Author: Оболенский Н.В.
Tags: теоретические основы строительства строительство строительство зданий архитектурная физика
ISBN: 978-5-9647-0034-0
Year: 2007
Text
f, . и ...
.города и здания на юге следует
проектировать и строить сообразно
теплому климату и совсем по другому
на севере".
ВИТРУВИЙ
" ...ширину улиц, высоту зданий
и размеры окон надо выбирать
с учетом ориентации и глубины
помещений".
АЛЬБЕРТИ
"В хорошей архитектуре оболочка
здания должна эффективно
объединять все проектные
параметры, включая планировку,
конструкцию, тепловой и световой
комфорт,..."
ХАРКНЕСС
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
’’АРХИТЕКТУРА”
Редакционная коллегия:
Дуров В.В. (ответственный секретарь)
Буга П.Г.
Демидов С.В.
Дыховичный Ю.А.
Змеул С.Г.
Касаткин В.А.
Кудрявцев А.П. (главный редактор)
Лежава И.Г.
Орехова Н.И.
Платонов Ю.П.
Рожин И.Е.
Рябушин А.В
Степанов А.В. (зам. главного редактора)
Яргина З.Н.
Ягупов Б.А.
АРХИТЕКТУРНАЯ
ФИЗИКА
Под редакцией
акад. Международной Академии наук высшей школы,
чл.-корр. Международной Академии архитектуры,
д-ра техн, наук, проф. Н.В. Оболенского
Рекомендовано
Министерством образования РФ
в качестве учебника для студентов
высших учебных заведений,
обучающихся по направлению и специальности
«Архитектура»
Стереотипное издание
Москва «Архитектура-С» 2007
ББК 38.113
УДК72
А 87
Рецензенты: чл.-корр. РААСН, канд. архитектуры Ж.М. Вержбицкий,
чл.-корр. РААСН, д-р техн, наук В.К. Савин
Авторы : В.К. Лицкевич, Л.И. Макриненко, И.В. Мигалина,
Н.В. Оболенский, А.Г. Осипов, Н.И. Щепетков
Редакторы: Т.В. Рютина, Н.Б. Либман
Архитектурная физика: Учеб, для вузов: Спец. “Архитектура” / В.К. Лицкевич,
А 87 Л.И. Макриненко, И.В. Мигалина и др.; Подред. Н.В. Оболенского. — М.:
«Архитектура-С», 2007. — 448 с.: ил.
ISBN 978-5-9647-0034-0
Рассматриваются теоретические основы формирования комфортной светоцветовой, тепловой
и акустической среды в городах и зданиях. Излагаются методы нормирования, расчета и
проектирования ограждающих конструкций, освещения, инсоляции, солнцезащиты, цветового
решения, акустики, звукоизоляции зданий и борьбы с городскими и производственными шумами.
Для студентов архитектурных вузов и факультетов.
ISBN 978-5-9647-0034-0
ББК 38Л13
© В.К. Лицкевич, Л.И. Макриненко,
И.В. Мигалина, Н.В. Оболенский,
А.Г. Осипов, Н.И. Щепетков, 1997
© «Архитектура-С», 2007
Светлой памяти профессора Н.М. Гусева
и доцента В. Г. Макаревича
посвящает свой труд кафедра
архитектурной физики МАрхИ
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебник по архитектурной
физике издается под таким названием
впервые и является развитием
учебника "Основы строительной
физики", изданного в 1975 г. проф.
Н.М.Гусевым, основателем кафедры
строительной физики МАрхИ.
Новое название учебника и кафед-
ры не случайно. Актуальность проб-
лемы экологизации современной
архитектуры ныне признана во всем
мире, а поскольку свет, цвет, климат
и звук являются основными факто-
рами , формирующими комфортность
искусственной окружающей среды
(архитектуры), вписываемой в естест-
венную среду (природу), эта проблема
имеет огромное значение для развития
качественно нового этапа в капиталь-
ном строительстве и массовой ур-
банизации.
Естественна поэтому и необ-
ходимость экологизации высшего
архитектурного образования. По суще-
ству, архитектурная физика является
второй частью новой дисциплины, ко-
торую должен изучать современный
архитектор, — "Архитектурная эко-
логия". Первая часть этой дисцип-
лины — "Архитектурное природополь-
зование" ("Охрана окружающей сре-
ды") включает основы защиты живой
и неживой природы от воздействия на
нее урбанистической деятельности
человека, приняв
it
ей ныне глобальный
характер, что вызывает обостренную
озабоченность во всем мире.
ственного света, цвета, тепла,
движения воздуха и звука, а также
природу их восприятия человеком с
оценкой социологических, гигиени-
ческих и экономических факторов.
Кроме того, эта наука — фунда-
мент, на котором базируются важ-
нейшие положения основных строи-
тельных документов — СНиПов, рег-
ламентирующих комфортность, плот-
ность и экономичность застройки.
Архитектурная физика как часть
архитектурной экологии (а ныне одной
из важнейших и обязательных частей
проекта является его экологический
раздел) непосредственно помогает
определить качество проекта на всех
стадиях (а следовательно, и качество
архитектуры) по нескольким основным
группам критериев1: 1) комфортность
городских пространств и интерьеров
зданий и их функциональность; 2) на-
дежность (долговечность) сооружений;
3) выразительность (композиция, све-
тоцветовой образ, масштабность,
пластика и т.п.); 4) экономическая
эффективность (особенно при инду-
стриальном строительстве).
Все эти критерии в значительной
степени предопределяются при про-
ектировании профессиональным уче-
том светоклиматических и акусти-
ческих параметров среды и элементов
зданий.
Следовательно, архитектурная
физика имеет самые непосредственные
Архитектурная физика изучает
теоретические основы и практические
методы формирования архитектуры
под воздействием солнечного и искус-
1 По аналогии с критериями Витрувия ’’поль-
за. п
чность, красота” (обратим внимание на то.
что даже Витрувий говорит о красоте здания толь-
ко после пользы и
чности).
6 Предисловие
связи с профилирующими дисцип-
линами — "Архитектурное про-
ектирование", "Теория, история и
критика архитектуры" и "Архитектур-
ные конструкции", а также с системой
государственной экспертизы проек-
тов. Архитектурная физика находится
на стыке таких наук, как астрономия,
метеорология и климатология, а пос-
кольку архитектура служит для обес-
печения жизнедеятельности человека
и представляет основные материаль-
ные и культурные фонды любой стра-
ны, эта наука тесно связана с
гигиеной, эстетикой, психологией,
социологией и экономикой.
Содержание учебника отвечает
современному уровню развития этой
науки и учитывает многолетний опыт
ее преподавания в Московском
архитектурном институте, дискуссии,
проведенные в последние годы в на-
учных изданиях нашей страны и за
рубежом, правительственные поста-
новления по экологическим и градо-
строительным вопросам и программы
Академии наук России по биосферным
и экологическим исследованиям.
Курс состоит из вводной части
"Предмет и место архитектурной
физики в творческом методе архитек-
тора" и трех основных частей: "Архи-
тектурная климатология", "Архитек-
турная светология" и "Архитектурная
акустика".
В каждой из основных частей
учебника приводятся примеры про-
ектирования комфортной среды из оте-
чественной и зарубежной архитектур-
ной и градостроительной практики.
Изучение курса сопровождается
выполнением студентами учебно-
исследовательских работ, связанных с
архитектурным проектированием горо-
дов и зданий. Для адаптации расчет-
ных работ к реальным условиям твор-
ческой работы архитектора в учебнике
приведены графические, табличные и
справочные материалы.
Основные разделы учебника за-
вершаются списками литературы, с
помощью которых студенты и аспиран-
ты могут расширить свои знания и
освоить методы научно-исследова-
тельских работ по архитектурной
физике.
В учебнике использованы действу-
ющие нормативные документы и
результаты новейших исследований
отечественных и зарубежных ученых
в области архитектуры, градо-
строительства, архитектурной физики
и экологии.
Предисловие, введение и главы 3
и 5 написаны Н.В.Оболенским, главы
1 и 2 — В.КЛицкевичем, глава 4 —
Н.В. Оболенским и Н.И.Щепетковым,
глава 6 — И.В.Мигалиной, главы 7 и
8 — А.Г. Осиповым, глава 9 —
Л. И .Макриненко.
Авторы выражают признатель-
ность Ж.М.Вержбицкому и В.К.Са-
вину за замечания к рукописи.
Введение. ПРЕДМЕТ И МЕСТО
АРХИТЕКТУРНОЙ ФИЗИКИ
В ТВОРЧЕСКОМ МЕТОДЕ АРХИТЕКТОРА
Архитектура, представляю-
щая собой один из важнейших аспек-
тов жизнедеятельности человека, от-
личается от всех других видов и
форм этой деятельности тем, что по-
стоянно и повсюду воздействует на
живую и неживую природу.
От того, насколько комфортно в
широком смысле этого слова построен
город, здание или сооружение и на-
сколько гармонично они вписываются
в природу, зависит жизнь человека и
само существование природы. Никогда
еще в истории человечества этот воп-
рос не стоял столь остро. Только
XX век с его научно-техническим и
демографическим "взрывом”, глобаль-
ной урбанизацией, миграцией насе-
ления и массовым индустриальным
строительством беспрецедентно обост-
рил эту проблему.
Почему так важно иметь это в ви-
ду современному архитектору? Ведь на
протяжении тысячелетий архитекто-
рам было известно, что "...города и
здания на юге следует проектировать
и строить сообразно теплому климату,
и совсем по другому на севере" (Вит-
рувий), что "...ширину улиц, высоту
зданий и размеры окон надо выбирать
с учетом ориентации и глубины по-
мещений" (Альберти, Палладио), что
"важнейшими материалами для архи-
тектора являются солнце, бетон, ме-
талл, стекло, деревья, трава и т.д.
При этом последовательность их пе-
речисления соответствует их важно-
сти" (Корбюзье), что "...вписывать ар-
хитектуру в природу необходимо бе-
режно и композиционно оправданно"
(Жолтовский) и что "для того, чтобы
осветить помещение, недостаточно сде-
лать отверстие в кровле, а необходимо
убедиться в том, что ритм света и
тени будет соответствовать компози-
ции интерьера" (Кан)...
Все архитектурные и градострои-
тельные шедевры создавались с учетом
этих вечных истин.
Города южных сухих районов всег-
да имели характер "самозатеняющихся
структур", а здания — своеобразных
"термосов" с массивными стенами,
замкнутой компактной планировкой и
редкими небольшими окнами. Ярко
выраженный образ такой архитектуры
был прямым следствием характерных
климатических условий и приобретал
четкий национальный характер.
Для влажных районов, наоборот,
характерны открытая планировка, лег-
кие "дышащие" стены и светопроемы,
хорошо проветриваемые городские
пространства.
Большинство южных районов от-
личается большим количеством сол-
нечных дней в году, очень высокой
радиацией и контрастностью освеще-
ния. Это предопределяет специфиче-
ский характер архитектурной пласти-
ки и цветовых соотношений элементов
и деталей зданий: тонкую пластиче-
скую модуляцию декора, большую
насыщенность цвета и его контрастные
сочетания (эти особенности распрост-
раняются также на одежду и утварь).
В северных и большинстве цент-
ральных районов преимущественно об-
лачное небо обусловливает крупную
пластику стен и деталей и нюанси-
рованные пастельные цветовые соче-
тания, что полностью соответствует
8 Введение
природному окружению и мягкому
рассеянному освещению. XX век и
здесь оставил следы своей бурной де-
ятельности. Появились новые мате-
типа
"Кудо-Аурезин" и новей
их си-
риалы и технические нов
ества
ка-
стем кондиционеров не позволяет до-
стичь в подобных зданиях комфортно-
го освещения и микроклимата без при-
менения регулируемой солнцезащиты
тает
Ilu £
ически
разрослись города,
транспорт,
про мы
ленность
вредные
выбросы в атмосферу и водостоки, го-
и колоссальных затрат на эксплуата-
цию установок искусственного ох-
лаждения помещений. Это особенно
к
п
родской и технологический шум, воз-
никли предпосылки для энергетиче-
ских, экологических, демографических
и даже нравственных кризисов.
В Лос-Анджелесе обнаружен новый
невидимый глазом смог, образующийся
в современных городах в результате
сочетания ультрафиолетовой радиации
солнца с выбросами двигателей внут-
реннего сгорания и выделениями от ас-
фальтовых поверхностей. Оказалось,
что этот смог обладает повышенным
канцерогенным действием.
Всемирной организацией здравоох-
ранения (ВОЗ) зафиксировано откры-
тие американских, австралийских и
российских ученых, согласно которо-
му в результате массовой миграции
слабопигментированного населения
(людей со светлой кожей) из север-
ных городов в южные в последних слу-
чаи заболевания горожан раком кожи
возросли в 4 раза. Это объясняется
тем, что в современных городах отме-
чена повышенная ультрафиолетовая
солнечная радиация в микрорайонах с
малой плотностью застройки при от-
сутствии там солнцезащиты. В то же
время исследования показали, что
учет архитекторами солнечной радиа-
ции при проектировании застройки
может снизить радиационный фон в
городской среде на 30%.
Как известно, в последнее время
многие архитекторы вновь начали ув-
лекаться стеклянными поверхностями.
Это обусловлено ложным представле-
нием о беспредельных возможностях
современного солнцезащитного стекла
и оборудования для кондиционирова-
ния воздуха. Однако даже использо-
вание весьма дорогостоящего стекла
важно помнить нашим архитекторам,
поскольку у нас мало развита отрасль
промышленности, выпускающая подо-
бные стекла и устройства.
Опыт некоторых мастеров архитек-
туры XX в. не может и не должен
служить предметом для подражания,
что, к сожалению, осознали еще да-
леко не все. Ярко и профессионально
сказал об этом современный австра-
лийский архитектор Е.Харкнесс1:
"За малым исключением геометрические
формы архитектуры Миса ван дер Роэ просты и
прямолинейны. Небольшое число его построек от-
личается усложненными формами, обусловленны-
ми регулированием солнечной радиации.
Системы светопроемов, по существу, являют-
ся выражением его личного философского пред-
ставления о структуре. Хотя многое подтверждает
его известную заинтересованность технологией и
конструкционной детализацией, физические па-
раметры окружающей среды не играли значитель-
ной роли в его творчестве. Геометрические формы
его произведений претерпели бы изменения, если
бы он с большим вниманием относился к солнечной
геометрии.
Одним их классических примеров недоста-
точного понимания или непризнания архитекто-
ром влияния физических параметров окружающей
среды является Франсуорт Хаус в Плэнс, штат Ил-
линойс, США (1950), абсолютно не обогреваемый
зимой и невыносимо жаркий летом. Владелец зда-
ния даже возбудил дело против архитектора, так
как дом непригоден для жилья. Стеклянная короб-
ка настолько неудачна с точки зрения выбора ма-
териала для
•1111
лочки здания, что можно было на-
деяться, что она будет отвергнута любым серьезным
архитектурным исследованием. Тем не менее в
большинстве печатных работ без какого-либо кри-
тического комментария ее все еще выдают за ше-
девр...
Люди, помещенные в стеклянные жаркие ко-
робки, применяли различные солнцезащитные'
Харкнесс Е., Мехта М. Регулирование сол-
нечной радиации в зданиях. — М.: Стройиздат,
1984.
Предмет и место архитектурной физики 9
приспособления, что привело к беспорядочности и
неопрятности архитектуры фасадов. Для решения
этой проблемы стали применять полу регулируе-
мые внутренние жалюзи с тремя положениями эк-
ранирующих элементов: полностью открытым,
полностью закрытым и наполовину закрытым. Это
привело к чрезмерному снижению освещенности
помещения и ограничению обзора при закрытых
жалюзи, защищающих от прямого солнечного све-
та, хотя стеклянная коробка, обладающая плохи-
ми теплоизоляционными свойствами и требующая
дорогостоящих отопления и охлаждения, должна
была хотя бы обеспечить обзор из здания...
В настоящее время мы осознаем ограничен-
ность мировых энергетических ресурсов. Новые
поколения архитекторов будут нести моральную
ответственность за проектирование зданий, не
обеспечивающих комфорта при минимальных
энергетических затратах. Возможно, что в буду-
щем максимальное количество единиц энергии,
которое могут потреблять здания, будет ограничено
законом. Основаниями для подобных ограничений
могут служить число людей, для которых запроек-
тировано здание, его назначение или другие фак-
торы.
В течение всей профессиональной карьеры
Мис ван дер Роэ не учитывал регулирование сол-
нечной радиации. Он никогда не изучал геометрии
солнечного движения относительно ориентации
здания или же представлял себе ее, но отвергал,
так как она не вписывалась в его философию раци-
ональной ясности форм, ограниченной эстетиче-
скими рамками визуального восприятия.
Простота геометрии, присущая произведени-
ям архитектора, редко встречается в природе; при-
родный порядок сложен. Живые организмы, взаи-
модействуя с природными условиями, усложняют-
ся, в противном случае они не выживают. Мис ван
дер Роэ не учитывал многие изменяемые парамет-
ры окружающей среды, которые оказывали влия-
ние на его здания и их обитателей, и не противодей-
ствовал конфликтам, возникающим в результате
этого влияния.
Подражание творчеству Миса ван дер Роэ бы-
ло очень значительным и продолжает быть тако-
вым — это бесспорно, так же как и то, что это под-
ражание нанесло большой вред архитектурному
образованию и уважению общества к архитектур-
ной профессии.
В хорошей архитектуре оболочка здания дол-
жна эффективно объединять все проектные пара-
метры, включая планировку, конструкцию, теп-
ловой и световой комфорт и технологические фун-
кции, при оптимальных капитальных и эксплуата-
ционных затратах как в денежном выражении, так
и в единицах энергии”.
Значение этой проблемы для мас-
сового строительства особенно вели-
ко: в последнее десятилетие развитие
архитектуры во всем мире не соответ-
ствует глобальным явлениям, характе-
ризующим экономические и социаль-
ные условия жизни людей на планете.
В социальном аспекте архитектура
в значительной степени утратила свя-
зи с национальными, эстетическими,
демографическими традициями и тре-
бованиями, которые на протяжении
тысячелетий определялись конкретны-
ми климатическими условиями и ду-
ховными потребностями человека.
В экономическом отношении со-
временная архитектура в еще большем
долгу перед человечеством. В век
энергетического кризиса и всемерной
экономии энергетических ресурсов и
капитальных затрат рациональные
проектные решения городов, агропро-
мышленных комплексов и отдельных
зданий и сооружений обеспечивают
значительную экономию материаль-
ных и финансовых ресурсов.
Основа рационального с точки зре-
ния комфортности и экономичности
решения будущего здания закладыва-
ется архитектором в самом начале
проектирования, когда определяются
композиционный замысел и образ бу-
дущего сооружения, его ориентация по
сторонам горизонта, размеры и про-
порции светопроемов и т.п. Было бы
грубой ошибкой считать, что совре-
менная техника и новые материалы
позволяют архитектору реализовать
любой его проект (к сожалению, с
этим мнением приходится сталкивать-
ся в практике реального и учебного
проектирования).
Среди архитекторов бытует еще и
такое суждение: зодчему не обязатель-
но владеть основными методами про-
ектирования микроклимата, освеще-
ния, инсоляции, солнцезащиты, аку-
стики и т.п., так как при необходи-
мости он может обратиться к
соответствующему специалисту. Меж-
ду тем круг таких специалистов весьма
ограничен. Следует отметить, что все
выдающиеся архитекторы прошлого —
Витрувий, Альберти, Аалто, Кан — не
10 Введение
Mln
ми методами, но еще и совершенство-
вали и развивали их. Достаточно
вспомнить знаменитую "аналему Сол-
нца’* Витрувия, на основе которой по-
строены все современные графики для
расчета инсоляции и солнцезащиты.
Крупнейшие мастера архитектуры хо-
рошо понимали формообразующие и
гигиенические свойства солнечного
света, этого своеобразного инструмента
и материала в руках архитектора.
Не меньшее значение имеют эти
вопросы и для развития теории и ос-
мысления истории архитектуры. Глу-
бокий анализ закономерностей формо-,
цвето- и пространствообразования под
воздействием света выполнен
Н.И.Бруновым в его очерках по исто-
рии архитектуры. С этой точки зрения
Е.Харкнесс продемонстрировал пример
подлинно научной критики произведе-
ний мастеров Нового движения в ар-
хитектуре (Миса ван дер Роэ, Райта,
Гропиуса и др.).
В связи с этим нельзя не упомя-
нуть о блестящем научном анализе
и открытии в области изучения твор-
чества Микеланджело, которое сделал
патриарх российской ксилографии
проф. П.Я.Павлинов в 40-е гг. Он до-
казал, что все свои скульптуры, осо-
бенно знаменитую "Пьету’', Микелан-
джело создавал в расчете на главную
точку восприятия при определенных
условиях освещения. В результате
итальянская Академия художеств в
1949 г. приняла решение повернуть
’’Пьету” на постаменте почти на 40° и
соответствующим образом ее осветить.
Нельзя считать, что задачи архи-
тектуры и архитектурной науки огра-
ничиваются поисками красоты и изя-
щества форм, пропорций и линий (что
характерно для творческого мировозз-
рения Миса ван дер Роэ). Их содер-
жание не исчерпывается искусствовед-
ческими изысканиями о закономерно-
стях композиционных соотношений,
спорами о тектонической сущности
форм и историей создания архитектур-
ных шедевров. Последние, кстати, ста-
ли таковыми именно потому, что их
создатели понимали: выразительность
архитектуры во многом зависит от
природных параметров световой среды,
иначе никогда не возникло бы разли-
чия между глубокой и мощной пла-
стикой русской архитектуры и тонким
кружевоподобным декором в египет-
ском и среднеазиатском зодчестве,
между открытым солнцу пространст-
вом в городе с умеренным климатом
и замкнутыми композициями и само-
затеняющими градостроительными
структурами в районах с жарким су-
хим климатом.
В экономическом отношении зна-
чение этих вопросов не менее велико.
Достаточно сказать, что при рацио-
нальном выборе размеров светопрое-
мов и увеличении использования ес-
тественного света в зданиях на 1 ч в
течение суток государство экономит
3 млн кВт/ ч электроэнергии в год
только в промышленных зданиях.
При правильном подходе архи-
тектора к решению планировочных за-
дач с учетом требований к инсоляции
зданий можно более рационально ис-
пользовать ценные селитебные тер-
ритории, повысить плотность застрой-
ки на 8—10% и увеличить строитель-
ство экономичных домов меридиональ-
ного типа с широким корпусом. С
учетом масштабов жилищного строи-
тельства в нашей стране это позволит
значительно сократить градостроитель-
ные затраты без снижения объема
ввода жилых домов.
При рациональном применении
солнцезащитных средств в архитектуре
приведенные затраты на здания с уче-
том повышения производительности
труда, уменьшения бракованной про-
дукции и расходов на искусственное
регулирование микроклимата снижа-
ются на 20—30%.
В настоящее время, когда процесс
урбанизации охватил весь мир, а де-
Предмет и место архитектурной физики 11
ятельность общества в целом оказы-
вает возрастающее и все более мно-
гообразное воздействие на природу,
возникли актуальные социальные про-
блемы взаимодействия общества и
природы в целях сохранения экологи-
ческого равновесия и создания для че-
ловечества благоприятной жизненной
среды.
В области архитектурной экологии
таких проблем множество. Наиболее
важные из
радиацией,
русского
ляется первым и важнейшим факто-
ром, формирующим как климат в це-
лом, так и искусственную материаль-
ную среду — архитектуру. Недаром
Корбюзье ставил солнце на первое
место, когда перечислял материалы и
средства, с которыми имеет дело ар-
хитектор.
Более всего зависит от солнечного
них связаны с солнечной
которая, по выражению
климатолога Воейкова, яв-
излучения световая среда, создаваемая
ультрафиолетовой, видимой и тепло-
вой радиацией Солнца. Актуальная
для нашего времени проблема — эко-
номия невозобновляемых энергетиче-
ских ресурсов также теснейшим обра-
зом связана с радиацией. Потери теп-
ла и холода, а тем самым и стоимость
эксплуатации зданий в значительной
степени зависят от композиции и
плотности застройки, ориентации зда-
ний по сторонам горизонта, размеров
и пропорций светопроемов и интерье-
ров, пластики фасадов.
Современная практика показывает,
что элементарные требования к архи-
тектуре, определяемые экологически-
ми факторами, учитываются недоста-
точно. Иначе нельзя объяснить распро-
странение идентичных планировоч-
ных, конструктивных и композицион-
ных приемов, а также материалов,
размеров и форм светопроемов (в том
числе ленточных) в различных кли-
матических районах. Последнее вызы-
вает особое опасение, так как размеры
светопроемов в общественных и про-
мышленных зданиях массового строи-
тельства сейчас вновь возросли до
недопустимых пределов. Некоторые
теоретики архитектуры оценивают
ленточное горизонтальное остекление
фасадов как “огромное завоевание ар-
хитектуры", так как оно дало "прин-
ципиальную возможность полного ви-
зуального раскрытия внутреннего про-
странства к вне
ней среде". Нелишне
и
спросить, нужно ли такое "завоева-
ние"? Во-первых, "полное визуальное
раскрытие внутреннего пространства"
вообще не имеет смысла и невозмож-
но, во-вторых, максимальное остекле-
ние фасадной стены интерьера допу-
стимо как исключение, если этого тре-
бует его функциональное назначение
или особые композиционные условия
в интерьере.
Далеко не случайно здесь уделено
такое внимание светоцветовому ком-
форту и инсоляции в городах и зда-
ниях. Поистине для архитектуры эта
область — одна из наиболее важных:
известно, что более 80% всей инфор-
мации, воспринимаемой человеком,
приходится на зрительное восприя-
тие, а в творческом методе архитек-
тора данная проблема всегда занима-
ла ведущее место.
Тем не менее тепловой и акусти-
ческий комфорт также обязательны, а
в ряде случаев являются определяю-
щими в поисках архитектурной ком-
позиции, формы и пространства. На-
пример, в экстремальных климатиче-
ских районах планировка города и осо-
бенно архитектура зданий и их
композиция прежде всего определяют-
ся климатическими и ландшафтными
условиями места строительства. А для
театра или концертного зала акусти-
ческие требования, так же как и ви-
зуальные, — основа выбора формы и
образа сооружения.
Вся мировая история архитекту-
ры — яркое тому свидетельство.
АРХИТЕКТУРНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ
Глава 1. КЛИМАТ И АРХИТЕКТУРА
Архитектурная климатоло-
гия — наука, призванная раскрыть
связи между климатическими усло-
виями и архитектурой зданий и гра-
достроительных образований. Овладе-
ние этими связями позволяет архитек-
тору при проектировании правильно
оценить и учесть климатические воз-
действия, создать в формируемой им
искусственной среде благоприятную
экологическую обстановку, найти вы-
разительную архитектурную форму,
индивидуальный образ, обусловленные
объективными природно-климатиче-
скими факторами места строительства.
Архитектурная климатология опи-
рается на типологию архитектурных
сооружений (например климатиче-
ская типология жилища и др.), общую
климатологию, гигиену, строительную
физику, экономику, эстетику.
Климатическая типология архи-
тектурных сооружений обогащает ар-
хитектора знаниями приемов и
средств, используемых для улучше-
ния среды, для защиты человека и
его окружения от холода и перегрева,
знакомит с накопленным веками опы-
том регулирования микроклимата
(рис. 1.1 и 1.2). К средствам клима-
тозащиты (или использования клима-
та) относятся: приемы планировки
(ориентация по сторонам горизонта,
организация проветривания или за
ты пространств от ветра, использова-
ние пространств разной степени от-
крытости, посадок зелени, устройство
тамбуров и др.), наружные ограждаю-
щие конструкции (стены, окна, покры-
тия), инженерное оборудование (отоп-
ление, охлаждение, вентиляция и
др.).
Здесь уместно отметить, что в климатической
типологии жилище играет едва ли не определяю-
щую роль, несравненно более значительную, чем
другие разновидности зданий. В жилище человек
проводит большую часть своего времени, отдыха-
ет, воспитывает детей, восстанавливает свои физи-
ческие и духовные силы; жилище эксплуатируется
в течение всего года, всего времени суток, имеет
традиции, уходящие в глубокую древность, непос-
редственно связано с внешней средой наличием
двориков, балконов и т.п. Поэтому архитектору,
проектирующему жилые здания, следует знать все
аспекты связи климата и жилища.
Архитектурная климатология да-
ет архитектору информацию о клима-
те в районе проектирования, о кли-
матических факторах, их изменении
во времени и пространстве, о методах
анализа климата.
Коммунальная гигиена помогает
понять реакции организма человека,
изменение его физиологических и пси-
хологических функций в состояниях
переохлаждения и перегрева, дает нор-
мативы комфортного микроклимата в
здании и наружной среде, которые ис-
пользуются архитектором для сравне-
ния их с фактическими климатически-
ми данными и установления необхо-
димых средств климатозащиты.
Экономические знания (о строи-
тельных , эксплуатационных, приве-
денных затратах, социально-экономи-
ческой эффективности) позволяют ар-
хитектору выбирать наиболее рацио-
нальные решения.
Механизм связи эстетики, в том
числе теории архитектурной компози-
ции, с архитектурной климатологией
изучен недостаточно. Однако можно
Глава 1. Климат и архитектура 13
Рис. 1.1. Примеры народно-
го жилища
а — жилой дом европейского
Севера — компактный объем,
включающий избу и хозяйст-
венный блок под одной кры-
шей; б — жилой дом Средней
Азии: озелененный замкну-
тый дворик и теневые наве-
сы — ай ваны — главное в ком-
позиции жилища; в — жилой
дом Западной Грузии: гале-
реи, крыши с большим све-
сом карнизов, приподнятость
над грунтом, большие зате-
ненные окна обеспечивают
защиту от осадков и хорошее
проветривание помещений
Рис. 1.2. Основные типы
старого народного жилища
индейцев на территории
США
а — обшитые досками коридо-
рные дома с очагами .
строились в холодном и сы-
ром северо-западном районе;
б — вигвамы, крытые березо-
вой корой, позднее — шку-
рами, типичны для контине-
нтального климата Великих
равнин; в — коридорные
жилища с очагами, обшитые
корой, характерны для северо-
восточных лесов и плодород-
ных земель; г — многоэтаж-
ные жилища с толстыми сте-
нами из камня или сырца и
маленькими окнами
типичны для сухого жаркого
климата юго-запада; д — дере-
вянные дома на насыпях или
столбах характерны для влаж-
ного жаркого климата юго-во-
стока
назвать категории архитектурной ком-
позиции, при выборе которых архи-
тектор всегда считается с климатом.
К ним относятся организация архитек-
турного пространства, объемное реше-
ние различной степени расчлененно-
сти, компактности и направленности,
пластика поверхности различной сте-
пени расчлененности, фактура, цвето-
вое решение и др.
Таким образом, архитектурная
климатология вбирает в себя данные
14 Часть I, Архитектурная климатология
многих наук, но это не мешает ей
быть самостоятельной архитектурной
дисциплиной.
Климат — многолетний режим
погоды, наблюдающийся в данной ме-
стности. Важней
ими для архитектур-
и
ного проектирования климатическими
факторами являются:
солнечная радиация (прямая и
рассеянная), поступающая на разных
широтах, на горизонтальные и верти-
кальные поверхности разной ориента-
ции, при безоблачном небе или при
облачности, за разные сроки (Вт/м2);
температурные факторы — тем-
пература воздуха, например средняя
по месяцам, абсолютная минимальная,
максимальная, средняя максимальная
наиболее жаркого месяца, наиболее
холодных суток или пятидневки, сред-
няя наиболее холодного периода (°C);
период со средней суточной темпера-
турой менее 8 или 10°С; амплитуда
температуры средняя или максималь-
ная по месяцам и др.;
влажностные факторы — влаж-
ность воздуха, например относитель-
ная среднемесячная, в 13 ч или другие
Таблица 1.1. Климатические данные Харькова по месяцам
Показатель
Темпера-
тура, °C
Относительная
влажность, %
Скорость
ветра, м/с
Часы
дня
Ш IV
V VI VII VIII IX X XI
XII
7 —10,4 -10,5 -4,6 2,6
13 -5,9 -4,9 0,9 10,7
7 88 87 89 80
13 82 77 72 55
13 3,3 3,6 3,7 4,0
8,9- 19,5 12,3 22,5 14,2 25,1 12,8 24,0 8,0 18,6 2,9 11,0 -2,3 2,0 -7,9 -4,1
71 75 77 77 84 88 90 84
45 50 49 47 51 62 78 84
3,6 3,4 3,2 3,3 3,4 3,6 3,3 3,0
Таблица 1.2. Климатические данные Харькова по сторонам горизонта
Показатель
Январь
Температура ветра, °C
Повторяемость направлений
ветра, %
Скорость ветра, м/с
Суммарная радиация, ккал/(м2 ч)
-7,3 9 -10,4 12 -8,9 16 -5,7 17 -2,5 10 -2,4 12 -2,0 13 -8,3 11
4,9 5,2 5,0 4,6 4,1 4,4 4,7 4,8
Температура ветра, °C — — — - — _ „ „
Повторяемость направлений 17 14 12 9 4 9 14 21
ветра, %
Скорость ветра, м/с 4,4 4,5 4,2 3,2 3,0 3,7 4,4 4,3
Суммарная радиация, ккал/(м2’Ч) 66 109 161 159 137 159 161 109
Примечание. 1 ккал/(м2-ч) = 1,163 Вт/м2.
Глава 2. Климатический анализ 15
сроки (%), абсолютная, т.е. упругость
водяного пара по месяцам (ГПа), ко-
личество осадков за год, месяц, сутки,
осадков жидких, смешанных (мм)
и др.;
ветер, например повторяемость
направлений ветра (%), повторяемость
штилей, средняя скорость по направ-
лениям, максимальная, минимальная
скорость (м/с) и др.
Пример записи климатических
данных по Харькову приведен в
табл. 1.1 и 1.2.
Климат формируется под влиянием
следующих факторов: солнечной ради-
ации, поступающей на землю в разных
количествах в зависимости от широты
местности (при безоблачном небе по-
ступление прямой радиации на гори-
зонтальную поверхность за сутки со-
ставляет 6490 Вт/м2 на широте 38° и
6332 Вт/м2 на широте 60°) и облач-
ности; высоты места над уровнем моря
(на 100 м подъема температура сни-
жается на 0,5°С); переноса крупных
возду
и
ных масс над океанами и сушей
(циклоническая деятельность) в ре-
зультате разного нагрева поверхностей
и движения Земли.
Помимо отдельных климатиче-
ских факторов, названных выше, боль-
шую роль играют комплексные харак-
теристики, например климатическое
районирование территории, т.е. выде-
ление районов с общими архитектур-
но-типологическими признаками; так
называемые типы погоды, когда от-
дельные климатические факторы син-
тезируются в комплексы, обусловлен-
ные типологией, поддающиеся расчету
и выражающие продолжительность в
течение года определенных климати-
ческих условий; радиационно-тепло-
вой, тепловлажностный, тепловетровой
режимы; снегоперенос, пылеперенос,
косые дожди и др.
Глава 2. КЛИМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Климатический анализ в ар-
хитектурном проектировании ведется
"от общего к частному’’, от оценки
наиболее общих фоновых закономер-
ностей климата, характерных для
крупных территорий (климат района
Южного Урала, климат подрайона
IVB по СНиП, климат Калуги и др.),
к оценке микроклимата локальных
конкретных выбранных для строитель-
ства участков, расположенных в опре-
деленных условиях подстилающей
поверхности (рельеф, акватории, рас-
тительность, покрытие, характер за-
стройки) , которая изменяет фоновые
условия, преломляет их. На фоновом
уровне архитектор, используя гото-
вые климатические данные, ведет
анализ климата, оценивает условия
широтного пояса земли, определяет
район, в котором предстоит строитель-
ство (например, используя карты рай-
онирования территории страны, при-
веденные в СНиПе [10]), выявляет се-
зоны года, определяющие типологию
в данном пункте, оценивает роль каж-
дого климатического фактора, устанав-
ливает наиболее благоприятные и не-
благоприятные стороны горизонта для
ения вопроса о направлениях рас-
крытия архитектурного пространства
или его защиты.
На уровне оценки микроклимата
архитектор изучает ландшафт, рельеф
площадки, делает поправки на микро-
климат склонов разной ориентации,
устанавливает условия обдувания объ-
екта ветром, рассчитывает инсоляцию
и др. Данных, помещаемых в клима-
тических справочниках, может ока-
заться недостаточно для такого анали-
за, поэтому приходится использовать
геодезические подосновы участков
строительства с нанесенными горизон-
16 Часть J. Архитектурная климатология
талями рельефа, таблицы поправок
микроклимата на склонах и др.
Гигиенические предпосылки. По-
скольку архитектурная среда создается
для человека, архитектору необходимо
знать требования организма к среде.
"Архитектура — настоя
щя
только
та, для которой человек в центре вни-
мания" (А. Аалто).
Организм человека постоянно вы-
рабатывает и отдает тепло во вне
п
нюю среду. "Жарко" — это когда сре-
да не может достаточно активно по-
гло
щть
тепло,
"холодно" — когда
тепла поглощается больше, чем выра-
батывает организм. Отдача тепла в оп-
ределенных пропорциях осуществляет-
ся конвекцией (от тела воздуху), кон-
дукцией (при контакте тела с повер-
хностью, например пола, стола и др.),
радиацией (излучением от теплого те-
ла на более холодные поверхности) и
испарением влаги (с поверхности кожи
и при дыхании) (рис. 2.1).
Ограждающие конструкции зда-
ний, планировка, инженерное обору-
дование должны обеспечивать благо-
приятные микроклиматические усло-
вия среды (оптимальные температуру,
влажность, подвижность воздуха, бла-
гоприятный радиационный режим).
Вне зданий микроклимат в зонах на-
хождения человека может быть улуч-
шен за счет соответствующего исполь-
зования элементов застройки и малых
форм, зеленых насаждений, рельефа,
акваторий, покрытий и др.
Требования к микроклимату поме-
щений изменяются в определенных
Рис. 2.1. Способы отдачи
человекам тепла в окружа-
ющую среду
1 — конвекцией; 2 — хонду к-
цией; 3 — радиацией, или
излучением; 4 — испаре-
нием
районах — 17—19°С. Летом в районах
с умеренным климатом для жилища
пределах в зависимости от адаптации
предпочтительна температура 23—
человека к климату местности и се-
24°С, на юге на
страны —
зону года, от характера поведения че-
26°с, при кондиционировании 26°С, а
ловека
грузке
больше
(при боль
ей физической на-
в организме вырабатывается
тепла), от вида одежды, со-
стояния здоровья, возраста и т.п.
(табл. 2.1 и 2.2). В районах с уме-
ренным климатом температура в жи-
лище зимой должна составлять 18—
20°С, на севере — 21—22°С, в южных
при радиационном охлаждении 28°С.
В Дели, например, комфортной тем-
пературой для местных жителей летом
считается 31—32°С.
