precum și opțiuni pentru datele inițiale pentru partea calculată a lucrării de curs. În cadrul UMC, publicația este completată cu instrucțiuni metodologice pentru implementarea și proiectarea lucrărilor de curs la disciplina „Fizica arhitecturală” și instrucțiuni metodologice și sarcini de calcul pentru munca de curs la secțiunea „Acustica arhitecturală”. 5

6 MODULUL 1. ILUMINAT ARHITECTURAL În arhitectura modernă, soluțiile expresive sunt obținute printr-o combinație profesională de lumină naturală și artificială, utilizarea celor mai noi materiale și structuri de iluminat și de construcție, dezvoltarea unor sisteme optice originale, noi forme arhitecturale și, în cele din urmă, naşterea imaginilor caracteristice. Acest modul de instruire examinează legile, modelele și principiile de bază ale luminologiei arhitecturale, știința mediului de culoare luminoasă ca bază pentru percepția arhitecturii. Modulul conține trei blocuri educaționale legate prin unitatea metodei de prezentare. Primul bloc tratează fundamentele fizice ale fotometriei. Sunt date caracteristicile ochiului ca analizor vizual. Este prezentată interrelația organică a luminii și a formei arhitecturale. Al doilea bloc conturează bazele ingineriei arhitecturale de iluminat, știința proiectării, calculării și standardizării mediului de lumină din orașe și clădiri individuale pentru diverse scopuri. Al treilea bloc tratează caracteristicile climatului luminos, întrebări despre unitatea și interacțiunea funcțiilor utilitare, estetice și igienice ale luminii. Același bloc conturează fundamentele teoretice și practica de proiectare a arhitecturii luminii, ținând cont de interacțiunea luminii cu spațiul, forma, plasticitatea și culoarea. Pentru a dobândi abilitățile planificate în modul, exemple de rezolvare a sarcinilor tipice de calcul și grafice sunt date în blocurile de instruire. Bloc de învățământ „Mediul de lumină” - Mediul de lumină și culoare și caracteristicile acestuia - Scopul și sarcinile ingineriei iluminatului arhitectural - Fundamente ale fotometriei și ingineriei iluminatului - Scara undelor electromagnetice Structura educațională și metodologică a modulului Modulul 1. „Ingineria iluminatului arhitectural” Educațional bloc „Izolație și protecție împotriva luminii” - Izolație. Teoria optică a luminii naturale - Sisteme de iluminare naturală într-o încăpere - Metode de calcul al iluminării naturale într-o încăpere - Protecție solară și metode de reglare a luminii Bloc educațional „Clima luminoasă” - Clima luminoasă. - Reglarea si proiectarea iluminatului natural. - Iluminat artificial. Dispozitive de iluminat de noua generatie. - Iluminare combinată și combinată. 6

7 Programul metodologic al modulului Tema lecției Tipul lecției Tipul lecției Ore 1. Mediul de lumină stă la baza percepției arhitectului. Lumina, viziunea, arhitectura formarea noilor cunoștințe 2. Mărimi de bază, unități de formare și legile fotometriei. Metode de noi cunoștințe de fotometrie. 3. Scopul și obiectivele iluminatului arhitectural. formarea radiatiei solare. Ambalarea cunoștințelor Saninov și cerințele igienice 4. Analiza duratei de formare a insolației a teritoriului în funcție de cunoștințele inițiale privind orientarea clădirilor 5. Evaluarea izolației incintelor clădirii formarea de noi cunoștințe pe fațadele de diverse orientări 6. Selecția de forma și dimensiunea ferestrei. formarea sistemelor de protectie solara. cunoștințe noi 7. Clasificarea formării de protecție solară și a agenților de control al luminii. cunoștințe noi 8. Calculul dispozitivelor de protecție solară. aprofundarea şi sistematizarea competenţelor 9. Metoda proiecţiei lui Calotte. formarea de noi cunoștințe și aprofundarea cunoștințelor 10. Clima luminoasă. KEO. formarea de noi cunoștințe 11. Proiectarea formării iluminatului natural. Metoda lui A.M. Danilyuk. cunoștințe noi 12. Caracteristicile iluminatului formarea iluminatului lateral. cunoștințe noi 13. Caracteristici ale proiectării unui sistem de iluminat natural pentru clădirile industriale și publice. 14. Modelarea dispozitivelor de protecție solară în condițiile din Belarus. formarea de noi cunoștințe lecție verificarea rezultatelor învățării laborator de curs. lucru prelegere lucru de laborator 1 1 prelegere 1 prelegere 1 prelegere 1 prelegere 1 prelegere 1 prelegere lucrări de laborator 1 prelegere 1 prelegere 1 prelegere 1 lucrări de laborator prelegere 1 prelegere 1 lecție finală 1 7

8 BLOC EDUCAȚIONAL „MEDIUL DE LUMINĂ” INTRODUCERE Blocul de învățământ „Mediul de lumină” se ocupă de fundamentele fizice ale ingineriei iluminatului și unele aspecte fiziologice ale vederii. Termenii și definițiile cantităților de iluminare sunt date în glosar. În fotometria modernă, sunt utilizate diferite metode pentru a măsura caracteristicile radiației electromagnetice și a cantităților de lumină, inclusiv măsurarea intensității radiațiilor și a fluxurilor de particule încărcate. În acest caz, se folosesc două tipuri de mărimi: mărimi energetice care caracterizează parametrii energetici ai radiației optice prin efectul acesteia asupra receptorilor tehnici de radiație (fotocelule etc.); cantități vizuale care caracterizează efectele fiziologice ale luminii și sunt evaluate prin efectul asupra ochiului (pe baza așa-numitei sensibilități oculare medii) sau prin efectul asupra receptorilor de radiații selective cu o anumită sensibilitate spectrală. Pentru a studia cu succes materialul didactic din acest bloc, elevul trebuie, în cadrul programului de liceu: să aibă o idee: despre natura electromagnetică a luminii; despre unitățile fotometrice de bază; au competențe: măsurători fotometrice; prelucrarea matematică a rezultatelor măsurătorilor. Curriculum blocului Conținutul blocului Forma de pregătire Literatură 1. Mediul de lumină și culoare și caracteristicile acestuia. prelegere Scopul și obiectivele iluminatului arhitectural. independent 2. Fundamente ale fotometriei și tehnologiei luminii. curs Scara undelor electromagnetice. independent Obiectivele de învățare Elevul trebuie să cunoască Elevul trebuie să fie capabil să evalueze funcția luminii să determine compoziția spectrală a luminii din sursele de lumină artificială principalele unități fotometrice să calculeze valoarea cantităților fotometrice pentru lămpile incandescente și sursele de lumină de acumulare nouă distribuția fluxurilor de lumină în timpul reflexiei, absorbției și transmisiei, utilizați un luxmetru și monocromatoare 8

