3.1. Климатические факторы

Особенности расселения людей с первых шагов становления че­ловеческого общества ограничивались факторами природной среды. И в настоящее время природные условия территории во многом оп­ределяют характер и организацию жизнедеятельности населения. По­этому проектирование и пространственно-территориальное развитие городов в значительной степени базируются на изучении природных условий местности. Климат является одним из наиболее важных фак­торов, учитываемых в градостроительстве.

Климат - это усредненный, многолетний режим атмосферных явлений, характерный для каждого места Земли. В основном климат обусловливается географическим положением данного места и харак­тером макрорельефа. На климатические характеристики наиболее су­щественно влияют географическая широта и высота местности, бли­зость к морскому побережью, особенность растительного покрова.

Сравнительная устойчивость климата объясняется тем, что количество солнечного тепла, получаемого Землей, почти постоян­но из года в год. Существенно не изменяется и сама земная поверх­ность с ее материками и океанами, горами и равнинами на суше, холодными и теплыми течениями в морях и океанах. Воздушные течения в атмосфере, хотя и отличаются большим разнообразием и изменчивостью, имеют свои закономерности, достаточно стабиль­ные на протяжении длительного времени.

Для образования и развития современных городов климатиче­ские особенности сами по себе, т. е. вне их влияния на плодородие земель и сельское хозяйство, имеют из всех физико-географических факторов наименьшее значение. Концентрация населения в городах во многом обусловлена экономическими причинами, а не климати­ческими особенностями как таковыми. Например, Древний Рим,

первый и единственный «город-гигант» античной эпохи, всегда от­личался нездоровыми климатическими условиями; Лондон славит­ся сыростью и пресловутыми туманами; на лагунах построена Ве­неция; на болотах - Санкт-Петербург.

Тем не менее дифференциация природно-климатических ус­ловий предопределяет характер расселения на территории страны и оказывает существенное влияние на градостроительную поли­тику конкретных городов и регионов. Значение климата в отно­шении характера планировки и застройки, озеленения городов, вплоть до выбора типа объектов и материала для их строительст­ва, огромно.

Природная уникальность России заключается в разнообразии климатических условий. Климатическое районирование (рис. 3.1.) предусматривает выделение на территории России районов и под­районов, характеризующихся сочетаниями определенных климати­ческих показателей: среднемесячной температуры воздуха в январе и июле, средней скорости ветра за три зимних месяца, среднеме­сячной относительной влажности воздуха в июле.

Географическое положение России накладывает ограничения на освоение ее территории, что видно из данных табл. 3.1, в кото­рой приведено распределение территории страны и размещение на­селения в зависимости от географической широты.

Таблица 3.1

Структура территории РФ н распределения населении по широтным зонам

Из приведенной таблицы видно, что в целом расселение жите­лей на территории России находится в значительной зависимости от широтных зон. Широтное положение в совокупности с климати­ческими условиями оказывает значительное влияние на все сторо­ны градостроительной деятельности.

К основным климатическим характеристикам, учитываемым в градостроительной практике, относятся: температура воздуха, вет­ровой режим на территории, влажность воздуха и инсоляция.

Температура воздуха определяет выбор теплоизолирующих свойств ограждающих конструкций зданий. Прежде всего, учиты­вается расчетная температура наружного воздуха в холодный пери­од года. Для теплотехнических расчетов ограждающих конструк­ций применяют следующие температуры наружного воздуха: сред­нюю температуру наиболее холодной пятидневки и абсолютную минимальную температуру наружного воздуха. Чем ниже расчет­ные температуры, тем эффективнее должна бьггь теплоизоляция стен и чердачных перекрытий, плотнее оконные переплеты.

При принятии градостроительных решений учитывается сред­негодовая температура, средняя температура по месяцам, а также перепад температур, т. е. разность между летними и зимними тем­пературами, включая абсолютный максимум и абсолютный мини­мум температуры воздуха.

Температурный режим воздуха учитывается при планировке жилых кварталов и микрорайонов. От него зависят расстояния от жилья до учреждений обслуживания, так называемые радиусы дос­тупности. При низких зимних температурах эти радиусы должны быть как можно меньше, особенно до детских учреждений, а вся жилая застройка - компактной. Кроме того, для северных городов России разрабатываются специальные проекты зданий, связанных между собой утепленными переходами, коммуникационными ко­ридорами.

Температура воздуха во многом определяет проектирование объектов, влияет на их внутреннюю планировку. Так, в условиях жаркого климата, где высокие летние температуры, предусматри­ваются возможности организации сквозного проветривания квар­тир, создание лоджий.