Некоторые микроклиматические
параметры и их сочетания непосред-
ственно влияют на выбор архитек-
турных решений. Температура воздуха
Глава 2, Климатический анализ 17
Таблица 2.1. Гигиенические требования к тепловому режиму жилых помещений в разных
климатических районах (по рекомендациям Киевского НИИ общей и коммунальной гигиены)
I
Показатель
Сезон
Климатический район1
I Т II Г Ш
Температура воздуха, °C Зима
Лето
Влажность воздуха, % Зима
Лето
Подвижность воздуха, м/с Зима
Лето
Температура внутренних поверх- Зима
костей ограждающих конструк- Лето
ций, °C
21-22
23-24
30-45
35-50
0,08-0,10
0,08-0,10
21
26
18-20
23-24
30-45
35-50
0,08-0,10
0,08-0,10
18
26-27
18-19
25-26
35—50
30-60
0,08-0,10
0,1-0,15
18
28
17-19
25-26
35-50
30-60
0,08-0,10
0,1-0,15
18
28
* Климатические районы приняты по СНиП 2.01.01—82 ’’Строительная климатология и
геофизика”, с. 51-
Таблица 2.2. Гигиенические требования к тепловому режиму жилища при конвекционном
обогреве в зависимости от возрастной группы (по рекомендациям Киевского НИИ общей и
коммунальной гигиены)
Возрастная
группа, лет
Помещения Температура Влажность Подвижность Температура внутрен-
воздуха, °C воздуха, % воздуха, м/с них поверхностей
ограждающих конст- рукций, °C
12-13 Жилые Спальни 20-22 16-17 45-50 38-50 0,1-0,15 0,08-0,1 18 15
20-30 Жилые 18-20 45-50 0,1-0,15 18
Спальни 14-15 38-50 0,08-0,1 14
55—60 Жилые 20-22 45-50 0,1-0,15 18
Спальни 16-17 38-50 0,08-0,1 15
является первым, отправным критери-
ем среды, тепловым фоном, без кото-
рого трудно оценивать другие парамет-
ры. Влияние температуры поверхно-
стей сказывается на выборе материа-
лов, например для полов. Большое
теплоусвоение1 каменных, в том числе
мраморных, полов предопределяет их
использование в странах с жарким
климатом, а в умеренном климате и
на Севере предпочитают "теплые” де-
1 Поглощение тепла кондукцией.
ревянные полы, и даже линолеум ка-
жется "холодным". Зимой холодная по-
верхность оконного заполнения (тем-
пература ниже 8°C) вызывает сильную
отдачу тепла от организма на эту по-
верхность, что даже при хорошем уп-
лотнении притворов создает ощущение
дискомфорта. Летом нагретый через
крышу потолок может вредно отра-
зиться на самочувствии человека.
Архитектор как организатор про-
странства в большей степени "владеет"
ветром, чем температурой и влажно-
стью, и эту возможность должен пра-
вильно использовать (рис. 2.2). Чем
18 Часть I. Архитектурная климатология
СРЕДНЕМЕСЯЧНАЯ ТЕМПЕРАТУРА САМОГО ЖАРКОГО МЕСЯЦА, °C
ИСПАРИТЕЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ
ВЫСОКАЯ МАССИВНОСТЬ ОГРАЖДЕНИЙ
И НОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ
93,3
32,2
26,7
ЗОНА КОМФОРТА
?/,7
ВЫСОКАЯ МАССИВНОСТЬ
ОГРАЖДЕНИЙ
ЕСТЕСТВЕННОЕ
ПРОВЕТРИВАНИЕ
37$
ПАССИВНЫЕ СИСТЕМЫ
СОЛНЕЧНОГО ОТОПЛЕНИЯ
15,6
Ю,0 |
4,4 -
-Д—I___I__I__I--1---1--1
30 50 70 90
ВЛАЖНОСТЬ, %
вия ветра м температу-
ры воздуха на жилую сре-
ду
Рис. 2.3. График определе-
ния температурно-влажно-
стной характеристики воз-
духа в летнее время
Рис. 2.4. Биоклиматиче-
ский график зоны комфор-
та (по В. Олгею)
Рис. 2.5. Биоклиматиче-
ский график стратегии
проектирования зданий
(по Г. Милну и Б. Гиво-
ни)
Рис. 2.6. Схематическая
карта климатического рай-
онирования территории
для строительства
(СНиП 2.01.01-82)
холоднее, тем сильнее охлаждающее
действие ветра: при температуре
—30°С даже слабый ветер (2—3 м/с)
делает прогулку на воздухе недопу-
стимой. При температуре от +5 до
+20°С охлаждающее влияние такого
ветра значительно, а при +25°С пред-
почтительна скорость ветра 1—3 м/с,
Рис. 2.6. Схематическая карта климатического районирования территории для строительства (СНиП 2.01.01-82)
Глава 2. Климатический анализ 19
20 Часть Л Архитектурная климатология
так как она создает комфорт, снижая
перегрев.
При температуре более 20°С боль-
шую роль играет влажность воздуха.
В сухом воздухе влага, выделяемая
потовыми железами человека, легко
испаряется, и человек, отдавая с потом
много тепла, чувствует себя нормаль-
но (лето в Крыму, осень в Средней
Азии). Во влажном воздухе испарение
затруднено, и только ветер (подвиж-
ность воздуха в помещении) способст-
вует охлаждению организма (лето в
Западной Грузии). При повышении
температуры с 19 до 29°С относитель-
ная влажность воздуха должна сни-
жаться с 50-70 до 30—50% (рис. 2.3).
Только в этом случае сохраняется
ощущение, близкое к комфортному, и
подвижность воздуха не играет боль-
шой роли. Если влажность не снижа-
ется, то проветривание и аэрация про-
странства приобретают первостепенное
значение.
Весьма показателен и нагляден
биоклиматический график комфорта
В.Олгея, на котором для жителей,
адаптированных к климату США, на-
несены характеристики температуры, а
также движения воздуха и солнечной
радиации, как бы "возвращающие"
ощущение комфорта при выходе (по-
вышении или снижении) температуры
за границы зоны комфорта (рис. 2.4).
Милн и Гивони предлагают на базе
подобного биоклиматического графика
определять для стран с жарким кли-
матом стратегию проектирования зда-
ний путем выделения температурно-
влажностных зон, обусловливающих
необходимость в испарительном ох-
лаждении, солнечном отоплении, аэра-
ции, большой теплоемкости конструк-
ций и т.п. (рис. 2.5). Оба графика хо-
рошо раскрывают взаимосвязь теплого
и жаркого климата, человека и архи-
тектуры.
Климатическое районирование —
существенная составляющая архитек-
турной климатологии. Оно разрабаты-
вается архитекторами и климатолога-
ми для целей проектирования и не-
Таблица 2,3. Характеристика климатических районов и подрайонов согласно СНиП 2.01.01-82
Климати-
ческий
район
Климати-
ческий
подрайон
Среднемесячная
температура воз-
духа в январе,
°C
Средняя ско-
рость ветра за
три зимних
месяца, м/с
Среднемесячная
температура воз
духа в июле,
°C
Среднемесячная
относительная влаж-
ность воздуха в
июле, %
I IA От -32 и ниже — - От +4 до +19 —
ИЗ 9э -28 99 5 и более 99 0 ” +13 Более 75
IB 99 -14 ДО -28 99 +12 ” +21 —
1Г 99 -14 99 -28 5 и более 99 0 ” +14 Более 75
1Д 99 -14 99 -32 —— 99 + 10 ” +20 ——
II ПА 9 9 -4 99 -14 5 и более 99 +8 ” +12 Более 75
ПБ 9? -3 99 —5 То же 99 +12 ” +21 То же
ПВ 5 9 -4 99 -14 99 +12 ” +21 -—
ПГ >9 -5 99 -14 5 и более 99 +12 ” +21 Более 75
III IIIA -14 99 -20 —— 9 9 +21 ” +25 ——
П1Б 99 -5 99 +2 — — 99 +21 ” +25 —
НТВ 99 -5 99 -14 99 +21 ” +25 -—
[V IV А 9» -10 99 +2 — 99 +28 и выше --—'
IV Б 99 99 +6 — 99 +22 до +28 50 и более в 13 ч
IVB 99 0 99 +2 — 9 9 +25 ” +28
IV Г >9 -15 99 0 — 99 +25 ” +28 1
Примечание. Климатический подрайон 1Д характеризуется продолжительностью холод-
ного периода (со средней суточной температурой ниже 0°С) 190 дней в году и более.
Таблица 2.4. Типологические требования к жилым домам в различных климатических подрайонах
Требование IA 1Д ГБ IT ПА ПГ ГВ ПБ
Высота этажа
Площадь квартир
Проветривание сквозное,
угловое
3,0 м
Норма + 10%
2,8 м
ПВ
ШВ
ШБ
ША
IV А
IV Б
3,0 м
IVB
IVT
Балконы, лоджии
Отношение площади окон
к площади пола помещения
Солнце защита
Допускаются при благоприятных условиях
Обязательно;
допускается через
лестницу
Допускаются
Обязательна на окнах
Обязательно
Обязательно
Обязательна на окнах и
лоджиях
Приточная искусственная
вентиляция, обогрев пола
первого этажа
Кондиционеры
Допускаются
Обеспечить возможность
установки
Сушильные шкафы
Лифты (с отметки)
Лестницы основные
Тамбуры (при этажности):
одинарные
двойные
Защита от влаги
Обязательны
12 м
Закрытые, отапливаемые
С первого этажа
Обязательна
14 м
14 м
12 м
Допускаются наружные
С первого этажа
От 4 до 12 этажей
С 12-го С 1-ю
Обязательна
Таблица 2.5. Типологические требования к проектированию школ в различных климатических подрайонах
Требование
IA
IE
1Г
1Г
1Д IE
ПА IB
IB
ПБ ПВ ПГ ША
ШБ
ШГ
С 12-го
ШВ
IVT
IV А
IV Б
IVB
Площадь земельного участка
Допускается
уменьшать,
но не более
чем на 40%
В зависимости от
местных условий
допускается
сокращение
Не допускаются
40—50% общей'площади
0,3—4,0 га в зависимости от числа учащихся
Классы ”на воздухе”
Площадь озеленения участка
Допускаются для 1 -4-го классов
Не менее 50% общей
площади
Глава 2. Климатический анализ 21
Продолжение табл. 2.5
Требования
<ВМф
IA 1Б 1Г 1Г' 1Д IE ПА IB' IB ПБ ПВ ИГ П1А 1ПБ 1ПГ ШВ
ТУГ IVA IVB IVB
Не предусматривается
Наличие рекреационных площадок
с навесом или защищенных широко-
кронными деревьями
Открытый бассейн для плавания
с подогревом воды
Объемно-планировочное
решение
Фотарий
Уголок живой природы
Площадь рекреационных помещений,
м2 на 1 учащегося
Переходы между корпусами
Предусматривается
Ширина рекреационных помещений
Наличие тамбуров
Солнцезащитные устройства
Ориентация окон:
классы:
оптимальная
допускаемая
кабинеты и лаборатории, кроме черче-
ния, изобразительного искусства:
оптимальная
допускаемая
кабинеты черчения и изобразительного
искусства:
оптимальная
допускаемая
кабинет биологии:
оптимальная
допускаемая
Не допускается
Централи-
зованное
Предусмат-
ривается
То же
0,75
Размещение в
одном здании
Допускается блочное
Не предусматривается
То же
0,6
Отапливаемые
Допускается
Допускается
павильонное
Не менее 4 м
С тремя
дверями С двумя дверями
Не предусматриваются Предусматриваются
Юг, восток, юго-восток
Не более 25% на юго-запад, запад
Юг, восток, юго-восток
Не более 50% на остальные стороны
Север, северо-восток, северо-запад
Любая, кроме юго-востока, юго-запада
Юг
Юго-восток, юго-запад, восток, запад
0,42
Допускаются
отдельные корпуса
без соединительных
переходов
2,8
С одной дверью
Юг, юго-восток
Любая, кроме запада,
юго-запада
Любая, кроме запада,
юго-запада
Любая, кроме запада,
юго-запада
22 Часть I. Архитектурная климатология
Таблица 2.6. Типологические требования к проектированию яслей-садов в различных климатических подрайонах
Требования
Площадь земельного участка
Увеличение числа мест на летний
период
Ограждение теневых навесов
Устройство плескательных и
открытых бассейнов
Расстояние между зелеными
насаждениями и зданием
Объемно-планировочное решение
Неотапливаемые переходы между
корпусами
Ориентация групповых и
игральных, столовых
Наружные входы
в здания
Места для хранения санок
Фотарий
Сквозное проветривание в груп-
повых. игральных-столовых,
спальнях
IA 1Б 1Г
1Г' 1Д IE
ПА IB
IB
IIБ ПВ ИГ ША
ШБ ШГ 1ПВ ivr IVA IVB —
IVB
Допускается
уменьшать
до 25 м2
на 1 место
Не допус-
кается
В зависимости от
местных условий до-
пускается сокращение
Допускается в зависи-
мости от местных
условий
С трех сторон
30—40 м2 на место
Допускается
Вместо тене-
вых навесов
остекленные
прогулочные
веранды
Не
допускается
Для кустарников - не ближе 5 м, для деревьев — не ближе 10 м
Допускается
С двух сторон
Централизованное
Не допускаются
Допускается
на запад и
юго-запад
С тройными
тамбурами
Предусмат-
риваются
Предусмат-
ривается
Не
допускается
Допускается блочное
Допускается
ум еньшать
Допускается
павильонное
Допускаются
Не допускается на запад и юго-запад
С двойными тамбурами С одним тамбуром
или без тамбура
Не предусматриваются
Не предусматривается
Через спальни-веранды или раздевальные Также в кухнях, сти-
ральных, сушильных-
гладильных и туалет-
ных
Глава 2. Климатический анализ 23
Требования IA ТБ 1Г ТГ' ТД ТЕ -в- ПА * IB' IB ПБ ПВ ПГ ПТА ПТБ ПТГ НТВ IV Г TV А IVB IVB
Особенности проектирования
лестничных клеток
Освещение вторым светом в
помещении
Солнцезащитные устройства
Допускаются Закрытые с естественным освещением
закрытые без
естественного
освещения
Допускается в туалетных, приемных и раздевальных
Не предусматриваются Предусматриваются
Допускаются откры-
тые, выходящие на
участок
Не допускается
Таблица 2.7. Требования к застройке городов в различных климатических подрайонах
Требования тд IA 1Б тг ПА ПГ ТВ ПБ ПВ НТВ ПТБ ПТА IV А IV Г IVB IV Б
До 3 этажей - 10-20 га, от 4 до 8 этажей — 8 га, 9 этажей - 7 га
Потребность в селитебной тер-
ритории на 1000 чел., га
Площадь озелененной территории
микрорайона (квартала), м2 /чел.
Площадь озелененной территории
общего пользования в городах,
м2/чел.
Допускается уменьшать по
казатели на 30%
Севернее 58° с.ш. —
не менее 3
Южнее 58° с.ш. —
не менее 5
Допускается для тундры и
лесотундры уменьшать
до 2
Не менее 6
Не менее 5
6-10
Допускается для
степи и лесостепи
увеличивать на
10-20%
Расчетное число единовременных
посетителей парков, лесов и т.п.,
чел./га
Парки 50-100,
леса 1—3
Радиус обслуживания населения в
жилой застройке,не более, м
Следует уменьшать на 30%
Дошкольные учреждения — 300,
поликлиники — 1000,
торговля, питание — 500—800
Допускается
для пустынь и
полупустынь
уменьшать на
20-30%
Для пустынь
и полупустынь
уменьшать
на 20%
Для пустынь
и полупустынь
уменьшать
на 30%
6-10
Парки 50—100,
леса 1-3
Дошкольные
учреждения - 300,
поликлиники —
1000, торговля,
питание — 500-800
Дальность пешеходных подходов 400 300
до остановки пассажирского
транспорта, м
500
400
24 Часть I. Архитектурная климатология
Глава 2. Климатический анализ 25
посредственно связано с типологией
зданий, в частности жилых, а также
с градостроительными решениями.
Согласно СНиП 2.01.01—82 "Стро-
ительная климатология и геофизи-
ка" — основному источнику климати-
ческой информации для архитекторов
на карте было выделено четыре кли-
матических района (рис. 2.6): I — се-
вер, холодный климат; II — умерен-
ные широты, умеренно-холодный кли-
мат; III — часть южных районов с
очень теплым летом; IV — юг, зима
мягкая, лето жаркое (Южный берег
Крыма, Закавказье), жаркое влажное
(Западная Грузия) или очень жаркое
сухое (долины Средней Азии).
Определяющими климатическими
параметрами этого районирования слу-
жат среднемесячные температуры воз-
духа в январе и июле, в ряде подрай-
онов с умеренной и холодной зимой —
также средняя скорость ветра за три
зимних месяца, а в подрайонах с теп-
лым и жарким летом — среднемесяч-
ная относительная влажность воздуха
(табл. 2.3). Солнечная радиация учи-
тывается опосредованно, через нара-
стание температуры воздуха от севера
к югу. Границы районов и подрайонов
проведены на карте по линиям с оди-
наковым значением температуры (изо-
термы), ветра (изоветры) и влажности
(изогиеты). Границы во многом обус-
ловлены комплексом типологических
требований, предъявляемых в СНиП и
рекомендательных документах, напри-
мер, к жилищу, школам, яслям-садам,
а также к градостроительным решени-
ям (табл. 2.4—2.7).
В качестве комментариев к табли-
цам укажем следующее.
К табл. 2.4. Разница в высоте этажа и площа-
ди квартир, а также допущение приточной венти-
ляции на севере обусловлены необходимостью уве-
личить в жилище кубатуру воздуха на 1 чел., улуч-
шить воздушный режим в течение долгой зимы. На
юге увеличение высоты этажа снижает неблагоп-
риятное воздействие нагретого потолка на челове-
ка, позволяет подвесить вентилятор-фен. Небла-
гоприятными условиями для проектирования бал-
конов и лоджий являются:
среднемесячная температура воздуха в июле
ниже 4°С при любых среднемесячных скоростях
ветра; 4—8°C при скорости до 4 м/с; 8—12°С при
скорости 4—5 м/с; 12—16°С при скорости более
5 м/с;
шум от транспортных магистралей или про-
мышленных территорий 75 дБ и более на расстоя-
нии ,2 м от фасадов жилого дома;
концентрация пыли в воздухе 1,5 мг/м3 и бо-
лее в течение 15 дней и более за 3 летних месяца.
Сквозное и угловое проветривание квартир
(двусторонняя ориентация окон), используемое с
учетом суточного изменения температур, снижает
летний перегрев до 3°С. Наиболее эффективны для
защиты от перегрева солнцезащита окон и конди-
ционеры.
Разница в нормировании отметок, с которых
устраиваются лифты, обоснована тяжелой одеж-
дой на севере и большими нагрузками на организм
при подъеме на юге. Разные требования к тамбурам
обусловлены тем, что с ростом этажности и сниже-
нием температуры резко возрастает инфильтрация
холодного воздуха через входы.
К табл. 2.5 и 2.6- Централизованное объемно-
планировочное решение зданий — компактное, в
одном корпусе, минимально расчлененное — обес-
печивает меньшие теплопотери в районах с очень
холодным климатом. Блочное решение допускает
построение здания из нескольких объемов, что не-
много увеличивает теплопотери, но улучшает осве-
щенность и проветриваемость помещений. Па-
вильонное решение на юге позволяет организовать
внутренние дворики для рекреации детей, обеспе-
чить сквозное проветривание.
Соотношение рекреаций закрытого и откры-
того (на участке) типа, характер переходов между
корпусами и ширина рекреационных помещений
обусловлены возможностью использовать откры-
тое пространство для отдыха школьников во время
перемен. Требования к фотариям и ориентации по-
мещений обусловлены разным световым клима-
том — дефицитом солнечного облучения на севере
и избытком его в южных районах.
К табл. 2.7. В плане градостроительных тре-
бований территория была условно расчленена на
три зоны: холодный климат — азиатская часть
страны севернее 56° с.ш., теплый климат — Закав-
казье, Прикавказье, Средняя Азия, Центральный и
Южный Казахстан, умеренный климат — осталь-
ная территория. В этих зонах предъявляются сле-
дующие общие градостроительные требования:
холодный климат — максимальная защита
человека от переохлаждения; активизация солнеч-
ного воздействия; защита от низких температур
(ограничение времени пребывания человека на от-
крытом воздухе в холодный период до 15—30 мин);
защита территории от ветра и пурги;
умеренный климат — умеренная защита от
переохлаждения в холодный и от перегрева в теп-
26 Часть I. Архитектурная климатология
лый период, использование благоприятных усло-
вий климата; активизация солнечного воздейст-
вия севернее 57° с.ш. и умеренная солнцезащита в
теплый период южнее этой широты; умеренная
ветрозащита, влагозащита на морском побережье;
теплый климат — максимальная защита от
перегрева: солнцезащита, защита от высоких тем-
ператур воздуха (сокращение времени пребывания
человека на открытом воздухе в пустынных райо-
нах); активизация проветривания, защита от по-
ниженной влажности воздуха и пыли в пустынных
районах и от повышенной влажности и ливней во
влажных субтропиках; использование благоприят-
ных погодных условий.
Исходя из указанных общих требований мож-
но дать обоснования к данным табл. 2.7. Уменьше-
ние потребности в селитебной площади на 1000
жителей на севере обусловлено большой дорого-
визной освоения территории в районах вечной
мерзлоты (сложные фундаменты, прокладка ком-
муникаций, благоустройство).
На нормы озелененной территории и посеще-
ния парков влияют большие затраты и ограничен-
ные возможности выращивания растений в тундре,
пустынях и т.п. Радиусы обслуживания и расстоя-
ния до остановок транспорта сокращаются на севе-
ре из-за опасности обморожения и трудностей пе-
редвижения в тяжелой одежде по занесенным сне-
гом улицам, в южных пустынях — из-за перегру-
зок организма от перегрева и гиперинсоляции.
Приведенные в табл. 2.4—2.7 дан-
ные свидетельствуют о том, что в
районировании климатические харак-
теристики районов (подрайонов) и ти-
пологические требования (нормативы)
составляют единый, неразрывный блок
основных понятий, регламентирующих
проектирование.
Однако для архитектурного анали-
за климата специалисту-проектиров-
щику недостаточно знать нормативные
требования, заложенные в райониро-
вании, так как они чрезмерно огра-
ничены, не дают перспективы разви-
тия и не подсказывают путей для по-
исков индивидуального архитектурного
решения.
Методика оценки погодных ком-
плексов — более точный, чем райо-
нирование, инструмент оценки фоно-
вых условий климата. Она позволяет
учесть продолжительность тех или
иных погодных условий в течение года
и, следовательно, определить значение
климатозащитных средств.
В соответствии с задачами типо-
логии в ЦНИИЭП жилища разрабо-
тана классификация погодных условий
(выделено семь типов погоды) и даны
их климатические характеристики.
Каждый из типов погоды связан с ре-
жимом эксплуатации жилых зданий и
группой типологических требований
(табл. 2.8). Изменение критериев в
Таблица 2.8. Классификация типов погоды и режимы эксплуатации жилища
Тип
погоды
Режим
эксплуатации
жилища
Средне-
месячная
темпера-
тура воз-
духа, °C
Средне-
месячная
относи-
тельная
влажность
воздуха, %
4
Средне-
месячная
скорость
ветра,
м/с
Жаркая
(сильный
перегрев
при нормаль-
ной и высо-
кой влаж-
ности)
Сухая
жаркая
(сильный
перегрев
при низкой
в лажн ости)
Изолированный. Характерны затенение,
аэрация, компактное объемно-планировоч-
ное решение зданий, полное кондициони-
рование воздуха, побудительная вытяжная
вентиляция, воздухонепроницаемость и
теплозащита ограждений
Закрытый. Характерны затенение,
защита от пыльных ветров, искусствен-
ное охлаждение помещений без снижения
в л агосо держания, воздухонепроницаемость,
теплозащита ограждений
40 и выше 24 и менее
32 ” ” "25—49
25” ” 50 и более
32-40
24 и менее
3
5
Глава 2. Климатический анализ 27
Продолжение табл. 2.8
Тип
погоды
Режим
эксплуатации
жилища
Средне-
месячная
темпера-
тура воз-
духа, °C
Средне-
месячная
относи-
тельная
влажность
воздуха, %
Средне-
месячная
скорость
ветра,
м/с
Теплая Полуоткрытый. Характерны затенение и
(перегрев) аэрация, сквозное (угловое, вертикальное)
проветривание квартир, лоджии и веранды,
механические вентиляторы-фены, трансфор-
мация ограждений
Комфортная
(тепловой
комфорт)
Открытый. Климатозащитная функция
архитектуры не требуется, типичны
лоджии, веранды
Прохлад-
ная
Холодная
(охлажде-
ние)
Суровая
(сильное
охлажде-
ние)
Полуоткрытый. Защита от ветра, ориента-
ция на солнце, отопление малой мощности,
трансформация и необходимая воздухо-
непроницаемость ограждений
Закрытый. Защита от ветра, ориентация
на солнце, компактное объемно-планиро-
вочное решение, закрытые лестницы,
шкафы для верхней одежды, центральное
отопление средней мощности, вытяжная
канальная вентиляция, воздухонепроницае-
мость и теплозащита ограждений
Изолированный. Желательны переходы
между жилищем и сетью первичного
обслуживания, максимальная компакт-
ность зданий, отопление большой мощности,
искусственная приточная вентиляция с
обогревом и увлажнением воздуха, высокие
воздухонепроницаемость и теплозащита
зданий, двойные тамбуры, шкафы для
верхней одежды
24-28 50-74
20—25 75 и более —
24— 32 24 и менее —
28-32 25 и 49
12—24 24 и менее —
12-24 50-74
12-28 25-49
12—20 75 и более —
4—12 — 0 и более
—36...+4
— 28...+4
—20...+4
-12...+4
2 и ниже
2-5
5—10
Более 10
—36 и ниже 2 и менее
-28 ” ” — 2-5
-20” ” — 5-10
-12” ” Более 10
Примечание. В качестве минимальной продолжительности типа погоды, определяющего
режим эксплуатации жилища, принимается 1 месяц.
графах 4 и 5 таблицы не случайно:
если для погоды жаркой, теплой и
комфортной важно сочетание темпера-
туры воздуха с относительной влаж-
ностью, то для погоды, прохладной, хо-
лодной и суровой существенно сочета-
ние температуры с ветром. Под пого-
дой здесь понимается состояние
внешней среды в определенном диапа-
зоне климатических параметров, при
котором соответствующий комплекс
типологических свойств жилища обес-
печивает в помещениях тепловой ком-
форт или близкие к нему условия.
Жилище при комфортной погоде
почти не несет климатозащитных фун-
кций. Режим эксплуатации открытый,
помещения непосредственно связаны с
внешней средой, воздухообмен не ог-
раничен. Не обязательны ограждаю-
щие конструкции с высокими тепло-
изоляционными качествами, отопи-
н
тельное и охлаждаю
[ее оборудование.
Типичны приквартирные открытые
пространства; пребывание человека во
внешней среде не ограничено, хотя
при крайних значениях температуры
(+12, +27°С) могут быть желательны
инсоляция или затенение. Для ком-
фортной погоды характерны темпера-
тура 18—25°С, относительная влаж-
ность 30—60%, скорость движения
28 Часть I. Архитектурная климатология
воздуха 0,1 —0,2 м/с в помещении,
1—3 м/с снаружи (лучший период
лета в средней полосе).
Жилище при теплой погоде защи-
щает человека от легкого перегрева.
Режим эксплуатации полуоткрытый,
для него характерны двусторонняя
планировка квартир с активным про-
ветриванием, открытые приквартир-
ные пространства, дворики, трансфор-
мация пространств и ограждений в те-
чение суток, открытые окна при на-
личии солнцезащитных устройств,
вентиляторы-фены. В городской среде
аэрация и затенение создают комфор-
тные или близкие к ним условия. Ха-
рактерные температурные условия
24—30°С соответствуют наиболее жар-
ким дням лета в средней полосе. Если
влажность понижена (25—50%, на-
пример в степной полосе), то типич-
ные средства защиты — затенение и
ночное проветривание для аккумуля-
ции ночной прохлады; если повышена
(60% и более, в приморских районах),
то применяются затенение и аэрация
пространств.
Жилище при жаркой сухой (засуш-
ливой) погоде защищает человека от
сильного перегрева, гиперинсоляции,
а нередко и от пыли. Режим эксплу-
атации закрытый. Характерны компак-
тные объемно-планировочные реше-
ния, обеспечивающие минимальные
теплопоступления извне, увеличение
кубатуры внутренних пространств, от-
крытые помещения для вечернего и
ночного отдыха, защищенные от сол-
нца проемы, искусственное (испари-
тельное) охлаждение, вентиляторы-
фены, использование охлаждающего
действия грунта. В городской среде ак-
тивное затенение и обводнение смяг-
чают микроклимат, но нередко не со-
здают полного комфорта; необходимы
защита от горячих пыльных ветров пу-
стынь, улавливание ночных ветров с
гор,
установка
нтанов.
температуры 33—36°С и
Типичны
влажность
менее 24 % (дневные часы лета в
Средней Азии).
Жилище при жаркой погоде защи-
щает человека от сильного перегрева,
гиперинсоляции и духоты. Режим экс-
плуатации изолированный, требующий
для создания условий теплового ком-
форта полного кондиционирования
(охлаждения и уменьшения влагосо-
держания воздуха); недопустимы ис-
парительное (повышает влажность) и
радиационное (выпадает конденсат)
охлаждение. Характерны компактные
объемно-планировочные решения, от-
крытые помещения для вечернего и
ночного отдыха, использование охлаж-
дающего действия грунта; окна при
работе кондиционеров закрыты, уплот-
нены, защищены от солнца. Для го-
родской среды и традиционного жили-
ща характерны затенение и активная
аэрация, которые крайне необходимы
для снижения духоты и перегрева, но
недостаточны для создания комфорта.
Типичные температуры воздуха со-
ставляют 30—35°С при влажности
60—25% (наиболее жаркие дни на
Черноморском побережье Кавказа, ха-
рактерные дни в зоне экваториального
климата).
В предложенной классификации
жаркая погода с высокой и с нормаль-
ной влажностью объединены в одну,
хотя во многих работах они различа-
ются. Объединение основано на общно-
сти типологических требований для
получения благоприятных условий
среды (охлаждение с понижением
влажности, аэрация и затенение го-
родских пространств и т.д.).
Жилище при прохладной погоде
защищает человека от легкого охлаж-
дения; режим эксплуатации полуотк-
рытый. Для такого жилища характер-
ны: обращение комнат на солнечные
стороны горизонта; умеренно компак-
тные объемно-планировочные реше-
ния; ограждения, обладающие тепло-
защитными свойствами; в кварти-
рах — места для хранения верхней
Глава Z Климатический анализ 29
одежды, воздухообмен через форточки,
фрамуги, клапаны; отопительные уст-
ройства малой мощности; накопление
внутренних тепловыделений (от при-
готовления пищи, стирки). В город-
ской среде защита от ветра и исполь-
зование инсоляции создают условия,
близкие к комфортным. Характерны
температуры 6—10°С (апрель—май,
октябрь в Москве).
Жилище при холодной погоде за-
щищает человека от сильного охлаж-
дения. Режим эксплуатации закрытый.
Характерны компактное объемно-пла-
нировочное решение, обеспечивающее
минимальные теплопотери, закрытые
отапливаемые лестницы, шкафы для
верхней одежды, необходимая возду-
хонепроницаемость и высокие тепло-
защитные качества ограждений; за-
крытые, уплотненные окна, централь-
ное отопление средней мощности, вы-
тяжная канальная вентиляция. В
городской среде ветрозащита и инсо-
ляция смягчают условия охлаждения.
Характерны отрицательные температу-
ры: до —25°С. Скорость ветра состав-
ляет 3—10 м/с, в отдельных районах
снегозаносы требуют защиты террито-
рий и входов в здания. Холодная по-
года типична зимой на европейской
территории страны, в Западной и на
юге Восточной Сибири.
Жилище при суровой погоде защи-
щает человека от крайне сильного ох-
лаждения. Режим изолированный, тре-
бующий для создания комфорта побу-
дительной приточной-вытяжной венти-
ляции с подогревом и увлажнением
воздуха. Характерны максимально
компактное объемно-планировочное
решение зданий, закрытые отаплива-
емые лестницы, минимальное количе-
ство входов в здание, двойные тамбу-
ры при входах, очень высокие возду-
хонепроницаемость и теплозащитные
качества ограждений; отопление пре-
имущественно центральное, большой
мощности. В городской среде пребы-
вание человека на улице резко огра-
ничено из-за угрозы обморожения от-
крытых частей тела. Эффективна вет-
розащита; целесообразны теплые пе-
реходы-галереи между квартирами и
предприятиями повседневного обслу-
живания, зимние сады и рекреации.
Типичные температуры наружного
воздуха составляют до —36°С (зима
в Якутии) или до —20°С при повы-
шенных (5—12 м/с) скоростях ветра
(зима на побережье Северного Ледо-
витого океана).
Установив таким образом связь
между типами погоды и требованиями
к жилищу, получим возможность че-
рез продолжительность погодных ком-
плексов (в течение года) выражать ти-
пологическую сущность жилища. Пус-
ть каждый из типов погоды будет обоз-
начен одной первой буквой: к —
комфортная, т — теплая, п — про-
хладная, х — холодная, с — суро-
вая, з — засушливая (сухая жаркая),
ж — жаркая. Сравнивая фактические
климатические данные какого-либо
пункта (за каждый месяц года осред-
ненные для дня и ночи отдельно) с
графами 3—5 табл. 2.8, определяем
запись погоды за 12 месяцев, за ночь
(верхняя строка) и день (нижняя стро-
ка) по табл. 2.9.
Приведенная запись в виде фор-
мулы выглядит так: Диксон — 10с 12х
2п, Москва — 12х 6п 6к, Ашхабад —
4х 6п 9к 2т Зз. В отличие от записи
в табл. 2.9, здесь не прослеживается
помесячный ход погоды за год, не вы-
являются различия между ночными и
дневными часами по месяцам, но кли-
матотипологическая сущность жилища
прочитывается достаточно четко: оче-
видна необходимость мер по защите
человека от суровой и холодной пого-
ды на Диксоне и от холодной в Мо-
скве; наличие засушливой и теплой
погоды в Ашхабаде свидетельствует о
важности соответствующих типологи-
ческих решений (ночное сквозное про-
ветривание квартир, искусственное ох-
лаждение в дневные часы, затенение
30 Часть L Архитектурная климатология
Место
Время
суток
Таблица 2.9. Запись типов погоды за день и ночь по 12 месяцам года для условий Диксона,
Москвы и Ашхабада
Месяц
I и Ш IV V VI VII VIII IX » -- XI XII
Диксон
Москва
Ашхабад
сссххххххсс
ссхххппхххс
хххппкппххх
ххпкккккпхх
хппкккккпхх
пкктзззтккп
Таблица 2.10. Климатотипологические
характеристики различных городов
Таблица
характеристика
2 Л1. Климатотипологическая
некоторых городов зарубеж-
ных стран, выраженная условно числом
Клима- Климатотипологи-
тический Город ческая характеристика
подрайон
IA
1Б
IB
1Г
1Д
ПА
ПБ
ПВ
ПВ
ПВ
ПГ
ША
ШБ
ШБ
ШБ
IV А
IVB
IVB
IVB
ivr
ivr
Якутск 5с
Тикси 10с
Новосибирск
Воркута 2с
Нерчинск 1с
Мурманск
Калининград
Минск
Вильнюс
Киев
Владивосток
Джезказган
Кишинев
Краснодар
Ростов-на-Дону
Душанбе
Сочи
Баку
Ялта
Ереван
Ташкент
Их 4п 4к
10х 4п
ХЗх 5п 6к
16х 4п 2к
13х 4п 5к 1т
16х 6п 2к
10х 7п 7к
Их 6п 7к
12х 6п 6к
Их 5п 8к
Их 6п 6к 1т
12х 4п 7к 1т
8к 6п Юк
8х 6п 7к' 2т 1ж
10х 4п 8к 2т
5х 5п Юк 2т 2з
2х 8п 12к 2т
2х 8п Юк 4т
4х 9п 9к 2т
8х 5п 8к Зт
6х 6п 9к 1т 2ж
и солнцезащита пространства и др.).
Климатотипологические характеристи-
ки отдельных городов приведены в
табл. 2.10.
Не исключено использование и бо-
лее схематичной, но простой в расче-
тах системы выражения климата через
число месяцев в году с разной погодой
без учета суточной специфики дня и
ночи. Так, на Диксоне приближенная
формула будет иметь вид 5с 6х 1п, в
Москве — 6х Зп Зх, в Ашхабаде —
2х Зп 4,5к 1т 1,5з. В табл. 2.11 при-
ведены данные по ряду зарубежных
месяцев за год с разными типами погоды
Город
Климатотипологическая
характеристика
Аддис-Абеба
Аккра
Ангмагссалик
(Гренландия)
Анкара
Анкоридж
Афины
Багдад
Берлин
Богота
Варшава
Вашингтон
Гонолулу
Дели
Джакарта
Джибути
Джидда
Каир
Калькутта
Карачи
Касабланка
Кейптаун
Квебек
Лондон
Лхаса
Мадрид
Мельбурн
Мехико
Могадишо
Монреаль
Найроби
Нью-Йорк
Осло
Париж
Рим
Рио- де-Жа нейро
Сан-Франциско
Сингапур
Тегеран
Токио
Триполи
6п 6к
12к
10х 2п
Зх Зп 5к 1т
7х Зп 2к
Зп 7к 2т
2п 6к 1т 2ж 1з
5х 2п 5к
6п 6к
5х 2п 5к
2х 4п 4к 1т 1ж
5к 5т 2ж
1п 4к 4т Зж
6т 6ж
4т 8ж
4к 2т 6ж
2п 7к 1т 1ж
2к 6т 4ж
4к 4т 4ж
Зп 7к 2т
Юк 2т
6х 2п 4к
1х 7п 4к
Зх 5п 4к
2х Зп 6к 1т
Зп 8к 1т
6п 6к
6т 6ж
5х 2п 5к
12к
Зх Зп 4к 2т
5х 4п Зк
2х 5п 4к 1т
1х Зп 7к 1т
Зк 4т 2ж
6п 6к
6т 6ж
2х Зп 5к 1т 1ж
2х 2п 5к 1т 1ж
2п 7к 2т 1ж
Глава 2. Климатический анализ 31
Продолжение табл. 2.11
"комфортная" и "теплая" типичны от-
Город
Климатотипологическая
характеристика
крытый характер архитектурных про-
странств (свободная застройка микро-
районов, площадей, планировка внут-
Улан-Батор 7х Зп 2к
Хартум 4к Зт Зж 2з
Хельсинки 6х Зп Зк
Черчилл Зс 6х 2п 1к
Шанхай 1х Зп 5 к 2т 1ж
Эр-Рияд 1п 7к 1т Зж
городов, записанные по этой системе.
Например, в г. Найроби (Экваториаль-
ная Африка, 1820 м над уровнем мо-
ря) все 12 месяцев длится комфортная
погода, в г.Черчилл (Северная Кана-
да) — 3 месяца суровая, 6 — холод-
ная, 2 — прохладная и 1 — комфор-
тная.