9 REZUMAT AL MATERIALULUI TEORETIC 1. Lumina, viziunea și arhitectura Lumina este radiația regiunii optice a spectrului, care provoacă reacții biologice, în principal vizuale. Culoarea este o caracteristică a percepției vizuale care permite observatorului să recunoască stimuli de culoare (radiații) care diferă în compoziția spectrală. Mediul luminos este un ansamblu de radiații ultraviolete, vizibile și infraroșii generate de sursele de lumină naturală și artificială; aceasta este cea mai importantă componentă a mediului de viață al organismelor vii și al plantelor, determinată de fluxurile de lumină ale surselor de lumină, transformate ca urmare a interacțiunii cu mediul obiect înconjurător, care este perceput prin distribuția luminii și a culorii în spațiu. Examinarea suprafețelor colorate cu o modificare a nivelului de luminozitate în limitele corespunzătoare zonei de vedere în timpul zilei este însoțită de o schimbare a senzației de culoare, care este vizibilă mai ales atunci când suprafețele (fațade, detalii) sunt iluminate de lumina soarelui. . Acest fenomen de arhitectură este definit de cuvintele „lumina soarelui mănâncă culoarea”. Vederea este un proces extrem de complex. Fenomenele chimice și electrice din retina ochiului, transmiterea impulsurilor nervoase de-a lungul nervului optic, activitatea celulelor din zonele vizuale ale creierului sunt toate componente ale procesului numit viziune. Ochiul uman are defecte inerente și limitări inerente oricărui sistem optic. Cu toate acestea, limitele largi de sensibilitate ale ochiului, capacitatea sa de a se adapta la diferite condiții de distribuție a luminozității în câmpul vizual fac posibilă evaluarea ochiului ca fiind cel mai perfect organ senzorial. Capacitatea ochiului de a răspunde atât la stimuli foarte slabi, cât și la stimuli intensi se explică prin prezența în retina ochiului a două tipuri de elemente de conuri și tije care percep stimuli lumini (Tabelul 1). Ochiul, ca un sistem optic, produce cele mai bune imagini pentru punctele care sunt aproape de axa optică. Vederea centrală diferă de vederea periferică prin faptul că ne permite să judecăm compoziția spectrală a luminii. Această proprietate a ochiului îmbogățește capacitatea arhitectului de a evalua spațiul de distribuție a luminii folosind nu numai caracteristici cantitative, ci și calitative determinate de compoziția spectrală a luminii. 9

10 Caracteristicile ochiului Elemente sensibile la lumină Capacitate de a răspunde la luminozitate Sensibilitate spectrală la radiații Capacitate de a percepe culorile Capacitate de a distinge detalii Caracteristicile analizorului vizual Tabelul 1 /m 2 Maxim la galben-verde [λ = 555 nm, V (λ) ) = 1,0] scade la roșu [λ = 710 nm, V(λ) = 0,0021] și violet Discriminare bună a culorilor Rezoluție înaltă Luminozitate scăzută, luminozitate foarte scăzută, 0,01< L < 10 кд/м 2 L < 0,01 кд/м 2 Максимальная к голубовато-зеленому (λ = 520 нм) с уменьшением в длинноволновой и коротковолновой частях спектра Голубые и зеленые светлеют, красные темнеют Малая разрешающая способность Максимальная к зеленовато-голубому [λ = 510 нм, V"(λ) = 1,0] с уменьшением к красно-оранжевому и фиолетовому Цвета не различаются, черно-белое видение Отсутствует Периферическое зрение с более высокой (в тысячи раз) чувствительностью к свету обладает меньшей четкостью видимости. Максимум чувствительности при сумеречном зрении сдвинут из желто-зеленой части спектра (при центральном зрении) в сине-зеленую при почти полной потере чувствительности палочек в красной части спектра. Такое изменение чувствительности глаза к излучениям различных участков спектра при переходе от больших яркостей к малым известно под названием эффекта Пуркинье. Эффект Пуркинье имеет большое практическое значение при выборе уровня освещенности на улицах городов и в зданиях, а также при отделке зданий и интерьеров, освещаемых источниками с различной цветностью излучения. Субъективная (воспринимаемая глазом) яркость зависит не только от действительной яркости и яркостных контрастов, но и от условий адаптации глаза. Различают темновую адаптацию, наблюдаемую при переходе от большой яркости к малой, и световую при обратном переходе. 10

11 Maeștrii egipteni ai Noului Regat au introdus mișcarea în arhitectură, au descoperit frumusețea contrastelor de lumină și a semitonurilor. Recepția adaptării luminii a fost utilizată pe scară largă în arhitectura barocă. O tendință distinctă spre contraste strălucitoare este caracteristică în special acestui stil în designul interior. Folosind în catedrale și biserici contrastul suprafețelor luminoase ale navelor centrale și altarelor cu amurgul navelor laterale, arhitecții baroc au realizat impresia de mișcare și infinitatea spațiului. Ochiul nu numai că reacționează la luminozitățile ridicate și contrastele care le însoțesc, ci și le „vânează”, evidențiind zonele cele mai luminoase și contrastante ale câmpului vizual. Această proprietate a ochiului trebuie luată în considerare în compoziția arhitecturală. Compoziția ușoară a templului rusesc, așa cum spune, „atrage” vizitatorul în el, îl conduce spre centru și apoi îl face să ridice capul până la cupola luminoasă, a cărei suprafață interioară, cea mai strălucitoare, este și culmea pitorească a interiorului. Apariția, schimbarea și dispariția stimulului este principala sursă de senzație vizuală. S-a stabilit că ochiul se obișnuiește atât de mult cu iritanții care acționează în mod constant încât nu îi observă. Acest lucru îl experimentezi, de exemplu, când te plimbi pe o stradă luminată de lămpile stradale tipice. Atunci când nu există dominante arhitecturale în spațiul înconjurător, precum și obiecte care contrastează puternic cu fundalul sau între ele, orientarea vizuală a unei persoane devine dificilă. Există două sarcini asociate cu luarea în considerare a proprietăților optice ale ochiului uman. Prima sarcină este de a preveni tot felul de iluzii optice care distorsionează imaginea artistică, scara, proporțiile și arhitectura interioarelor clădirilor și structurilor; a doua este folosirea iluziilor optice în scopuri arhitecturale (creșterea sau scăderea adâncimii spațiului, utilizarea mijloacelor picturale de culoare deschisă pentru a schimba finisajul plastic al fațadelor, interioarelor, eliminarea geometrismului în arhitectură etc.). Experiența arată că gradul de distorsiuni optice și iluzii este în mare măsură determinat de condițiile de iluminare ale clădirii sau interiorului și de luminozitatea câmpului de adaptare și de poziția observatorului. Sarcinile de iluminat nu pot fi rezolvate fără o luare în considerare creativă a caracteristicilor luminii naturale care predomină într-o zonă dată, care este cea mai familiară și confortabilă pentru o persoană. În arhitectura modernă de iluminat a clădirilor și interioarelor, se întâlnesc adesea distorsiuni optice datorate iradierii. O caracteristică a luminii de seară este contrastul său ridicat, care apare din cauza lipsei de lumină împrăștiată de pe cer. De exemplu, chiar și 11