Следует иметь в виду, что микроклимат города создает в усло­виях плотной городской застройки повышенную температуру (при­мерно на 2-3°) за счет сокращения турбулентного ветрового переме­шивания воздуха, увеличенной поверхности инсоляции и тепловыде­ления жилых, общественных и промышленных объектов.

Ветровой режим. Ветер - движение воздуха относительно земной поверхности, вызываемое неравномерным распределением

атмосферного давления. Ветровой режим учитывается в градострои­тельстве прежде всего с точки зрения выявления господствующих направлений ветров и их скоростей. Наглядно отражает преобла­дающее направление ветра на конкретной местности диаграмма ро­зы ветров.

Роза ветров - это графическое изображение повторяемости ветров (в процентах) по румбам горизонта (рис. 3.2).

С

Ю

Рис. 3,2. Роза ветров

Роза ветров строится по 8 или 16 румбам - основным геогра­фическим сторонам света. По этим направлениям в определенном масштабе откладывают в виде векторов значения повторяемости направлений или значения средних и максимальных скоростей вет­ра, соответствующие каждому румбу. Концы векторов соединяют ломаной линией. Господствующее направление ветра соответствует самому большому вектору розы ветров, направленному к ее центру. Основанием для построения розы ветров служит многолетний ряд наблюдений на ближайшей метеорологической станции.

На основе анализа розы ветров по направлениям делаются вы­воды о функциональном зонировании территории и прежде всего взаимном размещении селитебных и промышленных районов. Про­мышленные районы с вредными выбросами в атмосферу должны

размещаться с подветренной стороны, чтобы они не загрязняли воздух жилых кварталов. Основное направление ветра учитывается также при устройстве на аэродромах полос для посадки и взлета самолетов.

В условиях сурового климата севера учет направлений господ­ствующих ветров позволяет организовать ветрозащиту жилой терри­тории. Ветрозащита осуществляется путем использования искусст­венных ветровых преград (зданий, зеленых посадок высокой стволь­ной растительности) или естественных преград (использование под­ветренных склонов, больших массивов существующей зелени).

Характеристика районов по скоростям ветра позволяет прово­дить мероприятия по ветрозащите или, наоборот, организации про­ветривания. Оптимальная скорость ветра находится в пределах от 1 До 4 м/с. Участки, на которых скорость ветра меньше 1 м/с, отно­сятся к непроветриваемым, а более 4 м/с - к зонам интенсивного проветривания.

В целях ослабления больших скоростей преобладающих вет­ров корректируется направление улиц в городе. Кроме того, разра­батываются дополнительные ветрозащитные мероприятия (на­пример, посадка деревьев). В условиях сильных ветров лучшая вет­розащита обеспечивается применением протяженных многосекци­онных зданий, расположенных поперек господствующего направ­ления ветра. В районах с малыми скоростями ветра, наоборот, сле­дует избегать сложных конфигураций зданий и их большой протя­женности. Здесь более предпочтительны здания типа башен, обес­печивающие максимальное сохранение исходной скорости ветра.

Влажность - содержание водяного пара в воздухе; одна из существенных характеристик климата. Абсолютная влажность - это количество водяного пара в граммах, содержащегося в 1 м³ воз­духа. Относительная влажность - это процентное отношение аб­солютной влажности к максимальному количеству водяного пара, которое может содержать I м³ воздуха при данной температуре.

Влага оказывает огромное влияние на теплозащитные качест­ва ограждающих конструкций. Известно, что вода прекрасный про­водник тепла, а воздух, особенно сухой, обладает теплоизоляцион­ными свойствами. Поэтому теплоизоляционные материалы с боль­шим количеством пор, заполненных воздухом, имеют прекрасные теплозащитные свойства. Однако при проникновении влаги тепло­изоляционная способность любого материала резко ухудшается.

Крйме того, влага растворяет химические вещества, которые при­водят к быстрому разрушению материалов.

Таким образом, повышенная влажность снижает теплоизоли­рующие свойства ограждающих конструкций зданий, стимулирует процесс коррозии металлов, разрушения материалов. Поэтому влажность воздуха непременно учитывается при выборе материа­лов для теплоизоляции и конструкций зданий.

Повышенная влажность воздуха сильно ухудшает теплоощу- щения людей. При низких температурах влажность создает впечат­ление особого дискомфорта. Даже не очень холодная погода при этом воспринимается отрицательно, в то же время даже сильные морозы при сухой, ясной погоде переносятся легко. В жарком кли­мате влажность также создает дискомфорт и влажная жара перено­сится человеком весьма тяжело.