С характером погодных условий
связаны категории архитектурной ком-
позиции, например архитектурное
пространство, масса (пластика объем-
ного решения), пластика поверхности
(табл. 2.12). Так, для классов погоды
ренних помещений, обеспечивающая
аэрацию и раскрытие во вне
нюю сре-
и
ду), расчлененная масса здания (дво-
рики, курдонеры, разделение зданий
на блоки), расчлененная (нередко ак-
тивно расчлененная) пластика повер-
хности (лоджии, балконы, окна зна-
чительных размеров, затеняющие ко-
зырьки, навесы, перфорированные сте-
ны). Для классов погоды "суровая",
"холодная", "засушливая" типичны
замкнутый и полузамкнутый характер
архитектурных пространств (плотная,
ячеистая, периметральная застройка
кварталов, закрытый тип площадей,
закрытые связи-галереи между здани-
ями, односторонняя планировка квар-
тир), нерасчлененная или малорасчле-
ненная масса здания (компактная пла-
нировка, простая конфигурация, объ-
емы, близкие к кубу, шару,
Таблица 2.12. Связь категорий архитектурной композиции с климатическими условиями
Тип погоды и дополнительные характеристики климата
Категория
ком- форт- ная теплая засушливая жаркая влажная
с повы- шенной влаж- ностью с пыль- ными бурями со шти- лем
Архитектурное
пространство:
замкнутое 0 0 0 0 0
полузамкнутое 0 0 0 0
полуоткрытое 0 0 0 0
открытое 0 0 0 0 0
неориентированное 0 0
ориентированное 000 0
Масса, пластика объема:
нерасчлененная 0 0 0 0 0 0 0
малорасчлененная 0 0 0 0 0
расчлененная 0 0 0 0 0 0
обтекаемая 0 0 0 0
ориентированная 0 0 0 0 0
Пластика поверхности:
нерасчлененная 0 0 0 0 0
малорасчлененная 0
расчлененная 0 00000 00
активно расчлененная 0
32 Часть I. Архитектурная климатология
внутренние закрытые атриумы), не-
расчлененная пластика поверхности
(небольшие окна, отсутствие лоджий,
преобладание гладких поверхностей
стен).
Зонирование земного шара в ар-
хитектурно-климатическом аспекте
является неотъемлемой частью архи-
тектурной климатологии. Упомянутое
выше районирование страны, исполь-
зуемое для архитектурного проектиро-
вания, согласуется с зонированием
земного шара. В качестве такой схемы
приведем поясное зонирование
Б.П.Алисова (рис. 2.7). I климатиче-
ский район отвечает природно-клима-
тическим поясам мира — арктическо-
му и субарктическому, II и III кли-
матические районы — умеренному по-
ясу, IV — субтропическому, южнее
расположены тропический, субэквато-
риальный и экваториальный пояса.
Климатическим поясам земного
шара (рассматривается северное полу-
шарие) свойственна своя типологиче-
ская специфика жилища.
Экваториальный пояс отличается
жарким влажным климатом. Днем
здесь преобладает жаркая погода,
ночью — теплая (Джакарта, Сингапур
и др.). Достигнуть комфортного мик-
роклимата в помещениях без искусст-
венного охлаждения невозможно, но
из-за слабого экономического развития
стран пояса дорогостоящее кондицио-
нирование (с понижением влажности)
не получило массового применения.
Принципы проектирования — защита
от солнца и дождя, свободная аэрация
пространств; наилучшая ориентация
окон — на север и юг (утренние и
вечерние лучи падают на глухие тор-
цы зданий, нередко экранированные в
целях снижения перегрева, а дневные
лучи отвесны, и даже небольшой ко-
зырек хорошо защищает от них поме-
щение) .
Выход окон большого размера на
две стороны и улавливание благопри-
ятных ветров обеспечивают активное
проветривание помещений. Распрост-
ранены веранды, лоджии; галереи не-
редко опоясывают здание, защищая
его от солнца и дождя. Кухни изоли-
руются от комнат, затеняются, хорошо
проветриваются. Типичны "дышащие"
дырчатые стены, надежная гидро- и
теплоизоляция крыш, подъем зданий
над землей с целью удаления от почв
с повышенной влажностью.
Тропический пояс характеризуется
самой высокой на земле температурой
(летом днем до 40°С и выше ежеднев-
но), интенсивной солнечной радиацией
(безоблачное небо), сильными ветра-
ми, песчаными или пылевыми вихря-
ми. Зимой преобладает комфортная
погода (бывает и прохладная), в ос-
тальную часть года — днем засушли-
вая, ночью — комфортная или теплая
(Хартум). Комфорт без искусственного
охлаждения получить невозможно.
Применяется наиболее экономичное
испарительное кондиционирование, до-
пустимое в условиях большой сухости
воздуха.
Характерны замкнутые планиро-
вочные решения с внутренними дво-
риками, маленькие по размерам окна
(особенно при ориентации на запад),
хорошо защищенные от солнца, тяже-
лые теплоустойчивые стены от 20 т и
более, массивная крыша, часто исполь-
зуемая ночью для сна. Кухня изоли-
руется; открытые пространства исполь-
зуются летом для ночного отдыха, зи-
мой — для дневного пребывания. Ок-
на ориентированы на север и юг.
Ночное проветривание при изоляции
помещений днем снижает температуру
в дневные часы летом на 2—3°С. Ори-
ентация окон на юг повышает зимой
температуру на 2°С, легкие стены и
крыши экранируются.
На островах и побережьях, где вы-
сокая влажность и сильные ветры,
преобладает теплая погода. Помеще-
ния там затеняются и активно про-
ветриваются; искусственное охлажде-
ние требуется реже.
Глава 2. Климатический анализ 33
Рис. 2 7. Природно-климати-
ческие пояса на карте
Б.П. Алисова
1 — экваториальный; 2 — суб-
экваториальный; 3 — тропиче-
ский; 4 — субтропический; 5 —
умеренный; б — субарктиче-
ский; / арктический
Рис. 2.8. Для жилища в
г. Джайпур (Индия) харак-
терны затеняющие навесы,
лоджии и эркеры, защищен-
ные от солнца решетками
Субэкваториальный пояс — пояс
экваториальных муссонов расположен
между экваториальным и тропическим
поясами. Для него характерны два се-
зона — дождливый (летние месяцы)
и сухой (зимние месяцы). Днем там
жарко, а ночью тепло (Калькутта).
Жилище как бы совмещает особенно-
сти жилищ экваториального и тропи-
ческого поясов. Изоляция их от жары
и пыли в сухой сезон сменяется рас-
крытием и аэрацией пространств во
влажный сезон, а также в ночное вре-
мя сухого сезона (рис. 2.8). Характер-
ны озелененные дворики, солнцеза-
щитные устройства, разные формы
проветривания помещений (окна на
наветренной стороне меньше по раз-
меру, чем на подветренной), теплоем-
кие конструкции стен основных поме-
щений и легкие конструкции откры-
тых помещений, что обеспечивает их
быстрое охлаждение вечером и про-
хладу ночью.
Высокие тепло- и влагозащитные
требования предъявляются к крыше.
Здесь так же, как и в
двух вы
к
е-
упомянутых поясах, достижение ком-
тного
микроклимата невозможно
без искусственного охлаждения. Спе-
цифика жилища заключается в воз-
можности использования более деше-
вого испарительного кондиционирова-
ния в сухой сезон и в более коротком
периоде применения кондиционеров с
понижением влажности воздуха
Горный климат внутритропиче-
ских широт (на территории трех рас-
смотренных поясов) отличается от
климата равнин пониженными темпе-
34 Часть I. Архитектурная климатология
Рис. 2.9. Жилища в гор-
ных районах Пакистана
ратурой и давлением воздуха, боль-
шими суточными (иногда и сезонны-
ми) колебаниями температуры, высо-
кими значениями солнечной радиации
(рис. 2.9). В течение всего года гос-
подствует комфортная погода (г. Най-
роби), но может наблюдаться теплая
и прохладная (Аддис-Абеба, Богота,
Мехико). Для жилищ помимо призна-
ков, присущих жилищам в равнинных
районах, типичны отопительные при-
боры, включаемые периодически. Ис-
куственное охлаждение не обязатель-
но. Учитываются горные ветры, спу-
скающиеся с гор ночью и поднимаю-
щиеся по склонам днем.
Субтропический пояс отличается
мат (зима сухая, преобладает холод-
ная и прохладная погода, лето влаж-
ное, днем погода жаркая, ночью теп-
лая и комфортная — Токио); запад-
ные побережья имеют более мягкий
климат, холодная и жаркая погода не-
типична (Сан-Франциско). Жилища в
этом поясе отапливаются, а летом
нуждаются в искусственном охлажде-
нии (широко распространено в США).
Характерны хорошая теплоизоляция
ограждений, активное проветривание
пространства, открытые помещения,
солнцезащита, открытые лестницы.
Оптимальна южная ориентация, обес-
печивающая инсоляцию комнат зимой
и защиту от лучей летом.
жарким летом и мягкой, но ярко вы-
раженной зимой. В континентальных
частях пояса может выпадать снег
(Ашхабад). Для восточных побережий
материков характерен муссонный кли-
Рис 21ft Традиционная
жилая застройка в оази-
сах, смежных с пусты-
ней (Хива. Узбекистан),
отличается замкнутостью
форм. затененными узки-
ми улицами
а — для пустынь; б — для
полупустынь; в — для оази-
сов
Глава 2. Климатический анализ 35
Рис. 2.11. Раскрытие дво-
рика к небосклону в
Средней Азии способству-
ет ею охлаждению в ве-
черние и ночные часы.
Угол раскрытия зависит
от характера климата
Планировка городских жилищ сек-
ционная, галерейная, нередко с дво-
риками и шахтами (рис. 2.10—2.11).
Для восточных частей материков ха-
рактерны трансформация пространства
помещений (Япония), для побере-
жий — кондиционирование с пониже-
нием влажности, для континентальных
районов (пустыни) — испарительное
охлаждение; размеры окон составляют
от 1/10 от площади пола в пустынях
до 1/6 — на побережьях.
Умеренный пояс характеризуется
холодной снежной зимой, теплым ле-
том, переходными сезонами, большой
изменчивостью погоды. Так же, как
и в субтропическом поясе, здесь вы-
деляются континентальные области
(преобладает холодная погода зимой,
комфортная летом и прохладная в пе-
реходные сезоны — Москва, Новоси-
бирск), восточные области с муссон-
ным и западные части континентов с
более мягким климатом (Лондон). На
юге пояса летом наблюдается теплая
погода (Ялта).
Характерны стационарные отопи-
тельные устройства и канальная есте-
ственная вентиляция, обеспечивающая
зимой воздухообмен кратностью 0,8—
1,2 в час. Искусственное охлаждение
не используется. Зданиям придается
компактная форма, утепляются входы
(тамбуры). Ограждения обладают вы-
сокими теплозащитными качествами.
Оптимальная ориентация — южная,
вполне приемлемы восточная и запад-
ная, неблагоприятна северная. Двусто-
ронняя ориентация квартир предпоч-
тительна по условиям инсоляции и
проветривания. Открытые помещения
используются летом (рис. 2.12). В
квартирах устраиваются кладовые для
сезонных вещей.
В горных районах умеренного по-
яса жилища носят более "северный ха-
рактер", большое значение приобрета-
ет учет климата на склонах разной
ориентации.
Субарктический пояс характеризу-
ется холодным климатом с очень мо-
розной зимой и летней температурой
5—15°С. Полярный круг проходит по
территории пояса; зимой солнечного
света крайне мало, летом много,
солнце практически не заходит за го-
ризонт. Почти повсеместно распрост-
ранена вечная мерзлота. Зимой гос-
подствует суровая и холодная погода,
летом — прохладная и комфортная
36 Часть I. Архитектурная климатология
Рис. 2.12. Просторная лод-
жия-веранда, защищенная
трансформируемым остеклен-
ным ограждением и озеле-
ненная, — необходимый
элемент комфортного жили-
ща в умеренном климате
(Якутск, Черчилл, Мурманск). Для
зданий характерны мощные отопитель-
ные установки, ограждения имеют вы-
сокие теплозащитные качества. При
суровой погоде необходима приточная
вентиляция с подогревом и увлажне-
нием воздуха.
Планировка зданий отличается
максимальной компактностью, входы
утеплены (двойные тамбуры, тепловые
завесы), открытые летние помещения,
как правило, отсутствуют. Имеются
хранилища для верхней одежды и кла-
довые увеличенной площади. Окна с
тройным остеклением. Желательна за-
щита пешеходов от морозов и ветров.
Арктический пояс характеризуется
наличием полярного дня и полярной
ночи, очень морозной, ветреной зимой
со снегозаносами и пургой, холодным
летом с туманами (Тикси). Для этого
пояса типично строительство полярно-
го типа — на ледяном или снежном
покрове, нередко используют для ком-
муникаций пространство под снегом в
тоннелях, иногда строят на сваях, над
снежным покровом. Особенности жи-
лища близки к особенностям жилищ
субарктического пояса. Ориентация по
солнцу теряет значение: обязательна
защита от ветра и снегозаносов. Же-
лательны жилища-комплексы с внут-
ренними теплыми связями, искусст-
венным микроклиматом и зимними са-
дами.
Архитектурный анализ климата
предусматривает характеристику кли-
матических условий, направленную на
обоснование архитектурных решений.
С этой целью используются рассмот-
ренные выше климатическое райони-
рование и методика погодных комп-
лексов, а также пофакторный анализ
климатических данных, завершаю-
щийся комплексной оценкой сторон
горизонта. Связь факторов, подлежа-
щих анализу, с типами погоды дана
в табл. 2.13.
Солнечная радиация регламенти-
рует ориентацию помещений и зданий
в целом, планировку, устройство све-
топрозрачных ограждений, солнцеза-
Глава 2. Климатический анализ 37
Таблица 2.13. Природно-климатические факторы, подлежащие анализу при различных
типах погоды
Природно- климатические факторы Тип погоды по табл. 2.8
суро- вая холод- ная прох- лад- ная ком- форт- ная теп- лая жар- кая сухая жар- кая
Солнечная радиация, поступающая на стены
разной ориентации
Комплекс температуры с солнечной радиа-
цией
Комплекс температуры с влажностью
Ветер:
температурно-ветровой режим
ветроснегозаносы
ветер с дождем
ветер с пылью
Влияние подстилающей поверхности на
климатические элементы:
ветер и солнце
рельеф и ветер
застройка
озеленение
акватории
Примечание. +
— факторы, подлежащие учету; 0 — факторы, не подлежащие учету.
Таблица 2.14. Оценка круга горизонта по условиям теплового облучения и солнечной радиации
в летний период (май-август)
Территория Оценка в баллах
1 2 3 4
От побережий Северного Ледови-
того океана до 65—63° с.ш.,
включая север Дальнего Востока
От 65—63° с.ш. до 52° с.ш.
К югу от 52° с.ш.
Юг Средней Азии
Юг Дальнего Востока
СЗ—СВ — запретные секторы для
квартир односторонней ориентации
во всех зонах
В 3, ЮВ ЮЗ, Ю
3 В, ЮЗ ЮВ, Ю
ЮЗ 3, ЮВ Ю, В
3 В, ЮЗ Ю, ЮВ
В 3, ЮЗ ЮВ, ю
Примечание. Число баллов пропорционально количеству получаемой солнечной радиации и
общему тепловому фону.
щитных экранов, озеленения и др.
Данные о поступлениях радиации в
июле на горизонтальную и вертикаль-
ные поверхности при безоблачном небе
можно получить в СНиП 2.01.01—82
(прил. 6 и 7). Результаты архитектур-
ного анализа солнечной радиации при-
ведены в табл. 2.14.
Число баллов для разных ориен-
таций изменяется в зависимости от
географического района, что обуслов-
лено разным тепловым
ном и ходом
облачности в течение суток. Для ши-
роты Москвы оценка круга горизонта
по условиям теплового облучения дана
на рис. 2.13. Рекомендуется учитывать
влияние прямой солнечной радиации
по шкале, цена деления которой равна
1500 ккал/(м2 • сут) [6279 кДж/
/(м -сут)] и соответствует дополни-
38 Часть I. Архитектурная климатология
НЕДОПУСТИМАЯ ПО СНиП
НЕБЛАГОПРИЯТНАЯ
ДОПУСТИМАЯ
ДОПУСТИМАЯ
Рис. 2.13. Оценка круга го-
ризонта Москвы в баллах
по условиям теплового облу-
чения и с учетам ограниче-
ния ориентации жилых по-
мещений на север
Рис. 2.14. Годовой ход тем-
пературы и влажности воз-
духа в Москве
БЛАГОПРИЯТНАЯ
тельному нагреву помещений за счет
прямых солнечных лучей на 4°С.
Практически малыми можно считать
поступления солнечной радиации ме-
нее 1500, средними — от 1500 до 3000
и большими — от 3000 до
4500 ккал/(м2-сут) [соответственно
6300, 6300—12500 и 12500—
18800 кДж/(м2 сут) ].
Температурный режим характери-
зуется данными годового и суточного
хода температуры воздуха. На графи-
ках годового хода среднемесячной тем-
пературы (рис. 2.14) наносятся линии,
Глава 2. Климатический анализ 39
отмечающие продолжительность тех
или иных условий, например линия
температуры 20 и 21 °C (начало пере-
грева помещений, необходимость сол-
мень
е оптимальной). Если бы линия
АБ вышла сверху за пределы зоны,
то период характеризовался бы оцен-
кой "влажно” в 13 ч и потребова-
нцезащитных средств на оконных про-
емах, площадках отдыха). При про-
лись бы дневное проветривание по-
мещении и
улавливание ветра пла-
должительности перегрева менее
20 дней рекомендуются внутренние
солнцезащитные устройства, 20—
40 дней — межстекольные или на-
ружные, 61—100 дней — наружные
или межстекольные в сочетании с теп-
лозащитным стеклом
а также искус-
ственное охлаждение.
График суточного хода температу-
ры (рис. 2.15) позволяет уточнить ус-
ловия эксплуатации открытых поме-
щений при наличии
солнцезащиты
(температура 16°С и выше) или при
инсоляции (12— 16°С).
Влажность воздуха может быть
нанесена на один график с темпера-
турой (см. рис. 2.3); относительная
влажность <Р = (е/£) 100%, где
е — абсолютная влажность воздуха,
Е — максимальная абсолютная влаж-
ность при данной температуре Линии
30 и 70% относительной влажности на
рис. 2.3 ограничивают зоны с низкой
и высокой влажностью.
Для уточнения типов проветрива-
ния помещений на юге (ночное, днев-
ное, круглосуточное) при комфортной,
теплой и двух типах жаркой погоды
(18—30°С) рекомендуется использо-
вать график температурно-влажност-
ной характеристики (см. рис. 2.3). С
его помощью строят рабочий график
(рис. 2.16), для чего используют кли-
матические данные, приведенные в
табл. 1.1. При средней температуре в
13 ч для каждого месяца с помощью
рис. 2.3 определяют критические вер-
хние и нижние значения относитель-
ной влажности и наносят их на рабо-
чий график, что дает зону оптималь-
ной влажности в 13 ч. Нанеся линию
фактической влажности ЛЬ, определим
период в апреле—мае с состоянием
"сухо” в 13 ч (фактическая влажность
нировкой.
Нанеся линию фактической влаж-
ности в 7 ч ВГ и сравнивая значение
влажности с линией, соответствующей
70% (оптимум при ночных и утренних
температурах), определяем повышение
влажности, которое, однако, не требу-
ет сквозного йроветривания, так как
температура в эти часы невысока.
Проветривание ночью необходимо при
температуре около 24°С, а при более
высокой желательно кондиционирова-
ние.
Ветер оценивается для решения
планировочных задач, связанных с
ветрозащитой или аэрацией, а также
с выбором ориентации, взаимного раз-
мещения селитебных и промышленных
зон и др. Удобной формой для архи-
тектурного анализа ветрового режима
является роза ветров — показатель
направления и скорости ветра по ме-
сяцам (рис. 2.17). Следует обращать
внимание на конкретный румб с ми-
нимальной повторяемостью 20%, а
при пыле- и снегозаносах — 10%. Со-
гласно рис. 2.2 при любой температу-
ре скорость ветра более 4м/с небла-
гоприятна для пешехода, при скорости
6 м/с и более начинается перенос сне-
га и песка, а при скорости 12 м/с и
более возникают механические разру-
шения элементов зданий. При средне-
месячной скорости ветра зимой 5 м/с
и более здания подвергаются заметно-
му ветровому охлаждению, поэтому
желательна защита зданий и пешехо-
дов от ветра.
На архитектурное решение влияет
измеряемый в м*5 объем снега при ме-
телях, переносимого через 1 м (пре-
пятствия или полосы). Непродуваемая
полоса леса шириной более 20—25 м
может задержать до 600 м3 на 1 м
40 Часть I. Архитектурная климатология
Рис. 2.15. Суточный ход
температуры воздуха в Мос-
кве (арабскими цифрами
на графике указаны часы
суток, римскими — меся-
цы)
Рис. 2.16. Рабочий график
оценки температурно-влажно-
стных условий в Харькове
lt2 — зоны оптимальной
влажности соответственно в 7
и 13 ч
15 Ю 15 20 24
ЧАСЫ СУТОК
полосы, продуваемая полоса шириной
7—10 м имеет снегосборность 100—
150 м3/м; система из трех продува-
емых полос шириной 12, 12 и 15 м
с межполосными разрывами 30—
40 м задерживает до 400 м3 снега
на 1 м.
Для районов, где ветры сочетаются
с ливнями или запыленностью возду-
ха, следует определять наиболее не-
благоприятные направления (стороны
горизонта) и предусматривать средства
защиты (экранирование ограждений,
уплотнение стыков, направленная пла-
нировка пространств, лесопосадки и
др.).
На песках и песчаных рыхлых по-
чвах большая запыленность возникает
при скорости ветра 1—2 м/с, на пес-
чаных и супесчаных — 3—4, на лег-
ких суглинках — 5, на тяжелых —
5,5—7 м/с. Критическая концентра-
ция в воздухе пыли составляет
1,5 мг/м3 и более. Если концентра-
ция превышает критическую 30 дней
в году и более или если повторяемость
пыльных бурь составляет не менее 3
в месяц, то необходима пылезащита.
Глава 2. Климатический анализ 41
ЯНВАРЬ
Рис, 2.17. Вероятности на-
правлений и скоростей вет-
ра за январь и июль в
Москве
Для защиты жилого района от задымления со
стороны промышленного предприятия следует раз-
мещать последнее в направлении с наименьшей по-
вторяемостью ветра. При невозможности такого
решения необходимо определять минимальное
расстояние ЛМин от жилого района до промышлен-
ной зоны по формуле
-Ямин ” Лор/Ро,
где Ло — допустимое расстояние от жилого района
до промзоны при отсутствии ветра; Ло“ 1000 м;
ро — средняя повторяемость ветра по любому на-
правлению; ро *
1
©
%/8 - 12,5%; р — повторяе-
мость ветра в данном направлении (р>ро).
В данном случае Лмин “ 1000рмакс/12,5.
Направление городских магистра-
лей следует выбирать с учетом обес-
печения аэрации или ветрозащиты.
При совпадении направления ветра с
прямой магистралью, застроенной
фронтально, возникает эффект усиле-
ния скорости ветра до 20%. Если этот
эффект нежелателен, здания (особенно
длинные) следует разместить под уг-
лом 45—90°С к направлению магист-
рали.
июль
А7
Здание, встречающее ветровой по-
ток, создает позади ветровую тень (за-
тишье) в пределах 3—8 высот здания
Н. Для защиты территории здания
должны размещаться не дальше 5 Н
друг от друга, а для аэрации — на
большем расстоянии.
Оценка круга горизонта по комп-
лексу факторов — важная стадия уче-
та климата, так как она ориентирует
архитектора в отношении сторон го-
ризонта для "закрытия" или "откры-
тия" архитектурного пространства.
Пример розы ветров с балльной оцен-
кой сторон горизонта для Москвы дан
на рис. 2.18. Построение осуществлено
с помощью вспомогательной
табл. 2.14,а.
Для составления таблицы отбира-
ются климатические показатели, су-
щественные для Москвы (тепловой
фон, солнечная радиация, ветер). Не-
характерные факторы опускаются
(снегозаносы, пыльные бури и др.).
Для каждого из отобранных факторов
задается шкала балльной ценности, от-
ражающая возможность дифференциа-
ции в их оценке: для Москвы по пя-
тибалльной шкале можно оценить сол-
нечную радиацию, так как ее изме-
нение от С до Ю весьма велико (см.
42 Часть I. Архитектурная климатология
СРЕДНЕЙ
БЛАГОПРИЯТНОСТИ
НАИБОЛЕЕ НЕБЛАГОПРИЯТНЫЙ
НЕБЛАГОПРИЯТНЫЙ
МАЛО-
БЛАГОПРИЯТНЫЙ
НЕБЛАГОПРИЯТНЫЙ
НАИБОЛЕЕ БЛАГОПРИЯТНЫЙ
СРЕДНЕЙ
БЛАГОПРИЯТНОСТИ
БЛАГОПРИЯТНЫЙ
С УЧЕТОМ
ВЕТРОЗАЩИТЫ ЗИМОЙ
Рис. 2.18. Комплексная оцен-
ка секторов горизонта по
ряду факторов для Москвы
Таблица 2.14, а. Вспомогательная таблица
подсчета баллов для оценки круга горизонта
на примере Москвы
Сто- рона гори- зонта Теп- ловой фон Сол- нечная радиа- ция Ве- тер Абсо- лютная сумма баллов Приведен- ная сумма баллов для построе- ния розы
С 1 1 1 3 1
СВ 1 2 3 6 2
В 3 3 3 9 4
ЮВ 3 5 2 10 5
Ю 3 5 3 11 6
ЮЗ 2 4 3 9 4
3 3 2 3 8 3
сз 1 2 3 6 2
рис. 2.13), да и гигиеническое влияние
существенно. Меньшая роль и затруд-
нительность в дифференцированной
оценке обусловливают трехбалльную
шкалу для теплового фона и ветра.
Тепловой фон оценен с учетом жела-
тельности солнечного облучения при
всех ориентациях, кроме ЮЗ, где ле-
том возможен перегрев. Солнечная ра-
диация тоже оценена с учетом пере-
грева, а также дефицита инсоляции
при ориентации С. Ветровой режим
оценен с учетом неблагоприятных вет-
ров с севера (более 5 м/с) в январе
и июле, а также с юго-востока в ян-
варе. Абсолютная сумма баллов опре-
деляет "место" каждого румба, а при-
веденная сумма наносится на розу.
Типологическое заключение: рас-
крытие пространства жилых групп
предпочтительно на Ю, а также ЮВ
при условии защиты от ветров посад-
ками зелени, и на ЮЗ при условии
сквозной аэрации и хорошего озеле-
нения. Оптимальная ориентация жи-
лых помещений — Ю, ЮВ, наихуд-
шая — С. При ориентации на 3 и
ЮЗ необходима защита от солнца.
Оценка микроклимата в архитек-
турных целях предусматривает анализ
микроклиматической изменчивости ос-
новных элементов климата (прямой
солнечной радиации и ветра) под вли-
янием подстилающей поверхности —
ландшафта и застройки данного горо-
да.
Для оценки ландшафта использу-
ются топографическая подоснова
(рельеф) и методы количественной
оценки. На подоснове выделяют ори-
ентацию склонов (С, Ю, В, 3 и др.)
и углы наклона местности, подразде-
ляя ровные места на повышенные и
пониженные. Для этого треугольник с
углами 30—60° следует перемещать по
Глава 2. Климатический анализ 43
С
Рис. 2.19. Распределение
склонов г. Москвы по
экспозициям от 90 до
27(Р (3—В, Ю) — благо-
приятные; от 315 до
45° (СЗ-СВ) — неб ла гоп-
риятные; от 45 до 9(Р
(СВ—В) и от 270 до
315° (З—СЗ) — допусти-
МЫ£
даций: до 3, 3—10, 10—20 и более
20%. Критерии оценки склонов по
солнечной радиации и ветру приведе-
ны в табл. 2.15 и 2.16.
Оценка микроклимата застройки
проводится на основе установленных
закономерностей и данных наблюде-
ний метеостанций или натурных об-
следований. Целью оценки является
выявление территорий города, требу-
ющих разного подхода к улучшению
микроклимата — ветрозащиты, аэра-
ции, солнцезащиты, обводнения и др.
Оценка микроклимата в пределах
групп зданцй и около последних про-
водится по специальным методикам.
Основные закономерности формирова-
ния микроклимата в застройке даны
в табл. 2.17.
В целом задачи архитектора в об-
ласти архитектурной климатологии за-
ключаются в анализе климатических
условий места строительства объекта,
подоснове так, чтобы его катеты были
параллельны С—Ю и 3—В. В точках
касания гипотенузой горизонталей
рельефа делают засечки, по которым
проводят границы участков разной
экспозиции (рис. 2.19). Границы меж-
ду участками смежных экспозиций
проводят через те точки на горизон-
талях, в которых нормали к ним име-
ют азимуты 30, 60, 120, 150° и т.д.
Оценка территории по уклонам
проводится с учетом следующих гра-
выявлении нормативных и вненорма-
тивных требований к объекту в связи
с климатом, отборе среди этих требо-
ваний наиболее существенных, влия-
ющих на микроклимат и внешний об-
лик объекта, и в отражении этих тре-
бований в архитектурном проекте.
Привлечение к этой работе специа-
листов (научных работников, клима-
тологов, экологов и др.) является со-
ставной частью нормального творче-
ского процесса.
Таблица 2.15. Оценка территории по тепловому воздействию солнечной радиации
Климатическая
зона
Степень благоприятности ориентации
благоприятная
неблагоприятная
умеренно благоприятная
Холодный и умеренный климат От 90 до 270
(В-3)
От 315 до 45
(СЗ-СВ)
Очень теплый и жаркий
климат
От 315 до 45
(СЗ-СВ)
От 90 до 270°
(В-3)
От 4,5 до 90
от 270 до 315°
От 45 до 90°
от 270 до 315°
(СВ-В),
(З-СЗ)
(СВ-В),
(З—СЗ)
44 Часть I. Архитектурная климатология
Таблица 2.16. Оценка территории по ветровому режиму
Общая
оценка
ветрового
режима
вершины и
возвыше-
ния с плос-
кими вер-
шинами и
пологими
склонами
Степень благоприятности форм рельефа
Районы с большими ско- Неблагоприятные
ростами ветра (повто-
ряемость скорости
более 5 м/с свыше 20%)
То же, с умеренными Неблаго-
скоростями (повторяв- приятные
мость скорости ветра
3—5 м/с свыше 50%,
более 5 м/с — менее 20%)
Благоприятные Небла- Благо-
гоприят- прият-
ные ные
Умеренно
благо-
приятные
Благо- Умеренно
приятные благоприятные
Примечание. Цифрами 1, 2, 3 обозначены соответственно верхняя, средняя и нижняя части
склонов.
Таблица 2.17. Основные закономерности формирования микроклимата в застройке
(по данным Г. К. Климовой)
Элементы
климата
Закономерности формирования микроклимата
(по отношению к загородным условиям)
Солнечная Снижение до 20% в зависимости от степени загрязнения воздуха, времени года
радиация и суток
Температура Повышение на 1—4°С в зависимости от плотности застройки: при плотности
воздуха до 20% — на 1—2°С, более 20% — на 3—4°С (без учета влияния озеленения на
снижение температуры). В городах-оазисах зоны пустынь понижение на 2—3°С
Скорость Снижение на 20—70% в зависимости от плотности застройки: при плотности
ветра до 20% — на величину до 20%, плотности 20—30% — на 20—50%, плотности
более 30% — более чем на 50%
П р имечание. Под плотностью застройки понимается отношение площади, занятой зданиями,
к общей площади рассматриваемой территории.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аронин Д. Климат и архитектура: Пер. с
англ. — М.: Госстройиздат, 1959.
2. Гербурт-Гейбович А.А. Оценка климата
для типового проектирования жилищ. — Л.: Гид-
рометеоиздат, 1971. — 194 с.
3. Лицкевич В.К. Жилище и климат. — М.:
Стройиздат, 1984. — 288 с.
4. Оболенский Н.В. Архитектура и солнце. —
М.: Стройиздат, 1988. — 207 с.
5. Подуй Б.М. Архитектура и градострои-
тельство в суровом климате. — Л.: Стройиздат,
1989. — 300 с.
6. Римша А.Н. Градостроительство в условиях
жаркого климата: Учеб, для вузов. — М.: Стройиз-
дат, 1979. — 312 с.
7. Рекомендации по методике строительно-
климатической паспортизации городов для жи-
лищного строительства. — М.: ЦНИИЭП жилища,
1981. —37 с.
8. Рекомендации по учету природно-климати-
ческих факторов планировки, застройки и благоуст-
Глава 2. Климатический анализ 45
ройства городов и групповых систем населенных
мест. — М.: ЦНИИП градостроительства, 1980.
9. Романова Е.Н. Микроклиматическая из-
менчивость основных элементов климата. — Л.:
Гидрометеоиздат, 1977.
10. СНиП 2.01.01—82. Строительная клима-
тология и геофизика.
11. Шевцов К.К. Проектирование зданий для
районов с особыми природно-климатическими ус-
ловиями: Учеб, пособие для вузов. — М.: Высшая
школа, 1986. — 232 с.
12. Яковлев А.В., Ионов Ю.Н., Вронская
О.А. Рекомендации по учету природно-климати-
ческих условий при проектировании жилых
комплексов и поселков в IA, 1Б и 1Г климати-
ческих подрайонах. — Л.: ЛенЗНИИЭП,
1978. — 48 с.
13. Olgyay V. Design with Climate. — Princeton
University. New Jersey, 1963.
СПИСОК ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ
Губернский Ю.Д., Лицкевич В.К. Жилище
для человека. — М.: Стройиздат, 1991. — 280 с.
Давидсон Б.М., Мазаев Г.В. Архитектура
ориентированного жилого дома: Учеб, пособие. —
М.: МАрхИ, 1977.
Маркус Т.А., Моррис Э.Н. Здания, климат и
энергия: Пер. с англ. / Под ред. Н.В.Кобышевой,
Е.Г.Малявиной. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985. —
543 с.
Строительная климатология: Справ, пособие
к СНиПу. — М.: Стройиздат, 1990. — 88 с.
Evans М. Dwellings, Climate, Comfort. —
London, Applied Science publish rs LTD, 1980.
Givoni B. Man, Climate and Architecture. —
London, Applied Science publish rs LTD. Second
Edition, 1976.
Часть II
АРХИТЕКТУРНАЯ СВЕТОЛОГИЯ
Г л а в а 3. СВЕТОЦВЕТОВАЯ СРЕДА —
ОСНОВА ВОСПРИЯТИЯ АРХИТЕКТУРЫ
3.7. Свет, зрение
и архитектура
Свет — излучение оптиче-
ской области спектра, которое вызы-
вает биологические, главным образом
зрительные реакции.
Цвет — особенность зрительного
восприятия, позволяющая наблюдате-
лю распознавать цветовые стимулы
(излучения), различающиеся по спек-
тральному составу.
Световая среда — совокупность
ультрафиолетовых, видимых и инф-
ракрасных излучений, генерируемых
источниками естественного и искусст-
венного света; это важнейшая состав-
ляющая жизненной среды живых ор-
ганизмов и растений, определяемая
световыми потоками источников света,
трансформируемыми в результате вза-
имодействия с окружающей предмет-
ной средой, которая воспринимается
по распределению света и цвета в про-
странстве.
В жизни мы постоянно говорим:
свет режет глаз, свет пробивается че-
рез щель, свет льется, струится. Это
существовавшая издревле мысль о све-
те — догадка о родстве глаза и сол-
нца — сохранилась в глубоко изме-
ненной форме и в современном есте-
ствознании. Глаз человека хорошо
приспособился к солнцу как к источ-
нику света. Хрусталик глаза пропу-
скает к сетчатке только лучи солнца,
безвредные для организма. Сетчатка
обладает большой чувствительностью;
однако при дневном интенсивном ос-
вещении эта чувствительность резко
снижается, а при ночном — возрастает.
Рассматривание цветных поверхно-
стей при изменении уровня яркости в
пределах, соответствующих области
дневного зрения, сопровождается из-
менением цветового ощущения, кото-
рое особенно заметно при солнечном
освещении поверхностей (фасадов, де-
талей). Это явление архитектуры оп-
ределяют словами "солнечный свет
съедает цвет".
Зрение — чрезвычайно сложный
процесс. Химические и электрические
явления в сетчатке глаза, передача
нервных импульсов по зрительному
нерву, деятельность клеток в зритель-
ных зонах мозга — все это составные
части процесса, называемого зрением.
Процесс зрения не завершается изображени-
ем на сетчатке, а начинается с него. Глаз превраща-
ет падающий на него свет в сигналы, преобразует
эти сигналы и посылает их в мозг. Как возникают
сигналы, когда Свет попадает на сетчатку? Как мозг
преобразует эти сигналы в зрительные образы? Ис-
черпывающих ответов на эти вопросы наука не да-
ет. Однако многое о работе сетчатки глаза уже из-
вестно и может быть использовано при решении
разнообразных задач световой архитектуры.
Глаз способен оценивать общее количество
доходящего до него света и распределение его по
различным направлениям. Иными словами, глаз
представляет собой не только орган светоощуще-
ния, но и оптический анализатор окружающего
мира. Благодаря зрению все видимое человеком
пространство разбивается на отдельные конусы,
вершины которых находятся в.глазу наблюдателя.
Свет, поступающий на каждую группу светочувст-
вительных элементов в определенных направлени-
ях, позволяет оценивать средние значения яркости
в пределах каждого из этих пространственных уг-
лов. Чем больше число независимых светочувстви-
тельных элементов на сетчатке глаза и чем меньше
поле зрения, в пределах которого происходит ус-
реднение яркости по направлениям, тем ниже по-
рог светоощущения, т.е. тем меньше размеры пре-
дельно различимых деталей.
Глава 3. Светоцветовая среда — основа восприятия архитектуры 47
Видимость предметов окружающе-
го мира основана на получении опти-
ческого изображения на светочувстви-
тельном слое сетчатки глаза. Каждый
участок светочувствительного слоя со-
стоит из элементов, по-разному вос-
принимающих световую энергию раз-
личных полос спектра; это определяет
различия в цвете. Отсюда следует, что
предмет, рассматриваемый на опреде-
ленном фоне, может выявляться не
только благодаря своей яркости, но и
вследствие цветового контраста.
Человеческому глазу присущи де-
фекты и ограничения, свойственные
всякой оптической системе. Однако
широкие пределы чувствительности
глаза, его способность приспосабли-
ваться к различным условиям распре-
деления яркости в поле зрения позво-
ляют оценивать глаз как наиболее со-
вершенный орган чувств. Способность
глаза реагировать как на весьма сла-
бые, так и на интенсивные раздражи-
тели объясняется наличием в сетчатке
глаза двоякого рода элементов —
колбочек и палочек, воспринимающих
световые раздражения (табл. 3.1).
Светочувствительные элементы расположены
на сетчатой оболочке неравномерно: в центральной
части преобладают колбочки, в периферических
(удаленных от оптической оси глаза) частях — па-
лочки. Благодаря палочкам сетчатая оболочка гла-
за может ощущать яркость при весьма малой ин-
тенсивности освещения (например, при сумереч-
ном, лунном и даже звездном освещении). Свето-
техническая особенность палочек заключается в
том, что они не вызывают у нас ощущения цвета: с
наступлением сумерек улицы и здания кажутся се-
рыми.
При сумеречном зрении глаз, подобно фото-
графической пластинке, фиксирует только пере-
ходы через ахроматические ступени от белого к
черному, при центральном же зрении от точки
"черное" к точке "белое" ведет множество цветовых
оттенков, соответствующих различным цветовым
ощущениям.