12 în timpul zilei cu lumina soarelui contrastantă, percepția coloanei este distorsionată. Pe baza unei comparații a curbelor de vizibilitate și iluminare a cilindrului, s-a dovedit că există efecte vizuale de aplatizare și rupere a coloanei cilindrice. Astfel de distorsiuni optice sunt inerente luminii de seară, care, de regulă, are contraste puternice alb-negru. Absența penumbrei și a reflexiilor duce la faptul că suprafața cilindrică, iluminată din lateral, este percepută ca o linie întreruptă; iluminată de raze, a căror direcție coincide cu direcția viziunii observatorului, o astfel de suprafață este percepută ca plată. Pentru a aduce contrastul de lumină și umbră al luminii de seară a fațadei mai aproape de contrastele obișnuite caracteristice iluminatului natural, corpurile de iluminat trebuie împărțite în două grupuri: primul dintre ele ar trebui să fie similar cu soarele care inundă detaliile cu lumină. ; al doilea joacă rolul de lumina difuză a cerului, atenuând contrastul clarobscurului. Primul grup de dispozitive este situat deasupra clădirilor iluminate; al doilea grup poate fi așezat pe pământ. La revizuirea unui obiect se disting două etape: prima se numește vizibilitatea obiectului; această etapă se caracterizează printr-o probabilitate de 75% de a vedea un obiect fără posibilitatea de a-i distinge forma; A doua etapă a distingerii este caracterizată de capacitatea ochiului de a vedea forma unui obiect. Primul lucru pe care îl remarcăm este luminozitatea, culoarea și clarobscurul, care determină în esență prima impresie și ne permit să evaluăm mediul, clădirea și detaliile acesteia. Examinând aceeași clădire pe fundaluri naturale diferite (cer, copaci) și pe vreme diferită, suntem convinși că percepția ei se schimbă dramatic la trecerea de la o zi senină și însorită la una înnorată, contrastele de clarobscur care determină forma dispar, adâncimea. a peisajului și a volumului sunt distorsionate.cladiri, plasticul dispare. Ochiul nu este doar un dispozitiv optic care vă permite să vedeți obiecte, ci și un analizor care face posibilă primirea unor impresii care excită gânduri și emoții, pe baza cărora se nasc judecățile și evaluările. Ca dispozitiv optic, ochiul uman are o serie de caracteristici. Deci, zona de vedere binoculară în plan vertical este de aproximativ 120, în orizontală 180, zona de vedere monoculară în orizontală este de 40 (dreapta și stânga). Pragul de vizibilitate al obiectului observat este estimat prin diferența minimă dintre luminozitatea fundalului și a obiectului, care se numește pragul de diferență L. Spre deosebire de pragul de diferență, valoarea relativă a luminozității pragului care determină pragul de vizibilitate se numește contrastul de prag al obiectului cu fundalul. Reciprocul acestui prag se numește sensibilitatea la contrast a ochiului. 12

13 Potrivit legii descoperite de Weber și perfecționată de Fechner, percepția subiectivă a oricărei creșteri a luminozității este determinată de numărul de praguri de diferență în creșterea estimată a luminozității. Legea spune că o creștere abia perceptibilă a percepției vizuale A este o funcție a pragului de diferență [A \u003d f (L / L)], iar percepția subiectivă a creșterii luminozității unei suprafețe este estimată prin numărul de diferențe de praguri care se încadrează în creșterea considerată a luminozității. Luminozitatea, percepută subiectiv de ochi, adică o expresie cantitativă a nivelului de senzație vizuală, se numește ușurință. Luminozitatea este proporțională cu luminozitatea, adică conform lui Weber Fechner: unde B \u003d c lgl, B este luminozitatea; L valoarea fotometrică a luminozității; cu un factor de proporţionalitate în funcţie de alegerea unităţilor. Raportul dintre diferența minimă de luminozitate (care determină pragul de distincție a unui obiect) și luminozitatea fundalului se numește contrastul de prag. Valoarea contrastului pragului, precum și pragul diferenței, depind de luminozitatea câmpului de adaptare, de dimensiunea și forma unghiulară a obiectului și de timpul de observare. La iluminare ridicată, ochiul este capabil să distingă luminozitățile care diferă între ele cu 1-2% (de exemplu, ochiul poate distinge luminozități egale cu 33 și 35 cd / m), iar la contrast scăzut sensibilitatea scade brusc (de exemplu, , într-o noapte înstelată întunecată pentru a distinge luminozitatea două suprafețe adiacente, este necesar ca diferența dintre ele să fie de cel puțin 55%; luminozitatea suprafețelor ar trebui să difere de mai mult de 1,5 ori una de cealaltă). La luminozitate scăzută, legea lui Weber-Fechner nu este respectată. Pentru un anumit contrast al unui obiect cu fundalul, pragul de distincție a acestui obiect este determinat de dimensiunea unghiulară minimă (unghiul de rezoluție). Reciproca unghiului de rezoluție se numește claritatea discriminării (în medicină, acuitatea vizuală). În mod convențional, rezoluția ochiului este considerată normală dacă vede un obiect cu o dimensiune unghiulară de 1 min; aceasta corespunde raportului dintre dimensiunea absolută și distanța până la ochi 1: La rezolvarea problemelor de spațiu, este important ca un arhitect să cunoască pragul de adâncime, caracterizat prin diferența minimă a unghiurilor paralactice dintre clădiri, care oferă o probabilitate dată. de a le distinge la distanţe diferite de observator. treisprezece

14 Valoarea adâncimii se exprimă în secunde de arc după formula: δ atunci = b l / l, unde b este distanța dintre centrele pupilelor ochilor observatorului (baza vederii stereoscopice); l distanța de la cea mai apropiată clădire la observator; l este distanța maximă dintre două clădiri, văzută ca fiind la distanțe diferite de observator. 2. Mărimi de bază, unități și legi Fotometria este ramura opticii care se ocupă cu măsurarea energiei transportate de undele luminoase electromagnetice. În lumina arhitecturală, sunt luate în considerare efectele asupra ochiului și a altor dispozitive optice ale undelor electromagnetice în domeniul vizibil. Pentru a caracteriza aceasta actiune se introduc urmatoarele marimi care caracterizeaza lumina din punctul de vedere al energiei pe care o transporta: flux luminos, intensitate luminoasa, iluminare. Fluxul luminos Ф este puterea radiației vizibile, care este estimată prin efectul acestei radiații asupra unui ochi normal. Cu alte cuvinte, Ф este energia undelor electromagnetice ușoare, transferată pe unitatea de timp printr-o anumită suprafață și estimată prin senzația vizuală. Pentru lumina monocromatică, corespunzătoare sensibilității spectrale maxime a ochiului (λ = 5500 A), fluxul luminos este de 683 lumeni (lm) dacă puterea radiației este de un watt. O sursă punctiformă de lumină este o sursă ale cărei dimensiuni liniare sunt mult mai mici decât distanța de la ea la punctul de observare. O astfel de sursă emite unde electromagnetice sferice. Puterea luminii (puterea radiației) I a unei surse punctuale este o valoare care este numeric egală cu fluxul luminos pe care această sursă îl creează într-un unghi solid unitar. Dacă o sursă punctiformă radiază uniform lumină în toate direcțiile, atunci: I \u003d Ф plin / 4 π, unde Ф plin este fluxul luminos total al sursei de lumină, adică puterea de radiație creată de sursă în toate direcțiile, energie luminoasă care este transferată prin unitatea de timp o suprafață închisă arbitrară care acoperă sursa de lumină (Fig. 1). 14

15 Iluminarea E a unei anumite suprafețe este raportul dintre fluxul luminos Ф, care cade pe zona S a suprafeței, și valoarea acestei zone: E \u003d Ф / S. Iluminarea E în fiecare punct al ecranului pe care cade lumina este proporțională cu intensitatea undei luminii electromagnetice în acest punct. Iluminarea creată de o sursă punctiformă cu intensitatea luminoasă I pe o suprafață aflată la distanța r de sursă este descrisă de legea iluminării de la o sursă punctiformă: 2 E = I cos i / r, unde i este unghiul de incidență al fluxul radiant măsurat de la normal la suprafață. Partea optică a spectrului electromagnetic al energiei radiante include zonele de radiații ultraviolete, vizibile și infraroșii. Studentul este invitat să studieze singur scara undelor electromagnetice în aplicație. Ultravioletele sunt radiații, ale căror lungimi de undă λ ale componentelor monocromatice sunt mai mici decât lungimile de undă ale radiației vizibile și mai mari de 1 nm. Potrivit Comisiei Internaționale pentru Iluminare (CIE), se disting următoarele zone de radiații ultraviolete: UV-A cu lungimi de undă nm; UV-B cu lungimi de undă nm; UV-C cu lungimi de undă nm. Radiația vizibilă (lumina) provoacă direct senzații vizuale. Limita inferioară a regiunii spectrale a radiației vizibile se află între 380 și 400 nm, cea superioară între 760 și 780 nm. Infraroșul se numește radiație, lungimile de undă ale componentelor monocromatice, care sunt mai mari decât lungimile de undă ale radiației vizibile și mai mici de 1 mm. Conform CIE, se disting următoarele zone de radiație infraroșie: IR-A cu lungimi de undă de nm; IR-B cu lungimi de undă 1,4 3 µm; IR-C cu lungimi de undă 3 µm 1 mm. Există radiații vizibile monocromatice și complexe. Radiația monocromatică este caracterizată printr-o gamă foarte îngustă de frecvențe (sau lungimi de undă) care pot fi definite printr-o singură frecvență (sau lungime de undă). Radiația complexă este caracterizată printr-un set de radiații monocromatice de diferite frecvențe. Un exemplu de radiație complexă este lumina zilei. 15

