Рубіжні значення швидкостей вітру

На засадах гігієнічних і соціологічних досліджень встановлено рубіжні значення швидкостей:

- більш 4 м/с - визиває дискомфорт у пішоходів;

- більш 6 м/с – початок переносу снігу та піску;

- більш 12 м/с – можливі механічні пошкодження будівельних конструкцій.

Інформація про вітер використовується в наступних інженерних розрахунках:

- аерація і захист міських територій;

- теплотехнічні розрахунки огороджувальних конструкцій;

- вітрове навантаження на будинки і будівельні елементи;

- вітроенергетика;

- снігові заноси вулиць, доріг і територій.

Хмарність

Конденсація водяної пари внаслідок зниження температури і накопичення її на деякій висоті від земної поверхні веде до створювання хмар. Кількість хмар, або хмарність, характеризуються ступенем покриття небосхилу хмарами. Оцінка хмарності ведеться візуально по 10- бальній шкалі, в котрій 0 балів відповідає безхмарному небу, 10 балів повному покриттю небосхилу хмарами. Хмарність враховується при визначенні типу погоди.

 

 

 

 

 

Лекція 2

Сполучення кліматичних факторів

 

Очевидно, що розглянуті в попередній лекції кліматичні фактори не діють окремо. Тому наступним кроком у навчанні є аналіз сполучення кліматичних факторів.

 

Температура і вітер

В кліматології використовується поняття вітроохолодження. Територія забудови оцінюється в умовних одиницях (Н), що становлять собою сполучення низьких температур і швидкості вітру за напрямками. Розрахунок ведеться за формулою

.                                   (2.1)

Будується роза вітроохолодження і напрямок з максимальним значенням Н враховується як неблагоприємним. Однак подобні оцінки виконуються як правило за науковими цілями. Це пояснюється ще й тим, що зимою низькі температури бувають при невеликих швидкостях вітру.

 

Гігієністами встановлено наступні рубіжні сполучення:

-  4 м/с і від’ємні температури – бажаний захист пішоходів від вітру;

-  5 м/с і від’ємні температури захист будинків від тепловтрат;

- при t_н від –15 до –35 ^оС – допускаються краткочасні прогулянки людей при вітрі від 3,5 до 0 м/с;

- при t_н від 20 до 28 ^оС – вітер до 2,5 м/с – є комфортним;

- при t_н від 28 до 33 ^оС – вітер від 1 до 4 м/с – є комфортним, необхідна аерація приміщень;

- при t_н  > 33 ^оС і φ < 25 % - вітер не дає полегшення і роздратовує.

В містобудівництві прийнята наступна шкала комфортних швидкостей:

- при t_н від -15 до 10 ^оС - = 0,6 ÷ 2,5 м/с;

- при t_н > 10 ^оС -  = 1 ÷ 3 м/с.

 

Тепловтрати будинку напряму залежать від його місцезнаходження в забудові. Коли тепловтрати будинку, що розташований окремо, прийняти за 100 % (див. рис. 2.1), то в умовах захищеності він буде втрачати 50 %, а при розташуванні на узгір’ї - до 200% тепла. При дії вітру під кутом 45^о до фасаду про ізводить зниження тепловтрат – до 85 %. Використання скніння лоджій також сприяє зниженню тепловтрат.

 

 

100 %                                50 %                                              200 %

 

Рис. 2.1 - Тепловтрати будинку при дії вітру

 

Вітер з дощем

Такої неблагоприємної дії піддаються, як правило, вертикальні поверхні будинків і споруд. На вертикальну поверхню може випадати приблизно в 2, а в карнизній частині в 4 - 6 разів більше опадів, ніж на горизонтальну поверхню. Тому попередньо з’ясовують ступінь інтенсивності дощів при вітрі. Поступають наступним чином.

1. З кліматологічних довідників уточнюють середню багаторічну суму опадів, мм, за теплий період.

2. Розраховують середню багаторічну швидкість вітру за цей період, м/с.

3. Знаходять і нтенсивність, поділившиперше значення на друге (мм/хв).

4. За інтенсивністю і швидкістю вітру за спеціальними таблицями знаходиться сума опадів, що проходять через вертикальну поверхню.