В целом ощущения человека во многом зависят от совокупно­сти трех основных факторов: температуры, влажности и скоро­сти движения воздуха.

Так, при температуре 19°С, влажности 50% и неподвижном воздухе человек испытывает приятное ощущение нормальной ком­натной температуры. При той же температуре и влажности, но при движении воздуха со скоростью 0,5 м/с - ощущение, характеризуе­мое понятием «прохладно», а при скорости 2,5 м/с - человеку ста­новится холодно. При температуре 24°С и неподвижном воздухе, насыщенном водяными парами, получается ощущение духоты. При той же температуре и влажности, но при скорости ветра 1 м/с - приятное ощущение нормальной температуры.

Поэтому в жарком влажном климате рекомендуется использо­вать рассредоточенную застройку с короткими и точечными зда­ниями, которая способствует организации дополнительного про­ветривания внутриквартальной территории, что направлено на по­вышение комфортности условий проживания населения. А в север­ных районах (с низкими температурами, сильными ветрами, снеж­ными заносами) для максимального снижения воздействия на чело­века комплекса неблагоприятных природно-климатических факто­ров, наоборот, используется компактная застройка, блокированные здания, специальные объемно-планировочные решения совмещен­ных жилых и общественных зданий.

Инсоляция - облучение прямыми солнечными лучами какой- либо горизонтальной, вертикальной или наклонной поверхности. Это качественная характеристика, определяемая временем освещения.

Размещение и ориентация жилых и общественных зданий должны обеспечивать продолжительность инсоляции помещений и территорий в соответствии с Санитарными нормами и правилами обеспечения непрерывной инсоляцией жилых и общественных зда­ний и территорий жилой застройки. В зоне, расположенной север­нее 58°с. ш., продолжительность непрерывной инсоляции с 22 ап­реля по 22 августа должна быть не менее 3 ч в день. Для зон южнее 58°с. ш. с 22 марта по 22 сентября - не менее 2,5 ч.

При реконструкции жилой застройки или при размещении но­вого строительства в особо сложных градостроительных условиях (исторически ценная городская среда, дорогостоящая подготовка территории, зона общегородского и районного центра) допускается снижение продолжительности инсоляции помещений на 0,5 ч.

Инсоляция учитывается при организации застройки и выборе территории для застройки. Организация жилой застройки должна обеспечивать равномерное освещение квартир и участков жилой территории, предназначенных для отдыха и спорта населения.

В климатических зонах с умеренным климатом здания распо­лагают на местности так, чтобы максимально увеличить продолжи­тельность инсоляции. В условиях выраженного рельефа для жилой застройки и размещения участков детских учреждений и зон отды­ха выбираются преимущественно южные склоны, хорошо инсоли- руемые и с хорошим микроклиматом.

В зонах с жарким климатом, наоборот, предусматривают солнце­защитные мероприятия. Благоустройство территории включает уст­ройство навесов, зеленых насаждений с густой разветвленной кроной, сокращающих время прямого солнечного облучения территории.

Инсоляция отдельного здания зависит от его ориентации по сторонам горизонта. Различают меридиональную, широтную и промежуточную ориентацию здания.

При меридиональной ориентации здания располагают основ­ными осями по направлению север-юг. Такая ориентация обеспе­чивает равномерную инсоляцию обоих фасадов и минимальную площадь участков постоянного затенения. Однако ее недостатком является то, что в околополуденные часы, когда солнечные лучи больше всего богаты ультрафиолетом и теплом, инсолируется лишь торцевая часть зданий.

При широтной ориентации здания располагают основными осями по направлению запад-восток. Здесь инсолируется только один (южный) фасад зданий. Прямые солнечные лучи не попадают в комнаты, ориентированные на север. При промежуточной ориен­тации зон постоянного затенения нет, все четыре фасада здания имеют инсоляцию, однако неравномерную.

Освещение группы зданий зависит, кроме того, и от расстоя­ния, на котором находится одно здание от другого, а также от вы­соты соседнего здания. Для определения вида ориентации зданий на местности учитываются также композиционный прием застрой­ки и рельеф местности.

Требуемую степень инсоляции обеспечивают путем выбора соответствующих типов жилых зданий, а также различными прие­мами застройки.

Кроме рассмотренных факторов, в градостроительстве имеют значение и другие элементы климата. Например, величина осадков на конкретной территории учитывается при решении вопросов ее инже­нерного благоустройства, расчете водосборного бассейна, регулирова­нии поверхностного стока и проектировании ливневой канализации.