16 Spectrul de radiații este înțeles ca distribuția spațială a radiațiilor complexe ca urmare a descompunerii sale în componente monocromatice. Acționând asupra ochiului, radiațiile având lungimi de undă diferite provoacă senzația unei culori sau alteia. Elevii determină în mod experimental limitele aproximative ale benzilor de culoare ale radiațiilor vizibile în lucrarea de laborator „Studiul spectrului dispersat pe un monocromator dublu”. Pentru a reprezenta distribuția fluxului luminos emis de o sursă în spațiu, se folosesc curbele de distribuție a intensității luminii (Fig. 2). Aceste curbe sunt de obicei construite în coordonate polare după cum urmează: intensitatea luminii în diferite direcții este reprezentată pe scara acceptată pe vectori cu rază trasați din centru. Capetele vectorilor corespunzători valorilor intensității luminii în diferite direcții sunt conectate și se obțin astfel o suprafață închisă; partea de spațiu delimitată de această suprafață se numește corp luminos fotometric. Pentru majoritatea surselor de lumină și corpurilor de iluminat, corpul fotometric este simetric față de unele axe. Astfel de surse de lumină și corpuri de iluminat sunt numite simetrice. Curbele de intensitate a luminii în planurile care trec prin axa de simetrie se numesc curbe longitudinale de intensitate a luminii. Pentru sursele de lumină simetrice și corpurile de iluminat, jumătate din curba de intensitate luminoasă longitudinală este de obicei construită (de la 0 la 180). Clasificarea corpurilor de iluminat după curbele de intensitate luminoasă este dată în lucrarea de laborator „Măsurarea intensității luminoase și a fluxului luminos al surselor de lumină electrică”. La evaluarea calității mediului luminos, luminozitatea sursei de lumină și a suprafețelor iluminate de aceasta este de o importanță decisivă. Luminozitatea este o cantitate de lumină care este percepută direct de ochi; reprezintă densitatea suprafeței intensității luminii într-o direcție dată, care este determinată de raportul dintre intensitatea luminii și aria de proiecție a suprafeței luminoase pe un plan perpendicular pe aceeași direcție. Există două cazuri speciale de determinare a luminozității L: 1) luminozitatea în punctul M al suprafeței sursei în direcția fasciculului de lumină, este determinată de formula: L = I / Acos θ, unde I este intensitatea luminoasă în direcția I; Un element al suprafeței luminoase care conține punctul M; Acos θ intensitatea luminoasă pe unitatea de suprafață de proiecție; şaisprezece

17 2) luminozitatea în punctul M al suprafeței receptorului (de exemplu, ochiul sau fotocelula) în direcția I este raportul dintre iluminarea E creată în acest punct al receptorului într-un plan perpendicular pe direcția I la unghiul solid Ω , care conține fluxul luminos care creează această iluminare (iluminare normală pe unitatea de unghi solid) (Fig. 1): L = E / Ω. Unitatea de măsură a luminozității este candela pe metru pătrat (cd/m2). În general, luminozitatea unei suprafețe luminoase este diferită în direcții diferite, astfel încât luminozitatea, ca și intensitatea luminii, se caracterizează prin valoare și direcție. Suprafețele care au aceeași luminozitate în toate direcțiile se numesc emițători la fel de strălucitori. Acestea includ, de exemplu, suprafețele tencuite și vopsite mat ale tavanului și pereților, corpurile de iluminat sub formă de minge de sticlă de lapte etc. Fig. 1. Schema de determinare a unghiului solid al luminii. Fig. 2. Curbele longitudinale ale intensității luminii surselor Pentru o suprafață plană la fel de strălucitoare în toate direcțiile (la I θ = I cos θ), relația este adevărată: Iθ L = = I / A = const. Acosθ 17

18 Să comparăm valorile de luminozitate pentru unele elemente luminoase. Luna la luna plina 2500 cd/m 2; Cerul la zenit la amiază (cu înnorări variate) cd/m 2; Soare la zenit 1, cd/m 2 ; Flacăra unei lumânări cu stearina cd/m 2; Lămpi fluorescente cd/m2; Lămpi cu incandescență (100 W) (0,5 15) 10 6 cd/m 2; Lămpile cu xenon 1, cd / m 2. Între luminozitatea și iluminarea unei suprafețe care împrăștie uniform lumina care cade pe ea, există o relație importantă: L \u003d Eρ / π, unde ρ este coeficientul de reflexie. Cu un flux luminos care trece printr-o sticlă difuză cu o transmisie τ, luminozitatea sticlei este determinată de formula: L = Eτ/ π. După natura distribuției fluxurilor de lumină reflectate de suprafață sau transmise de corp, se disting următoarele tipuri principale: a) reflexie difuză (difuză) de pe suprafața tencuită a tavanului și a pereților sau transmiterea luminii prin sticlă lăptoasă. (Fig. 3); b) reflexie sau transmisie direcțională, de exemplu, atunci când lumina este reflectată de oglinzi și suprafețe metalice lustruite sau lumina este transmisă prin geamurile ferestrei (Fig. 4); c) reflexie difuză direcțională, de exemplu de pe suprafețele vopsite cu vopsea în ulei, sau transmiterea luminii prin sticlă mată. Distribuția fluxurilor de lumină este descrisă mai detaliat în glosarul „Inginerie arhitecturală de iluminat”. Cu reflexia direcțională și direcțională împrăștiată a luminii, caracteristica distribuției luminozității în diferite direcții este coeficientul de luminozitate, determinat din relația: r = LL, α α / o unde L α este luminozitatea suprafeței la un unghi pe perpendiculară pe această suprafață; L o luminozitatea unei suprafețe cu împrăștiere ideală cu un coeficient de reflexie ρ = 1 și aceeași iluminare cu suprafața studiată. optsprezece