5. Установлюють ступінь вологості території і дають рекомендації щодо конструювання зовнішніх огороджень будинків. Коли сума опадів:

< 100 мм/хв – суха зона (в великих панелях, наприклад, використовується закритий стик);

100 ÷ 200 мм/хв – нормальна зона (відкриті дреніровані стики);

> 200 мм/хв – волога зона (стики відкриті з нащільниками, накладками і профільними перекриттями зазору, застосування стін-екранів).

При наявності повної інформації про кількість опадів і швидкість вітру при дощі за румбами будується роза дощів. Розрахунок кількості опадів на вертикальну поверхню (Н_в) в залежності від кількості тих, що випали на горизонтальну поверхню (Н_г) і середєдобову швидкість при вітрі () ведеться за формулою

.                                                 (2.2)

Найбільшій від дії косих дощів потерпають житлові будинки, що виконують функції вітрозахисних. Будинки, що розташовані в середині забудови, більш всього сприймають дію опадів тільки на рівні верхніх поверхів. Фасади обличковуються водовідбиваючими матеріалами або розчинами, а також можуть застосовуватися спеціальні щити на відносі, засклені балкони і лоджії та інші конструктивні рішення.

 

Вітер і сніг

Часті завірюхи зі значними снігопереносами затрудняють експлуатацію селітебних територій. Снігоперенос (м³/п.м) характеризує наступні об’єми: 200, 400 и 600 м³/п.м.

 

 

 

Рис. 2.2- Схеми сніговідкладання в елементарних формах рельєфу

 

Таблиця 2.1 – Ефективність зелених насаджень при захисту від снігопереносів

№№	Характер меліоративних заходів	Снігозбірність, м^3на 1 пог. м смуги
1	Непродуваємі смуги шириною більш 20 – 25 м	до 600
2	Ажурна смуга шириною більш 12 – 15 м	до 350
3	Продуваєма смуга шириною не більше 7 – 10 м	100 – 200
4	Система з 2-х продуваємих смуг шириною 12 и 15 м і поміжсмуговими розривами 30 – 40 м	до 250
5	Система з 3-х продуваємих смуг шириною 12, 12 и 15 м і поміжсмуговими розривами 30 – 40 м	до 400

Відкладання снігу залежить від рельєфу, рослин, наявності перешкод і швидкості вітру біля поверхні землі. Можливі схеми сніговідкладання в елементарних формах рельєфу приведено на рис. 2.2. Вхід до окремо розташованого будинку назначається, як правило, з навітряного боку, де утворюється жолоб видування. Зелені насадження різної конструкції використовуються (див. табл. 2.1) для захисту територій від снігопререносів.

 

Вітер та пил (пісок)

Є окремі регіони, що підвержені запиленості, котра також може виникнути при неправильному освоюванні території для будівництва. Встановлено, що запиленість виникає при вітрах зі швидкістю:

1 - 2м/с - на пісках і піщаних рихлих почвах;

3 - 4 м/с –на піщаних і супіщаних почвах;

більш 5 м/с – на легких суглинках;

5,5 – 7 м/с – на тяжких суглинистих почвах.

Якщо більш 30 діб на рік концентрація пилу перебільшує 1,5 мг/м³ або повторюваність пильних бурь більше 3 разів, то потребується захист територій. В цьому зв’язку неблагоприємними є напрямки вітру з повторюваністю більш 20 % при швидкості, яка перевершує 5 м/с.

Вітри, які здатні піднімати пил і приводити до руху пісок, можуть заставити проектувальника відмовитися від розробки природних засобів провітрювання до їх повного виключення. У всіх випадках нагально необхідна ретельна перевірка і врахування конкретних обставин. В Адені, наприклад, жителі однієї прибережної житлової забудови, котра орієнтована в розрахунку на використання морських бризів, віддають перевагу знемаганню від спеки в ретельно закритих приміщеннях, ніж стражданню від прохолодного, але роздратовуючого вітру, що несе з собою маленькі частки піску і гравію з обширних прибережних територій, вкритих піском.

Ефективними засобами боротьби з піщаними вітрами являються захисні екрани і внутрішні дворики. Зниження інтенсивності піщаних вітрів можна досягнути також застосуванням м’якого ґрунтового покриття в безпосередній близькості до будинку. Коли від піщинок, що приносяться вітром необхідно захищати відкриту ділянку, важливо, щоб екранююща стіна, що її оточує, не мала перерізів.

 

Лекція 3