В противоположность палочкам колбочки не
реагируют на слабые световые раздражители; в
этом отношении они менее чувствительны, чем па-
лочки. Превалирующая доля зрительной работы
совершается колбочками, при помощи которых
глазом воспринимаются как ахроматические, так и
хроматические ощущения. На сетчатке колбочки
густо собраны в центральной части. Поэтому зре-
Таблица 3.1. Характеристики зрительного анализатора
Характе-
ристика глаза
Дневное (центральное)
зрение
Сумеречное зрение
Ночное (периферическое)
зрение
Светочувст- Колбочки
вительные
элементы
Колбочки + палочки Палочки
Способность
реагировать
на яркость
Спектральная
чувствитель-
ность к
излучениям
Способность к
восприятию цветов
Способность к
различению
деталей
Высокие яркости,
L 10 кд/м2
Максимальная к
желто-зеленому
[ X = 555 нм,
И(Х) = 1,0] с умень-
шением к красному
[ X — 710 нм,
И(Х) = 0,0021] и
фиолетовому
[ Г(Х) = 0,0012 при
X = 410 нм]
Хорошее различение
цветов
Высокая разрешаю-
щая способность
Малые яркости, Очень малые яркости,
0,01 < L < 10 кд/м2 L < 0,01 кд/м2
Максимальная к
голубовато-зеленому
(Х= 520 нм)
с уменьшением в
длинноволновой и
коротковолновой
частях спектра
Голубые и зеленые свет-
леют, красные темнеют
Малая разрешающая
способность
Максимальная к зелено-
вато-голубому
[X = 510 нм,
v (X) = 1,0] с уменьше-
нием к красно-оранже-
вому [ V1 (X) = 0,00737
при X = 620 нм] и
фиолетовому
ГИ'(Х) = 0,0022 при
X = 390 нм]
Цвета не различаются,
черно-белое видение
Отсутствует
48 Часть И. Архитектурная светология
ние посредством колбочек называют дневным или
центральным. Особую роль играет небольшая, рас-
положенная несколько в стороне от оптической оси
область сетчатки, называемая "желтым пятном".
Диаметр его около 1 мм, что соответствует углу
зрения около 2°. Посередине желтого пятна имеет-
ся "центральная ямка"; размеры ее соответствуют
полю зрения около 1°. В пределах этой ямки укла-
дывается изображение пятиэтажного здания (вы-
сота 15 м), рассматриваемого с расстояния 1 км.
При рассматривании архитектур-
ных ансамблей, зданий и интерьеров
глаз ’’обегает" ("ощупывает") поле об-
зора таким образом, чтобы изображе-
ния отдельных участков последова-
тельно попадали в центральную ямку.
В этом случае глаз видит предметы
отчетливо. Объясняется это отчасти
тем, что глаз, подобно оптической си-
стеме, дает наилучшие изображения
для точек, которые расположены близ-
ко к оптической оси, отчасти же более
плотным расположением светочувстви-
тельных элементов в этой области сет-
чатки.
Центральное зрение отличается от
периферического тем, что оно позво-
ляет судить о спектральном составе
света. Это свойство глаза обогащает
возможности архитектора оценивать
пространство распределения света с по-
мощью не только количественных, но
и качественных характеристик, опреде-
ляемых спектральным составом света.
Периферическое зрение с более
высокой (в тысячи раз) чувствитель-
ностью к свету обладает меньшей чет-
костью видимости. Максимум чувстви-
тельности при сумеречном зрении
сдвинут из желто-зеленой части спек-
тра (при центральном зрении) в си-
не-зеленую при почти полной потере
чувствительности палочек в красной
части спектра. Такое изменение чув-
ствительности глаза к излучениям раз-
личных участков спектра при переходе
от больших яркостей к малым изве-
стно под названием эффекта Пур-
кинье. Иллюстрацией этого эффекта
может служить сравнение яркостей
красной и синей или зеленой поверх-
ностей, которые воспринимаются рав-
нояркими при интенсивном освещении
и резко контрастными — при малом:
красная поверхность кажется значи-
тельно темнее синей и зеленой.
Эффект Пуркинье имеет большое
практическое значение при выборе
уровня освещенности на улицах горо-
дов и в зданиях, а также при отделке
зданий и интерьеров, освещаемых ис-
точниками с различной цветностью из-
лучения.
Глаз последовательно обегает поле зрения и
при распознавании предметов, их формы и цвета
проецируют изображение в зону наиболее отчетли-
вой видимости (центральная ямка). В условиях ма-
лых яркостей центральная ямка представляет
"волчью яму" для падающего на нее света, ибо
предмет, проецирующийся на центральную ямку,
становится невидимым. Почти невидимы и изобра-
жения малоярких предметов (рассматриваемых
под углами 2—3°), попадающие на желтое пятно
сетчатки.
Опыт показывает, что для отчетливой видимо-
сти предметов в вечерних и ночных условиях при
низких яркостях поверхностей1 необходимо, что-
бы рассматриваемые предметы имели угловой раз-
50
ж
Степень зрительного ощущения определяется
освещенностью изображения на сетчатой оболочке
глаза. Освещенность получаемого на сетчатке изо-
бражения зависит не от угловых размеров рассмат-
риваемых предметов, а от яркости светящей повер-
хности в направлении к наблюдателю. В этом мож-
но убедиться, рассматривая здание (или его де-
таль) с различного расстояния. Если отходить от
здания, то освещенность на сетчатке глаза остается
постоянной, так как изображение здания уменьша-
ется пропорционально изменению проникающего
в глаз светового потока. Однако эта закономерность
изменяется при малых угловых размерах рассмат-
риваемого предмета, поскольку в этом случае на
размер изображения определенное влияние оказы-
вают дифракция и аберрация2. В этом случае ви-
димость определяется не яркостью рассматривае-
мого предмета, а интенсивностью проникающего в
глаз светового потока.
Низкие яркости поверхностей, при которых
колбочковый аппарат зрения постепенно выключа-
ется, составляют около 3 кд/м2.
2 Дифракция — отклонение световых лучей от
направлений, по которым они должны были бы
распространяться по законам оптики; наблюдается
при ограничении световых потоков экранами;
обусловлена волновой природой света. Аберра-
ция — искажение или недостаточная отчетливость
изображения.
Глава 3. С ее то цветовая среда — основа восприятия архитектуры 49
Знание фотометрических и коло-
риметрических характеристик фасадов
даже при учете эффекта Пуркинье не
позволяет однозначно судить об их
восприятии, поскольку субъективная
(воспринимаемая глазом) яркость
(светлота) зависит не только от дей-
ствительной яркости и яркостных
контрастов, но и от условий адаптации
глаза.
Различают темновую адаптацию,
наблюдаемую при переходе от боль-
шой яркости к малой, и световую —
при обратном переходе.
Входя днем с ярко освещенной площади (или
улицы) в сдабоос веще иное помещение с темной от-
делкой стен, человек в первые секунды пребывания
в таком помещении не способен увидеть и оценить
ни окружающее его пространство, ни детали, ни
цвета отделки интерьера. И только после адапта-
ции глаза к новым световым условиям он сможет
хорошо различать предметы и отделку помещения.
Такое ощущение испытывает человек, например, в
кинотеатре "Россия” (Москва), когда днем из насы-
щенного светом фойе входит в зрительный зал с
темной отделкой потолка и части стен. Темновая
адаптация возникает в результате изменения чув-
ствительности как периферического, так и цент-
рального зрительного анализатора.
Световая адаптация характеризуется измене-
нием световой чувствительности глаза в процессе
его приспособления к заданной яркости после дли-
тельного пребывания в темноте. Она определяется
понижением световой чувствительности глаза, тем
более заметным, чем больше яркость, на которую
адаптируется наблюдатель.
Сущность процесса адаптации состоит в том,
что сетчатка изменяет свою чувствительность к све-
ту вследствие автоматического изменения количе-
ства химического вещества (родопсина), содержа-
щегося в ее палочковых клетках. При темновой
адаптации количество родопсина увеличивается,
при световой — уменьшается. В первые пять минут
пребывания в темноте количество родопсина изме-
няется очень быстро, а затем еще примерно в тече-
ние часа — медленно. В результате адаптации чув-
ствительность глаза к свету вырастает в тысячи раз.
При идеальных условиях глаз, полностью адапти-
рованный к темноте, может заметить свет от обык-
новенной свечи, находящейся от него на расстоя-
нии 20 км.
Анализ памятников архитектуры
показывает, что для решения архитек-
турно-художественных задач интерье-
ра и экстерьера архитекторы умело ис-
пользовали световую и темновую
адаптацию зрения. Так, прием темно-
вой адаптации удачно применялся в
архитектуре Древнего Египта. Египет-
ские храмы Нового царства, как из-
вестно, состояли из нескольких про-
странств, следовавших друг за другом.
Первое — окруженный колоннадой
открытый двор, залитый солнцем.
Всякий проходящий через этот двор
человек адаптировался к высоким яр-
костям колонн и пола. За двором рас-
полагался гипостильный зал, ограни-
ченный с боков глухой стеной с не-
большими отверстиями для проветри-
вания помещения. Зал освещался
через проемы, расположенные в мес-
тах перепада высот среднего и боковых
нефов. Полусумрак гипостильного зала
сгущался по направлению к святили-
щу, куда имели доступ только жрецы.
Простые смертные могли видеть свя-
тилище только после длительного пре-
бывания в зале. Приближаясь к нему,
молящиеся постепенно теряли связь с
миром, с солнцем, все более подчиня-
ясь власти мистики и мрака. По сви-
детельству исследователей, египетские
мастера Нового царства ввели в архи-
тектуру движение, открыли красоту
световых контрастов и полутонов.
Прием световой адаптации широко
использовался в архитектуре барокко.
Отчетливо выраженная тенденция к
яркостным контрастам особенно харак-
терна для этого стиля в решении ин-
терьера. Используя в соборах и цер-
квях контраст ярких поверхностей
центральных нефов и алтарей с сум-
раком боковых нефов, зодчие барокко
добились впечатления движения и бес-
предельности пространства.
При восприятии русской архитек-
туры полем адаптации почти всегда
служит высокая и равномерная яр-
кость пасмурного неба. Как живописец
выбирает изобразительный прием в за-
висимости от яркости поля адаптации,
так и архитектор выбирает компози-
ционный прием в зависимости от яр-
кости фона, на котором будет рассмат-
50 Часть IL Архитектурная светология
риваться его произведение. Обращаясь
к истории русской архитектуры, мож-
но найти в разнообразии композиций,
форм, пластических и цветовых реше-
ний различных стилей общие законо-
мерности, связанные с особенностями
природного освещения места строи-
тельства. Так, в районах с преоблада-
ющим рассеянным светом облачного
неба создаются особенно благоприят-
ные условия для ощущения цветовых
нюансов (благодаря высокой цветовой
чувствительности глаза при дневном
рассеянном освещении) и восприятия
силуэтной архитектуры (благодаря вы-
сокой яркости облачного неба). Тща-
тельно прорисованные прекрасные си-
луэты русских церквей и соборов на
фоне светлого неба гармонично впи-
сываются в окружающую природу [7].
Глаз не только реагирует на вы-
сокие яркости и сопутствующие им
контрасты, но и ’’охотится" за ними,
выделяя наиболее яркие и контрастные
участки поля зрения. Этой свойство
глаза следует учитывать в архитектур-
ной композиции. Световая композиция
русского храма как бы "втягивает" по-
сетителя в него, ведет его к центру
и заставляет затем поднять голову
кверху — к светоносному куполу,
внутренняя поверхность которого, наи-
более яркая, являет собой и живопис-
ную кульминацию интерьера. Посети-
тель видит главное в архитектуре хра-
ма (рис. 3.1).
Современное общественное соору-
жение, как правило, большое по раз-
мерам и числу помещений, выдвинуло
задачу светового ансамбля как синтеза
световой архитектуры его отдельных
интерьеров. Свет в таких сооружениях
может определять последовательность
восприятия интерьеров и их нараста-
ющее эмоциональное воздействие на
человека.
Роль света как своеобразного пу-
теводителя определяется тем, что ха-
рактер ощущений, так же как и зри-
тельный процесс, развертывается во
времени. Появление, изменение и ис-
чезновение раздражателя — главный
источник зрительного ощущения. Ус-
тановлено, что к постоянно действую-
щим раздражителям глаз привыкает
настолько, что их не замечает. Это
испытываешь, например, идя вдоль
улицы, освещенной типовыми фонаря-
ми.
Когда в окружающем пространстве
отсутствуют архитектурные доминан-
ты , а также резко контрастирующие
с фоном или друг с другом объекты,
зрительная ориентация человека за-
трудняется. Такое ощущение испыты-
вает человек, попадая в районы горо-
да, застроенные однотипными здания-
ми, не отличающимися друг от друга
ни формой, ни пластикой, ни цветом.
Й наоборот, последовательное, заранее
предусмотренное в проекте распреде-
ление яркостей и контрастов, а также
использование адаптации, усиливаю-
щей впечатление насыщенности про-
странства светом, позволяет архитек-
тору организовать движение человека
в здании или на улице города.
Организация яркостного ритма в
интерьере решает только функцио-
нальную сторону дела (проблему дви-
жения посетителей). Умелое распреде-
ление яркостей в помещении делает
пространство более глубоким и архи-
тектурно выразительным. В соответст-
вии с законами адаптации темное про-
странство прекрасно "работает" на по-
следующее светлое, так как глаз,
адаптированный к темноте, лучше вос-
принимает освещенное пространство;
адаптация к свету позволяет лучше
чувствовать темноту. При удачно вы-
бранных светлотных соотношениях ос-
вещенное малое пространство при пе-
реходе в него из темного помещения
может показаться большим.
При выборе световой композиции
здания или сооружения целесообразно
учитывать ассоциации, выработанные
у нас природой. Открытое пространст-
во поляны более светлое, чем узкая
архитектур*
гдава
приятно;
°Р рисков
.ж^> света
Софии
фраг-
--»'•
va я л eeV’
Пр «пы- бол*01*0 37 светлее
уЛ высокие
налы*,
тСТЛ^^
; ’SS ^”“а
ПрОСТр циЗКИК’
--
I
а тем»°т^
юи“ “’рты-»*
а1Я,Ос»ёр«/. св"
свет идти
«епрИЯГен-
ваправ-’' ествен.
СВ"3Есл» “'«“о”^ш“е
, арх«те«»₽е'
Э»*1*4 интерьер
52 Часть II. Архитектурная светология
логично делать более светлыми, чем
малые, а низкие — более темными,
чем высокие. Такое распределение яр-
костей в интерьере вызывает ощуще-
ние естественности; распределение яр-
костей, построенное на обратной за-
кономерности, вызывает ощущение не-
ожиданности, театрального эффекта,
поэтому в рабочих помещениях подо-
бная световая организация простран-
ства не может быть рекомендована как
архитектурный принцип, хотя может
быть применена в отдельных случаях
для создания театрального эффекта
(бары, дискотеки и т.п.).
Различают две задачи, связанные
с учетом оптических свойств глаза че-
ловека. Первая задача — не допустить
всякого рода оптические обманы, ко-
торые искажают художественный об-
раз, масштаб, пропорции и архитек-
тонику интерьеров зданий и сооруже-
ний; вторая — использовать оптиче-
ские иллюзии для архитектурных
целей (увеличение или уменьшение
глубины пространства, использование
живописных средств светоцвета для
изменения пластической отделки фа-
садов, интерьеров, устранение геомет-
ризма в архитектуре и др.).
Опыт показывает, что степень оп-
тических искажений и иллюзий во
многом предопределяется условиями
освещения здания или интерьера и яр-
костью поля адаптации и позиции на-
блюдателя.
Внимательное изучение архитек-
турных функций света неразрывно
связано со знанием оптических свойств
глаза архитектора, который обладает
(по аналогии с музыкантом) "абсолют-
ным глазомером". Сказанное усилива-
ется тем, что применяемые в начер-
тательной геометрии способы построе-
ния ортогональных изображений и
перспектив условны; они не отобража-
ют многообразие восприятия улиц,
зданий, интерьеров и не учитывают
действительных условий освещения.
Условность построения этих изображе-
ний усугубляется условностью свето-
тени, которая не отражает ни дейст-
вительного направления солнечного
света, ни контрастности освещения,
присущего данной местности, ни дей-
ствительного распределения яркости
на поверхностях фасада или деталей.
Задачи освещения не могут быть
решены без творческого учета особен-
ностей превалирующего в данной ме-
стности природного освещения, кото-
для человека. На рис. I—VIII* приве-
дено несколько примеров светоцвето-
вого решения зданий и интерьеров
различного назначения, в которых
профессионально (инженерно и худо-
жественно) решен комплекс архитек-
турных задач *
Архитектор В.И.Баженов отмечал,
что на основе ортогональных и услов-
ных перспективных изображений нель-
зя составить представление об истин-
ном образе здания в натуре. Критери-
ем правильности принимаемых зодчим
решений может служить только прак-
тика.
Действительно, ортогональные
проекции фасадов зданий обычно от-
ражают только частный образ, кото-
рый в общем случае не совпадает с
действительным восприятием здания в
натуре. Причины наблюдаемого рас-
хождения между проектом и натурой
заключаются в том, что архитектор не
учитывает конкретных особенностей
натурного восприятия (освещения, то-
пографии, точки наблюдения и др.) и
недооценивает роль оптических кор-
рекций; так создаются "ножницы"
между художественным замыслом и
действительностью.
В справедливости сказанного мож-
но убедиться, сравнивая проекты и на-
Римскими цифрами пронумерованы цветные
иллюстрации.
За исключением примеров с необоснован-
ным сплошным остеклением.
Глава 3. Светоцветовая среда — основа восприятия архитектуры 53
туру ряда зданий в Москве; например,
башню здания гостиницы "Пекин",
здание Центрального академического
театра Российской Армии и др. Про-
порции венчающих частей этих зданий
резко изменились из-за того, что ниж-
ние выступающие вперед части невы-
годно закрывают собой верхние.
Древнерусская архитектура богата
примерами, свидетельствующими о
тонком умении зодчих переходить от
проекта к натуре. В частности, русские
зодчие широко пользовались различ-
ными проверками; одна из них заклю-
чалась в том, что в кладке барабана
собора (или церкви) укреплялся шест,
который поднимался вверх и завер-
шался крестом. При сооружении вен-
чающей части здания такой
ест слу-
и
жил надежным контролем задуманных
пропорций при наблюдении с опреде-
ленных точек. Такие шесты были об-
наружены, например, при обмерах
Спасского собора монастыря в Волог-
де, в Николаевской церкви в Каре-
лии и др.
Расхождения между восприятием в
натуре и проектом возможно предви-
деть на первой стадии проектирования
зданий и сооружений. Эта стадия ха-
рактеризуется геометрическим проек-
тированием (перспективами, рисунка-
ми), а также макетами, позволяющи-
ми осматривать и оценивать здание с
разных точек зрения. При этом оцен-
ку проекта целесообразно проводить
на макетах разного масштаба (напри-
мер, 1/50 и 1/200), чтобы уловить
возможные зрительные искажения при
переходе от проекта к натуре.
Вторая стадия связана с проверкой
восприятия в процессе возведения зда-
ний и сооружений. Известны случаи,
когда видные зодчие вносили коррек-
тивы в возводимые по их
ектам
здания и сооружения в процессе их
строительства в результате обнаружен-
ных при наблюдении с разных точек
грубых искажений объемной компози-
ции и пропорций.
и
Однако этот способ контроля за
воплощением художественного замыс-
ла обычно связан с большими допол-
нительными затратами времени и
средств; поэтому к нему можно при-
бегать только в случае крайней необ-
ходимости.
Архитектурные ухищрения, выра-
женные в древнегреческом зодчестве в
виде энтазиса, курватур, наклона ко-
лонн, широко использовались в рус-
ской классической архитектуре для
придания ансамблям и зданиям боль-
шей выразительности и монументаль-
ности.
Наряду с коррекциями в архитектуре прошло-
го широко использовался прием перспективных со-
кращений (наклон стен, уменьшение размеров
кверху» трапециевидная форма площадей, коридо-
ров, лестниц и др.). При этом наибольший оптиче-
ский эффект возникает при наблюдении в ракурсе
и применении перспективных сокращений, совпа-
дающих с главным направлением движения зрите-
ля. Подобного рода оптический эффект кажущего-
ся увеличения высоты здания и сооружения с успе-
хом применялся в русской архитектуре и, в частно-
сти, в творчестве академика И.В.Жолтовского.
Часто применяемый в прошлом прием утоне-
ния и наклона стен зданий, башен, колоколен зри-
тельно увеличивал высоту зданий, вызывал ощу-
щение их статической устойчивости и закономер-
ного распределения материала, соответствующего
игре возникающих в конструкции усилий.
Многообразные приемы, придаю-
щие небольшим зданиям Провиант-
ских складов в Москве грандиозность,
выразительность и масштабность, про-
демонстрировал архит. В.П.Стасов.
Особенно важно, что все эти тонкости
были им предусмотрены в процессе
проектирования (на чертеже, датиро-
ванном 1821 г.).
Оптические коррекции не потеря-
ли значения и в современной архи-
тектуре. Наблюдаемый геометризм за-
стройки нередко вызывает ощущение
монотонности и однозначности, однако
было бы неосмотрительно вносить та-
кие поправки произвольно, без соблю-
дения должной меры. Такой подход
обычно не приводит к обогащению вос-
приятия здания или сооружения.
Глава
архитгктурь»
рис
рис-
Ш
Бристоль
ия)
в
-^л^СТв^Н'
“'• ПР°(Х^,и)
^анив <А
рис
(Цтал
рис-
нии
рис-
нос
рис-
нос
• Л1/^мдия)
(фиНЛЯ^
’nwp^1^
у. Интерьер Копенга-
,«о
гене
(франк<КР (
Г- И“оя^-’
гара*
56 Часть IL Архитектурная светология
При выборе вносимых в проект
(или макет) коррекций могут быть по-
лезными данные об остроте различе-
ния, характеризующейся угловым раз-
мером при большом контрасте между
зданием и небом в различных усло-
виях освещения, а также данные прак-
тики, которые черпаются из тщательно
проведенных обмеров памятников про-
шлого. Так, на примере колокольни
Ивана Великого установлено, что на-
блюдаемый эффект устремленности
ввысь достигается при применении в
верхнем ярусе утонения, характеризу-
ющегося углом, равным примерно 1°.
Другой известный прием — ис-
пользование курватур, которыми под-
черкивается и усиливается перспек-
тивное искривление прямых, находя-
щихся выше горизонта зрителя. В со-
вокупности с другими коррективами
курватуры способствуют ощущению
монументальности, кажущегося увели-
чения высоты и протяженности зда-
ния, устранению сухости геометризма.
Именно поэтому курватура получила
широкое распространение в древнегре-
ческой архитектуре. На основе тща-
тельно проведенных в XVIII и XIX вв.
обмеров (Пенрозом, Пеньеторном и
др.) была установлена характеристика
курватур в виде отношения стрелы
подъема (вспарушенности) к длине
фасада. Численные значения этого со-
отношения колеблются в пределах
0,0015—0,0017.
Разновидность курватур представ-
ляет энтазис колонн. Такая коррекция
использовалась в русской и, в частно-
сти, владимиро-суздальской архитек-
туре (например, башня в Боголюбове,
церковь в Кидекше и др.).Этот прием
был с успехом использован Ж.Суфло
при возведении портика в здании
Пантеона в Париже (1764 г.).
При рассматривании архитектур-
ных ансамблей возникает ряд искаже-
ний, связанных с оценкой глубины
пространства. Опыт показывает, что
точность оценки уменьшается при уве-
личении пространства. Архитектур-
ной практике прошлого известны слу-
чаи, когда зодчий существенно изме-
няет восприятие глубины площади
приданием ей трапециевидной формы;
в этих случаях боковые здания рас-
полагались под углом 5—7° к продоль-
ной оси площади; такая площадь ка-
жется более глубокой (по сравнению
с проектной глубиной) при сужении
ее в сторону движения, т.е. по на-
правлению к завершающему площадь
зданию, и, наоборот, менее глубокой
при рас
и
прении площади в направле-
нии движения.
Неправильная оценка глазом глу-
бины пространства рождает ошибки в
оценке действительной высоты зданий
и сооружений. Зрительное изменение
высоты зданий и сооружений особенно
заметно в зданиях башенного типа
шественных и жилых), получивших
широкое распространение в застройке
городов.
В современной световой архитек-
туре зданий и интерьеров часто встре-
чаются оптические искажения, возни-
кающие вследствие иррадиации.
Явление иррадиации дает себя чувствовать
при искусственном освещении зданий со сложным
остеклением фасадов. Вечером несущие конструк-
ции (колонны, ригели и др.) читаются с улицы чер-
ными силуэтами на ярком фоне остекления. Подо-
бный часто встречающийся в современной архи-
тектуре мотив нередко сопровождается изменени-
ем членений и пропорций фасадов.
Особенность вечернего освеще-
ния — его высокая контрастность,
которая возникает из-за отсутствия
рассеянного света неба. Даже днем при
контрастном солнечном освещении ис-
кажается восприятие колонны. На ос-
новании сопоставления кривых види-
мости и освещенности цилиндра было
доказано, что возникают зрительные
эффекты уплощения и излома цилин-
дрической колонны. Подобные оптиче-
ские искажения присущи вечернему
освещению, обладающему, как прави-
ло, резкими светотеневыми контраста-
ми. Отсутствие полутеней и рефлексов
Глава 3. Светоцветовая среда — основа восприятия архитектуры 57
приводит к тому, что цилиндрическая
поверхность, освещенная сбоку, восп-
ринимается ломаной; освещенная же
лучами, направление которых совпа-
дает с направлением зрения наблюда-
теля, такая поверхность воспринима-
ется плоской.
Чтобы приблизить светотеневой
контраст вечернего освещения фасада
к привычным контрастам, характер-
ным для естественного освещения, сле-
дует световые приборы разбить на две
группы: первая из них должны быть
подобна солнцу, заливающему детали
ярким светом; вторая выполняет роль
рассеянного света неба, смягчающего
контраст светотени. Первую группу
приборов располагают выше освещае-
мых зданий; вторую группу можно
располагать на земле.
При обозрении предмета различа-
ют две стадии: первую называют ви-
димостью объекта; эта стадия харак-
теризуется 75 %-й вероятностью уви-
деть предмет без возможности разли-
чения его формы; вторая стадия —
различимость — характеризуется спо-
собностью глаза видеть форму пред-
мета.
Первое, что мы замечаем, — яр-
кость, цвет и светотень, которые, по
существу, определяют первое впечат-
ление и позволяют нам оценивать ок-
ружающую обстановку, здание и его
детали. Рассматривая одно и то же
здание на различных естественных
фонах (небо, деревья) и в разную по-
году, мы убеждаемся в том, что вос-
приятие его резко изменяется при пе-
реходе от ясного солнечного дня к пас-
мурному, исчезают определяющие
форму контрасты светотени, искажа-
ются глубинность пейзажа и объем-
ность здания, пропадают пластика и
выразительность архитектурных дета-
лей . П ри диффузном освещении об-
лачным небом решающее значение
приобретают силуэт и цветовая ком-
позиция ансамблей и зданий.
Личный опыт убеждает нас в том, что рассмат-
ривание архитектурных
изведений связано со
зрительными усилиями. Напряженность этих уси-
лий зависит не только от размеров здания, интерь-
ера и их деталей, но и от их освещения. Предметы,
отчетливо видимые в полдень, плохо различаются
в сумерки, когда мелкие детали рассматриваемых
предметов исчезают и глаз различает лишь общий
контур предмета. Наконец, наступает момент, ког-
да освещенность достигает предела (порога) и рас-
сматриваемый предмет становится невидимым.
Мы видим предмет только в случае, когда сущест-
вует разница по яркости, цвету или фактуре между
ним и фоном, на котором он проецируется. Эту раз-
ницу между предметом и фоном, которая опреде-
ляет его видимость, называют контрастом. Каче-
ство видимости будет при прочих равных условиях
тем лучше, чем больше контраст между предметом
и фоном. Наименьшее значение контраста между
предметом и фоном, начиная с которого предмет
становится видимым, называют порогом зритель-
ного восприятия. Численное выражение этого по-
рога определяется оптическими свойствами глаза.
Контраст между деталью и фоном зависит не толь-
ко от свойств рассматриваемого предмета и фона,
но и от условий освещения. Например, при солнеч-
ном освещении отчетливо ощущается многоплано-
вость (пространство) застройки благодаря контр-
асту между освещенными и затененными поверх-
ностями зданий или территорий. В пасмурную по-
году, когда светотеневой контраст очень мал,
застройка воспринимается более плоско, силуэтно.
Кажущееся изменение глубины пространства в
еще большей степени ощущается с наступлением
сумерек.
Глаз — не только оптический при-
бор, позволяющий видеть предметы,
но и анализатор, дающий возможность
получать впечатления, возбуждающие
мысли и эмоции, на основании кото-
рых рождаются суждения и оценки.
Как оптический прибор глаз чело-
века обладает рядом особенностей.
Нормальное поле зрения, которое че-
ловек видит двумя глазами, приведено
на рис. 3.2. Зона бинокулярного ви-
дения в вертикальной плоскости при-
близительно равна 120°, в горизон-
тальной — 180°, зона монокулярного
видения по горизонтали составляет 40°
(справа и слева).
Несмотря на большое поле зрения неподвиж-
ного глаза, обозрение архитектурных объектов
происходит (подобно чтению книги) движущими-
ся глазами, поскольку отчетливое видение деталей
возможно только на весьма малой части поля зре-
ния (равной примерно 1°).
58 Часть IJ. Архитектурная светология
Процесс чтения состоит в том, что наш глаз
следует по каждой строчке, но не непрерывно, а с
различными интервалами; таким образом, процесс
чтения идет только в моменты, когда глаз находит-
ся в состоянии покоя. Это движение глаз можно
уподобить процессу питья, происходящему не не-
прерывно, а отдельными глотками. Движение глаз
обеспечивается шестью крохотными мускулами,
которые позволяют нам сосредоточить оба глаза од-
новременно на обозреваемом объекте.
При рассмотрении архитектурного объекта
работа мускулов, движущих глазрсарактеризуется
направлением их движения, длиной пробегаемого
глазами пути и длительностью наблюдения. Всякое
изменение направления взгляда связано с измене-
нием положения глаз, а следовательно с преодоле-
нием сил инерции глаза и сопровождается оптиче-
скими иллюзиями и искажениями, например пере-
оценкой действительного размера угла, образуемо-
го горизонталью и наклонными пересекающими ее
линиями, иллюзией уподобления и т.д. (рис. 3.3).
На практике такие оптические
искажения могут быть, например, ис-
пользованы для того, чтобы избавиться
от кажущегося или действительного
небольшого прогиба балок, ферм, пе-
ремычек и т.д.
В общем случае различимость объ-
екта (или детали) зависит от шести
Рис. 3.2. Поле зрения че-
ловека при бинокулярном
видении (а) и углы зре-
ния в вертикальной пло-
скости (б)
А — зона активного видения
Рис. 3.3. Зрительные иллю-
зии
а — вследствие иррадиации
и контраста: черный квад*
рат кажется меньшим, чем
белый, хотя они равны; тре-
угольная полоса на фоне бе-
лого квадрата кажется тем-
нее и шире, чем на фоне чер-
ного, хотя они одинаковы
по светлоте и ширине; б —
вследствие переоценки на-
шим глазом острых углов:
параллельные линии кажут-
ся искривленными или схо-
дящимися; в — основанные
на свойстве глаза уподоб-
лять части предмета цело-
му: I — средний угол в ле-
вой фигуре кажется больше
среднего угла в правой, хотя
они одинаковы; II — высота
цилиндра кажется значи-
тельно больше диаметра
его полей, хотя они равны;
Ш — верхняя линия кругов
кажется провисшей подо-
бно нижней, хотя она гори-
зонтальна
факторов: контраста между объектом
и фоном, его яркости, углового раз-
мера , спектра освещения, прозрачно-
сти воздуха и продолжительности на-
блюдения. Первые три фактора имеют
решающее значение. Совокупность
всех факторов создает световую среду,
оптимальное воздействие которой мо-
жет быть достигнуто при определен-
ных количественных соотношениях
этих
II
ести параметров. Если изменять
Глава 3. Светоцветовая среда — основа восприятия архитектуры 59
а)
каждый из этих параметров при ус-
ловии постоянства других, то можно
установить, что каждый из них имеет
свой абсолютный порог, ниже которого
предмет становится невидимым, как
бы ни были благоприятны прочие ус-
ловия наблюдения.
В связи с этим перед архитекто-
рами встают следующие практические
задачи: обеспечить хорошую различи-
мость с больших расстояний архитек-
турных доминант и ансамблей (задача
градостроительного масштаба); обеспе-
чить различимость отдельных объек-
тов, их объемного и цветового решения
при наблюдении со средних и близких
дистанций; сохранить художественный
образ ансамбля, здания, интерьера при
переходе от проекта к натуре.
Вечером в условиях темновой
адаптации глаза абсолютный световой
порог, определяющий видимость пред-
мета, существенно отличается от по-
рога различения его, при котором
глаз может различать форму пред-
мета.
Порог видимости наблюдаемого предмета
оценивают минимальной разностью яркостей фона
и предмета, которую называют разностным поро-
гом Л L. В отличие от разностного порога относи-
тельное значение пороговой яркости, определяю-
щее порог различимости, называют пороговым
контрастом предмета с фоном. Величину, об-
ратную этому порогу, называют контрастной чув-
ствительностью глаза.
Исследования показали, что значение разно-
стного порога
говой разности) яркости увели-
чивается пропорционально повышению яркости
фона; иными словами, отношение разностного по-
рога ALk яркости фона L остается постоянным для
всего диапазона изменения яркости адаптации.
60 Часть IL Архитектурная светология
ОСВЕЩЕННОСТЬ. ЛК
Рис- 3.4, Определение контр-
аста между предметам и
фоном для обеспечения
его видимости в зависимо-
сти от условия природного
освещения
Согласно закону1, открытому Вебером и уточнен-
ному Фехнером, субъективное восприятие любого
увеличения яркости определяется числом разност-
ных порогов в оцениваемом приросте яркости. За-
кон говорит о том, что едва ощутимый прирост зри-
тельного восприятия А А есть функция разностно-
го порога [ДА — /(Д LlL) ], а субъективное воспри-
ятие увеличения яркости какой-либо поверхности
оценивается числом разностных порогов, уклады-
вающимся в рассматриваемом приросте яркости.
При решении разнообразных задач
световой архитектуры зданий необхо-
димо оценивать во сколько раз изме-
няется ощущение яркости одной или
примыкающих друг к другу поверх-
ностей при различном освещении. Яр-
кость, субъективно воспринимаемая
глазом, т.е. количественное выражение
уровня зрительного ощущения, назы-
вают светлотой.
Светлота пропорциональна ярко-
сти, т.е. по Веберу—Фехнеру
В = clgL, (3.1)
где В — светлота; L — фотометрическая величина
яркости; с — коэффициент пропорциональности,
зависящий от выбора единиц.
Для различения ахроматических
или одноцветных предметов нужна не-
J3aKOH исходит из гипотезы о количественной
взаимосвязи (пропорциональности) между воздей-
ствующим физическим стимулом и вызываемым
им ощущением.
которая разность яркостей между
предметом и фоном. Отношение ми-
нимальной разности яркостей (опреде-
ляющей порог различения предмета)
к яркости фона и называют пороговым
контрастом. Значение порогового
контраста, так же как и разностного
порога, зависит от яркости поля адап-
тации, углового размера и формы
предмета и времени наблюдения. Так,
при наблюдении объектов в вечерние
часы пороговый контраст между ними
и фоном резко возрастает. Значения
требуемого контраста между объектом
и фоном для обеспечения отчетливой
видимости этого объекта при разных
условиях природного освещения можно
определить по рис. 3.4.
Степень различимости определяет-
ся контрастной чувствительностью гла-
за. При уменьшении контраста между
деталью и фоном для обеспечения раз-
личимости необходимо увеличивать
угловой размер предмета. По аналогии
с пороговым контрастом отношение
разности яркостей между деталью и
фоном к большей яркости называют
яркостным контрастом К, значение
которого меньше единицы.
Яркостный контраст между деталью и фоном
К- (£i — L2)/Li -A £/£1 при Li>Li (3.2)
[или К— (£2 — £1)iLz — &LtLz при £г>£1 ],
где £1, £2 - яркости соответственно детали и
на.
Глава 3. Светоцветовая среда — основа восприятия архитектуры 61
Из этого следует, что архитектурные детали,
которые светлее фона, обладают положительным
контрастом, детали же более темные, чем фон (на-
пример, черные колонны на светлом фоне сте-
ны), — отрицательным.
Чтобы видеть архитектурные детали, имею-
щие одинаковый цвет с фоном, необходимо, чтобы
соблюдалось условие ДЬ^Ьпор или К>ХПор, где
Ьпор — пороговое значение разности яркостей;
Япор — яркостный пороговый контраст.
Как уже указывалось, пороговая
яркость зависит от углового размера
объекта наблюдения и яркости фона,
на которую адаптируется наблюдатель.
Величина, обратная минимальному
значению порогового контраста по яр-
кости, определяет контрастную чувст-
вительность. Значение контрастной
чувствительности зависит от условий,
в которых она определяется (угловые
размеры детали, поле зрения, яркость
окружения и т.п.).
При высоких освещенностях глаз
способен различать яркости, отличаю-
щиеся одна от другой на 1—2% (на-
пример, глаз может различать ярко-
сти, равные 33 и 35 кд/м2), а при
низких контрастная чувствительность
резко умень
ается (например, в тем-
и
ную звездную ночь для различения яр-
кости двух смежных поверхностей не-
обходимо, чтобы перепад между ними
был не менее 55%; яркости поверх-
ностей должны отличаться более чем
в 1,5 раза одна от другой).
При малых яркостях закон Вебе-
ра—Фехнера не соблюдается. В этом
мы убеждаемся при наблюдении лан-
дшафта в сумерки, когда даже круп-
ные его детали постепенно скрадыва-
ются и, наконец, исчезают. Еще более
заметное изменение ландшафта на-
блюдается в лунную ночь, когда при
одинаковом распределении яркостей в
поле зрения абсолютные величины яр-
кости снижаются в несколько тысяч
раз. Согласно закону Вебера, в этих
сущие солнечному освещению; тени
кажутся глухими (вспомним картину
Куинджи "Украинская ночь"), а контр-
асты светотени — резкими.
Значение отношения пороговой
разности яркостей к яркости фона оп-
ределяется так называемым вуалиру-
ющим действием1 собственного света
сетчатки глаза. Эффект вуалирующего
действия сетчатки особенно заметен
при малых яркостях фона и сопровож-
дается резким повышением порогового
контраста между деталью и фоном.
Вуалирующий эффект оказывает существен-
ное влияние на восприятие далеко расположенных
от наблюдателя зданий и сооружений. Постепен-
ное удаление наблюдателя от здания сопровожда-
ется прежде всего исчезновением мелких архитек-
турных деталей. С далеких расстояний невозмож-
но видеть и крупные детали, видны только контуры
здания, а затем исчезают и они. Это свидетельству-
ет о наличии зависимости между видимостью и
расстоянием, что обусловлено двумя факторами.
Первый связан с уменьшением углового размера
здания по мере удаления от него, а второй — с тем,
что с увеличением расстояния слой воздуха стано-
вится толще, а воздух не является абсолютно про-
зрачной средой. В воздухе происходит рассеяние и
поглощение световых лучей, дополняемое вуали-
рующим эффектом воздушной дымки. Последняя
накладывается на здание, снижая контрасты, что
приводит к ухудшению видимости и различимости
предметов. Вуалирующий эффект дымки воздуха
усиливается при высокой мутности воздуха (высо-
кая влажность, туманы и т.д.).
При оценке видимости далеко расположен-
ных зданий и сооружений приходится учитывать,
во-первых, светопотери, обусловленные неполной
зрачностью воздуха, которые характеризуются
коэффициентом пропускания V ; при учете этих
светопотерь яркости здания и неба будут соответст-
венно равны LiT и ЬгТ . Во-вторых, необходимо
принимать во внимание мутность слоя воздуха, от-
деляющего здание от наблюдателя; мутная среда
обладает яркостью, которая накладывается на соб-
ственные яркости предмета и
на.