19 În general, pentru suprafețele care reflectă lumina difuz, factorul de luminanță este egal cu factorul de reflexie: r = L π / E sau L = r E / π. α α α α Iluminarea suprafeței este densitatea fluxului luminos, adică raportul dintre fluxul luminos Ф, incident pe elementul suprafeței care conține punctul dat, și aria acestui element A: E = Ф / A. Fig. Fig. 3. Schema care caracterizează reflexia difuză (a) și transmisia difuză (b) a luminii. Fig. 4. Tipuri de reflectare a luminii prin oglindă (a) și suprafețe strălucitoare (b) Unitatea de iluminare lux (lx); 1 lx este egală cu iluminarea creată de un flux luminos de 1 lm, distribuit uniform pe o suprafață de 1 m2. O iluminare egală cu 1 lx poate fi apreciată după următoarele exemple: iluminarea unei suprafețe orizontale sub lumina lunii (lună plină). ) este 0,2 lx; iluminarea minimă pe carosabilul străzilor (în mijlocul dintre lămpi) este de 1 0,5 lux. Iluminarea creată de un emițător punctual (Fig. 5) cu o distribuție dată a intensității luminoase este determinată de formula: Em = I cos α / d, unde I este intensitatea luminoasă, cd; d este distanța de la sursa de lumină până la punctul M în care este determinată iluminarea. Dacă emițătorul este o linie luminoasă, de exemplu, un rând de lămpi fluorescente, atunci iluminarea la distanța d este proporțională cu d 1, și nu d 2, ca în cazul unui emițător punctual. 2 19

20 Elevul este invitat să studieze independent scara undelor electromagnetice (Tabelul 2). Ar trebui să acordați atenție parametrilor regiunii vizibile și să le comparați cu valorile obținute în lucrarea de laborator „Studiul spectrului de dispersie pe un monocromator dublu”. Orez. 5. Schema de determinare a iluminării de la o sursă de lumină punctiformă Scala de radiații electromagnetice Tabelul 2 Tipul de radiație Radiația caracteristică cu raze X ultraviolete γ Lungime de undă λ, m Număr de undă, 1/λ, cm с viteza luminii Energia cuantică, E = hν , eV, h Constanta lui Planck, h = 6, Js Temperatura caracteristică, K θ = hν / K, K = 1, JK, constanta lui Boltzmann Sursa de radiații Metoda de obținere a radiației Metoda de înregistrare Reacția de conversie nucleară Particule elementare Dezintegrare radioactivă, procese cosmice, acceleratoare Contoare Geiger si de scintilatie, camere de ionizare, camera de nor, bule, metoda fotografica. Tranzițiile electronilor interni. K-captură. Procese atomice sub influența particulelor elementare. Raze X. un metrou. Procese spațiale, acceleratoare cu plasmă. Ochi, fotocelule și fotomultiplicatori, metoda fotografică Tranzițiile electronilor la niveluri K, L. K-captură. Procese sub influența particulelor elementare. tranziții în molecule. Descărcări cu arc și scântei. Corpuri pârjolite. douăzeci

21 Sfârșitul tabelului radiație infraroșie vizibilă microunde frecvență radio regiune de joasă frecvență radiație radiație radiație (7,4-4,0) (1,35-2,5) 0,1 0,001 0, (4-7,5) 0,7-3 și mai puțin (2,0-3,6) și mai puțin Tranziții ale electronilor de valență Vibrația moleculelor și atomilor (în intervalul apropiat Rotația moleculelor. Învârtirea spinului electronului. Întoarcerea spinului nucleului. în atomi și IR). Rotația moleculelor se răcește (în IR îndepărtat). Corpuri pârjolite. fire fierbinți. Magnetroni, klystroni, tuburi cu undă călătoare. Fotocelule. Bolometre metalice și semiconductoare. Fotorezistente. Bolometre, termopiloni, diode cu microunde. Dispozitive radio și telecomunicații. El.kontury, alternatoare. Dispozitive de inginerie radio. INSTRUCȚIUNI METODOLOGICE PENTRU PRELEȚII 2. Fundamente ale fotometriei și tehnologiei luminii Curs Lucrări de laborator 21 Întrebări ale prelegerii Forma de studiu Lit. Întrebări pentru autocontrol 1. Culoarea luminii Prelegere independentă 1. Definiți mediul de lumină. mediul și studiul caracteristicilor acestuia 2. Enumerați funcțiile luminii. 3. Care este mediul de culoare? Dați exemple de diferite tehnici de iluminare. 4. Care este luminozitatea în punctul sursei de lumină? 5. Care este luminozitatea la punctul receptor al luminii? Dați exemple de luminozitate a unor suprafețe iluminate și autoluminoase. 1. Ce se numește energie radiantă? In ce unitati se masoara? 2. Ce se numește flux radiant? 3. Enumerați componentele spectrului optic. 4. În ce moduri este studiată compoziția spectrală a radiațiilor? 5. Dați definiția intensității luminii și definiția corpului fotometric al intensității luminii. 6. Cum sunt legate luminozitatea și intensitatea luminoasă a unei suprafețe la fel de strălucitoare? 7. Dați exemple de reflexie difuză, direcțională și direcțională împrăștiată.

22 BLOC DE INSTRUCȚIUNE „Izolarea și protecția luminii” INTRODUCERE Blocul de instruire „Izolarea și protecția luminii” este unul dintre cele mai importante în cursul fizicii arhitecturale. Acest lucru se datorează, în primul rând, conexiunii inextricabile dintre om și mediu. În al doilea rând, această secțiune stă la baza studiului altor discipline. Prin urmare, materialul acestui bloc, în comparație cu primul bloc, este oferit la cursuri și nu este scos pentru studiu independent. Se propune consolidarea materialului teoretic în lucrarea de curs. În cadrul programului de liceu, materialul nu a fost studiat. Cu toate acestea, pentru a studia acest bloc, studenții trebuie să aibă cunoștințele și abilitățile necesare. Elevii: trebuie să cunoască: legile iluminării; conceptul de unghi solid și unitatea de măsură a acestuia; legile opticii geometrice, conceptul de fascicul de lumină; ai o idee: despre bolta raiului si orizontul; despre radiația solară și dependența sa geografică de latitudine, sezon și transparența aerului; asupra compoziției spectrale a radiației solare. Curriculum blocului Conținutul blocului Forma de pregătire Literatură de specialitate 1. Teoria optică a câmpului luminos natural. prelegere, solo 2. Sisteme de iluminare naturală a spațiilor. curs 3. Metode de calcul al luminii naturale. sediul. prelegere, solo 4. Protecția solară și controlul luminii în mediul urban și în interior. curs 5. Modelarea insolaţiei. Cea mai recentă tehnologie de reglare a luminii. curs „Iluminarea naturală a încăperii” Lucrarea cursului studentul trebuie să cunoască legea proiecției unghiului solid; legea asemănării luminii; metoda de inginerie luminoasă principiul modelării standardizării KEO Obiective de învățare Studentul trebuie să fie capabil să rezolve probleme complexe; calculați iluminarea suprafețelor într-un anumit moment al anului la o anumită latitudine; determinați KEO și timpul de utilizare a luminii naturale pentru spațiile proiectate; determinați zona necesară și locația deschiderilor de lumină; utilizați documente standardizate. 22

23 Atelierul de laborator al acestui bloc de instruire cuprinde lucrările „Studiul condițiilor de izolație urbană și clădiri” și „Determinarea experimentală și verificarea calculului coeficientului de lumină naturală” (KEO)”. REZUMAT AL MATERIALULUI TEORETIC Introducere Iluminatul natural și artificial al orașelor și al clădirilor și structurilor individuale poate și ar trebui să fie doar „arhitectural”, adică să îndeplinească simultan funcții ecologice, estetice și economice. Conceptul larg de confort al luminii este asociat în principal cu asigurarea unei vizibilități și percepții favorabile a formelor arhitecturale, spațiului și obiectelor de către o persoană. Atunci când alegeți tehnici și sisteme de iluminat în procesul de dezvoltare a unui proiect arhitectural, în mod convențional se pot distinge două etape. În prima etapă, sunt rezolvate următoarele sarcini: în conformitate cu normele, sunt selectate nivelurile necesare de iluminare, ținând cont de caracteristicile lucrării vizuale (dimensiunea obiectelor de distincție, ușurința fundalului, contrastul). între obiecte și fundal etc.); asigură neuniformitatea, contrastul și direcționalitatea luminii, contribuind la cea mai bună vizibilitate a obiectelor de distincție și modelarea luminoasă a formei acestora; determina spectrul și dinamica luminii, oferind reproducerea culorilor și atmosfera emoțională necesară; eliminați sau limitați orbirea și disconfortul care apare atunci când razele directe sau reflectate ale soarelui, cerului sau sursele de lumină artificială intră în ochi; alegeți locația deschiderilor de lumină, a corpurilor de iluminat și a materialelor de finisare, oferind o distribuție confortabilă a luminozității și culorii în spațiu. A doua etapă de proiectare include soluția unei super-sarcini arhitecturale - crearea unei imagini luminoase arhitecturale, care apare ca urmare a interacțiunii dintre arhitectură și lumină. În interioare, această imagine depinde de scopul încăperii. Deci, în săli, imaginea luminoasă arhitecturală ar trebui să creeze impresia de festivitate și solemnitate; în muzee și galerii de artă, un sentiment de detașare 23

24 sti din lumea exterioară și concentrare; în spaţiile industriale iluzia naturaleţei mediului luminos. În arhitectura modernă, soluțiile expresive sunt obținute printr-o combinație abil de lumină naturală și artificială, utilizarea celor mai noi materiale și structuri de iluminat și de construcție, dezvoltarea unor sisteme optice originale, noi forme arhitecturale și, în cele din urmă, nașterea unor imagini caracteristice. 1. Sisteme de iluminat natural pentru încăperi Există trei sisteme de iluminat natural în încăperi: iluminat lateral, superior și combinat. Această clasificare este baza pentru reglarea luminii naturale. Sistemul de iluminare laterală este împărțit în iluminare cu una, două, trei laturi și circulare. Sistemul de iluminat deasupra capului poate fi prevăzut cu o varietate de dispozitive, de la un capac complet translucid la spoturi și axuri de lumină. Sistemul combinat de iluminare naturală este o combinație de iluminat lateral și superior. Dacă oricare dintre aceste sisteme nu oferă nivelul necesar de iluminare și calitatea (confortul) acestuia, atunci poate fi completat cu iluminare artificială. Un astfel de sistem se numește combinat. Alegerea sistemelor de iluminat de către un arhitect este determinată, în primul rând, de scopul încăperii. Principalele sarcini de proiectare a iluminatului natural în clădiri sunt: ​​1) alegerea tipului, mărimii și amplasării deschiderilor de lumină (în pereți și acoperiri), în care sunt prevăzute indicatoare de iluminare normalizate în incintă; 2) protecția zonelor de lucru ale incintei de luminozitatea orbitoare a razelor directe și reflectate ale soarelui; 3) coordonarea deschiderilor de lumină selectate și amplasarea acestora cu cerințele arhitecturale pentru iluminat, contribuind la identificarea spațiului, tectonicii, ritmului, schemei de culori și a imaginii caracteristice structurii. Atunci când alegeți tipurile de ferestre și luminatoare și amplasarea acestora în spațiul magazinului, este necesar să se țină cont de rolul arhitectural mare al acestor detalii interioare, care aduc propriul ritm împărțirii spațiului,

25 jură să-i dezvăluie profunzimea și, de asemenea, să determine în mare măsură tectonica artistică a premiselor. În funcție de natura distribuției fluxului luminos care a trecut în cameră, ferestrele și felinarele sunt împărțite în trei tipuri (Fig. 6): primul tip (Fig. 6, a) se caracterizează printr-o direcție clar pronunțată a fluxul luminos, care distinge în mod clar forma piesei luate în considerare datorită umbrelor proprii și căzătoare rezultate, adică are cel mai bun efect de modelare a luminii; deschiderile de lumină de al doilea tip (Fig. 6, b) creează așa-numita iluminare fără umbră în incintă datorită iluminării bilaterale sau multilaterale a obiectelor din interior sau utilizării materialelor care împrăștie lumina în deschiderile de lumină (ochelari, filme, grătare etc.; indicat prin linii întrerupte); al treilea tip de iluminare naturală (Fig. 6, c) se caracterizează prin utilizarea luminii reflectate, care este creată de ferestre ascunse de observator; această tehnică de iluminare creează iluzia unei deschideri deschise și mărește vizual adâncimea spațiului. Orez. 6. Clasificarea tehnicilor de iluminare naturală în funcție de natura distribuției luminii 25

26 Exemple de utilizare a luminii reflectate în arhitectură sunt prezentate în fig. 7. Fig. 7. Tehnici de utilizare a luminii reflectate: a în trapeza Mănăstirii Simonov (Moscova); b, c în clădirile industriale; d într-o galerie de artă Sarcinile de proiectare a iluminatului natural pentru clădiri sunt determinate de imaginea și scopul lor artistic. Clasificarea clădirilor în funcție de cerințele pentru mediul luminos este dată în Tabel. 3. Iluminarea naturală a clădirilor aparținând grupei I ar trebui rezolvată în așa fel încât lumina să sublinieze semnificația arhitecturală a incintei centrale (principale), să accentueze axele și împărțirea spațiului și să servească drept un fel de ghid atunci când vizitatorii se deplasează. din hol până în centrul clădirii. În spațiile principale ale clădirilor din Grupa II, lumina este utilizată ca mijloc eficient de focalizare a atenției asupra obiectului percepției (pictură, sculptură, punere în scenă sau sportivă, panoramă etc.), adică fără a-i personifica. rol în spațiul arhitectural înconjurător. Pentru a face acest lucru, se utilizează o distribuție neuniformă a luminii în cameră și se utilizează efectul de adaptare la întuneric a ochilor observatorilor aflați în zona de luminozitate redusă. 26

27 Tabelul 3 Clasificarea clădirilor în funcție de cerințele pentru mediul luminos în principal cerințele psihologice, estetice și igienice Exemple 1. Clădiri de arhitectură memorială. 2. Clădiri ale parlamentelor, instanțelor, autorităților. 3. Palate de cultură, știință și artă. 4. Clădiri religioase. 1. Panorame, diorame. 2. Galeriile de artă și muzeele. 3. Clădiri expoziționale. 4. Săli de sport. 1. Clădiri ale instituţiilor de învăţământ superior şi secundar. 2. Școli. 3. Clădiri ale institutelor de proiectare și cercetare. 4. Clădiri industriale și birouri. 1. Clădiri de instituții medicale, sanatorie și case de odihnă. 2. Clădiri ale instituţiilor pentru copii. 3. Clădiri de locuit. Sălile de demonstrație, în funcție de expunere, se împart în două tipuri: în prima predomină exponate plane (tablouri, tapiserii etc.), iar în a doua, volumetrice (sculptură, echipament). La proiectarea galeriilor de artă, este necesar să se prevadă următoarele cerințe: a) asigurarea unei iluminari suficient de intense a picturilor, care se caracterizează printr-o valoare medie KEO pe planul imaginii în intervalul 1,5-2%; b) respectarea unui anumit raport dintre KEO mediu pe planul imaginii e la valoarea KEO pe planul vertical care trece prin ochiul observatorului, e in; valoarea numerică a raportului e la / e în trebuie să fie mai mare decât unu și să nu depășească 10; c) respectarea unui anumit raport dintre valoarea medie a KEO pe plan orizontal în sala e r la nivelul ochilor observatorului și valoarea medie a KEO pe suprafața tabloului ek; valoarea numerică a raportului trebuie să fie mai mică de unu; d) eliminarea completă a izolației interioare pentru a evita efectul distructiv al razelor directe ale soarelui asupra tablourilor, în special asupra componentei sale ultraviolete; 27

1. Norme de iluminare 2. Calculul iluminatului artificial 3. Proiectarea iluminatului interior 1. Norme de iluminare

1. PRINCIPALELE CARACTERISTICI DE ILUMINARE 2. TIPURI DE ILUMINAT 3. REGLEMENTARE 4. SURSE DE LUMINA SI LUMINAREA

T: STUDIU DE ILUMINARE Î1: Care este durata medie de viață a lămpilor cu incandescență? A1: 1000 de ore. A2: 2500 de ore. A3: 500 de ore. A4: 1-2,5 mii de ore. Î2: Care este durata medie de viață a fluorescentelor

CURTEA 7. ILUMINAT INDUSTRIAL Iluminatul insuficient provoacă oboseală nu numai a organelor vizuale, ci și a corpului uman în ansamblu, iar riscul de rănire crește. Lumina puternică are un efect orbitor.