При наблюдении через мутный слой воздуха
значение контраста здания и неба существенно
уменьшается. Если воздух не имеет собственной
яркости (сухой чистый воздух) и слой воздуха
только ослабляет световые лучи вследствие своей
условиях видимая структура ланд-
и
афта не должна изменяться. В дей-
ствительности же отсутствие рассеян-
ного и малая роль отраженного света
уничтожают градации светотени, при-
вуалирующее действие сетчатки глаза мож-
но сравнить с эффектом шумового фона, снижаю-
щим ощущение громкости звучания.
62 Часть IL Архитектурная светология
неполной прозрачности, то значение контраста не
изменяется. Эта закономерность ощущается при
наблюдении в ясные дни (особенно утром) далеко
расположенных и освещенных солнцем гор, башен
ит.д.
Исследования показывают, что в
общем случае уровень зрительного
ощущения зависит не только от ярко-
сти поля зрения. Нелинейная зависи-
мость уровня ощущения от яркости
действующего на глаз излучения ог-
раничивает применение яркости для
количественной оценки зрительного
ощущения. Поэтому характер боль-
шинства зрительных ощущений опре-
деляется не отношением яркостей, а
разностью светлот, вызываемых этими
яркостями, с учетом яркости поля
адаптации.
При заданном контрасте объекта с
фоном порог различимости этого объ-
екта определяется минимальным угло-
вым размером (разрешающим углом).
Значение, обратное разрешающему
углу, называют остротой различения
(в медицине — остротой зрения).
Условно считают разрешающую
способность глаза нормальной, если он
видит предмет с угловым размером,
равным 1 мин; это соответствует от-
ношению абсолютного размера к рас-
стоянию до глаз 1:3450.
Люди с нормальным зрением имеют остроту
зрения, превышающую единицу, т.е. они различа-
ют при хорошем освещении детали (при высоком
контрасте с фоном), характеризующиеся угловым
размером меньше 1 мин.
Результаты многочисленных исследований
показали, что острота различия зависит в основном
от яркости объекта наблюдения, контраста объекта
Таблица 3.2. Зависимость разрешающего
угла глаза а от яркости объекта
Пока-
затель
При яркости объекта, кд/м2
неба, фасадов, подсве- стен в поме-
дорог ночью ченных щениях
фасадов
0,0003 0,003 0,03
0,3 3 30 170 300
Разре- 17 9 3 1,5 0,9 0,8 0,8 0,7
шающий
угол
а, мин
астом для отчетливого ее различения она должна
обладать.
При уменьшении освещенности разрешаю-
щий угол глаза увеличивается. Зависимость этого
угла от яркости приведена в табл. 3.2.
Из проведенных исследований из-
вестно, что при большом контрасте
между деталью и фоном1 для ее чет-
кой видимости в условиях дневного
рассеянного освещения (см. рис. 3.4)
необходимо, чтобы угловой размер де-
тали был в пределах 4—5 мин; при
протяженных деталях (обелиски, ко-
лонны, трубы и т.п.) необходимый уг-
ловой размер уменьшается вдвое. При
пониженной яркости адаптации в ус-
ловиях сумеречного
мый размер деталей
менее 10—12 мин.
освещения види-
должен быть не
Архитектору при решении про-
странственных задач важно знать по-
рог глубины, характеризуемый мини-
мальной разностью параллактических
углов между зданиями, которые обес-
с фоном,
от»:
рмы детали, а также от спектрального
состава света, освещающего деталь.
Существенное влияние на остроту различения
оказывает знак контраста. Так, объекты наблюде-
ния, имеющие положительный контраст, облада-
ют меньшей остротой различения; эта закономер-
ность усиливается при адаптации наблюдателя к
темноте {La ~ 0).
Для архитектурной практики большой инте-
печивают заданную вероятность раз-
личения их при различной удаленно-
сти от наблюдателя.
Значение глубины выражается в
угловых секундах по формуле
$ пор “ Ш//,
(3.3)
рес представляет зависимость разрешающего угла
от
рмы наблюдаемого объекта. Установлено, что
усложнение формы деталей значительно повыша-
ет требования к остроте различения. Чем сложнее
по форме деталь, тем более высокой яркостью, по-
роговым угловым размером и пороговым контр-
1Контраст между деталью и фоном считается
большим при Х>0,5, средним — при К - 0,5—0,2 и
малым при /С«0,2.
Глава 3. Светоцветовая среда — основа восприятия архитектуры 63
где Ь — расстояние между центрами зрачков глаз
наблюдателя (основание стереоскопического зре-
ния) ; I — расстояние от ближайшего здания до на-
блюдателя; Д I — максимальное расстояние меж-
ду двумя зданиями, видимыми как различно уда-
ленные от наблюдателя.
Исследования В.Г,Самсоновой по-
казали, что на значение порога глу-
бины решающее влияние оказывает
яркость объектов наблюдения и их
контраст с фоном.
При исследовании было установле-
но, что порог глубины темных объ-
ектов на светлом фоне возрастает по
мере повышения яркости фона (с 0,01
до 5 кд/м2), а порог глубины белых
объектов на черном фоне резко воз-
растает (а острота стереоскопического
эффекта соответственно снижается)
при увеличении яркости объекта на-
блюдателя свыше 8 кд/м2.
Применительно к задачам световой
архитектуры это значит, что при про-
чих равных условиях (соотношения
яркостей, размеров, глубины) архитек-
турная композиция будет восприни-
маться вечером более плоской, чем
при естественном освещении. Поэтому
вечером световой ансамбль, как пра-
вило, должен характеризоваться боль-
шими яркостными перепадами, чем
при естественном освещении.
3.2. Основные величины,
единицы и законы
Оптическая часть электромаг-
нитного спектра лучистой энергии
включает в себя области ультрафио-
летового, видимого и инфракрасного
излучения.
Ультрафиолетовым является излу-
чение, длины волн Я монохрома-
тических составляющих которого
меньше длин волн видимого излучения
и больше 1 нм1. По данным Между-
народной комиссии по освещению
Манометр — единица измерения длины вол-
ны, равная 1/1000000 части миллиметра.
(МКО), различают следующие области
ультрафиолетового излучения: УФ-А с
длинами волн 315—400 нм; УФ-В с
длинами волн 280—315 нм; УФ-С с
длинами волн 100—280 нм.
Видимое излучение (свет) непос-
редственно вызывает зрительные ощу-
и
(ения. Нижняя граница спектральной
области видимого излучения лежит
между 380 и 400 нм, верхняя — меж-
ду 760 и 780 нм.
Инфракрасным называют излуче-
ние, длины волн монохроматических
составляющих которого больше длин
волн видимого излучения и меньше
1 мм. По данным МКО, различают
следующие области инфракрасного из-
лучения: ИК-А с длинами волн 780—
1400 нм; ИК-В с длинами волн 1,4—
3 мкм; ИК-С с длинами волн 3 мкм—
1 мм.
Различают монохроматическое и
сложное видимое излучение.
Монохроматическое излучение ха-
рактеризуется очень узкой областью
частоты (или длин волн), которая мо-
жет быть определена одним значением
частоты (или длины волны). Сложное
излучение характеризуется совокупно-
стью монохроматических излучений
разных частот. Пример сложного из-
лучения — дневной свет.
Под спектром излучения понима-
ют распределение в пространстве
сложного излучения в результате его
разложения на монохроматические со-
ставляющие.
Действуя на глаз, излучения, име-
ющие разную длину волны, вызывают
ощущение того или иного цвета. При-
ближенные границы цветных полос
видимого излучения приводятся в
табл. 3.3.
Средний человеческий глаз наиболее чувст-
вителен к желто-зеленым излучениям с длиной
волны Л - 555 нм. На рис. 3.5 приводятся кривые
относительной спектральной световой эффектив-
ности монохроматических излучений с длиной
волны Л для дневного У(Л) и ночного У'(Л) зре-
ния. Сравнение этих кривых свидетельствует о
том, что в условиях ночного зрения глаз человека
64 Часть II. Архитектурная светология
Таблица 3.3. Границы участков спектра
Цвет
Длина П Цвет
волны, нм И
Длина
волны, нм
Фиолето-
вый
Синий
Г олубой
Зеленый
450-380
485—450
510—485
510—575
Желтый
Оранже-
вый
Красный
575-585
585-620
620-760
Единицей силы света является
кандела (кд). Кандела — это сила све-
та, излучаемого в перпендикулярном
направлении 1/60000 м2 поверхности
черного тела.
Телесный угол (рис. 3.6) опреде-
ляется по формуле
=* S/r\
наиболее чувствителен к голубым излучениям с
длиной волны / — 510 нм (см. гл. 6).
Относительная спектральная световая эффек-
тивность равна отношению спектральной чувстви-
тельности среднего человеческого глаза для данно-
го монохроматического излучения к наибольшей
спектральной чувствительности глаза. Относи-
тельная спектральная световая эффективность по-
зволяет оценивать световое ощущение, вызывае-
мое каким-либо монохроматическим лучистым по-
током.
Лучистый поток при оценке излу-
чения по его действию на селективный
приемник, спектральная чувствитель-
ность которого определяется нормали-
зованной функцией относительной
спектральной световой эффективности
излучения, называется световым пото-
ком Ф. Он характеризует мощность
световой энергии. Единица его изме-
рения — люмен (лм); 1 лм — свето-
вой поток, излучаемый в телесном уг-
ле, равном 1 ср (стерадиану), равно-
мерным точечным источником света
силой в 1 кд (канделу).
Так как применяемые на практике
источники света распределяют свето-
вой поток в пространстве неравномер-
но, для оценки светового действия ис-
точника в каком-либо определенном
направлении пользуются понятием си-
лы света. Сила света, исходящего от
точечного источника и распространя-
ющегося внутри телесного угла, содер-
жащего заданное направление, вычис-
ляется по формуле
I = ф/Q,
(3.4)
где Ф — световой поток, лм; Л с— пространствен-
ный угол, ср.
где S — площадь, которую телесный угол вырезает
на поверхности сферы, описанной из его вершины,
м2; г — радиус этой сферы, м.
Для представления о распределе-
нии светового потока, излучаемого ис-
точником в пространстве, пользуются
кривыми распределения силы света.
Эти кривые строятся обычно в поляр-
ных координатах следующим образом:
сила света в разных направлениях от-
кладывается в принятом мае
табе на
и
радиусах-векторах, проведенных из
центра. Концы векторов, соответству-
ющих значениям силы света в разных
направлениях, соединяют и таким об-
разом получают замкнутую поверх-
ность; часть пространства, ограничен-
ная этой поверхностью, называется
фотометрическим телом силы света.
Для большинства источников света
и осветительных приборов фотометри-
ческое тело симметрично относитель-
но некоторой оси. Такие источники
света и осветительные приборы назы-
вают симметричными. Кривые силы
света в плоскостях, проходящих через
ось симметрии, называют продольны-
ми кривыми силы света (рис. 3.7).
Для симметричных источников света
и осветительных приборов обычно
строят половину продольной кривой
силы света (от 0 до 180°).
При оценке качества световой сре-
ды решающее значение имеет яркость
свечения источника света и освещае-
мых им поверхностей. Яркость — све-
товая величина, которая непосредст-
венно воспринимается глазом; она
представляет собой поверхностную
плотность силы света в заданном на-
Глава 3. Светоцветовая среда — основа восприятия архитектуры 65
о J50 *50 550 650 Л, НМ
Рис, 3.5. Кривые относи-
тельной спектральной све-
товой эффективности излу-
чений для дневного V(jl )
и ночного V ‘(jl) зре-
ния
Рис. 3.6. Схема к опреде-
лению телесного угла
вые силы света источни-
ков
правлении, которая определяется от-
ношением силы света к площади про-
екции светящейся поверхности на пло-
скость, перпендикулярную тому же
направлению.
Различают два частных случая оп-
ределения яркости L\
1) яркость в точке М поверхности
источника в направлении светового
луча I определяется по формуле
L = //Л cos &, (3.6)
2) яркость в точке Л/ поверхности
приемника (например, глаза или фо-
тоэлемента) в направлении I представ-
ляет собой отношение освещенности Е,
создаваемой в этой точке приемника
в плоскости, перпендикулярной на-
правлению /, к телесному углу JhL,
в котором заключен световой поток,
создающий эту освещенность (нор-
мальная освещенность, приходящаяся
на единицу телесного угла):
L = E/SL.
(3.7)
где / — сила света в направлении /; А — элемент
светящей поверхности» содержащей точку М;
Acos 0 — сила света, приходящаяся на единицу
площади проекции;
Единица яркости — кандела
квадратный метр (кд/м2).
на
66 Часть II. Архитектурная светология
В общем случае яркость светящей
поверхности различна в разных на-
правлениях, поэтому яркость, подобно
силе света, характеризуется значением
и направлением.
Поверхности, обладающие одина-
ковой яркостью по всем направлениям,
называются равнояркими излучателя-
ми. К ним относятся, например, ош-
тукатуренные и матовоокрашенные
поверхности потолка и стен, освети-
тельные приборы в виде шара из мо-
лочного стекла и др.
Для плоской равнояркой во всех
направлениях поверхности (при 1$ =
« Zcos#) справедливо соотношение
L - Iq /Асоъв = I/A = const. (3.8)
Ниже приведены значения ярко-
сти для некоторых светящих элемен-
тов.
Светящий элемент Яркость, кд/м2
Облачное небо в зени те
в полдень.................7000—8000
Ясное небо в зените
в полдень................. 2500—4000
Луна при полнолунии ......2500
Пламя стеариновой свечи....5000—7500
Лампы ДРИ
в светорассеивающей колбе . . . 105
Ксеноновые лампы .........1,5106— 1, 8* 109
Солнце в зените ..........1,5*109
Лампы накаливания
(220 В, 100 Вт) ..........(0,5—15)106
Люминесцентные лампы......5000— 10000
Между яркостью и освещенностью
поверхности, равномерно рассеиваю-
щей падающий на нее свет, сущест-
вует важнейшая зависимость
По характеру распределения све-
товых потоков, отраженных поверхно-
стью или пропущенных телом, разли-
чают следующие основные их виды:
ЯП
а) рассеянное (диффузное) отра-
жение от оштукатуренной поверхности
потолка и стен или пропускание света
молочным стеклом (рис. 3.8);
б) направленное отражение или
пропускание, например при отражении
света от зеркал и полированных по-
верхностей металла или пропускание
света через оконное стекло
(рис. 3.9,а);
в) направленно-рассеянное отра-
жение, например от поверхностей, ок-
рашенных масляной краской, или про-
пускание света матированным стеклом
(рис. 3.9,6).
При направленном и направленно-
рассеянном отражении света характе-
ристикой распределения яркости в раз-
личных направлениях служит коэффи-
циент яркости, определяемый из соот-
ношения
'оС = Ьос /Л),
(3.11)
где — яркость поверхности под углом к пер-
пендикуляру на эту поверхность; £о — яркость иде-
ально рассеивающей поверхности, имеющей ко-
эффициент отражения jo - 1 и одинаковую осве-
щенность с исследуемой поверхностью.
В общем случае
rcL = 1-du^lE
или Efrr.
(3.12)
(3.9)
где — коэффициент отражения.
При световом потоке, проходящем
через рассеивающее стекло с коэффи-
циентом пропускания г*, яркость стек-
ла определяется по формуле
Для поверхностей, диффузно отра-
жающих свет, коэффициент яркости ра-
вен коэффициенту отражения:
Освещенность поверхности пред-
ставляет собой плотность светового по-
тока, т.е. отношение светового потока
Ф, падающего на элемент поверхно-
сти, содержащей данную точку, к пло-
щади этого элемента А:
II
L = Е r/fr .
(3.10) Е = ФМ.
(3.13)
Глава 3. Светоцветовая среда — основа восприятия архитектуры 67
Рис. 3.8. Схема, характери-
зующая диффузное отраже-
ние (а) и диффузное про-
пускание (б) света
Рис. 3.9. Виды отраже-
ния света зеркальными
(а) и блестящими (б) по-
верхностями
Рис. 3.10. Схема к опреде-
лению освещенности ат
точечного источника све-
та (ТИС)
Единица освещенности — люкс
(лк); 1 лк равен освещенности, созда-
ваемой световым потоком в 1 лм, рав-
номерно распределенным на поверхно-
сти площадью 1 м2.
Об освещенности, равной 1 лк,
можно судить по следующим приме-
рам: освещенность горизонтальной по-
верхности при лунном освещении
(полнолуние) составляет 0,2 лк; в бе-
лые петербургские ночи — 2—3 лк;
минимальная освещенность на проез-
жей части улиц (посередине между
фонарями) — 1—0,5 лк.
Освещенность, создаваемая точеч-
ным излучателем (рис. 3.10) с задан-
ным распределением силы света, оп-
ределяется по формуле
Ем ~ Icoscc/d2, (3.14)
где / — сила света, кд; d — расстояние от источника
света до точки М, в которой определяется освещен-
ность.
Критерием оценки переменного ес-
тественного освещения служит коэф-
фициент естественной освещенности
(КЕО), который представляет собой
отношение естественной осве
ценности
и
Ем, создаваемой в точке М на задан-
ной (рабочей) поверхности внутри по-
мещения светом неба (непосредственно
или после отражения), к одновремен-
ному значению наружной горизонталь-
ной освещенности под открытым не-
босводом £н. КЕО выражается в про-
центах . Участие прямого солнечного
света в определении Ем и Еп исклю-
чается. Значение КЕО, обозначаемого
в формулах как е, находится из вы-
ражения
ем = (^m/^h)100%. (3.15)
Наряду с КЕО в расчетах естест-
венного освещения применяется гео-
метрический КЕО, обозначаемый £ .
Он отличается от е тем, что не учи-
тывает влияние остекления и отделки
68 Часть II. Архитектурная светология
в помещении, а также неравномерной
яркости небосвода. Геометрический
КЕО определяется по закону проек-
ции телесного угла [см. формулу
(3.22) ].
Суммарное значение КЕО в той
или иной точке помещения определя-
ется следующими составляющими: до-
лей естественного освещения, создава-
емого прямым светом неба и оцени-
ваемого значением геометрического
КЕО; долей КЕО, обусловленной при
боковом освещении отражением света
фасадами противостоящих зданий и
землей; при этом участие прямого
солнечного света в создании яркости
отражающих поверхностей исключает-
ся; долей КЕО, обусловленной отра-
жением света от внутренних поверх-
ностей помещения.
Для оценки распределения естест-
венной освещенности в помещении
применяется показатель неравномер-
ности освещения (на заданной повер-
хности), который является отношени-
ем минимального к среднему или ми-
нимального к максимальному значе-
нию КЕО.
При оценке качественной стороны
освещения применяются следующие
понятия:
прямая блескость, проявляющаяся
при наличии светящих поверхностей
(окон, светильников и др.) в направ-
лениях, близких к направлению зре-
ния; периферическая блескость от све-
тящих поверхностей в направлениях,
не совпадающих с направлением зре-
ния; отраженная блескость, вызван-
ная наличием в поле зрения зеркаль-
ных отражений от светящих источни-
ков и поверхностей.
Различают два вида блескости: а)
дискомфортную, связанную с непри-
ятным ощущением, но не всегда ухуд-
шающую видимость; б) слепящую, со-
провождающуюся резким нарушением
видимости.
При падении светового потока Ф
на тело часть этого потока отража-
Таблица 3.4. Значения коэффициентов
р, т и а
Материал Тол- щина, мм Коэффициенты, %
Р а
Листовое оконное стекло 2—3 8 90 2
Узорчатое прокат- ное стекло 3-6 20 70 10
Молочное стекло 2-3 60
Матированное стекло 2-3 ——₽ 65 —
Зеркало посереб- ренное 3-6 85 — 15
Тонкие белые мраморные плиты 8-9 55 5 40
Материал с белой окраской —— 80 20
ется от него (Фу? ), часть проходит
через тело (Ф^ ) и, наконец, часть
поглощается телом (Ф^). На основа-
нии закона сохранения энергии име-
ем
(3.16)
Разделив обе части этого равенства
на Ф, получим
(3.17)
где J> — коэффициент отражения тела; определя-
ется из отношения /Ф; — коэффициент про-
пускания тела; определяется из отношения Ф^/Ф;
сС— коэффициент поглощения; определяется из
отношения /Ф.
Усредненные значения коэффи-
циентов f> , т и oL для некоторых
строительных материалов приводятся в
табл. 3.4.
Естественное освещение обладает
по сравнению с искусственным той
особенностью, что оно изменяется в
течение года, сезона, дня как по уров-
ню освещенности, так и по спектраль-
ному составу.
Для регламентации переменного
по характеру естественного освещения
от диффузного света неба принят
КЕО, который аналитически выража-
ется формулой (3.15).
Глава 3. Светоцветовая среда — основа восприятия архитектуры 69
Рис. 3.11. Графическая мо-
дель небосвода. Схема к за-
кону проекции телесного уг-
ла (аксонометрия и разрез
I—1). Условное допущение:
1Л — L2 — L3 — const
S — участок неба, видимый из
точки M,N— небосвод; —
площадь проекции участка
неба, освещающего точку М,
на рабочую поверхность (РП);
ЛГ — линия горизонта; & ° —
угловая высота середины све-
топроема С над горизонтом;
Z — зенит небосвода; О —
центр небосвода, совмещен-
ный с исследуемой точкой Л£;
L — яркость небосвода, кд/м£
Значение КЕО показывает, какую
долю составляет освещенность в дан-
ной точке М помещения от одновре-
менно измеренной освещенности гори-
зонтальной поверхности на открытом
месте при диффузном свете неба.
Абсолютное значение освещенно-
сти, лк, в любой точке помещения
можно найти из выражения
Ем ~ ЕпемИОЬ,
(3.18)
т.е. для определения освещенности в
какой-либо точке помещения в тот или
иной момент времени необходимо
знать одновременную наружную осве-
щенность при диффузном свете неба.
Последняя находится по кривым на-
ружной освещенности при диффузном
свете неба, которые строятся обычно
на основе результатов обработки мно-
голетних измерений, регулярно прово-
димых метеорологическими станция-
ми.
В основу расчета и моделирования
естественного освещения помещений
положены два закона.
Закон проекции телесного угла.
Он говорит, что освещенность Ем в
какой-либо точке поверхности поме-
щения, создаваемая равномерно светя-
щейся поверхностью неба, прямо про-
порциональна яркости неба L и пло-
щади проекции § телесного угла,
в пределах которого из данной точки
виден участок неба, на освещаемую
рабочую поверхность. При этом при-
нято три допущения: 1) яркость неба
во всех точках одинакова; 2) не учи-
тывается влияние отраженного света;
3) не учитывается остекление свето-
проема.
Графически закон иллюстрируется
следующим построением: проведем из
точки М полусферу небосвода радиу-
сом, равным единице, и обозначим яр-
кость неба через L (рис. 3.11). Опре-
делим освещенность в точке М, созда-
70 Часть IL Архитектурная светология
т.е. освещенность в какой-либо точке
помещения равна произведению ярко-
сти участка неба, видимого из данной
точки через светопроем, на проекцию
этого участка неба на освещаемую по-
верхность.
Представим теперь, что точка находится на
открытой горизонтальной поверхности и освещает-
ся всей равномерно яркой полусферой. В этом слу-
чае
(3.21)
Рис. 3.12. Определение от-
носительной световой ак-
тивности еветопроемов с
помои&ю закона проек-
ции телесного угла при
расположении точки на
горизонтальной (1), на-
клонной (2) и вертикаль
ной (3) плоскостях
где — площадь полусферы на горизон-
тальную поверхность; но R - 1, следовательно,
Отсюда
= L% !L3t~ в/я, (3.22)
т.е. значение КЕО в какой-либо точке поверхности
определяется отношением проекции видимого из
данной точки помещения участка неба на освеща-
емую поверхность к величине ЗГ. Это отношение
представляет собой геометрическое выражение ко-
эффициента естественной освещенности — гео-
метрический КЕО.
Практическое значение этого за-
кона очень велико: пользуясь им,
можно определить относительную све-
товую активность различных светопро-
емов или сравнивать освещенности,
ваемую в поме
.ении через окно уча-
стком полусферы 5, который можно
принять за точечный источник света,
по формуле (3.14). Выражая в ней си-
лу света I участка неба 5 через яр-
кость L согласно формуле (3.8), по-
лучим
создаваемые одним и тем же свето-
проемом, расположенным различно
относительно рабочей плоскости
(рис. 3.12), а также определять све-
тотеневой рисунок на объемных объ-
ектах и деталях под открытым небо-
сводом в пасмурный день.
На основе этого закона разработа-
ны графические способы расчета есте-
Ем ~ £ScosoC.
(3.19)
ственного осве
и
[ения (в частности, гра-
фики Данилюка), получившие широ-
Но Seos об« g , т.е. площади
проекции участка неба S на освеща-
емую поверхность.
Таким образом, закон проекции
телесного угла выражается формулой
Ем = ,
(3.20)
кое распространение в на
ей и миро-
и
вой архитектурной практике.
Другой закон — закон светотех-
нического подобия (рис. 3.13). Осве-
щенность в точке М помещения со-
здается через окна, обладающие ярко-
стью L\ и Различная яркость мо-
жет создаваться, например, приме-
нением различных сортов стекла (про-
Глава 4. Архитектурное освещение 71
РАЗРЕ31-1 ПЛАН
Рис. 3.13. Схемы к зако-
ну светотехнического подо-
бия. Модели помещения
в масштабе 1:10 (а) и
1:20 (б) на разрезе I—>
и плане
N — условный небосвод
освещенность в какой-либо точке по-
мещения зависит не от абсолютных,
а от относительных размеров помеще-
зрачного, молочного, контрастного,
матированного и т.д.). Однако при
различных размерах окон (I и II), но
ния.
Большое практическое значение
этого закона заключается в том, что
он позволяет
ре
ать задачи естествен-
ного освещения, пользуясь методом
с одинаковым остеклением, освещен-
ность в точке М создается одним и
моделирования, т.е. оценивать условия
освещения
поме
[ении
на моделях.
и
и
тем же телесным углом с вер
it
иной в
этой точке.
Из закона проекции телесного угла
следует, что освещенность в точке М
остается постоянной при условии, если
Li = L2 = Ln = const. Следовательно,
Для этого изготовляются модели в
масштабе не менее чем 1:20. При этом
тщательно соблюдаются все геометри-
ческие и светотехнические параметры
(отделка, пропорции, детали и др.)
интерьера.
Г л а в а 4. АРХИТЕКТУРНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ
Естественное и искусственное
освещение городов и отдельных зданий
и сооружений может и должно быть
только "архитектурным”, т.е. выпол-
нять одновременно экологическую, эс-
тетическую и экономическую функ-
ции.
Прежде всего архитектурное осве-
щение должно быть экологически со-
вершенным, т.е. комфортным для зре-
ния в городском пространстве и в по-
мещении.
Широкое понятие комфортности
осве
и
^ения связано главным образом с
обеспечением благоприятной видимо-
сти и восприятия архитектурных
форм, пространства и объектов чело-
веком.
Обеспечение светового комфорта в
общем случае достигается за счет ра-
72 Часть II. Архитектурная светология
ционально выбранных количественных
и качественных характеристик освеще-
ния (как естественного, так и искус-
ственного). Связанные с этим задачи
контролируются нормами освещения.
Эстетика освещения определяется,
во-первых, необходимостью гармони-
зации светлотных и цветовых соотно-
шений в пределах единого простран-
ства или ансамбля пространств, закры-
тых или открытых, а во-вторых, ди-
зайном элементов осветительных
систем и установок.
При решении задач, связанных с
экологией и эстетикой освещения,
важную, а иногда решающую роль иг-
рает экономическая целесообразность
реализации проекта с учетом эксплу-
атационных расходов на содержание
осветительных систем в будущем.
При выборе приемов и систем ос-
вещения в процессе разработки архи-
тектурного проекта можно условно вы-
делить два этапа.
На первом этапе решают следую-
щие задачи:
в соответствии с нормами выбира-
ют необходимые уровни освещенности
с учетом особенностей зрительной ра-
боты (размер объектов различения,
светлота фона, контраст между объек-
тами и фоном и т.п.);
обеспечивают неравномерность,
контрастность и направленность осве-
щения, способствующие наилучшей
видимости объектов различения и све-
томоделировке их формы;
определяют спектр и динамику ос-
вещения, обеспечивающие требуемую
цветопередачу и эмоциональную ат-
мосферу;
устраняют или ограничивают ос-
лепленность и дискомфорт, возникаю-
щие при попадании в глаза прямых
или отраженных лучей солнца, неба
или источников искусственного света;
выбирают расположение световых
проемов, осветительных приборов и
отделочных материалов, обеспечиваю-
•ют
щее комфортное распределение ярко-
стей и цвета в пространстве.
Второй этап проектирования
включает решение архитектурной
сверхзадачи — создание архитектур-
ного светового образа, который возни-
кает в результате взаимодействия ар-
хитектуры и света. В интерьерах этот
образ зависит от назначения помеще-
ний. Так, в зрительных залах архи-
тектурный световой образ должен со-
здавать впечатление праздничности и
торжественности; в музеях и картин-
ных галереях — ощущение отрешен-
ности от внешнего мира и сосредото-
ченности; в производственных поме-
щениях — иллюзию естественности
световой среды.
Хорошими примерами достигнутой
гармонии архитектуры и света служат
древнегреческие и древнеримские соо-
ружения. Архитектурный световой об-
раз древнегреческого Парфенона в
Афинах ассоциируется с солнечным
днем. Пластические свойства солнеч-
ного света отчетливо выявляют текто-
нику сооружения, форму и профили-
ровку архитектурных деталей фасада
и интерьера. Мягкое освещение целлы
создается благодаря рассеиванию пря-
мых лучей солнца при прохождении
через гипефральные отверстия, за-
полненные тонкими плитами белого
мрамора1. Наиболее сильное впечатле-
ние на молящихся интерьер произво-
дит в часы утренней службы, когда
проникающий в целлу через проем в
восточной стене солнечный свет осве-
жает статую Афины Парфенос.
Не менее интересен архитектур-
ный световой образ римского Пантео-
на. Это впечатляющий пример гармо-
нии света и архитектуры. В помеще-
нии царит сдержанное равномерное ос-
н
Существует и другая гипотеза, согласно кото-
рой целла не имела покрытия и освещалась солн-
цем и небом.
Глава 4. Архитектурное освещение 73
вещение, усиливающее впечатление
сосредоточенности и покоя. Центр
композиции — круглое отверстие в
вершине купола диаметром 8,9 м, оно
же является и центром внимания по-
сетителей. Проем, через который вид-
но небо, усиливает впечатление глу-
бины пространства. Купол символиче-
ски воспринимается как грандиозный
небосвод. Мягкое сдержанное рассеян-
ное освещение интерьера удивительно
гармонично сочетается с высокой яр-
костью передвигающегося по внутрен-
ней поверхности купола солнечного
пятна, что создает ощущение контр-
аста солнца и полумрака, жизни и
смерти.
В современной архитектуре выра-
зительные решения достигаются искус-
ным сочетанием естественного и ис-
кусственного света, применением но-
вейших светотехнических и строитель-
ных материалов и конструкций,
разработкой оригинальных оптических
систем, новых архитектурных форм и,
в конечном итоге, рождением харак-
терных образов.
4.L Системы естественного
освещения помещений
Существуют три системы ес-
тественного освещения помещений: бо-
ковое, верхнее и комбинированное ос-
вещение. Эта классификация положе-
на в основу нормирования естествен-
ного освещения.
Система бокового освещения под-
разделяется на одно-, двух-, трехсто-
роннее и круговое освещение.
Система верхнего освещения мо-
жет быть обеспечена различными ус-
тройствами — от полностью светопро-
пускающего покрытия до точечных
фонарей и световых шахт.
Система комбинированного естест-
венного освещения представляет собой
комбинацию бокового и верхнего ос-
вещения (рис. 4.1).
и
Если любая из этих систем не
обеспечивает требуемого уровня осве-
щения и его качества (комфортности),
то она может быть дополнена искус-
ственным освещением. Такая система
получила название совмещенной (см.
и
Выбор архитектором систем осве-
щения определяется прежде всего на-
значением помещения.
Основными задачами проектирова-
ния естественного освещения зданий
являются: 1) выбор типа, размеров и
расположения световых проемов (в
стенах и покрытиях), при которых в
помещениях обеспечиваются нормиро-
ванные показатели освещения; 2) за-
щита рабочих зон помещения от сле-
пящей яркости прямых и отраженных
лучей солнца; 3) согласование вы-
бранных светопроемов и их располо-
жения с архитектурными требования-
ми к освещению, способствующими
выявлению пространства, тектоники,
ритма, цветового решения и характер-
ного образа сооружения.
Первую задачу, связанную с вы-
бором типа и расположения светопро-
емов, следует решать на основе све-
тотехнических расчетов, подтверждаю-
щих соблюдение норм. При этом не-
обходимо учитывать затенение
рабочих поверхностей оборудованием
и корпусом самого работающего. По-
следнее в большой степени зависит от
системы естественного освещения и
расположения работающего относи-
тельно светового проема.
На рис. 4.2 и 4.3 дана классифи-
кация окон и фонарей, облегчающая
проектировщику выбор типа и распо-
ложения светопроемов. Светотехниче-
ские и эксплуатационные характери-
стики окон приведены в табл. 4.1, фо-
нарей — на рис. 4.4.
При выборе типа светопроемов и
их расположения в помещении надо
руководствоваться данными об их от-
носительной световой активности, про-
порциях, расстоянии друг от друга для
мп
74 Часть 11. Архитектурная светология
Рис. 4.1. Системы естествен-
ного освещения помещений
и нормируемые значения
КЕО
а — боковое освещение, одно-
стороннее (слева) и двусто-
роннее (справа); еи< гмин;
б — верхнее освещение, П-об-
разный, зенитный (слева) и
шедовый (справа) фонари; в —
комбинированное (боковое
плюс верхнее) освещение; ем<
$ еср (б, в)
а) одностороннее
□СВЕДЕНИЕ
ДВУСТОРОННЕЕ
ОСВЕЖИМ Е
f ОКНА В СРЕДНЕЙ зоне
ОКНА КВАДРАТНЫЕ
f ДВУХЪЯРУСНЫЕ ОКНА
ОКНО ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ
(ЛЕНТОЧНОЕ)
Рис. 4.2. Классификация
приемов бокового освеще-
ния через окна (а) и ти-
пы окон (б)
1.2 — большая и средняя не-
равномерность освещения;
3 — равномерное освещение
(показано кривой КЕО)
Глава 4. Архитектурное освещение 75
Рис. 4.3, Классификация ти-
пов фонарей
тип фонаря
НАПРАВЛЕНИЕ СВЕТА
ДВУСТОРОННЕЕ
РАСПОЛОЖЕНИЕ ФОНАРЕЙ
ДВУСТОРОННЕЕ
ОДНОСТОРОННЕЕ
ПИЛООБРАЗНЫЙ (ШЕДОВЫЙ)
С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ОСТЕКЛЕНИЕМ
ПИЛООБРАЗНЫЙ С НАКЛОННЫМ
ОСТЕКЛЕНИЕМ (ШЕД)
ОДНОСТОРОННЕЕ
ЗЕНИТНЫЙ
1
ЗЕНИТНОЕ
ШАХТНОЕ
ЗЕНИТНЫЙ
ЗЕНИТНОЕ
ЗЕНИТНОЕ
ПРОДОЛЬНОЕ
Рис. 4.4, Относительная све-
товая активность фонарей
при их площади, составляю-
щей 10% площади пола
76 Часть II. Архитектурная светология
Т а б л и ц а 4.1.
Приемы бокового освещения и
области рационального их использования
Таблица 4.3. Относительная световая актив-
ность фонарей при одинаковой площади свето-
проемов (без учета конструкции)
Одностороннее освеще-
ние при высоте
подоконника
обычной увеличен-
(0,8—1,2 м) ной (> 1,2 м)
Двустороннее освеще-
ние при обычной
(0,8—1,2 м) и увели-
ченной (> 1,2 м) вы-
соте подоконника
Тип фонаря
Изменение значения
среднего КЕО на го-
ризонтальной рабочей
плоскости, %
1. При до- 1. При требо-
пустимости вании обеспе-
болыпой не- чить более
равномер-
ности осве-
щения по
глубине
помещения
равномерное
освещение
в помеще-
нии
1. При требовании
обеспечить равно-
мерное освещение в
помещении
Прямоугольный с дву- 100
сторонним остеклением
Трапециевидный 160
Пилообразный (шед)
с остеклением:
вертикальным 120
наклонным 130
Зенитный 230
2. При необходимости
обеспечить односторон-
не направленный свет в
помещении
3. При необходимости
обеспечить защиту от ин-
соляции планировоч-
ными средствами (окна
на север)
4. При необходимости
сохранения в течение
рабочего времени отно-
сительного постоянства
спектра света и яркости
светопроема (окна на
север)
2. При отсутствии
требований к направ-
ленности света или
при возможности
изменять положение
работающего по от-
ношению к окну
3. При защите от ин-
соляции помещения
в течение рабочего
времени с помощью
солнцезащитных
устройств
4. В помещениях,
относимых по усло-
виям зрительной ра-
боты к I-VI разря-
дам, с большой глу-
биной заложения
Таблица 4.4. Изменение среднего КЕО в
зависимости от высоты помещения
Тип
фонаря
Отношение
высоты
помеще-
ния к
ширине
пролета
Значения среднего
КЕО, %
при
одном
пролете
при трех
и более
пролетах
5. При совмещенном (естественном + искус-
ственном) освещении многоэтажных зданий,
характеризующихся большой глубиной поме-
щений при небольшой их высоте
Дву стор онний
с вертикаль-
ным остекле-
нием
Трапециевид-
ный
0,4 100 110
0,7 65 100
1,0 50 80
0,4 100 ПО
0,7 75 100
1,0 65 90
Примечания: 1. За 100% принято среднее
значение КЕО в трехпролетном помещении при
отношении высоты помещения к ширине про-
лета 0,7. 2. При двух пролетах среднее значение
КЕО берется по интерполяции.
Таблица 4.2. Относительная световая актив-
ность окон, имеющих одинаковую площадь,
при различном их расположении по высоте
помещения
Расположение окон от-
носительно рабочей
горизонтальной плос-
кости в зоне стены
Верхней
Средней
Нижней
Изменение значения
минимального КЕО
на горизонтальной
рабочей плоскости, %
125
100
55
обеспечения нормированной неравно-
мерности освещения в помещении, а
также о зависимости среднего значе-
ния КЕО от высоты помещения. Дан-
ные о световой активности светопрое-
мов приведены в табл. 4.2 и 4.3.
Рекомендуемое отношение ширины
двусторонних П-образных фонарей с
вертикальным остеклением к ширине
пролета помещения колеблется в пре-
делах 0,4—0,6; это же отношение ре-
комендуется и для трапециевидных
фонарей (принимая ширину фонарей
по средней линии трапеции). Рекомен-
Глава 4, Архитектурное освещение 77
Рис 45. Классификация
приемов естественного осве-
щения по характеру свето-
распределения
дуется принимать следующие наиболь-
При выборе типов окон и фонарей
шие расстояния между осями смежных
нарей: для П-образных — 4Лф, для
трапециевидных — Зйф, для зенит-
ных — 2,5Лф, где Лф — высота фо-
наря от уровня кровли до карниза фо-
наря.
Для устранения затенения от со-
седних фонарей расстояние между ос-
теклением смежных П-образных фо-
нарей должно составлять не менее
полуторной суммы высот этих фона-
рей, а при трапециевидных и зенит-
ных фонарях — не менее суммы их
высот.
Зависимость среднего КЕО в по-
и их расположения в пространстве це-
ха необходимо учитывать большую ар-
хитектурную роль этих деталей ин-
терьера, которые вносят свой ритм в
членение пространства, способствуют
выявлению его глубины, а также во
многом определяют художественную
тектонику помещении.
По характеру распределения про-
к
едшего в поме
п
^ение светового пото-
ка окна и фонари подразделяются на
три вида (рис. 4.5):
первый вид (рис. 4.5,а) характе-
ризуется отчетливо выраженной на-
правленностью светового потока, кото-
мещении от высоты помещения при-
ведена в табл. 4.4. Из данных таблицы
рый
четко выделяет
рормы
рассмат-
видно, что в многопролетных зданиях
высота помещения оказывает незначи-
тельное влияние на значение среднего
КЕО в пролете.
Среди архитектурно-строительных
приемов естественного освещения ин-
терьеров важную роль играют солнце-
защитные архитектурно-планировоч-
ные и конструктивные решения, сущ-
ность которых изложена в гл. 5.
риваемой детали благодаря образую-
щимся собственной и падающей теням,
т.е. обладает наилучшим светомодели-
рующим эффектом;
световые проемы второго вида
(рис. 4.5,6) создают в помещениях так
называемое бестеневое освещение бла-
годаря двустороннему или многосто-
роннему освещению объектов в ин-
терьере или применению в светопро-
емах светорассеивающих материалов
78 Часть II. Архитектурная светология
$
60 70 80 90 100 110 120 130
(стекла, пленки, решетки и т.п.; обоз-
начены штриховыми линиями);
для третьего вида естественного ос-
вещения (рис. 4.5, в) характерно ис-
пользование отраженного света, кото-
рый создается скрытыми от наблюда-
теля окнами; этот прием освещения
создает иллюзию открытого проема и
зрительно увеличивает глубину про-
странства.
Проектирование системы верхнего
освещения в современных зданиях —
задача большой сложности; ее надо ре-
шать комплексно, с учетом климати-
ческих условий района строительства
и особенностей технологии производ-
ства. Большую помощь при решении
этой задачи может оказать приведен-
ная на рис. 4.6 зональная типизация
фонарей, где указаны рекомендуемые
типы фонарей для различных сочета-
ний внешней среды и микроклимата
помещений.
Задачи проектирования естествен-
ного освещения зданий определяются
их художественным образом и назна-
Рис. 4.6. Зональная типи-
зация фонарей
а — рекомендуемые обла-
сти применения различных
типов фонарей в разных
районах страны: А — холод-
но, многоснежно; Б — уме-
ренно, снежно; В — умерен-
но, многоснежно; Г — жар-
ко, малоснежно; б — реко-
мендуемые типы фонарей
для разных климатических
условий с учетом качества
внутренней среды
чением. Классификация зданий в за-
висимости от требований к световой
среде приведена в табл. 4.5.
Естественное освещение зданий,
относящихся к I группе, целесообразно
решать так, чтобы свет подчеркивал
архитектурное значение центральных
(главных) помещений, акцентировал
оси и членение пространства, служил
своеобразным гидом при движении по-
сетителей от вестибюля к центру зда-
НИЯ.
Приемы естественного освещения
зданий, относящихся к группе I, мож-
но проследить на архитектурных па-
мятниках прошлого. Используя свет
и цвет для акцентирования идейного
0)11
и х удож ественного замысла, зодчие
Глава 4. Архитектурное освещение 79
5)
Б,В
ХАРАКТЕРИСТИКА
КЛИМАТИЧЕСКИХ
УСЛОВИЙ
КАЧЕСТВО ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ
ЦЕХИ
ГОРЯЧИЕ
ВЛАЖНЫЕ
Таблица 4.5. Классификация зданий по требованиям к световой среде
Группа
зданий
Требования к световой среде
Примеры
I Определяются в основном идейно-
художественными задачами
И Функциональные с учетом зрительной
адаптации посетителей
Ш Определяются высокими требова-
ниями к обеспечению условий зри-
тельной работоспособности в соче-
тании с эстетическими и гигиеничес-
кими требованиями
IV Определяются в основном психоло-
гическими, эстетическими и гигиени-
ческими требованиями
1. Здания мемориальной архитектуры
2. Здания парламентов, судов, власти
3. Дворцы культуры, науки и искусства
4. Культовые сооружения
1. Панорамы, диорамы
2. Картинные галереи и музеи
3. Выставочные здания
4. Спортивные залы
1. Здания высших и средних учебных заведений
2. Школы
3. Здания проектных и научно-исследователь-
ских институтов
4. Производственные здания и офисы
1. Здания лечебных учреждений, санаториев и
домов отдыха
2. Здания детских учреждений
3, Жилые дома
80 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 4.7. Разрез и план
здания панорамы. На разре-
зе схематически показан ха-
рактер изменения яркости
L по ходу движения посе-
тителя с целью создания
зрительной иллюзии огромно-
го пространства, насыщенно-
го светом
1 — зона пониженной яркости
адаптации La на плане в мес-
те расположения зрителей
•ТИП
достигали большой выразительности
интерьеров и предопределяли настро-
ение и впечатление посетителя (архи-
тектурная сверхзадача).
Интересно решено освещение со-
бора Св. Петра в Риме, основанное на
использовании темновой адаптации.
Полусумрак, царящий во входной ча-
сти интерьера, подчеркивает яркость
алтаря, освещенного светом, идущим
от "неба" — от купола. Расположен-
ные в нижней части купола окна хо-
о освещают его пространство и в
совокупности с выбранной вытянутой
по вертикали формой купола создают
впечатление большой глубины и уст-
ремленности к небу.
Примеры удачного использования
света для создания подобного вида ил-
люзий можно найти в русской клас-
сической архитектуре (собор в Но-
во-Иерусалимском монастыре на
Истре, Казанский собор в С.-Петер-
бурге).
В основных помещениях зданий II
группы свет используется как эффек-
тивное средство акцентирования вни-
мания на объекте восприятия (карти-
не, скульптуре, сценической или спор-
тивной мизансцене, панораме и т.д.),
т.е. как бы без персонификации его
роли в окружающем архитектурном
пространстве (рис. 4.7). Для этого
применяется неравномерное распреде-
ление света в помещении и использу-
ется эффект темновой адаптации глаз
наблюдателей, располагающихся в зо-
не пониженной яркости.
Демонстрационные залы в зависи-
мости от экспозиции подразделяются
на два вида: в первых преобладают
плоскостные экспонаты (картины, го-
белены и т.п.), во вторых — объемные
(скульптура, оборудование).
При проектировании картинных
галерей необходимо предусматривать
выполнение следующих требований:
а) обеспечение достаточно интен-
сивной освещенности картин, которая
характеризуется средним значением
КЕО на плоскости картины в преде-
лах 1,5—2%;
б) соблюдение определенного от-
ношения среднего КЕО на плоскости
картины ек к значению КЕО на вер-
тикальной плоскости, проходящей че-
Глава 4. Архитектурное освещение 81
Рис. 4.8. Прием Сиджера,
позволяющий значительно
уменьшать высоту помеще-
ний и достигать неравномер-
ного освещения выставоч-
ной зоны и зоны наблюде-
ния, способствующего наилуч-
шей видимости картин
а, б, в — варианты архитектур-
ных решений; Нэ — высота
экспоната
рез глаз наблюдателя, ев; численное
значение отношения eK/eB должно быть
больше единицы и не превышать 10;
в) соблюдение определенного от-
ношения среднего значения КЕО на
горизонтальной плоскости в зале еГ на
уровне глаз наблюдателя к среднему
значению КЕО на поверхности карти-
ны ек; численное значение отношения
должно быть меньше единицы;
г) полное устранение инсоляции
помещений во избежание разруши-
тельного действия на картины прямого
солнечного света, особенно его ульт-
рафиолетовой составляющей;
д) искусственное освещение кар-
тинных галерей должно дополнять и
продолжать естественное освещение
как по уровню освещенности, так и
по распределению света в помещении,
соотношению яркостей (освещенно-
стей) и спектральному составу света.
Освещение залов картинной гале-
реи осуществляется через окна или
фонари. При боковом освещении залов
целесообразно применять кабинетную
планировку здания. Демонстрацион-
ные залы при кабинетной планировке
обычно имеют размеры 10x10 и
12x12 м. Достоинством этого архитек-
турного решения является возмож-
ность сосредоточенного обозревания
экспозиций, а также экспонирования
произведений искусства и техники в
интерьерах, архитектура которых со-
ответствует времени создания этих
произведений.
При верхнем освещении картин-
ных галерей целесообразно пользо-
ваться приемом Сиджера (рис. 4.8),
который позволяет соблюдать изло-
женные выше требования и, в част-
ности, устранить зеркальные отраже-
ния светопроемов на бликующей пло-
скости картин, резко ухудшающие их
восприятие.
Устранение инсоляции в залах
картинной галереи обеспечивается
ориентацией светопроемов на север-
ную часть неба, а также применени-
ем фонарей шедового типа (на север)
и экранированием прямых лучей сол-
нца различными солнцезащитными
средствами (см. гл. 5).
В демонстрационных залах со
скульптурами и объемными экспона-
82 Часть IL Архитектурная светология
тами предпочтительно применять вер-
хнебоковое, а также верхнее освеще-
ние в виде зенитных фонарей, свето-
вых шахт и т.п., обеспечивающих ча-
стичное проникание прямого солнеч-
ного света, который в сочетании с
отраженным светом от стен, потолка
и пола обеспечивает условия освещен-
ности, приближающиеся к природному
солнечному освещению. На рис. 4.9
приведены примеры верхнего освеще-
ния некоторых современных музеев.
Особую группу общественных зда-
ний представляют павильоны на меж-
Рис. 4.9. Приемы верхне-
го освещения музеев с
объемными экспозициями,
расположенными
а — в центральной зоне по-
мещения; б — по обе сторо-
ны центрального прохода;
I — зона адаптации (La); Н —
зона экспозиции (La); кри-
вые показывают распреде-
ление КЕО в зонах экспози-
ции и адаптации, обеспечи-
вающее хорошие условия
обозревания экспонатов; La:
La>3
представляли павильоны СССР и
США на Всемирных выставках
в Брюсселе (1959) и в Монреале (1967).
Павильон СССР (архит. А.Т.По-
лянский) выделялся лаконичностью и
простотой
архитектурного
решения
(рис. 4.10). Спло
ь остекленные сте-
и
ет равномерно распределен-
ное интенсивное освеще-
ние интерьера
дународных выставках, в которых де-
монстрируются достижения различных
государств в области культуры, науки
и техники. Существенный интерес
Рис. 4.10. Поперечный раз-
рез павильона СССР на
Всемирной выставке в
Брюсселе (1958). На. разре-
зе нанесена кривая
КЕО, которая характеризу-
Глава 4. Архитектурное освещение 83
121
6)
Рис. 4,11. Павильон США
на Всемирной выставке
в Брюсселе (1958)
а — поперечный разрез па-
вильона с нанесенной на
нем кривой КЕО, которая
показывает распределение
света, подчеркивающего
центрическую композицию
здания и хорошо выделяю-
щего демонстрационную
площадку Л, расположен-
ную в центре искусственно-
го пруда; б — детали разре-
за и плана покрытия па-
вильона с расположенными
на них источниками искус-
ственного освещения — эле-
ментами световой архитек-
туры здания; I — светящий-
ся карниз; 2 — лайпы нака-
ливания; 3 — типовая
секция; 4— просвечиваю-
щий сотопласт (покрытие);
5 — нейлоновая сетка
Значительно
лучше
была ре
и
ена
эта задача в павильоне США (ар-
хит. Р.Стоун). Круглый в плане па-
вильон (рис. 4.11) диаметром 121 м
имел комбинированную систему есте-
ственного освещения. Сплошь остек-
ленная стена из органического стекла,
перед которым располагалась металли-
ческая отделанная под бронзу решет-
ны из чередующегося зеркального и
светорассеивающего стекла и попереч-
ные зенитные фонари в среднем нефе
обеспечивали интенсивное и равномер-
ное освещение интерьера. Однако вы-
бранная система комбинированного ос-
вещения весьма затруднила использо-
вание адаптации для оптимального вы-
явления основных экспозиций.
ка, дополнялась открытым светопрое-
мом диаметром 20 м и просвечиваю-
щим легким покрытием. Эта система
освещения подчеркивала центриче-
скую композицию павильона. Вместе
с тем мощный световой поток, прони-
кающий через открытый фонарь, хо-
рошо выделял центральную часть вод-
ного бассейна с расположенной в цен-
тре его площадкой для демонстрации
мод. Убывающий к периферии вслед-
84 Часть II. Архитектурная светология
ствие затенения антресолью уровень
освещенности создавал иллюзию ог-
ромного внутреннего пространства. На
антресоли и на уровне пола павильона
создавалась неравномерность освеще-
ния, которая способствовала лучшему
выявлению пластических свойств экс-
понатов.
К группе II общественных соору-
жений относятся спортивные залы, в
которых высокая освещенность спор-
тивной арены должна сочетаться с по-
ниженной яркостью (освещенностью) в
зоне расположения зрителей. Нерав-
номерность освещения с минимумом в
зоне зрителей и максимумом на арене
не должна быть более 0,3. Дополни-
тельно к этому естественное освеще-
ние спортивных залов должно отвечать
следующим требованиям:
интенсивное освещение арены дол-
жно осуществляться через фонари или
световые шахты, сосредоточенные в
центральной части покрытия,
защищающего спортсменов и
от ослепленности прямыми
солнца;
боковое освещение трибун целесо-
образно осуществлять через окна, рас-
положенные под углом не менее 15°
к линии фиксированного наблюдения,
проведенной от глаз зрителей, сидя-
щих в последних рядах амфитеатра
(рис. 4.12);
искусственное освещение спортив-
ного зала должно по возможности про-
должать естественное освещение по
характеру распределения света и по
соотношению яркостей (освещенно-
стей) на спортивной площадке (арене)
и в зоне расположения зрителей, а
также по спектральному составу света.
Световая среда в основных поме-
щениях III группы должна удовлетво-
рять комплексу функциональных и ги-
гиенических требований, имеющих ко-
нечной целью создание комфортных
условий зрительной работы. Последняя
характеризуется большим зрительным
напряжением в течение рабочего дня
надежно
зрителей
лучами
вследствие разнообразия и специфики
выполняемых учебных и производст-
венных заданий.
Особенно важны требования к све-
товой среде помещений учебных заве-
дений с постоянной зрительной рабо-
той: аудиторий, классов, мастерских,
лабораторий, кабинетов и т.п. В этих
помещениях наряду с нормой освещен-
ности необходимо соблюдать требова-
ния качества
значительной
освещения
которые в
мере предопределяют
восприятие пространства (эстетические
характеристики) и психологический
климат помещения. К важнейшим
критериям качества световой среды в
учебных помещениях относятся следу-
ющие:
а) соотношения между яркостями
основных поверхностей интерьера; при
этом целесообразно исходить из соот-
ношений яркостей, наблюдаемых в
природе;
б) неравномерность освещения по-
мещения и насыщенность интерьера
светом; насыщенность определяется в
основном значением цилиндрической
освещенности, выбираемой по СНиП;
в) на п ра в л ен ность света, котора я
в помещениях для чтения, письма, ри-
сования, лепки и т.п. должна быть
слева; опыт показывает, что при рас-
положении окон и фонарей надо от-
давать предпочтение верхнебоковому
направлению светового потока под уг-
лом 30° к горизонту и более;
г) зрительный дискомфорт, возни-
кающий при попадании в поле зрения
учащихся поверхностей с чрезмерно
высокой яркостью: от прямых и отра-
женных лучей солнца, от неба, а так-
же от осветительных приборов. Кри-
терием его оценки служит показатель
дискомфорта (см. п. 4.3); численное
значение этого показателя составляет
(по данным Института строительной
физики) при искусственном освещении
40, при естественном освещении 24—
30, при применении средств солнцеза-
щиты (жалюзи и др.) — 20.
Глава 4. Архитектурное освещение 85
iHlIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlliiiiiinii
Рис- 4.12. Примеры рацио-
нального естественного ос-
вещения спортивных за-
лов (штриховая линия по-
казывает распределение
КЕО)
РП — рабочая поверхность
При проектировании световой сре-
ды в классах и аудиториях необходимо
стремиться к обеспечению постоянства
условий зрительной работы в течение
всего учебного процесса. Это достига-
ется применением приема совмещен-
ного освещения, которое открыло но-
вые возможности в создании прогрес-
сивных объемно-планировочных реше-
ний учебных зданий. Некоторые из
применяемых проектных решений
аудиторий и классов приводятся на
рис. 4.13.
К IV группе относятся помещения,
световая среда в которых в основном
определяется психологическими, эсте-
тическими и гигиеническими требова-
ниями; к ним относятся палаты боль-
ниц, основные помещения детских уч-
реждений, жилые помещения. Сово-
купность этих требований,
изложенных частично в СНиП, может
быть удовлетворена: при обеспечении
нормированных значений КЕО и не-
равномерности естественного освеще-
86 Часть IL Архитектурная светология
Рис. 4.13. Приемы освеще-
ния классов и аудиторий
а — одностороннее освеще-
ние при небольшой глубине
помещения; б — двусторон-
нее освещение глубокого клас-
са; в — варианты совмещен-
ного освещения; 1 — светя-
щийся карниз; 2 — искусст-
венное окно; 3 — второй свет
ния; при обязательной защите от
сверхнормативного солнца солнцеза-
щитными средствами (жалюзи, марки-
зы и др.).
Существенное влияние на освеще-
ние помещений оказывает
1
рма зда-
ния. На рис. 4.14 показано уменьше-
ние освещенности (в плоскости окна)
в зданиях различной формы.
Изменение минимального КЕО в
помещении в зависимости от его про-
порций приводится на рис. 4.15. Ход
кривой изменения КЕО свидетельству-
ет о том, что наибольшая освещен-
ность обеспечивается при одной и той
же площади окон в помещениях с наи-
меньшей глубиной заложения B/h при
наибольшем отношении длины поме-
щения I (размер по фасаду) к его глу-
бине В.
Значительное влияние на мини-
мальное значение КЕО в помещении
Рис. 4.14. Уменьшение от-
носительной естественной
освещенности помещения
при усложнении формы
здания (затеняющее дейст-
вие выступающих частей
корпуса)
Рис. 4.15. Изменение ми-
нимального КЕО в поме-
щении в зависимости от
его пропорций (В — глу-
бина, h — высота от ра-
бочей поверхности до пе-
ремычки, I — длина)
I _ Blh 3,1/В = 0,5; II —
B/h = 2,5, l/B = 1; III — B/h =
2,1/В = 1,4
Глава 4. Архитектурное освещение 87
оказывают форма окна, конструкция
переплета, сорт стекла, а также ар-
хитектурные детали (лоджии, пило-
ны, балконы, солнцезащитные устрой-
ства) и другие факторы (см. п. 4.5).
плоскости, расположенной перпенди-
кулярно солнечным лучам и удален-
ной от Солнца на расстояние, равное
астрономической единице. Прибли-
женное значение солнечной световой
постоянной на границе атмосферы со-
ставляет 135000—137000 лк. Соответ-
4.2. Световой климат
Совокупность ресурсов при-
родной световой энергии, характерная
для того или иного района, получила
название светового климата данного
района. На территории нашей страны
световой климат изменяется в очень
больших пределах как по широте, так
и по долготе.
Основные компоненты естествен-
ной освещенности на открытой мест-
ности — прямой солнечный свет Ес,
рассеянный (диффузный) свет неба Ен
и отраженный от земли свет Е3.
Суммарная (общая) освещенность
Ео в ясный день при полностью от-
крытом горизонте
ствующая этой освещенности средняя
яркость Солнца Lc « 2*10^ кд/м .
При заданном коэффициенте про-
пускания света атмосферой кото-
рый зависит от высоты стояния Сол-
нца и прозрачности воздуха р, осве-
щенность от Солнца на горизонталь-
ной поверхности Ес определяется по
формуле
Е^ sin Ло,
(4.2)
где Ес — освещенность от Солнца на плоскости,
перпендикулярной направлению солнечных лу-
чей.;
Ес = (£с7д2)рМ,
(4.3)
Ео = Ес + Ен
+ Е3.
(4.1)
Солнечное излучение, падающее
на землю, претерпевает изменения
вследствие его отражения, рассеяния
и поглощения атмосферой и подстила-
ющим слоем земной поверхности.
Солнце представляет собой огром-
ный шар радиусом 696000 км. Среднее
где Л — расстояние от Солнца в заданный момент;
определяется по астрономическим таблицам (~ 1);
М — воздушная масса, которую необходимо пре-
одолеть солнечным лучам при прохождении через
атмосферу; Ло — высота стояния Солнца над гори-
зонтом.
Значения М изменяются в зависи-
мости от h0: 90° (зенит) до 0° (гори-
зонт) соответственно от 1 до 26,96;
они определяются по таблице Бемпо-
рада:
Ло>град........ 0 5 10 20
М .......... 27 10,4 5,6 3,2
расстояние от Земли до Солнца, рав-
ное большой полуоси эллипса земной
орбиты, составляет приблизительно
149,6*106 км; это расстояние принима-
ется за единицу (астрономическая еди-
ница). Основными характеристиками,
которые определяют излучательную
способность Солнца, служат солнечные
постоянные — световая и тепловая.
Световая солнечная постоянная
Ес представляет собой освещенность
30 40 50 60 70 80 90
2 1,6 1,3 1.2 1,1 1,015 1
Средняя освещенность поверхно-
сти, перпендикулярной лучам Солнца,
определяется по табл. 4.6.
При естественном освещении диа-
пазон освещеностей и яркостей очень
велик. Так, освещенность в полдень
ясного дня на открытой горизонталь-
ной поверхности может превосходить
100000 лк, в то время как в сумерки
пасмурного дня она может равняться
нескольким люксам.
88 Часть 1L Архитектурная светология
Таблица 4.6. Средняя освещенность поверхности, расположенной перпендикулярно
направлению солнечных лучей, лк
Характерные дни года
22 марта 22 сентября 22 июня
22 декабря
Г еографи-
ческая
широта,
град.
Часы дня
8; 16 10; 14 12 | 8; 16 I 10; 141 12 I 8; 16 I 10; 14 I 12
30 41400 79500 86000 75000 92900 96700 86000 97300 99800
40 14500 66800 76000 70100 89400 93600 86700 96600 99100
50 29800 39800 43600 58700 62000 60400 66600 68200
60 4200 13900 35900 52500 56100 59400 64800 66400
Продолжительность солнечного си-
яния в разных пунктах на территории
страны определяется по картам кли-
матических атласов, которые состав-
ляются в результате обобщения мно-
голетних измерений, проведенных ме-
теорологическими станциями.
На разных стадиях проектирова-
ния городов и зданий архитектору не-
обходимо знать и учитывать влияние
климата. Поэтому в его распоряжении
должен быть справочный материал,
в частности в виде набора карт, где
указаны метеорологические особенности
различных районов строительства. При
составлении этих карт должно учиты-
ваться общеклиматическое районирова-
ние территории (СНиП 2.01.01—82).
Наружная освещенность от диф-
фузного неба зависит в основном от
высоты стояния Солнца и характера
облачности. Существенное влияние на
освещенность, создаваемую диффуз-
ным светом неба, оказывают также
прозрачность воздуха и состояние зем-
ного покрова. Освещенность от облач-
ного неба определяется фотометриче-
ским , а также расчетным путем по
многолетним средним характеристикам
солнечной радиации с помощью так
называемого светового эквивалента,
который выражает отношение между
освещенностью и интенсивностью сол-
нечной радиации на данной поверхно-
сти. Годовой ход наружной освещен-
ности и ультрафиолетовой облученно-
сти приведен на рис. 4.16.
мп
Световой эквивалент солнечной
радиации зависит от высоты стояния
Солнца, характера облачности и ко-
эффициента отражения подстилающей
поверхности (альбедо). Поэтому сум-
марный световой эквивалент опреде-
ляется с учетом различных условий
облачности для периодов со снежным
покровом и без него.
На основании результатов расчетов
наружной освещенности, проведенных
для наиболее крупных городов и про-
мышленных районов, построена карта
светоклиматического районирования
нашей страны. Критерием при ее
ставлении было принято среднее за
количество наружного диффузного
вещения (средняя освещенность)
горизонтальной поверхности при
крытом небосводе в течение 1 ч
период использования в помещении
естественного света:
со-
год
на
от-
за
S (Е - Е )
год к кр7
£q> ~ X „ Т
год
(4.4)
гдеЕср — средняя освещенность, лк; £ — наружная
освещенность горизонтальной поверхности, лк;
£Кр — критическая наружная освещенность, лк;
Т — продолжительность использования естествен-
ного освещения, определяемая разностью времени
наступления критической освещенности утром и
вечером, ч.
Критической наружной освещен-
ностью Екр называется освещенность,
наблюдаемая в моменты выключения
(утром) и включения (вечером) искус-
Глава 4. Архитектурное освещение 89
Е.клх
Зр.ч/М?
60г~1—г~
МОСКВА
11 ШИ 1ШИПИТ И.
50
40
30
20
< *
10 '
о
I ллиллллетшеший
IЛ ЛЕ ПЛ
МЕСЯЧНЫЕ СУММЫ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ РАДИАЦИИ
ОБЛАСТЬВ уф-спектра
-1-1 1 I I | ч I L
ОБЛАСТЬ А УФ-СПЕКТРА
I лшп v чгплилхш
IЛ ЕЛ S 1NL ИЪПНЛШ
илиллж^тит
Рис. 4.16. Годовой ход на-
ружной освещенности Е
и ультрафиолетовой облу-
ченности для некоторых
городов- Заштрихованные
части гистограмм — про-
должительность естествен-
ного освещения при на-
ружной критической осве-
щенности 5000 лк
ственного освещения в помещении;
она вычисляется по формуле
£кр — £и/е, (4.5)
где Ен — освещенность при искусственном освеще-
нии помещения (по СНиП П-4—79); е — норми-
рованное значение КЕО.
Если на кривые наружной осве-
щенности нанести горизонталь, соот-
ветствующую £Кр (например,
5000 лк), то по точкам пересечения
этой горизонтали с кривыми можно
определить для различных месяцев го-
да продолжительность использования
естественного освещения. Расчет про-
должительности использования естест-
венного освещения в зависимости от
выбранного значения КЕО (в процен-
тах всего рабочего времени за год)
производится по графикам рис. 4.16.
Данные о продолжительности (в
ч) естественного освещения при
^кр “ 5000 лк приведены на
рис. 4.17.
Основные проблемы светового кли-
мата рассмотрены в работах россий-
ш, %
Рис. 4.17. Продолжитель-
ность использования есте-
ственного освещения в
Москве в зависимости
от выбираемого значения
КЕО и при различных ре-
жимах работы. Напри-
мер, при нормированной
освещенности при искусст-
венном освещении 850 лк
и выбираемом значении
КЕО ~ 5% продолжитель-
ность использования есте-
ственного света в помеще-
нии составляет 65% об-
щей продолжительности
рабочего времени (штрихо-
вая линия)
Рис. 4.18. Карта светокли-
матического районирова-
ния страны
I — границы поясов свето-
вого климата; 2 — зоны с ус-
90 Часть II. Архитектурная светология
тойчивым снежным покро-
вом; / — гп = 1,2; Я - - m =
1,1; Я/-m = 1,0: Л/-m =
0,9; И - щ я 0,8
Глава 4. Архитектурное освещение 91
ских ученых Н.Н.Калитина, К.Е.Бабу-
рина, Н.М.Гусева, Т.А.Глаголевой,
Н.П.Никольской. Действующее в на-
стоящее время светоклиматическое
районирование территории СНГ
(рис. 4.18) основано на данных мно-
голетних актинометрических измере-
ний.
На карте светоклиматического
районирования приводятся значения
коэффициентов светового климата ли,
которые используются при расчетах
КЕО и определялись как отношение
средней освещенности в Москве Еср к
средней освещенности в данном районе
Еср* Средняя освещенность в Москве
служила эталоном (значение для Мо-
сквы принято равным единице), т.е.
т = Еср/£Ср- (4.6)
Территория на рис. 4.18 делится
на пять светоклиматических районов;
три северных района разделены на
подрайоны восточный и западный. Для
восточных подрайонов характерно дли-
тельное (6 мес и более в течение года)
залегание снежного покрова, оказыва-
ющего существенное влияние на рас-
пределение яркости неба (заштрихова-
но).
Наружная освещенность зависит от
яркости неба, значение которой в раз-
ных участках неба различно. Знание
закономерности изменения яркости об-
лачного и ясного неба имеет больше
утилитарное и эстетическое значение,
помогая архитектору выбрать ориента-
цию здания по сторонам горизонта и
пластическое решение фасадов здания.
Распределение яркости облачного неба учи-
тывается коэффициентом q, значение которого оп-
ределяется по формуле, рекомендованной MKO:
q = f(Ls/Lzy, (4.7)
Рис. 4.19.
ределвния
ик для оп-
значений коэф-
фициентов q и qc, учиты-
вающих неравномерную яр-
кость облачного неба,
снежного покрова; qc —
при наличии снежного по-
крова; — угловая высо-
та середины светопроема,
град
q — при отсутствии
к середине светопроема С (рис. 4.19) ; Дг — яркость
в зенитной части неба.
В районах с устойчивым снежным покровом
эта формула приобретает следующий вид:
Lg = Lz (0,6 + 0,4 sin#). (4.8)
Пример. Требуется определить яркость участ-
ка облачного неба, видимого из точки М помеще-
ния, при условии, что угол 8 — 45° и высота сто-
яния солнца Ао " 40°.
В районах, где большую часть года снеговой
покров отсутствует, Z45 - Lz (0,33 + 0,66 sin 45°).
Но sin 45° - 0,71, следовательно, Las - Le (0,33 +
0,66 0,71) - 0,8 U
Данные НИИСФ по яркости неба приведены
в табл. 4.7.
Определяем яркость неба в пасмурную погоду
при отсутствии снега.
Из данных о яркости зенитной части неба име-
ем, что при Ао - 40° А? - 8000 кд/м2; следовательно,
£45 - 0,8'8000 - 6400 кд/м2.
Зная яркость неба, легко определить яркость
остекленных поверхностей, наблюдаемых из точки
М. Для этого пользуются формулой
Lq = Lz (0,33 + 0,66 sinS),
До = Let\ т2,
(4.9)
где Lq — яркость участка неба, видимого из задан-
ной точки помещения М под углом 6, образован-
ным горизонталью с линией, проведенной из точки
где Lo — яркость остекленной поверхности окна;
L q — яркость участка неба, наблюдаемого из точ-
92 Часть IJ. Архитектурная светология
ки Af; — коэффициент пропускания стек-
ла; t'z — коэффициент пропускания загрязнен-
ного слоя на стекле.
Найденную таким образом яркость окна необ-
ходимо увязывать с яркостью других поверхностей
интерьера (стенами, потолком и др.) для устране-
ния резкоконтрастных соотношений, вызывающих
ощущение дискомфорта.
В интерьере в поле зрения попа-
дают участки небосвода и освещенные
солнцем
асады зданий
видимые че-
рез окна
и
производя
ще
слепящее
действие даже при северной ориента-
ции окон.
В табл. 4.8 показано распределе-
ние усредненных освещенностей и яр-
костей основных поверхностей в поле
зрения работающих в помещениях зда-
ния "Гидропроект" в Москве.
Характерно, что в помещениях
"Гидропроекта" с почти сплошным ос-
теклением двух из четырех стен про-
ектировщики даже летом в полдень
при ясном небе включают полное ис-
кусственное освещение, чтобы смяг-
чить дискомфортный разрыв между
уровнями яркостей светопроемов и по-
верхностей интерьера.
Существенную роль при решении
таких архитектурных задач, как выбор
объемно^ композиции, пластики фаса-
дов, ритма членений, а также фактуры
отделочных материалов, играет- контр-
астность освещения, которая учитыва-
ется в ее динамике в течение дня и
Таблица 4.7. Значения яркости неба
в зените при различных погодных условиях
(р — прозрачность воздуха)
Погодные условия Ло, град Lz, кд/м2
при снеж- ном покрове без снеж- ного покрова
Пасмурно, 10 3000 1800
облачно 20 5000 3600
30 7500 5700
40 9000 8000
При При
Р = 0,8 Р =0,6
Ясно, 10 1000 2000
безоблачно 20 1500 3200
30 2000 4400
40 2500 5500
Таблица 4.8. Показатели светового
режима в помещениях Гидропроекта
в полдень
Поверхность
Калька на
ватмане в сол-
нечном блике
То же, в глуби-
не помещения
Боковая стена
(середина, на
высоте 1,5 м)
Стена против
окна (середи-
на, на высоте
1,5 м)
Окно
Осве- щен- ность Е, лк Яркость, кд/м2 Контраст К=6Ь1 - ilv
28000 6530 0,95
1250 290 0,79
1445 300 0,89
1608 320 “—
4400
сезонов года.
В общем случае контрастность ос-
вещения выражается отношением
абсолютных величин освещенности,
наблюдаемых при солнечном и диф-
Е Суммарная освещенность
о = —-- =-------------------------• (4.10)
Е +Е Освещенность от неба +
н + освещенность от земли
фузном
освещении
По данным
И.С.Суханова, относительные осве-
щенности горизонтальной поверхности
при солнечном и диффузном освеще-
Контрастность естественного осве-
щения изменяется в разных районах
в зависимости от высоты стояния Сол-
нца, характера облачности и состояния
подстилающего слоя земли (чернозем,
лесс, пески, снеговой покров и др.).
Характеристикой контрастности осве-
щения может служить соотношение
нии для опорных городов характери-
зуются показателями, приведенными в
табл. 4.9.
Контрастность освещения имеет
место и при диффузном освещении об-
лачным небом; в этом случае она оп-
ределяется повышенной яркостью зе-
нитной части неба по сравнению с ча-
Глава 4. Архитектурное освещение 93
Таблица 4. 9. Относительные значения
освещенности от солнца и неба
Вид освещения Относительная освещенность, % Ашхабад Москва Санкт-Пе- тербург
Солнечное (от солнца и неба) Рассеянное (от неба) 100 69 62 100 86 83
стью неба, прилегающей к горизонту.
Отсутствие контрастности можно на-
блюдать в пасмурные зимние дни, ког-
да яркость облачного неба делается
равной или кажется меньшей яркости
снежного покрова. Наблюдениями ус-
тановлено, что наибольшая контраст-
ность освещения наблюдается летом в
южных районах (Средняя Азия, Ар-
мения и др.), а наименьшая — зимой
в северных районах (Крайний Север,
Заполярье).
Суточный ход контрастности осве-
щения по среднемесячным данным в
западной части III, IV и V районов
характеризуется максимальными зна-
чениями утром и минимальными —
вечером. Это объясняется в основном
уменьшением прозрачности воздуха
из-за увеличения в нем количества
аэрозолей.
Критерием оценки контраста све-
тотени, наблюдаемой при солнечном и
диффузном освещении объектов в экс-
терьере, служит коэффициент конт-
раста, определяемый по формуле яр-
костного контраста (3.2).
Измерениями установлено, что в
среднем контраст светотени в летнее
полугодие колеблется в пределах 0,7—
0,8 в южных районах, 0,6—0,5 — в
центральных, 0,3—0,4 — в северных.
Эти показатели контраста надо учи-
тывать при проектировании освети-
тельных установок в интерьерах об-
щественных и производственных зда-
ний.
Важное значение в архитектурном
проектировании имеет спектральный
состав естественного света, который
изменяется в зависимости от климата,
погодных условий, альбедо Земли и др.
(рис. 4.20).
В последние годы было предложено
дополнить карту светоклиматического
районирования зоной, где целесообраз-
но нормировать и рассчитывать осве-
щенность помещений исходя из усло-
вий преобладающего ясного неба и ви-
да подстилающей поверхности. Это
имеет большое гигиеническое, эконо-
мическое и эстетическое значение.
При составлении карты светового
климата вероятность ясного неба учи-
тывалась ли
ь косвенно,
так как ос-
и
новным критерием при проведении
границ светоклиматических районов
было количество освещения в час в
среднем за период использования при-
родного освещения (5000 лк и выше).
Однако в южных районах Украины,
Рис. 4.20. Кривые спекг-
рольного состава естествен-
ного света
1 — небосвод, сплошная об-
лачность; 2 — солнце + не-
бо, безоблачно
94 Часть IL Архитектурная светология
Таблица 4Д0. Вероятность солнечного
сияния и освещенность в южных районах
средней годовой вероятности солнеч-
ного сияния, а принимать за критерий
' Пункт
Вероятность сол-
нечного сияния, %
средняя средняя
за год за период
с сентября
по март
Среднемесяч-
ная рассеян-
ная полуден-
ная освещен-
ность в декаб-
ре, клк
Ашхабад 67
Алма-Ата 60
Ташкент 69
Владивос- 54
ток
51 13,3
52 13,8
51 12,1
61 10,9
на Кавказе, в Средней Азии и Казах-
стане, на юге Западной и Восточной
Сибири и на значительной части тер-
ритории Дальнего Востока более 50%
времени в году преобладают ясное не-
бо и солнечная погода.
В табл. 4.10 приведены данные
для наиболее характерных южных
районов страны, из которых следует,
что за период с октября по март ве-
роятность солнечного сияния и осве-
щенность в декабре достаточно высо-
кие.
С одной стороны, на значительной
территории Севера и средней полосы,
для которой по СНиП производятся
расчеты с учетом прямого солнечного
света, происходит неоправданное со-
кращение площади остекления и за-
нижение уровней освещенности поме-
щений в осенне-зимний период, когда
в течение 6 мес преобладает пасмур-
ное небо. С другой стороны, в южных
и дальневосточных районах площадь
остекления значительно превышает
необходимую, так как коэффициент
солнечности С, используемый при рас-
четах КЕО, не учитывает действитель-
ных световых потоков, поступающих
в помещения от инсоляции в условиях
реальной застройки.
Таким образом, очевидно, что при
определении границ преобладания яс-
ного неба для нормирования и расче-
тов освещенности в помещениях с уче-
том инсоляции следует исходить не из
среднюю вероятность солнечного сия-
ния за период с октября по март. Это
повысит надежность обеспечения по-
мещений требуемым количеством ос-
вещения и упорядочит выбор площади
остекления светопроемов в указанных
районах. Границы района с вероятно-
стью солнечного сияния свы
о/
/о
за этот период обозначены на
рис. 4.16 штриховой линией.
Следовательно, при нормировании
и расчетах естественного освещения в
этих районах более целесообразно ис-
ходить из условий преобладающего яс-
ного неба. Если принять это положе-
ние, то можно значительно повысить
эффективность использования природ-
ных ресурсов световой энергии Солнца
в строительстве за счет сокращения
площади светопроемов почти в 2 раза.
Гигиеническое и экономическое
значение такого гелиоклиматического
зонирования территории страны вели-
ко, так как оно открывает возможно-
сти более дифференцированно выби-
рать проектные решения, свойствен-
ные данным климатическим условиям,
и решать проблему формирования "се-
верных* и "южных" городов, для ко-
торых должен быть принципиально
различный подход к их форме. При
таком зонировании можно значительно
сократить площадь остекления зданий,
уменьшить их перегрев, снизить рас-
ходы на солнцезащитные средства, ох-
лаждение и вентиляцию, перейти на
более свободную их планировку, уве-
личить их ширину и повысить ком-
^юртность, т.е. сделать их более энер-
госберегающими и эффективными.
Предложенное дифференцирован-
ное зонирование территории названо
нами гелиоклиматическиМу так как
оно отражает основные требования к
строительству, определяемые клима-
том. Это поможет архитекторам пре-
одолеть известную типологическую
Глава 4. Архитектурное освещение 95
монотонность градостроительных и
объемно-планировочных решений.