Iluminat natural și artificial 1 Mărimi de bază de iluminare Intensitatea luminoasă I caracterizează strălucirea unei surse de radiații vizibile într-o anumită direcție. Unitatea sa SI este candela (cd).

Subiectul 4.2. Fotometrie 1. ieșirea energiei radiațiilor. Unghi solid. Radiația electromagnetică, ca orice undă, în timpul propagării sale în orice mediu transferă energie de la un punct la altul. Dacă pe unele

AGENȚIA FEDERALĂ DE EDUCAȚIE UNIVERSITATEA DE STAT DE ARHITECTURĂ ȘI CONSTRUCȚII KAZAN Departamentul de Fizică, Inginerie Electrică și Automatizare

1. Fundamentele teoriei luminii și culorii 1. Radiația Radiația se referă la transferul de energie sub formă de unde electromagnetice de o anumită frecvență și lungime. Majoritatea fenomenelor fizice sunt legate de propagare

Instituția de Învățământ Superior de Stat „UNIVERSITATEA NAȚIONALĂ TEHNICĂ DONETK” Departamentul de Fizică RAPORT privind lucrările de laborator 81

INSTITUȚIA DE STAT DE ÎNVĂȚĂMUL PROFESIONAL SUPERIOR „UNIVERSITATEA BELARUSO-RUSĂ” Catedra Construcții industriale și civile ARHITECTURA Instrucțiuni metodologice pentru efectuarea calculului

Astăzi: marți, 12 noiembrie 2013 Conținutul prelegerii: Optică Cursul 7 Unda luminoasă Optica geometrică Fluxul luminos Fotometria 1 1. Unda luminoasă Dualitatea undă-particulă: lumina în unele

1 2.5. Mediu luminos. Impactul asupra oamenilor Cantitățile de iluminare Emisiile de lumină sunt incluse în partea optică a spectrului de oscilații electromagnetice. 1. Fluxul luminos Ф (lumen, lm) se numește putere

3.5 Iluminare 1 Obiective: În urma studierii acestei secțiuni veți cunoaște: concepte de iluminat; tipuri de iluminat la locul de muncă; evaluarea iluminatului locului de muncă; tipuri aplicate de instalatii de iluminat

Universitatea Pedagogică de Stat Iaroslavl. K. D. Ushinsky Lucrări de laborator 1 Determinarea caracteristicilor de iluminare ale lămpilor incandescente prin metoda fotometriei subiective Yaroslavl

MĂSURAREA ILUMINĂRII BIROURILOR ȘCOALA Proiectul a fost realizat de elevii clasei a VIII-a a școlii secundare „Istok” Kotelevtseva N. și Znamenskaya A. Conducător: Belova Tatyana Vladimirovna Scopul lucrării: Măsurarea iluminării

Întocmit de V.P. Safronov 2013 1 4. ENERGIA RADIATIEI Qe, J energie transferata prin radiatie. După cum știți, mișcarea materiei stă la baza tuturor fenomenelor naturale. Astfel, atunci când apare radiația termică

Fotometrie. Flux de lumină. Intensitatea luminii Fotometrie. De ce unele obiecte pot fi văzute la amurg, altele nu? De ce unele luminoase sunt dureroase de privit și chiar periculoase? Care ar trebui să fie iluminatul

Institutul de Fizică „Universitatea Federală Kazan (Volga)” RAPORT privind lucrările de laborator 301 Fundamentele fotometriei 2016 Lucrări de laborator 301 Fundamentele fotometriei Scopul lucrării: familiarizarea cu elementele de bază

AGENȚIA DE ÎNVĂȚĂMÂNT FEDERALĂ INSTITUȚIA DE ÎNVĂȚĂMÂNT DE STAT DE ÎNVĂȚĂMÂNT SUPERIOR „UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE STAT SAMARA” Departamentul „Fizica generală și fizica producției de petrol și gaze”

Concepte de bază de iluminat și aplicarea lor practică În natură, există multe unde electromagnetice cu parametri diferiți: raze X, raze γ, radiații cu microunde etc. (vezi.

Cursul 5. 14.13. Curba de vizibilitate 31 Cursa 5 ELEMENTE DE FOTOMETRIE Fotometria este o secțiune a opticii care studiază caracteristicile energetice ale radiației luminoase și sursele sale în ceea ce privește expunerea

Opțiunea 1 Nivel începător 1. Care este orientarea reciprocă a vectorilor într-o undă electromagnetică? A. Vectorul coincide cu direcția vectorului și este perpendicular pe vectorul B. Toți cei trei vectori sunt reciproc perpendiculari.

1 1.7. Analizoare umane 1.7.1. dispozitiv analizor. Analizor vizual Schimbările în condițiile de mediu și starea mediului intern al unei persoane sunt percepute de sistemul nervos, care reglează

Ministerul Educației al Republicii Belarus UNIVERSITATEA NAȚIONALĂ TEHNICĂ BELARUSIANĂ Departamentul de Fizică STUDIAREA LEGILOR FOTOMETRIEI Ghiduri pentru lucrările de laborator pentru studenții de construcții

Optica Optica este o ramură a fizicii care studiază legile fenomenelor luminii, natura luminii și interacțiunea acesteia cu materia. O rază de lumină este o linie de-a lungul căreia se deplasează lumina. Lege

ANALIZA CARACTERISTICILOR DE ILUMINARE ALE SURSELOR DE LUMINĂ MODERNE T. N. Savkova Gomel State Technical University numită după P. O. Sukhoi, Belarus Supraveghetor T. V. Alferova Probleme

Opțiunea 1. 1. a) O sursă de lumină cu o luminozitate L = 200 cd / m 2 se află la o distanță s 1 = 20 cm de o lentilă subțire cu distanța focală = 10 cm.Construiți cursul razelor, aflați la ce distanță se află s 2

Lucrări de laborator 3 Studierea caracteristicilor fotometrice ale unei surse de lumină Scopul lucrării: stăpânirea tehnicii de măsurare a iluminării cu ajutorul unui luxmetru, determinarea intensității luminoase a unei surse punctuale și construcție

Lucrări de laborator: Reglarea igienă și controlul iluminatului industrial Scopul lucrării 1. Studierea principiilor de organizare a iluminatului industrial. 2. Studiați caracteristicile evaluării igienice