На наружную освещенность и ультрафиоле-
товую облученность большое влияние оказывает
прозрачность воздуха, которая оценивается коэф-
фициентом пропускания
М
(4.11)
радиации, которая обладает общеоздо-
ровительным действием, повышает со-
противление организма человека про-
тив инфекционных заболеваний. Исс-
ледованиями гигиенистов и физиоте-
рапевтов установлено, что
недостаточность естественного света в
помещениях и городских пространст-
где М — воздушная масса; р — коэффициент, за-
висящий от состояния атмосферы.
Коэффициент пропускания опреде-
ляет степень видимости предмета: при
отличной видимости 0,9, при хо-
рошей Т = 0,8 и при плохой Г ~ 0,7.
В больших городах и крупных про-
мышленных районах прозрачность воз-
духа резко снижается и в среднем оце-
нивается т = 0,6.
О значительном влиянии про-
зрачности воздуха на наружную осве-
щенность и ультрафиолетовую облу-
ченность свидетельствуют результаты
синхронных измерений, проведенных
одновременно в черте города и в при-
городной местности.
На снижение естественной осве-
щенности и ультрафиолетовой облу-
ченности решающее влияние оказыва-
ют аэрозоли, т.е. туман, дым, пыль,
смог, выхлопы автотранспорта и дру-
гие отходы городов, которые перено-
сятся ветром на большие расстояния.
Загрязнение атмосферы под влиянием
города не только меняет химической
состав воздуха. Ряд аэрозолей (сажа,
глина) интенсивно поглощает видимую
и в особенности ультрафиолетовую ра-
диацию. Ослабление ультрафиолетовой
радиации в некоторых городах дости-
гает 80%, в то время как ослабление
интегральной солнечной радиации со-
ставляет всего 30%. Таким образом,
загрязнение воздуха сопровождается
резким снижением благотворного дей-
ствия на человека эритемной и бак-
терицидной радиации солнца и неба.
Биологическое качество световой
среды в городах и зданиях в большой
степени определяется мерой использо-
вания ультрафиолетовой естественной
вах резко ухудшает качество среды, в
которой трудится и отдыхает человек.
Дефицит ультрафиолетовой радиа-
ции оказывает отрицательное влияние
на подростков и детей, а также на
рабочих, пребывающих длительное
время в шахтах, метро, в производст-
венных помещениях без естественного
света и др. Это отрицательное влияние
особенно сказывается на жителях за-
полярных районов.
Для компенсации недостаточности
естественной ультрафиолетовой радиа-
ции в помещениях применяются уста-
новки искусственного ультрафиолето-
вого облучения в виде эритемных
ламп. Такие установки могут быть
стационарного и временного действия
(так называемые фотарии). Однако их
применение может быть оправдано
только в случаях, когда не могут быть
использованы архитектурно-строитель-
ные средства.
Как уже отмечалось ранее, боль-
шое влияние на наружную освещен-
ность и ультрафиолетовую облучен-
ность оказывает состояние подстилаю-
щего слоя земли. По данным Актино-
метрического института в Павловске,
снеговой покров при сплошной облач-
ности увеличивает наружную освещен-
ность на 100% и более.
Высокий коэффициент светового,
ультрафиолетового и теплового отра-
жения подстилающего слоя значитель-
но повышает роль отраженной от зем-
ли радиации в южных районах (Сред-
няя Азия и др.), и это надо учитывать,
решая утилитарные и эстетические за-
дачи при архитектурном проектирова-
нии зданий.
96 Часть IL Архитектурная светология
Рис. 4.21. Приемы исполы в промышленных зданиях;
зования отраженного света г — в картинной галерее
а — в трапезной Симонова
монастыря (Москва); б, в -
Примеры рационального использо-
вания отраженного от земли и кровли
света для улучшения освещения поме-
щений приведены на рис. 4.21.
4,3, Количественные
и качественные
характеристики освещения
Качество освещения принято
оценивать по его характеристикам ис-
ходя из функций света в архитектуре.
Важнейшими функциями света явля-
ются следующие.
1. Информативные зрительные,
обеспечивающие человека информа-
цией о предметно-пространственной
среде и характеризующиеся возникно-
вением зрительных образов.
Видимый свет в результате взаи-
модействия с материальной средой —
отражения, рассеивания, поглоще-
ния — воздействует на органы зрения.
Совокупность зрительных образов дает
человеку более 80% информации об
окружающем его предметном мире.
2. Морфофункциональные, к кото-
рым относятся влияния на человека
ультрафиолетовых, видимых и инф-
ракрасных излучений, не связанных с
возникновением зрительных образов,
но оказывающих действие на человека
либо непосредственно через кожный
покров, либо через органы зрения. На-
пример, через кожу свет оказывает
эритемное воздействие, влияет на об-
мен веществ, состав крови, сопротив-
ляемость организма болезням и т.д. и
вместе со зрительными реакциями воз-
действует на психологическое состоя-
ние человека.
3. Косвенные, характеризующие
воздействия света на материальную
среду, на ее физические (температура,
влажность), биологические (содержа-
ние вредных бактерий) и химические
(фотосинтез, выцветание красок) па-
раметры, которые в свою очередь не-
редко определяют состояние человека,
его ощущение комфортности. Тепло,
выделяемое источниками света, изме-
няет температуру и влажность возду-
Глава 4. Архитектурное освещение 97
ха, ультрафиолет снижает процент бо-
лезнетворных микробов, улучшая ги-
гиенические параметры среды. Фото-
химическую функцию света следует
особенно тщательно учитывать при
проектировании музеев, торговых за-
лов универсамов и других поме
и
^ении
в которых предметы должны быть в
максимальной степени защищены от
его разрушающего действия.
Функции света позволяют класси-
фицировать количественные и качест-
венные характеристики освещения. К
количественным характеристикам от-
носятся освещенность, яркость, КЕО.
В отечественных нормах по искусст-
венному освещению помещений регла-
ментируется освещенность на рабочей
поверхности, а городских ансамб-
лей — яркость или освещенность на
дорожном покрытии и на фасадах объ-
ектов. В нормах по естественному ос-
вещению помещений вследствие край-
ней изменчивости природного освеще-
ния не только в течение суток, но да-
же в течение коротких промежутков
времени для нормирования принята
относительная величина КЕО. К ка-
чественным характеристикам, опреде-
ляющим комфорт и эстетичность све-
товой среды, а также экологическую
эффективность светового решения, от-
носятся: распределение яркости в поле
зрения и неравномерность освещенно-
сти на поверхностях объектов и в про-
странстве; насыщенность пространств
светом; ослепленность и дискомфорт-
ная блескость; контрастность освеще-
ния, контраст светотени; направление
световых потоков; спектральный со-
став излучения источников света, их
цветопередача; динамика освещения.
Распределение яркости в поле
зрения, неравномерность освещенно-
сти. Распределение яркости в поле
зрения человека зависит от распреде-
ления освещенности по поверхностям
объектов в интерьерах и открытых
пространствах (потолок, стены, пол,
оборудование, рабочие поверхности,
здания, земля, зеленые насаждения и
т.д.) и характеристик отражения этих
поверхностей [см. формулу (3.9) ]. В
искусственном освещении регламенти-
руется неравномерность освещенности,
определяемая как отношение макси-
мального или среднего уровня осве-
щенности к минимальному его значе-
нию, а неравномерность естественного
освещения определяется соответствен-
но через отношение еср/емин.
На практике приходится сталки-
ваться как с неравномерным распре-
делением яркости в пространстве, так
и с переводом взгляда с одной повер-
хности на другую иной яркости. Про-
цесс переадаптации при этом может
отрицательно влиять на зрительную
работоспособность, поэтому необходи-
мо знать характер распределения яр-
кости. Достигнуть полной равномерно-
сти невозможно и не нужно, так как
именно яркостные контрасты прежде
всего позволяют различать предметы
и детали и способствуют выявлению
формы. Конкретные рецепты по соот-
ношению яркостей вряд ли целесооб-
разно формулировать. Можно лишь от-
метить, что в рабочих помещениях
приемлемым (с точки зрения обеспе-
чения условий для зрительной работы)
окажется соотношение, при котором
будут выдержаны нормируемые значе-
ния светотехнических показателей.
Ориентиром при выборе яркостей
потолка, стен и пола в интерьерах мо-
гут служить распределения и соотно-
шения, создаваемые природным осве-
щением. Они приятны для человека,
привычны ему. Установлено, что при
облачном небе, как правило, наиболь-
шая яркость наблюдается в зенитной
части неба; средняя характерна' для
панорамы у горизонта и наимень-
шая — на поверхности земли (при от-
сутствии снега). Соотношения усред-
ненных яркостей между этими зонами
10:3:1 в южных рйонах страны и 5:3:1
в средней полосе. Таким образом, счи-
тается, что благоприятные условия для
98 Часть II. Архитектурная светология
зрительной работы обеспечиваются
при соотношениях яркостей потолка
(зенитная часть), стен (у горизонта)
и пола (земля) помещения, аналогич-
ных природным.
Насыщенность светом. В практике
нормирования, расчета и проектирова-
ния освещения пользуются преимуще-
ственно уровнем освещенности на ра-
бочей плоскости, который, однако, не
характеризует адекватно ощущение
насыщенности пространства светом.
Критерием насыщенности помещения
светом является так называемая ци-
линдрическая освещенность на уровне
глаз человека, представляющая собой
отношение светового потока, падающе-
го на боковую поверхность бесконеч-
нло малого вертикального цилиндра,
к площади этой поверхности. В зави-
симости от световой насыщенности
впечатление от интерьера может из-
меняться от торжественного и празд-
ничного до унылого и мрачного.
Ослепленность и дискомфортная
блескость. При наличии в поле зрения
ярких элементов — источников света,
светильников, оконных проемов (пря-
мая блескость), а также зеркальных
отражений источников света в виде
бликов на окружающих поверхностях
(отраженная блескость) вначале воз-
никает неприятное ощущение, диском-
форт; при дальнейшем увеличении яр-
кости бликов ощущение дискомфорта
усиливается, появляются болевые ощу-
щения, начинается значительное сни-
жение зрительных функций, возникает
ослепленность.
Критерием оценки дискомфортной
блескости служит показатель диском-
форта, а слепящего действия — пока-
затель ослепленности. Слепящее дей-
ствие прямой блескости зависит от яр-
кости и угловых размеров светящих
элементов, положения их в поле зре-
ния, яркости адаптации. Явления от-
раженной блескости довольно часто
имеют место при наличии в помеще-
ниях и в городских пространствах по-
лированных каменных или металличе-
ских, стеклянных, т.е. зеркально от-
ражающих поверхностей. Существует
несколько возможностей для устране-
ния или ограничения отраженной бле-
скости: выбор такого направления све-
та, при котором зеркально отражаемые
лучи не попадают в глаз человека; ог-
раничение яркости бликов путем уве-
личения размеров светящей поверхно-
сти светильника и уменьшения ее яр-
кости; изменение светотехнических
свойств отражающего материала или
расположения бликующей поверхно-
сти.
Контрастность освещения, контр-
аст светотени. Существенную роль в
решении архитектурных задач, таких
как выбор объемной композиции, фак-
туры отделочных материалов, выявле-
ние пластической формы предметов,
играют контрастность освещения и
контраст светотени. Контраст между
затененными и освещенными поверх-
ностями может быть достаточно боль-
шим, что ухудшит работу зрения. В
ряде случаев тени отвлекают внимание
и создают ложное впечатление о раз-
мере, форме и цвете объекта. Вместе
с тем наличие собственных и падаю-
н
щих теней необходимо для различения
рельефных объектов. Отсутствие теней
делает “нечитаемыми" архитектурные
детали; мелкие детали нередко бывают
хорошо различимы только при обра-
зовании на них теней.
Направление световых потоков.
Направление света от одного или не-
скольких источников, падающего на
рабочие места или отдельные поверх-
ности и оцениваемого световым век-
тором, является важным качественным
показателем освещения, с которым
связаны тенеобразование, направление
зеркального отражения, контрастность
освещения. При рассеянном освещении
тени смягчены, сглажены, объекты те-
ряют объемность, кажутся плоскими.
Направленный свет делает тени рез-
кими, их очертания — четкими, яр-
Глава 4. Архитектурное освещение 99
костной контраст светотени возрастает.
Предмет приобретает форму, которая
в зависимости от направления падения
света может восприниматься естест-
венной или искаженной. Наиболее
благоприятными формообразующими
свойствами обладает сочетание рассе-
янного
осве
(ения
с направленным.
Контрастность и направленность осве-
щения, характеризующие его светомо-
делирующий эффект, оказывают суще-
ственное влияние на эстетику освеще-
ния и, соответственно, на художест-
венные качества архитектурной
формы.
Спектральный состав излучения
источников света, цветопередача.
Спектры излучений естественных и
искусственных источников света очень
разнообразны, что обусловливает зна-
чительное различие их цветности и
цветопередачи. Различие цветности
отчетливо заметно на белых и серых
поверхностях, цветопередачу же оце-
нивают на цветных образцах. Цвет —
одна из главных характеристик свето-
вой среды, во многом определяющая
эстетику освещения, эмоциональное
воздействие среды на человека.
Динамика освещения. Человек
привык к изменениям естественного
света (интенсивности, спектрального
состава) в достаточно широком диапа-
зоне. Динамику искусственного света
следует рассматривать как один из
способов, с помощью которого можно
компенсировать отсутствие или недо-
статок естественной световой динами-
ки, создавать благоприятный визуаль-
ный микроклимат в интерьере и в го-
роде, поддерживать биологические
ритмы организма.
Варьируя освещенность и другие
характеристики освещения во времени,
можно получить желаемый антимоно-
тонный эффект, не нарушая стабиль-
ности световой среды, которая нередко
диктуется функциональными требова-
ниями. Необходимая гибкость искус-
ственного освещения может быть до-
стигнута за счет регулирования свето-
вого потока, применения осветитель-
ных приборов подвижной конструк-
ции, позволяющей изменять положе-
ние светового центра и направления
интегрального светового потока. Исхо-
дя из заданных граничных условий ди-
апазона световой динамики можно сво-
бодно оперировать композиционными
средствами организации изменяемой
световой среды. Если такое изменение
осуществляется по заданной програм-
ме, то можно говорить о динамическом
программном освещении. Глаз реаги-
рует и на незапрограммированные из-
менения во времени яркости или ос-
вещенности, которые имеют место, ес-
ли освещение выполнено газоразряд-
ными источниками света. Для
количественной оценки этого явле-
ния — пульсации излучений таких
ламп пользуются коэффициентом
пульсации, рассматриваемым как ка-
чественная характеристика освещения,
регламентируемая СНиП.
Как видно из вышесказанного, де-
ление характеристик освещения на ко-
личественные и качественные и рас-
смотрение их в отдельности достаточно
условно, так как все они взаимосвя-
заны и взаимозависимы.
4.4, Нормирование
естественного освещения
помещений
Необходимое количество и
качество природного света в помеще-
ниях определяется их функциональ-
ным назначением, точнее, характером
зрительной работы. На основе много-
летнего опыта и проведенных иссле-
дований были установлены параметры
естественного освещения, при которых
обеспечиваются благоприятные усло-
вия для зрения. Эти характеристики
получили отражение в нормах, имею-
щих у нас силу закона. Такими па-
раметрами являются КЕО и неравно-
мерность естественного освещения.
100 Часть 1L Архитектурная светология
Нормируемые значения КЕО в по-
мещении выбираются в зависимости от
двух факторов: от сложности зритель-
ной работы (которая в производствен-
ных помещениях классифицируется по
величине объекта различения на 8 раз-
рядов — от работы наивысшей точно-
сти с деталями менее 0,15 мм до гру-
бой с объектами более 5 мм; в граж-
данских зданиях помещения имеют
типологическую классификацию, см.
табл. 4.13—4.14) и от системы есте-
ственного освещения.
При одностороннем боковом есте-
ственном освещении нормируется ми-
нимальное значение КЕО в точке, рас-
Таблица 4.11. Значения коэффициента
светового климата т
Пояс светового климата т
I
II
IV
V
1,2
1,1
0,9
0,8
При двустороннем боковом осве-
щении нормируется минимальное зна-
чение КЕО в средней зоне помещения
на пересечении вертикальной плоско-
сти характерного разреза помещения
Таблица 4.12. Значения коэффициента солнечности климата С
Пояс светового климата При све в н; 136-225 товых npoei аружных ст 226-315; 46-135 мах, ориен енах 316-45 [тированнь в прямо В] 69-113; 249-293 «IX ПО сторо! угольных и идных фона! 24-68; 204-248; 114-158; 294-338 1ам горизоь трапецие- рях 159-203; 339-23 гга (азим? в фона- рях типа ”шед” 316-45 /т, град) в зенит- ных фо- нарях
I 0,90 0,95 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
II 0,85 0,90 1,00 0,95 1,00 1,00 1,00 1,00
IV: севернее 0,75 0,80 1,00 0,85 0,90 0,95 1,00 0,90
50° с.ш. 50° с.ш. 0,70 0,75 0,95 0,80 0,85 0,90 0,95 0,85
и южнее V: севернее 0,65 0,70 0,90 0,75 0,80 0,85 0,90 0,75
40° с.ш. 40° с.ш. 0,60 0,65 0,85 0,70 0,75 0,80 0,85 0,65
и южнее
положенной на расстоянии 1 м от сте-
ны, наиболее удаленной от световых
проемов, на пересечении вертикальной
плоскости характерного поперечного
разреза помещения и условной рабо-
чей поверхности (или пола)1.
гВ некоторых странах и городах нормируется
значение КЕО в середине помещения, например, в
жилых комнатах и кухнях в центре Москвы (нормы
1993 г.).
и условной рабочей поверхности (или
пола), см. рис. 4.1.
При верхнем или комбинирован-
ном естественном освещении нормиру-
ется среднее значение КЕО в точках,
расположенных на пересечении верти-
кальной плоскости характерного раз-
реза помещения и условной рабочей
поверхности (или пола). Первая и по-
следняя расчетные точки (не менее 5)
принимаются на расстоянии 1 м от
стен или перегородок.
Таблица 4.13. Нормированные значения .естественного и искусственного освещения для производственных помещений
Характерис-
тика зри-
тельной ра-
боты
Наимень-
ший размер
объекта
различения,
мм
Разряд
зритель-
ной ра-
боты г
Подраз-
ряд зри-
тельной
работы
Контраст
объекта
различения
с фоном
Характерис-
тика фона
Освещенность, лк
при искусствен-
ном освещении
ДЦ %, при естественном
К
освещении
III ~
u , %, при совмещенном осве-
н
щен ии
Наивысшей Менее ОД 5 1
точности
Малый
Малый,
средний
Малый,
средний,
большой
Средний,
большой,
большой
Темный
Средний,
темный
Светлый,
средний,
темный
Светлый,
светлый,
средний
комби-
нирован-
ном
общем
верхнем
или верх'
нем и бо- в зоне
ковом
боковом
с устой-
чивым
снежны)
покро-
вом
на ос-
тальной
терри-
тории
верхнем
или верх-
нем и бо-
ковом
боковом
в зоне
с устой-
чивым
снежным
покро-
вом
на остальной
территории
5000
4000
2500
1500
1500
1250
10,0
750
400
’Остальные 7 разрядов см. в СНиП П-4-79, табл. 1 и СНиП 23-05-95.
Примечание. В таблице приведены нормированные значения КЕО для зданий, расположенных в III поясе светового климата (см. рис.
4.18). Для остальных поясов светового климата нормированные значения КЕО принимаются по формуле (4.12).
102 Часть II. Архитектурная светология
Таблица 4.14. Нормированные значения естественного и искусственного освещения
в помещениях общественных, вспомогательных н жилых зданий
Помещения
Плоскость
(Г - гориэон-
Искусственное освещение
Естественное освещение
вертикальная) освещен- цилинд- показа- коэффн- при при боковом
нормирования освещенности ность ра- бочих рическая освещен- тель дис- ко мфор- циект пульса- верхнем или осве! тении
и КЕО; высота поверх- ность, та, не НИИ верхнем в зоне на ос-
плоскости над полом, м ностей, лк лк более освещен- ности, %, не более и боко- вом освеще- нии с устой- чивым снеж- ным по- кровом ТОЛЬНОЙ террито рии
Здания управле-
ния, конструк-
торских и проект-
ных организаций,
научно-иссле до -
вательских
учреждений:
кабинеты и ра-
бочие комна-
ты, проектные
кабинеты
проектные
залы и комна-
ты, конструк-
торские, чер-
тежные бюро
читальные
залы
конференц-
залы, залы
заседаний
кулуары
0,8
0,8
300
500
40
40
10
2,0
Г; 0,8 300 100 40 ль 15 3,6
Г; 0.8 200 75 60 15 2
Пол 150 75 90
1,0
Общеобразова-
тельные школы и
школы-интернаты,
профессионально-
технические, сред-
ние специальные
и высшие учебные
заведения:
классные ком- наты, аудито- рии, учебные кабинеты, лаборатории, В на середине доски Г; 0,8 на ра- 500 300 40 15 1,2 1.5
лаборантские бочих столах и партах
кабинеты тех- В на доске 500
нического чер- чения и рисо- Г; 0,8 на рабо- чих столах 500 ч* 40 10 5 1.6 2,0
вания
спортивные Пол 200 *** 25 15 3 0,8
залы В на уровне 2 м от пола с обеих сторон на продольной оси помещения 75 -
крытые бас- сейны Г на поверх- ности воды 150 60 15 0,8 1,0
актовые залы, киноаудитор и» Пол 200 Jk А А 75 90
эстрады акто- В; 1,5 300 ——
вых залов
кабинеты и Г; 0,8 200 60 15 0,8 1,0
комнаты пре- подавателей
рекреации Пол 150 90 3 0,8 1,0
Глава 4. Архитектурное освещение 103
Продолжение табл. 4.14
Помещения Плоскость (Г — горизон- тальная, В — вертикальная) нор мирования освещенности и КЕО; высота плоскости над полом, м Искусственное освещение Естественное освещение, ен . %
освещен- ность ра- бочих поверх- ностей, лк цилинд- рическая освещен- ность, лк показа- тель дис- комфор- та, не более коэффи- циент пульса- ции освещен- ности, %, не более при верхнем или верхнем и боко- вом (комби- нирован- ном) освеще- нии при б< осве в зоне с устой- чивым снеж- ным по- кровом эковом щении на ос- тальной террито рии
Детские дошколь-
ные учреждения:
групповые, игральные, столовые, комнаты для музыкальных и гимнастичес- ких занятий спальные, ве- ранды, Г; 0,5 Г; 0,5 200 75 25 25 15 15 » 1,2 1,2 1,5 1,5
изоляторы, Г; 0,5 150 25 15 1,2 1,5
комнаты для заболевших детей Санатории, дома отдыха: палаты и Г; 0,8 75* 25 15 0,4 0,5
спальные комнаты Предприятия Г; 0,8 200 75 60 15 2 0,4 0,5
общественного питания: обеден- ные залы, буфеты Магазины: торго- Г; 0,8 300 100 40 15 2 0,4 0,5
вые залы некото- рых магазинов Гостиницы: бюро обслужи- Г; 0,8 200 60 15 0,3 0,5
вания гостиные Г; 0,8 150 90 — 0,2 0,3
номера Г; 0,8 100* — 0,4 0,5
Жилые здания: жилые ком- Г; 0,8 100* — — 0,4** 0,5**
наты кухни Г; 0,8 100 — — *— 0,4** 0,5**
Нормируется средняя освещенность при совместном действии всех светильников (кроме на-
стольных) , установленных в помещении.
**Норма КЕО на полу.
Примечания^!. Для I, II, IV и V поясов светового климата нормированные значения КЕО
принимаются по формуле (4.12). 2. В табл. 4.14 дана выборка помещений из табл. 2 СНиП П-4-79.
104 Часть IL Архитектурная светология
Таблица 4.15. Значения коэффициента запаса К
&
Помещения Примеры помещений при естес нии и рас пропуск: вер- тикаль- ном Ko3(j :твенном < шоложею нощего Mi наклон- ном эфициент эсвеще- шсвето- атериала гори- зонталь- ном запаса при искусст освещении газоразряд- ными лам- пами венном лампами накали- вания
1. Производственные
помещения с воздушной
средой, содержащей в
рабочей зоне:
а) свыше 5 мг/м3
пыли, дыма, копоти
б) от 1 до 5 мг/м3
пыли, дыма, копоти
в) менее 1 мг/м3
пыли, дыма, копоти
г) значительные кон-
центрации паров,
кислот, щелочей,
газов
2. Помещения общест-
венных и жилых зданий
Агломерационные 1,5
фабрики, цементные
заводы и обрубные
отделения литейных
цехов
Цехи кузнечные, литей- 1,4
ные, мартеновские, сва-
рочные, сборного желе-
зобетона
Цехи инструментальные 1,3
сборочные, механичес-
кие, механосборочные,
пошивочные
Цехи химических за- 1,5
водов, гальванопласти-
ки и т.п.
Кабинеты и рабочие по- 1,2
мещения общественных
зданий, жилые комнаты,
учебные помещения, ла-
боратории, читальные
залы, залы совещаний,
торговые залы и т.д.
1,7 2 2 1,7
1,5 1,8 1,8 1,5
1,4 1,5 1,5 1,3
1,7 2 1,8 1,5
1,4 1,5 1,5 1,3
Таблица 4.16. Значения световой характеристики Г} окон при боковом освещении
Отношение длины поме- щения /п к его глубине 5, 1П/В 4,0 и более 3,0 2,0 1,5 1,0 0,5 Значен услови 1,0 6,5 7,5 8,5 9,5 11,0 18,0 ие т?о при юй рабочс 1,5 7 8 9 10,5 15 23 отношен ;й поверх] 2,0 7,5 8,5 9,5 13 16 31 ии глубин «ости ДО I 3,0 8 9,6 10,5 15 18 37 [ы помещ( зерха окн; 4,0 9 10 11,5 17 21 45 эния В к е 1*1 ; B/h 5,0 10 11 13 19 23 54 то высоте < 7,5 11 12,5 15 21 26,5 66 эт уровня 10,0 12,5 14 17 23 29
Глава 4. Архитектурное освещение 105
Таблица 4.17. Значения коэффициента
Кзд в зависимости от отношения расстояния
между рассматриваемым и противостоящим
зданием Р к высоте расположения карниза
противостоящего здания над подоконником
рассматриваемого окна
Таблица 4.19. Значения коэффициента Т4
Солнцезащитные устройства,
изделия и материалы
^^зд ^зд
0,5 1,7
1,0 1,4
1,5 1,2
2,0 1,1
3,0 и более 1,0
1. Убирающиеся регулируемые жа- 1,0
люзи и шторы (межстекольные,
внутренние, наружные)
2. Стационарные жалюзи и экраны
с защитным углом не более 45° при
расположении пластин жалюзи или
экранов под углом 90° к плоскости
окна:
горизонтальные 0,65
вертикальные 0,75
3. Горизонтальные козырьки с за-
щитным углом:
не более 30° 0,8
от 15 до 45° (многоступенчатые) 0,9—0,6
Таблица 4.18. Значения коэффициентов Т\, Т2 и Т3
Светопропускающий
материал
Вид переплета
Несущие конструкции
покрытий
Стекло оконное листо-
вое:
одинарное 0,9
двойное 0,8
тройное 0,75
Стекло витринное тол- 0,8
щиной 6—8 мм
Стекло листовое арми- 0,6
рованное
Стекло листовое узор- 0,65
чатое
Стекло листовое со спе-
циальными свойствами:
солнцезащитное 0,65
контрастное 0,75
Органическое стекло:
прозрачное 0,9
молочное 0,6
Пустотелые стекло-
блоки :
светорассеивающие 0,5
светопрозрачные 0,55
Стеклопакеты 0,8
Переплеты для окон и
фонарей промышленных
зданий:
а) деревянные:
одинарные 0,75
спаренные 0,7
двойные раздельные 0,6
б) стальные:
одинарные откры- 0,75
вающиеся
одинарные глухие 0,9
двойные открываю- 0,6
щиеся
двойные глухие 0,8
Переплеты для окон жи-
лых, общественных и
вспомогательных зданий:
а) деревянные:
одинарные 0,8
спаренные 0,75
двойные раздельные 0,65
с тройным остекле- 0,5
нием
б) металлические:
одинарные 0,9
спаренные 0,85
двойные раздельные 0,8
с тройным остекле- 0,7
Стальные фермы 0,9
Железобетонные и дере- 0,8
вянные фермы и арки
Балки и рамы сплошные
при высоте сечения:
50 см и более 0,8
менее 50 см 0,9
нием
Таблица 4.20. Значения коэффициент*
Отношение глу-
бины помеще-
ния В к высоте
Л1 от уровня
условной рабо-
чей поверхнос-
ти до верха
окна^В/Лх
Отношение
расстояния I
расчетной
точки Я от
наружной
стены к глу-
бине поме-
щения Д
1/В
0,1
0,5
1,0
Более 1,5—2,5 0
0,3
0.5
0,7
1,0
Более 2,5-3,5 0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Более 3,5 0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
*См. схему в табл. 4.26.
2См. стр. 110.
Г| при боковом одностороннем освещении
0,5
при боковом двустороннем освещении
при средневзвешенном коэффициенте отражения р^ потолка, стен и пола, равном
2 и
более
1,05 1,05 1,05
1,4 1,3 1,2
2,1 1,9 1,5
1,05 1,05 1,05
1,3 1,2 1,1
1,85 1,6 1,3
2,25 2,0 1,7
3,8 3,3 2,4
1,1 1,05 1,05
1,15 1,1 1,05
1,2 1,15 1,1
1,35 1,25 1,2
1,6 1,45 1,3
2 1,75 1,45
2,6 2,2 1,7
3,6 3,1 2,4
5,3 4,2 3
7,2 5,4 4,3
1,2 1,15 1,1
1,4 1,3 1,2
1,75 1,5 1,3
2,4 2,1 1,8
3,4 2,9 2,5
4,6 3,8 3,1
6,0 4,7 3,7
7,4 5,8 4,7
9,0 7,1 5,6
10,0 7,3 5,7
0,4
0,3
при отношении длины помещения 1П к его глубине В, 1П/В
1,05 1,05 1,0
1,2 1,15 1,1
1.8 1,6 1,3
1,05 1,05 1,05
1,2 1,15 1,1
1,5 1,35 1,2
1,7 1,6 1,3
2,8 2,4 1,8
1,05 1,05 1,0
1,1 1,1 1,05
1,15 1,1 1,1
1,2 1,15 1,1
1,35 1,25 1,2
1,6 1,45 1,3
1,9 1,7 1,4
2,4 2,2 1,55
2,9 2,45 1,9
3,6 3,1 2,4
1,1 1,1 1,05
1,2 1,15 1,1
1,4 1,3 1,2
1,6 1,4 1,3
2,0 1,8 1,5
2,4 2,1 1,8
2,9 2,6 2,1
3,4 2,9 2,4
4,3 3,6 3,0
5,0 4,1 3,5
2и
более
0,5
2 и
более
1,05 1,0 1,0 1,05 1,05 1,05 1,05
1,2 1,1 1,1 1,35 1,25 1,15 1,15
1,4 1,3 1,2 1,6 1,4 1,25 1,45
1,05 1,0 1,05 1,0 1,0
1,1 1,1 1,1 1,1 1.1
1,3 1,15 1,25 1,15 1,1
1,05 1 1
1,15 1,1 1,05
1,3 1,2 1,1
1,55 1,35 1,2
2 1,8 1,5
1,0 1,0
1,05 1,05
1,1 1,1
1.15 1,1
1,25 1,15
1,4 1,3
1,6 1,5
1,9 1,7
2,2 1,85
2,6 2,2
1,05 1,05 1,05 1,05 1,05
1,3 1,2 1,1 1,2 1,15
1,8 1,45 1,25 1,4 1,25
2,1 1,75 1,5 1,75 1,45
2,35 2 1,6 1,9 1,6
1,0 1,1
1,05 1,15
1,05 1,2
1,1 1,35
1,1 1,5
1,2 1,8
1,3 2,25
1.4 2,8
1,5 3,65
1.7 4,45
1,05 1,05
1,1 1,05
1,15 1,1
1,2 1,2
1,4 1,25
1,6 1,35
1,9 1,45
2,4 1,9
2,9 2,6
3,35 2,65
1,05 1,0
1,1 1,1
1,15 1,1
1,2 1,15
1,3 1,2
1,5 1,35
1,7 1,5
1.9 1,6
2,2 1,9
2,4 2,1
1,05 1,05
1.1 1,15
1,15 1,25
1,2 1,3
1,5 1,5
1 1
1 1,05
1,15 1,1
1,25 1,2
1,35 1,2
Часть II. Архитектурная светология
1,05 1,05 1,0
1,1 1,05 1,05
1,25 1,2 1,1
1,4 1,3 1,2
1,7 1,5 1,3
2 1,8 1,5
2,3 2,0 1,7
2,6 2,3 1,9
3,0 2,6 2,1
3,5 3,0 2,5
1,2 1,15 1,1 1,1 1,1
1,4 1,3 1,2 1,2 1,15
1,75 1,5 1,3 1,4 1,3
2,35 2,0 1,75 1,6 1,4
3,25 2,8 2,4 1,9 1,7
4,2 3,5 2,85 2,25 2,0
5,1 4,0 3,2 2,55 2,3
5,8 4,5 3,6 2,8 2,4
6,2 4,9 3,9 3,4 2,8
6,3 5,0 4,0 3,5 2,9
1,0 1,0
1,05 1,05
1.1 1.1
1,1 1.1
1,15 1,2
1.2 1,35
1,25 1,5
1,3 1,65
1.5 1,8
1,6 2
1,0 1,0
1,05 1,05
1,1 1.05
1,1 1,1
1,1 1,1
1,25 1,15
1,4 1,2
1,5 1,25
1,6 1,3
1.7 1,4
1,05 1,05
1,1 1,1
1.2 1,25
1,3 1,35
1,45 1,65
1,7 1,95
1,85 2,1
1,95 2,25
2,3 2,45
2,4 2,6
1,05 1,0
1,05 1,05
1,2 1,1
1,25 1,15
1,5 1,3
1.7 1,4
1,8 1,5
2,0 1,6
2,1 1.7
2,25 1,9
Глава 4. Архитектурное освещение 107
Таблица 4.21. Значения световой характеристики т/ф фонарей (прямоугольных,
трапециевидных и шедовых) ф
Тип фонарей
Число
проле-
тов
При отношении длины помещения 7П к ширине пролета 1\
более 4
при отношении высоты помещения Н к ширине пролета /1
С вертикальным
двусторонним
остеклением (пря-
моугольные,
М-образные)
С наклонным дву-
сторонним остек-
лением
С вертикальным
односторонним
остеклением
(шеды)
С наклонным
односторонним
остеклением
(шеды)
1 5,8
2 5,2
3 и 4,8
более
1 3,5
2 3,2
3 и 3,0
более
1 6,4
2 6,1
3 и 5,0
более
1 3,8
2 3,0
Зи 2,7
более
10,5
5,2 6,2 2,8 3,8
4,4 5,3 2,5 3,0
4,0 4,7 2,35 2,7
10,5 15,2 5,1 7,6
8,0 11,0 4,7 5,5
6,5 8,2 4,0 4,3
4,55 6,8 2,9 3,4
4,3 5,7 2,3 2,9
3,7 5,1 2,2 2,5
4,7 2,7 3,6 4,1
4,1 2,3 2,7 3,4
3,7 2,1 2,4 3,0
10,0 4,0 7,1 8,5
6,6 4,35 5,0 5,5
5,0 3,6 3,8 4,1
4,5 2,5 3,2 3,9
3,5 2,15 2,65 2,9
3,1 2,0 2,25 2,5
Таблица 4.22. Значения световой характеристики световых проемов в плоскости
покрытия при верхнем освещении (зенитные фонари)
Схемы зенитных
нарей
Отношение пло-
щади выходного
отверстия S2
к сумме площа-
дей входного
отверстия 51
и боковой по-
верхности прое-
ма Sq
Индекс помещения i
0,5 0,7 1,0 1,25 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0
0,05 25,0 19,0 16,0 14,3 13,3 12,0 11,5 11,0 10,5 10,0
0,1 13,0 10,3 8,5 7,7 7,0 6,3 6,6 5,8 5,5 5,4
0,2 7,0 5,6 4,6 4,2 3,8 3,4 3,3 3,1 3,0 2,9
0,3 5,0 4,0 з,з 2,9 2,7 2,4 2,3 2,2 2,1 2,0
0,4 4,2 3,3 2,7 2,4 2,2 2,0 1,9 1,85 1,8 1,7
0,5 3,7 2,9 2,4 2,1 2,0 1,8 1,7 1,6 1,55 1,5
0,6 з,з 2,6 2,1 1,9 1,8 1,6 1,5 1,45 1,4 1,3
0,7 3,1 2,4 2,0 1,8 1,6 1,5 1,4 1,35 1,3 1,25
0,8 2,9 2,3 1,9 1,7 1,55 1,4 1,35 1,3 1,2 1,2
0,9 2,8 2,2 1,8 1,6 1,5 1,35 1,3 1,25 1,2 1,15
Примечание. Индекс помещения i = luB/h\(lu + В), где /п — длина помещения вдоль оси Про-
летов; В — ширина помещения; hi — высота покрытия над условной рабочей поверхностью.
J 08 Часть II. Архитектурная светология
0,25
1,05
1,05
1,05
а б л и ц а 4.24. Значения коэффициента К
ф
Таблица 4.25. Значения коэффициента q
Тип фонаря
Угловая высо-
Значения q
Световые проемы в плоскости
покрытия:
ленточные 1,0
штучные 1,1
Фонари с двусторонним остеклением:
наклонным (трапециевидные) 1,15
вертикальным (прямоугольные) 1,2
Фонари с односторонним остеклением
(шеды) :
наклонным 1,3
вертикальным 1,4
та середины
светопроема
над рабочей
поверхностью,
град
в зоне с устой-
чивым снеж-
ным покровом
на остальной
территории
Нормированные значения КЕО
(ен) для зданий, располагаемых в I,
II, IV и V поясах светового климата
(см. рис. 4.18), следует определять по
формуле
п, IV, V = еш тС) (4Л2)
где ен — нормированное значение КЕО по
табл. 4.13 и 4.14; т — коэффициент светового кли-
мата (табл. 4.11); С — коэффициент солнечности
2
6
10
14
18
22
26
30
34
38
42
46
50
54
58
62
66
70
74
78
82
86
90
0,71
0,74
0,77
0,80
0,84
0,86
0,90
0,92
0,95
0,98
1,00
1,04
1,08
1,12
1,16
1,18
1,21
1,23
1,25
1,27
1,28
1,28
1,29
0,46
0,52
0,58
0,64
0,69
0,75
0,80
0,86
0,91
0,96
1,00
1,04
1,08
1,12
1,16
1,18
1,21
1,23
1,25
1,27
1,28
1,28
1,29
климата (табл. 4.12).
Неравномерность естественного ос-
Пр имечание. При промежуточных зна-
чениях угловой высоты значения коэффициен-
та q находятся линейной интерполяцией.