COMITETUL DE STAT PENTRU CONSTRUCȚII MOSCOVA DEZVOLTAT DE COMITETUL DE STAT AL URSS PENTRU CONSTRUCȚII

5.5 Mediul de lumină 1 Obiective: În urma studierii acestei secțiuni, veți cunoaște: concepte de iluminat; tipuri de iluminat la locul de muncă; evaluarea iluminatului locului de muncă; tipuri aplicate de instalatii de iluminat

Optica Interferența luminii Prelegere -3 Postnikova Ekaterina Ivanovna, conferențiar al Departamentului de fizică experimentală 5 Interferența luminii Unde luminoase Lumina este un fenomen complex: în anumite condiții se comportă ca

L19 Unde electromagnetice Existența undelor electromagnetice rezultă din ecuațiile lui Maxwell. Cazul unei rote medii neutre omogene (=) neconductoare (j =) B H D E div B t t t t B H Ecuațiile lui Maxwell H

FOND DE INSTRUMENTE DE EVALUARE PENTRU ATTESTAREA INTERIMARE A ELEVILOR DIN DISCIPLINĂ (MODUL). Informații generale 1. Departamentul de Arte, servicii și turism 2. Direcția de formare 44.03.05 „Pedagogic

GOST -. Clădiri și construcții. Metode de măsurare a luminozității GOST - UDC ..:. Grupa G STANDARDUL DE STAT AL UNIUNII SSR Clădiri și structuri Metode de măsurare a luminozității Clădiri și structuri. Metode de măsurare

Ministerul Educației al Federației Ruse Universitatea Politehnică Tomsk Departamentul de Fizică Teoretică și Experimentală „APROBAT” Decan al ENMF Yu.I. Tyurin 2003 Cunoașterea elementelor de bază ale fotometriei

LUCRARE PRACTICĂ 1. DETERMINAREA FACTORILOR DE MEDIU ABIOTICĂ Scopul lucrării: studierea principalelor factori de mediu - iluminare, temperatură și umiditate, analiza influenței factorilor de mediu asupra vieții.

COLECTAREA SARCINILOR PENTRU INSTRUIREA INDEPENDENTĂ PE CURSUL „OPTICA FIZICĂ” Realizat de: Polyakova T.V., Simonova G.V. Cuvânt înainte Culegerea de sarcini este întocmită în conformitate cu programul cursului „Fizică

Ministerul Educației al Federației Ruse UNIVERSITATEA DE STAT IRKUTSK DETERMINAREA LUNGIMII DE UNDE LASER ȘI A MĂRIMII OBSTACULELOR MICI Orientări Irkutsk 2004 Tipărit

Motto: Lumina Iluminarea spatiilor: standarde si implementarea lor practica Completat de: Shagina K.V. Șef: dr., prof. Tolsteneva A.A. Arhitectură și Utilități Publice 2012 1 Cuprins 1 Introducere

1. Acustica aplicata. Semnale și zgomot.Caracteristicile fizice ale câmpului sonor. 3. Caracteristicile fiziologice ale sunetului. Diversele probleme ale acusticii aplicate pot fi atribuite uneia dintre cele două principale

MINISTERUL SĂNĂTĂȚII AL REPUBLICII BELARUS MINISTERUL SĂNĂTĂȚII AL REPUBLICII BELARUS HOTĂRÂREA PASTANOV 28 iunie 2012 82

Instituția de Învățământ Superior de Stat „UNIVERSITATEA NAȚIONALĂ TEHNICĂ DONETSK” Departamentul de Fizică RAPORT privind lucrările de laborator 87 STUDIUL SPECTRELOR DE ABSORȚIE ȘI DETERMINAREA EFECTULUI DE CĂLDURĂ

Ministerul Educației și Științei al Federației Ruse Bugetul federal de stat Instituția de învățământ de învățământ profesional superior „Statul Umanitar și Economic de la Moscova

LUCRĂRI DE LABORATOR 48 STUDIAREA DIFRACȚIEI LUMINII PE UN REȚEL DE DIFRACȚIE Scopul lucrării este de a studia difracția luminii pe un rețea de difracție unidimensională, pentru a determina lungimea de undă a unui laser semiconductor.

Fundamentele opticii cuantice Radiația termică 1 Legea lui Kirchhoff corpului negru 3 Legile radiației corpului negru Ipoteza cuantică și formula lui Planck 5 Pirometria optică 6 Derivarea din formulă

STANDARDUL DE STAT AL UNIUNII SSR METODE DE MĂSURARE A CLĂDIRILOR ȘI STRUCTURILOR LUMINĂRII GOST 26824-86 URSS COMITETUL DE STAT PENTRU CONSTRUCȚII MOSCOVA DEZVOLTAT DE Comitetul de Stat pentru Afaceri al URSS

DEZVOLTAREA METODEI DE CALCUL AL LUMINOZIȚII ȘI AL DISTRIBUȚIEI CULORII A UNUI MEDIU CULOARE-LUMINĂ CONTROLAT AL OBIECTELOR ÎNCHISE Gvozdev, O.K. Kushch, A.A. Institutul de Inginerie Energetică Liventsova din Moscova (Universitatea Tehnică),

Instituția de învățământ de stat de învățământ profesional superior „Universitatea Politehnică de Stat din Sankt Petersburg” Facultatea de Inginerie Civilă Departamentul „Tehnologie,

INSTRUCȚIUNI METODOLOGICE de rezolvare Lucrare de probă 3 Formule de bază și exemple de rezolvare a problemelor 1, 3 sunt date în cartea de probleme, ed. A.G. Chertova, pp.147-158 Formule de bază și exemple de rezolvare a problemelor 4,

Programul a fost întocmit pe baza standardului educațional al statului federal al învățământului superior (nivelul de pregătire a personalului cu înaltă calificare) în direcția pregătirii 13.06.01 Electrice și

Tema 7 Proiectarea și calculul iluminatului industrial Scop: dezvoltarea cunoștințelor și abilităților studenților în proiectarea și calculul iluminatului industrial la locul de muncă. Planul lecției: 1. Studiu

SURSE DE RADIAȚIE ȘI ILUMINAT. Acțiunea unei surse de radiații asupra unui fototranzistor depinde de sensibilitatea spectrală a tranzistorului și de distribuția energiei în spectrul sursei. Având în vedere acest lucru

Calculul iluminatului după metoda de utilizare a fluxului luminos. Atunci când proiectați o instalație de iluminat, este necesar să rezolvați următoarele probleme principale: alegeți un sistem de iluminat și tipul de sursă

Fizica Clasa 11 (nivel de bază) (2 ore pe săptămână, total 70 ore) Mijloace didactice utilizate: 1. Zhilko, VV Fizica: manual. indemnizație pentru instituțiile de gradul 11 ​​obshch. medie educație / V. V. Zhilko, L.

EXEMPLU DE LUCRĂRI DE CONTROL PE PRINCIPALELE SUBIECTE ALE clasei a X-a. Examinare timp de 15 minute pe tema „Vibrații mecanice”. 1. O greutate atașată unui arc oscilează pe o tijă orizontală. Amestecarea

Când radiația cade pe un corp, o parte din lumină este reflectată, în timp ce cealaltă parte trece în mediu. Într-un mediu, o parte din radiație poate fi absorbită sau împrăștiată (dacă există neomogenități în el), iar restul poate trece.

Agenția Federală pentru Educație Instituția de Învățământ de Stat de Învățământ Profesional Superior „Universitatea de Stat de Arhitectură și Inginerie Civilă Nizhny Novgorod” Departamentul de Securitate

Prelegere Scale spațiu-timp în astrofizică Gama scărilor de timp și distanțe întâlnite în astrofizică este foarte larg.Datorită finiturii vitezei luminii c, există o relație fundamentală,