вещения помещении производственных
и общественных зданий с верхним или
комбинированным (верхним и боко-
вым) естественным освещением и ос-
новных помещений для детей и под-
ростков при боковом освещении не
должна превышать 3:1. Расчетное зна-
чение ер при верхнем или комбини-
рованном естественном освещении в
любой точке на линии пересечения ус-
ловной рабочей поверхности и плоско-
сти характерного вертикального разре-
Глава 4. Архитектурное освещение 109
Краска фасад-
ная на бетоне
атмосферо-
Таблица 4.26. Значения коэффициента R
Блоки облицо-
вочные кера-
мические
Отделочные
материалы фа-
сада противо-
стоящего зда-
ния
Кирпич или
бетон
Индекс противо- стоящего здания в плане 2 1 (Р+1)а Индекс противостоящего здания в разрезе
0,1 HI
(P+Ilht 5,0 и боле<
0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0
1,0 0,14 0,25 0,26 0,23 0,2 0,15 0,11 0,06
1,5 0,14 0,23 0,25 0,22 0,19 0,14 0,10 0,05
3,0 0,14 0,21 0,23 0,23 0,18 0,12 0,08 0,04
6,0 0,14 0,20 0,22 0,20 0,17 0,12 0,08 0,04
10 и более 0,14 0,18 0,20 0,18 0,16 0,11 0,08 0,04
1,0 0,16 0,3 0,3 0,26 0,23 0,17 0,13 0,07
1,5 0,16 0,26 0,28 0,25 0,22 0,16 0,12 0,06
3,0 0,16 0,24 0,26 0,24 0,20 0,14 0,1 0,05
6,0 0,16 0,23 0,25 0,23 0,20 0,13 0,09 0,05
10 и более 0,16 0,21 0,23 0,21 0,18 0,12 0,09 0,04
Схема расположения
противостоящего
здания
МЭМЭ
ПЛАН
стойкая :
цветная
светлая
белая
1,0
1,5
3,0
6,0
10 и более
1,0
1,5
3,0
6,0
10 и более
0,2 0,36
0,2 0,33
0,2 0,3
0,2 0,29
0,2 0,26
0,25 0,45
0,25 0,42
0,25 0,38
0,25 0,37
0,25 0,33
0,37 0,33
0,35 0,32
0,33 0,3
0,32 0,29
0,29 0,26
0,46 0,40
0,44 0,40
0,41 0,37
0,40 0,36
0,36 0,32
0,29 0,21
0,28 0,20
0,25 0,18
0,24 0,17
0,23 0,16
0,37 0,27
0,35 0,24
0,32 0,22
0,31 0,21
0,28 0,19
0,16 0,08
0,15 0,07
0,12 0,06
0,12 0,06
0,11 0,05
0,20 0,10
0,19 0,09
0,15 0,08
0,15 0.08
0,14 0,07
Примечания:^, Я - длина и высота противостоящего здания, м; I — расстояние расчетной
точки А в рассматриваемом помещении от внешней поверхности наружной стены, м; Р — удаление
противостоящего здания, м; a, h\ — ширина окна (окон) в плане и высота верхней грани окна над
условной рабочей поверхностью, м; В - глубина помещения, м; /п — длина помещения, м; 2. При
расположении противостоящего здания торцом значения коэффициента R умножаются на 1,5.
за помещения должно быть не менее
нормированного значения КЕО при бо-
ковом освещении для работ соответст-
вующих разрядов.
Солнцезащитные устройства пре-
дусматриваются для производственных
помещений с постоянным пребыванием
работающих, где выполняются работы
I—IV разрядов, на промышленных
предприятиях, проектируемых для
строительства в III и IV климатиче-
ских районах.
При технико-экономическом обос-
новании допускается предусматривать
солнцезащитные устройства и для про-
изводственных зданий, проектируемых
для других климатических районов.
Солнцезащитные устройства в об-
щественных и жилых зданиях следует
предусматривать в соответствии с гла-
вами СНиП по проектированию этих
зданий.
Расчет естественного освещения
может быть предварительным (прибли-
женным) или проверочным (более точ-
ным), Первый способ применяется на
ранних этапах проектирования и про-
изводится по формулам (4.13) и
(4.14), второй — на стадии детальной
разработки — с использованием гра-
фиков Данилюка (прил. IL2), расчет-
ных формул (4.16) — (4.23) и справоч-
ных таблиц 4.13—4.26.
НО Часть II. Архитектурная светология
4.5. Расчет естественного
освещения помещений
Предварительный расчет площади све-
товых проемов производится:
а) при боковом освещении помещений по
формуле
(4.13)
б) при верхнем освещении по формуле
1 пп = = С"нАз
*^п То 7 2 ^ф
(4.14)
где So — площадь световых проемов (в свету) при
боковом освещении; 5П — площадь пола помеще-
ния; ен — нормированное значение КЕО; Кз — ко-
ициент запаса, учитывающий загрязнение в
процессе эксплуатации (см. табл. 4.15); — све-
товая характеристика окон (см. табл. 4.16); К3д —
коэффициент, учитывающий затенение окон про-
тивостоящими зданиями (см. табл. 4.17); 'С'о — об-
щий коэффициент светопропускания, определяе-
мый по формуле
(4.15)
где f i — коэффициент светопропускания матери-
ала (см. табл. 4.18); fг— коэффициент, учитыва-
ющий потери света в переплетах светопроема (см.
табл. 4.18); ‘Гз — коэффициент, учитывающий за-
тенение несущими конструкциями; определяется
по табл. 4.18 (при боковом освещении тз~ I); f4 —
коэффициент, учитывающий потери света в солн-
цезащитных устройствах (см. табл. 4.19); — ко-
эффициент, учитывающий затенение защитной
сеткой, устанавливаемой под фонарями; принима-
ется равным 0,9; и — коэффициент, учитываю-
щий повышение КЕО при боковом освещении бла-
годаря свету, отраженному от поверхностей поме-
щения и подстилающего слоя, прилегающего к зда-
нию (см. табл. 4.20)\ 5ф — площадь световых
гДля нахождения пип требуется определить
средневзвешенный коэффициент отражения у>Ср
по формуле
проемов (в свету) при верхнем освещении; 3? Ф —
световая характеристика фонаря, определяемая по
табл. 4.21 и 4.22; гг — коэффициент, учитываю-
щий повышение КЕО при верхнем освещении бла-
годаря свету, отраженному от поверхностей поме-
щения (см. табл. 4.23); Кф — коэффициент, учи-
тывающий тип фонаря (см. табл. 4.24).
Проверочный расчет коэффициента есте-
ственной освещенности (КЕО) следует произ-
водить:
а) при боковом освещении по формуле
ер-(Еб«+ €здЯ)п(То/КэУ, (4.17)
б) при верхнем освещении по формуле
Ср = [ £ В + ^ср (Г2Аф — 1) ] ( fo/Кз ) у (4.18)
в) при верхнем и боковом (комбинированном)
освещении по формуле
ер = ер + ер, (4.19)
где £б — геометрический КЕО в расчетной точке
при боковом освещении, учитывающий прямой
свет неба; определяется по графикам I и II прил. 2;
q — коэффициент, учитывающий неравномерную
яркость облачного неба МКО (см. рис. 4.19 и
табл. 4.25); Е3д — геометрический КЕО в расчет-
ной точке при боковом освещении, учитывающий
свет, отраженный от фасадов противостоящих зда-
ний; определяется по графикам I и II прил. 2; R —
коэффициент, учитывающий относительную яр-
кость фасада противостоящего здания (см.
табл. 4.26); Ев — геометрический КЕО в расчет-
ной точке при верхнем освещении; определяется по
графикам II и Ш прил. 2; ЕСр — среднее значение
геометрического КЕО при верхнем освещении на
линии пересечения условной рабочей поверхности
и плоскости характерного вертикального разреза
помещения; определяется из соотношения
8cP-(1/N)(€b1+ £b2+^b3+...+ Ebn), (4.20)
где N — число расчетных точек; Е в1-.- Ев# — гео-
метрический КЕО в расчетных точках.
Среднее значение КЕО (еСр) при верхнем или
комбинированном освещении определяется по
формуле
Рст^ст + Рпт^пт + Рп *^п
(4.16)
1 е1
«-1»
где Sct, SnT, Sn — соответственно площади стен,
потолка (за вычетом So и 8ф) и пола, м“.
где 7V — число точек, в которых определяется КЕО;
ei...e#— значения КЕО при верхнем или комбини-
Глава 4. Архитектурное освещение 111
1 — уровень рабочей поверх-
ности
Рис. 4.22. Определение чис-
ла лучей п* и п\, прохо-
дящих через световые про-
емы в стене при боко-
вом освещении, по графи-
Рис. 4.23. Определение чис-
ла лучей п2 и п2 прохо-
дящих через световые про-
емы в стене при боко-
вом освещении, по графи-
ку 11 (30 - номер
полуокружности по графи-
ку I)
ПЛАН
п2(п2)
рованном освещении в точках характерного разре-
за помещения, определяемые по формулам (4.17)
и (4.18).
Расчетные значения ер, полученные по фор-
мулам (4.16) — (4.20), следует округлять до деся-
тых долей. Допускается отклонение расчетного
значения КЕО (еР) от нормированного КЕО (ен) на
+10%.
Геометрический коэффициент естественной
освещенности €б, учитывающий прямой свет неба
в какой-либо точке помещения при боковом осве-
щении, определяется по формуле
£б “ 0,01 ШП2, (4.22)
где m — число лучей по графику I, проходящих от
неба через световые проемы в расчетную точку на
поперечном разрезе помещения (рис 4.22); П2—
число лучей по графику II, проходящих от неба че-
рез световые проемы в расчетную точку на плане
помещения (рис. 4.23).
Геометрический коэффициент естественной
освещенности £3д, учитывающий свет, отражен-
ный от противостоящего здания при боковом осве-
щении, определяется по
ЭЙ®
рмуле
£ зд - 0,01 mm , (4.23)
где ш — число лучей по графику I, проходящих от
фасада противостоящего здания через световой
проем в расчетную точку на поперечном разрезе
помещения (рис. 4.24); П2 — число лучей по гра-
фику II, проходящих от фасада противостоящего
здания через световой проем в расчетную точку на
плане помещения (рис. 4.23).
Подсчет числа лучей по графикам I и II про-
изводится в следующем порядке:
а) график I накладывается на чертеж попе-
речного разреза помещения, центр графика Осо-
Графики I и II или план и разрез изобража-
ются на прозрачной пленке или кальке.
112 Часть IL Архитектурная светология
Рис. 4.24. Определение чис-
ла лучей л1 и л] (от не-
ба и от противостоящего
здания), проходящих че-
рез световые проемы в
стене, по графику 1
а) график III накладывается на чертеж попе-
речного разреза помещения, центр графика О со-
вмещается с расчетной точкой Б, а основание гра-
фика III — с горизонтом (со следом рабочей повер-
хности, если она горизонтальна);
б) подсчитывается число лучей из, проходя-
щих от неба в расчетную точку Б через световые
проемы от неба (рис. 4.25);
в) отмечается номер полуокружности графи-
ка III, которая п]:
ходит через точку С2 — середину
светового проема;
г) график П накладывается на чертеж про-
дольного разреза помещения таким образом, чтобы
его вертикальная ось, совмещенная с линией попе-
речного разреза, и горизонталь, номер которой со-
ответствует номеру полуокружности по графику
III, проходили через середину светового проема
(рис. 4.26);
д) по графику II подсчитывается число лучей
«2, проходящих от неба через световые проемы;
вмещается с расчетной точкой А, а основание гра-
фика — с горизонтом, в большинстве случаев сов-
падающим со следом рабочей поверхности
(рис. 4.22);
б) подсчитывается число лучей щ, проходя-
щих через световые проемы от неба;
в) отмечается номер полуокружности на гра-
фике I, которая проходит через точку С — середи-
ну светового проема (рис. 4.22);
г) график П накладывается на план помеще-
ния таким образом, чтобы его вертикальная ось, со-
е) определяется геометрический коэффици-
ент естественной освещенности по формуле (4.24).
Далее по расчетной
рмуле (4.17) или (4.18)
подсчитывается значение еР для каждой точки (как
правило, их не менее 5 через равные интервалы) и
из них по оси ординат (ось абсцисс — условная ра-
бочая поверхность) на поперечном разрезе поме-
щения в выбранном масштабе откладываются по-
лученные величины. Эти намеченные точки соеди-
няются плавной кривой КЕО, которая показывает
распределение освещенности на рабочей поверх-
вмещенная с проекцией вертикального разреза, и
горизонталь, номер которой соответствует номеру
полуокружности по графику I, проходили через
ности в плоскости характерного вертикального раз-
точку С (рис. 4.23);
д) по графику II подсчитывается число лучей
Н2, проходящих через световые проемы от неба;
е) определяется геометрический коэффици-
ент естественной освещенности по
рмуле (4.22).
Подсчет лучей m и «2, отраженных от проти-
востоящего здания и проходящих через световой
проем, производится по графикам I и II аналогично
рис. 4.24 и
рмуле (4.23).
Геометрический коэффициент естественной
освещенности в какой-либо точке помещения при
верхнем освещении определяется по формуле
£в -0,01 ПЗН2,
(4.24)
где пз — число лучей по графику Ш, проходящих
от неба в расчетную точку через световые проемы
на поперечном разрезе помещения; П2 — число лу-
чей по графику П, проходящих от неба в расчетную
точку через световые проемы на продольном раз-
резще помещения (в случае нескольких световых
проемов пз и П2 определяются отдельно для каждого
проема, а затем произведения пзпг суммируются).
Подсчет числа лучей по графикам III и II про-
изводится в следующем порядке:
реза помещения.
Минимальное значение ер при боковом осве-
щении и среднее значение еР или еР при верхнем
или комбинированном естественном освещении
сравнивается с нормированным значением ен, ко-
торое определяется по формуле (4.12) и служит ор-
динатой линии, параллельной оси абсцисс на раз-
резе. Если, например, кривая ер пересекает пря-
мую ен, то точка их пересечения показывает грани-
цу зоны с недостаточным естественным
освещением рабочей поверхности в глубине поме-
щения . При еР < вн более чем на 10 % следует внести
коррективы в проект (увеличить светопроемы, пре-
дусмотреть более светлую отделку в помещении и
т.п.).
В процессе работы для записи всех получае-
мых данных удобно пользоваться табл. 4.27 (при-
мер для бокового освещения).
Расчет естественного освещения
помещений далеко не исчерпывает за-
дачу его проектирования. По сущест-
ву, проектирование освещения начи-
нается одновременно с решением ком-
позиционных задач в процессе архи-
тектурного проектирования, являясь
его неотъемлемой частью, ибо выбор
всех параметров формы здания и каж-
Г лава 4. Архитектурное освещение 113
У — уровень рабочей поверх-
ности
дого помещения, а также деталей в
них оказывает в конечном счете оп-
ределенное влияние на качество све-
товой среды. Для архитектора гораздо
важнее знать, какие факторы и как
именно влияют на формообразование
здания, а также как они учитываются
светотехническим расчетом, нежели в
тонкостях знать этот расчет. На
рис. 4.27—4.36 кривыми КЕО схема-
тически показана зависимость естест-
Рис. 4.25. Определение чис-
ла лучей пЗ, проходящих
через световые проемы
при верхнем освещении,
по графику III
тельной ситуации, объемно-планиро-
вочного решения здания, пластики фа-
садов, размеров, формы и пропорций
помещения, положения светопроема по
отношению к рабочей поверхности,
венного освещения (его уровней и рас-
пределения) в помещении от внешних
и внутренних факторов — ориентации
здания и светопроемов, градострои-
Рис. 4.26. Определение чис~ мер полуокружности по
ла лучей п2 проходящих графику III)
через световые проемы
при верхнем освещении,
по графику II (40 — но-
114 Часть 11. Архитектурная светология
Т а б л и ц а 4.27. Форма записи данных расчета естественного освещения
2
размеров, формы, конструктивного и
светотехнического решения окон и фо-
нарей и их загрязнения, а также от
внутренней отделки помещения.
В конечном итоге распределение
света в интерьере в результате совме-
стного действия
вышеуказанных
ак-
торов приводит к определенному рас-
Рис. 4.27. Влияние на есте-
ственное освещение в поме-
щениях ориентации здания
по сторонам горизонта с
учетом светового климата
(в расчетах учитывается ко
эффициентами nt, С, q)
на высоких (а) и низких
(6) широтах
Рис. 4.28. Влияние на есте-
ственное освещение в поме-
щениях градостроительной
ситуации
е\ — КЕО без учета затенения
окон при открытом горизон-
те или при низкой и светлой
застройке; е2 — КЕО с учетом
затенения при высокой и тем-
ной застройке и при малом
расстоянии до нее. По графи-
кам Данилюка определяются
nl — прямой свет неба, дости-
гающий точки М при отсутст-
вии застройки; nl — прямой
свет неба при застройке; nl —
свет, отраженный фасадом
здания (учитывается в расче-
тах коэффициентами зд, А),
ЛГ — линия горизонта; РП —
рабочая поверхность; N— не-
босвод
Глава 4. Архитектурное освещение 715
Рис. 4.29. Влияние на ес-
тественное освещение в
помещениях объемно-плани-
ровочного решения здания
а — в разрезе; б — в плане;
el — КЕО при открытом не-
о о
босводе (углы nl, м2); е2 —
КЕО при затенении высту-
пающими частями здания
(углы «1 и м2)
el — КЕО при отсутствии за-
тенения (м1); е2 — КЕО с
учетом затенения (nl)
Рис. 4.30. Влияние на ес-
тественное освещение в
помещениях пластических
элементов фасадов (лод-
жий, балконов, солнцеза-
щитных козырьков и т.п.)
а)
Рис. 4.31. Влияние на ес-
тественное освещение в по-
мещениях размеров, фор-
мы и пропорций помеще-
ния. Основной показа-
тель — глубина
заложения L/H; при
Ll = Н помещение мел-
кое, светлое, при L3 Z
^2Н помещение глубокое,
темное, при Я < L2 <
<2Н помещение типичное,
средней глубины и осве-
щенности, — расчет-
ный КЕО; ен — нормиру-
емый КЕО; А — зона с
недостаточным естествен-
ным освещением
Рис. 4.32. Влияние на есте-
ственное освещение в поме-
щениях положения светопро-
ема по отношению к рабо-
чим поверхностям
el — КЕО на полу; е2 — КЕО
на стене при вертикальном
(а) и наклонном (б) окне и зе-
нитном фонаре (в); /77г и
РПъ — соответственно гори-
зонтальная и вертикальная ра-
бочая поверхность
116 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 4.33. Влияние на ес-
тественное освещение в
помещениях размеров све-
топроема
el — КЕО при большем ок-
не; е2 — КЕО при меньшем
окне
Рис. 4.36. Влияние на ес-
тественное освещение в
помещениях внутренней ат
делки помещения, характе-
ризуемой коэффициентами
и характеристиками отра-
жения потолка, стен, по-
ла и их площадями (в
расчетах учитываются ко-
эффициентами rl и в
зависимости от средневзве-
шенного коэффициента от-
ражения fl ср и про-
порций помещения)
el и е2 — КЕО соответ-
ственно при светлой и
темной отделке
Рис. 4.34. Влияние на есте-
ственное освещение в поме-
щениях формы светопроема
(прямоугольный — горизон-
тальный или вертикальный,
круглый, треугольный и
т.д.) и его обрамления (сте-
ны — толстые и тонкие,
со скосами и без них)
а — план помещения с
ленточным остеклением;
б — план помещения с
высокими узкими окнами
и толстыми скошенными
стенами; el—е4 — кривые
равных значений КЕО на
уровне подоконника
Рис. 4.35. Влияние на есте-
ственное освещение в поме-
щениях конструктивного и
светотехнического заполне-
ния и загрязнения стекол
(учитывается в расчетах об-
щим коэффициентом свето-
пропускания 't'O ~ *£7 'С 2
Т 3 ^4 Т 5 и коэффициен-
том запаса Кз)
а — разрез окна; б — разрез по-
мещения с верхним светом;
1 — остекление ( Т1); 2 — пере-
плеты ( Т2); 3 — несущие кон-
струкции под фонарем (7"3);
4 — солнцезащитные устрой-
ства С ЗУ (Т'4); 5 — защитная
сетка под фонарем (T'S); 6 —
загрязнение стекол (Кз); el —
КЕО в помещении без ферм,
СЗУ и сетки, с одинарным ос-
теклением и металлически-
ми переплетами, с чистыми
стеклами; е2— КЕО в произ-
водственном цехе с затеняю-
щими факторами
Глава 4. Архитектурное освещение 117
Таблица 4.28. Значения коэффициентов
отражения р внутренних поверхностей
интерьера
Таблица 4.29. Рекомендуемые
предельные соотношения яркостей
поверхностей в производственных
помещениях
Поверхность
Коэффици-
ент отра-
жения р
Побелка
Желтая, голубая окраска
Светлая клеевая окраска (лимон-
ная, светло-серая и т.п.)
Светло-коричневая окраска
Натуральный дуб и бу к
Паркет светлый
Релин светлый
” темный
0,75-0,65
0,45-0,4
0,60-0,5
0,35
0,3
0,25-0,3
0,3-0,4
0,2-0,15
Примечание. Lo — яркость окна;
А гл- — яркость потолка; £п — яркость пола;
— яркость стен; Lqq — яркость оборудова-
ния; £р — яркость рабочей поверхности.
пределению яркостей на основных по-
верхностях интерьера и к определен-
ному пространственному впечатлению
(табл. 4.28—4.29). Для характеристи-
ки этого впечатления В.В.Вороновым
средней и нижней зон поля зрения
(потолок, стены, пол). Располагая ма-
териалы разной светлоты в той или
иной зоне и выбирая нужную систему
освещения, можно расчетным путем
типы
ПРОСТРАНСТВА
ГЛУБИННОЕ
LC3 * L03 U LH3
ЗАМКНУТОЕ
СКВОЗНОЕ
1-СЗ >L&3 U 1-НЗ
ОТКРЫТОЕ
LB3 >
ЗАКРЫТОЕ
LB3 < LH3
L&3 < LC3 ^НЗ
(МАрхИ) предложена классифи-
кация типов пространства интерь-
ера (рис. 4.37), основанная на со-
отношениях яркостей верхней,
Рис. 43 7. Классификация
типов пространства интерь-
ера по характеру ею восп~
Авз, /-сз, £нз — яркость COOT
ветственно верхней, сред-
ней и нижней зон
риятия
/ /5 Часть IL Архитектурная светология
получить требуемый эффект. При этом
для некоторых типов пространства по-
лезно помнить природные аналоги
по распределению и соотношению
яркостей.
Рис. 4.38. Проект универ-
сального магазина Топе-
рся Лафайет* в Берлине.
Схематический разрез зда-
ния. Архитекторы Ж. Ну-
вель, Е. Катан и. Для ес-
тественного освещения по-
мещений в массиве много-
этажного здания
использован принцип свето-
вые воронок или конусов,
раскрытых к небу йли к
центру объема, что дает
доступ природному свету
в интерьеры надземных
торговых залов и офисов
и частично — в помеще-
ния подземного гаража
Рис. 4.39. Разрез реконст-
руированного здания в
Миннеаполисе, США. обору-
дованного системой пассив-
ной солнечной оптики (ар-
хит. Д. Беннет, 1985).
Солнечные лучи 'прорисо-
вывают' форму атриума
Для производственных помещений,
где превалируют функциональные тре-
бования к освещению, разработаны бо-
лее конкретные рекомендации (см.
табл. 4.29).
Необходимо еще раз подчеркнуть,
что эмпирически найденная в прошлом
органичная взаимосвязь света и архи-
тектурной формы не утрачена и в на-
ши дни в лучших произведениях со-
временного зодчества.
Формообразующее действие света
в новейшей архитектуре представлено
такими интересными примерами соо-
ружений, как проект универмага ’’Га-
лерея Лафайет" в Берлине с ориги-
нальной системой "световых воронок"
для естественного освещения помеще-
ний (рис. 4.38) или как проекты зда-
ний, где применена новая технология
освещения интерьеров с использовани-
ем прямого солнечного света — гелио-
осветительные установки (рис. 4.39).
Глава 4. Архитектурное освещение 119
22.06
Рис. 4.40. Схема системы
пассивной солнечной опти-
ки
1 — первичный (внешний)
двухфацетный конденсор
(гелиостат) из отражающих
линзовых элементов; 2 —
внутренний линзовый отра-
жатель; 3 — прозрачное за-
щитное стекло
Архитектурные формы в этих со-
оружениях (фонари, световые шахты
и воронки, светящие подвесные потол-
ки и т.д.) не являются лишь вырази-
тельными элементами формально за-
думанной композиции, а служат кон-
кретным функциональным целям. Ос-
новная светотехническая задача в
таких случаях — поиск наиболее ра-
циональной оптической схемы концен-
трации естественного света, ввода его
внутрь здания и распределения в по-
мещениях. Главной архитектурной за-
дачей при этом является выбор выра-
зительных и конструктивно оправдан-
ных форм здания и элементов осве-
тительной установки, рациональное
объемно-планировочное решение.
Г ел иоосветительные установки
можно условно разделить на два ти-
па — одноступенчатой и двухступен-
чатой трансформации солнечного света
внутри здания. Оба типа имеют при-
емно-концентрирующее устройство,
состоящее из гелиостата (подвижного
в системах активной солнечной оптики
и неподвижного в пассивной оптике)
и зеркального отражателя, который в
установках первого типа направляет
прямой солнечный свет непосредствен-
но в архитектурное пространство ин-
терьера (рис. 4.40), а в установках
второго типа эта трансляция света осу-
ществляется в световых шахтах, у ко-
торых выходное отверстие, как прави-
ло, снабжено устройством вторичной
трансд
рмации
солнечного света.
В
частности, это может быть плоский
клиновидный световод в виде светового
потолка с зеркалированной отражаю-
щей (невидимой в интерьере) и све-
торассеивающей (светящей) поверхно-
стью (рис. 4.41).
В конструкции этого световода си-
стема прямого солнечного освещения
совмещена с установкой искусственно-
го освещения с автоматическим регу-
лированием, которая из-за непостоян-
ства солнечного освещения является
основной, а естественное освещение
рассматривается как дополнительное.
Проведенные в Москве (ВНИСИ) ис-
следования эффективности таких сис-
тем показали, что использование сол-
нечного света позволяет сэкономить
40—70% электроэнергии, затрачивае-
мой на освещение.
Оптические установки являются
постиндустриальной технологией. С их
помощью не только прямой солнечный
свет, но и диффузный свет от наиболее
яркой зенитной части неба может кон-
центрироваться, расширяться, прелом-
ляться, трансформироваться и делить-
ся до бесконечности, направляться в
заданное место, обеспечивая при этом
более интенсивное естественное осве-
щение локализованного объекта, чем
если бы оно создавалось прямым све-
том неба.
В оптических установках может
использоваться и электрическое осве-
щение, получаемое с помощью фото-
120 Часть Л. Архитектурная светология
Рис. 4.41. Схемы гелиоосве-
тительных установок со
световодами (разрезы зда-
ний)
а — установка оконного и
шедового типов; б — уста-
новки шахтного типа (одно-
и двухплечевые) в много-
этажных зданиях; 1 — фацет-
ный гелиостат с автоматиче-
ской системой слежения за
Солнцем; 2 — прозрачное
стекло в окне или фонаре;
3 — плоский клиновидный
световод; 4 — источники ис-
кусственного света; 5 — зер-
кальная поверхность; 6 —
светопропускающая и диф-
фузно рассеивающая повер-
хность — световой потолок;
7 — световая шахта; 8 — зер-
кальные отсекатели света
Глава 4. Архитектурное освещение 121
электрических батарей, заряжаемых
солнечной энергией. Если управляемое
фотоэлектрическое освещение объеди-
нить с оптически управляемым есте-
ственным освещением, то в результате
получится полностью децентрализо-
ванная эффективная система. Остается
только одно важное ограничение, свя-
занное с необходимостью накопления
электроэнергии. Оно может быть уст-
ранено, например, использованием
ветровых двигателей при отсутствии
солнца. Комбинация фото- и ветроэ-
лектрического и оптического естест-
венного освещения является преддве-
рием надежной системы энергонезави-
симого освещения, не требующей цен-
трализованной сети питания и не
причиняющей вреда окружающей сре-
де.
Новая энергосберегающая техноло-
гия естественного освещения может со-
ставить реальную альтернативу при-
вычному электрическому освещению.
Она основана не на потреблении не-
возобновляемых природных ресурсов и
связанном с ним экологическом за-
грязнении среды обитания, а исполь-
зует естественные возможности. По за-
рубежным данным, значительно более
экономично передавать дневной свет
во внутренние (в том числе подзем-
ные) помещения, чем создавать для
них электрическое освещение. Наи-
большую выгоду от применения новых
гелиоосветительных систем получат
наименее развитые в индустриальном
отношении страны.
4.6. Оптическая теория
естественного светового
поля
Изложенные выше прибли-
женные методы расчета КЕО позволя-
ют легко решать практические задачи
проектирования, но не дают достаточ-
но глубокого и цельного представления
о природе и закономерностях распре-
деления света в помещениях. В 1991 г.
Д.В.Бахаревым [2] была предложена
оптическая теория светового поля, со-
гласно которой световое поле в поме-
щениях представляет собой нерезкое
(размытое) и засвеченное многократ-
ными отражениями оптическое изобра-
жение внешней среды, проецируемое
светопроемом в пространство и на по-
верхности помещения. Помещения
"видят” внешний мир примерно так
же, как его видит камера "обскура"
или глаз человека. Понимание свето-
вого поля как оптического изображе-
ния объединяет абстрактные аналити-
ческие методы расчета освещенности
с наглядной геометрией обычного пер-
спективного изображения объектов.
Такой подход к светотехническим за-
дачам должен быть особенно близок и
понятен архитекторам, профессиональ-
но владеющим методами перспектив-
ной проекции.
Согласно оптико-геометрическим представ-
лениям изображение светящего объекта, возника-
ющее при прохождении света через достаточно
большое (по сравнению с длиной волны) отверстие,
есть непрерывное множество проекций отверстия
на плоскости изображения, образованных расходя-
щимися гомоцентрическими пучками лучей, испу-
скаемых точками поверхности объекта. В частно-
сти, изображениями вершин прямоугольного фа-
сада ABCD (рис. 4.42) противостоящего здания на
вертикальной плоскости задней стены помещения
•будут гомоцентрические проекции светопроема
А1Л2А3Л4, В1В2Л3В4,... и т.д., проецируемыецзто-
чек-оригиналов Л, В, С и D. Для построения кон-
тура размытого и перевернутого перспективного
изображения фасада достаточно соединить эти
проекции отрезками прямых AiZ>i, A2D2 и т.д. Та-
ким образом, в размытом изображении светящая
точка изображается плоской фигурой, соответст-
вующей форме отверстия, светящая линия — псев-
д©пространственным телом A1A2A3A4D1D2D3D4,
образованным сдвигом этой фигуры, светящая фи-
гура — замкнутой комбинацией таких тел.
Стягивание отверстия 1234 в точку О перево-
дит размытое изображение фасада в его четкую
перспективную проекцию аЬс(Г поэтому для раз-
мытого изображения в принципе остаются спра-
ведливыми все законы и методы построения обыч-
ной перспективной проекции. Так, размытое изо-
бражение параллельных прямых сходится в раз-
мытом изображении Г2'3*4' точки схода f\
представляющем собой косоугольную проекцию
отверстия 1234 на плоскости из
ражения, т.е.
122 Часть II. Архитектурная светология
В С
предел гомоцентрической проекции отверстия из
бесконечно удаленной натурной точки схода светя-
щих прямых AD и ВС. Зона схождения 7*2’34’
этих горизонтальных прямых принадлежит размы-
тому изображению горизонта, ширина полосы ко-
торого равна высоте светопроема. На рис. 4.42
можно обнаружить также и ряд других соответст-
вий между размытым и четким изображениями
фасада.
В показанном на рис. 4.42 нормальном изо-
бражении фасада действительной является только
его центральная часть, ограниченная прямоуголь-
Рис. 4.42. Геаметрия нор-
мального и анаморфирован-
ного размытых изображе-
ний элементов внешней
среды на поверхностях по-
мещения
ником задней стены помещения. Периферийная
область изображения, проецируемая на перпенди-
кулярные отверстию поверхности пола, потолка и
стен, претерпевает на них анаморфотные искаже-
ния, порождаемые непараллельностью плоскостей
отверстия и изображения. Анаморфотные искаже-
ния нарушают подобие изображений светящих то-
чек фигуре отверстия. Изображениями вершин В и
Глава 4. Архитектурное освещение 123
С фасада на полу помещения будут перспективные
проекции В\ВгВзВд и С1С2С3С4 отверстия, точки
схода которых есть ортогональные проекции на
плоскость изображения светящих точек В и С. Ана-
морфи}
ванные изображения вертикальных ребер
АВ и CD фасада сходятся в размытой зоне схожде-
ния 1234, представляющей с
проекцию отверстия на плоскость изображения,
т.е. предел его гомоцентрической проекции из бес-
конечно удаленной натурной точки схода прямых
АВ и CD, Таким образом, анаморфотные и перс-
пективные искажения изображении имеют одина-
ковую оптико-геометрическую природу и опреде-
ляются одинаковыми методами проецирования.
Правильно размытое перспективное изобра-
жение образуется только при расположении объек-
та в параксиальной, т.е. приосевой облети про-
странства, ограниченной параксиальным цилинд-
ром А56—78В (рис. 4.43,а), когда апертурной
(действующей) является внутренняя диафрагма
56—78 отверстия в ограждении конечной толщи-
ны. Изображение всякой непараксиальной точки
М искажается двойным диафрагмированием све-
тового потока. В этом случае избражением точки М
будет пересечение MsNMyL гомоцентрических
проекций МхМгМзМд и наружной и
внутренней диафрагм, т.е. проекция апертурной
диафрагмы отверстия, состоящей из действующих
участков этих диафрагм. Апертурные искажения
ограничивают поле изображения внешней среды
телесным углом и нарушают перспективность
структуры размытых изображений линий. Геомет-
рия апертурно размытого перспективного изобра-
жения довольно сложна. Простейшее поле апер-
турных искажений нормального изображения то-
чек фронтальной плоскости показано на
рис. 4.43,6,
Распределение освещенности в размытом оп-
тическом изображении определяется законом про-
екции телесного угла, в котором виден из освещае-
мой точки светящий объект. Условия ограничения
видности объекта через отверстие можно опреде-
лить по характеру сдвига и наложения изображе-
ний контурных точек объекта. Выделим на отрезке
светящей прямой АВ (рис. 4,44,а) несколько то-
чек, расположенных с интервалом /, и построим
на освещаемой поверхности его непрерывное (б) и
дискретное (в) изображения, размытые квадрат-
ным отверстием 1234. Очевидно, что точки 1—1—
1—1—1, 2—2—2—2 и 3—3—3 пересечения конту-
ров изображений светящих точек отрезка, распо-
ложенных с интервалами /, 2 I и 3 /, принад-
лежат изолиниям видности отрезка, т.е.
геометрическому месту точек изображения, из ко-
торых видны одинаковые по длине участки отрез-
ка. Такое преобразование дискретного изображе-
ния в изолинии справедливо в зонах JB3A3A1C1 и
BaCtAzBz, из точек которых видность отрезка огра-
ничивается смежными сторонами квадрата отвер-
стия. Видность конечных участков отрезка из зон
А1А3А4С2, С2А4А2, В\ВзС\ и B\C\BaBz ограничива-
ется одной сто!
ной отверстия и, следовательно,
изолиниями видности в этих зонах будут контуры
изображений светящих точек, отстоящих от кон-
цов отрезка на кратные I интервалы. Замкнутые
ломаные линии О,1,2 и 3 образуют семейство крат-
ных / изолиний поля линейной видности отрезка
из точек его изображения.
Допустим, что освещенность размытого изо-
бражения светящей точки равномерна. Тогда ана-
логичное показанному на рис. 4.44,в преобразова-
ние дискретного изображения отрезка, построен-
ного по точкам, расположенным с неравными ин-
тервалами соответствующими равному
приращению освещенности четкого изображения
отрезка Аойо» даст приближенные изолинии поля
освещенности размытого изображения отрезка
(рис. 4.44,г).
Поля видности и освещенности имеют одина-
ковую зональную структуру, порождаемую неоди-
наковыми условиями ограничения видности светя-
щего объекта из точек изображения. Поэтому фун-
кции видности и, следовательно, освещенности в
каждой зоне уникальны, т.е. действительны только
в границах данной зоны. Границы зон совпадают с
линиями псевдопространственной структуры пло-
ского изображения отрезка (см. рис. 4.44,а) и при-
надлежат граничным плоскостям пространствен-
ных зон, п
ходящим через стороны и вершины от-
верстия 1234. Пространственная зональная струк-
тура светового поля зависит только от формы и
взаиморасположения светящего объекта и отвер-
стия. Границы зон являются особыми линиями по-
ля, на которых значения функций видности и осве-
щенности смежных зон совпадают, но происходит
разрыв градиента полей. Это обнаруживается в ви-
де резкого излома графиков и изолиний видности и
освещенности на границах зон.
В реальной световой среде светящие линии об-
разуются разрывом яркости светящих поверхно-
стей, т.е. являются контурными линиями ее ярко-
стных деталей. Размытые изображения таких ли-
ний составляют контурную область изображения, в
которой происходит оптическое смешение (сложе-
ние) изображений смежных элементов среды. Так,
контурная область изображения фасада ABCD (см.
рис. 4.43) состоит из зон НФ и ЗФ, в которых изо-
бражение фасада смешивается с изображениями
неба или земли. Размытое изображение линии го-
ризонта образует контурную область НЗ, в которой
смешиваются изображения неба и земли. Пересе-
чения контурных областей образуют общие зоны
НЗФ, где смешиваются изображения всех трех эле-
ментов среды. Вне контурных областей располага-
ются зоны Н,ЗнФ чистых изображений неба, зем-
ли и фасада, причем в случае пересечения зон НЗФ
чистое изображение фасада может отсутствовать.
Обозначения зон указывают также, участки
каких элементов внешней среды можно наблюдать
из точек этих зон. Например, из зоны Ф виден толь-
ко фасад, а из зоны НЗФ — все элементы среды.
Как и в рассмотренном выше изображении идеаль-
124 Часть IL Архитектурная светология
ной светящей линии (см. рис. 4.44), контурные зо-
ны изображения фасада разделяются на подзоны
НФ\, НФ2>... и т.д., в которых ограничения водно-
сти различны и, следовательно, различны функ-
ции освещенности.
Ку сочно-гладкий зональный характер функ-
ций освещенности размытых изображений суще-
ственно осложняет точные расчеты полей КЕО в
помещениях. В настоящее время такие расчеты вы-
Рис. 4.43. Апертурное иска-
жение изображения непа-
раксиалъной светящей точ-
ки М (а) и поле апер-
тур нормальною изображе-
ния фронтальной
плоскости (6), размытых
квадратным отверстием в
ограждении конечной тол-
щины (А \A2B6B 5 — пара-
ксиальная область изобра-
жения, С805 и С7О6 —
диагонали подобия апер-
тур фигуре отверстия)
Глава 4, Архитектурное освещение 125
Рис. 4.44. Схема линейной
и угловой видност и светя-
щей линии из точек ее
изображения, размытою
квадратным отверстием
(а); зональная структура
изображения (б) и преоб-
разования дискретных изо-
бражений линии в изоли-
нии полей видности (в)
и освещенности (г)
полнены только для простейшей уличной среды
ABCD (рис- 4.45), ограниченной бесконечно про-
тяженными фасадами противостоящих зданий.
с»:
стейшее поле КЕО в помещении состоит не бо-
лее чем из шести зон, образованных изображения-
ми 12А12А34З4 и 12В12В34З4 контуров А и В фасада
противостоящего здания. Контурные зоны не име-
ют подзонального членения, так как фасад парал-
лелен сторонам 12 и 34 светопроема. При By
шестизональная структура изображения уличной
среды переходит в трехзональную Ш—НЗ—3)
структуру изображения открытого горизонта, а при
Вз-*- О — в чистое изображение фасада. Поля КЕО
элементарных изображений неба, фасада и земли
при типичной ширине улицы Вз 2,5Яз показаны
на рис. 4.46.
Как видно на рисунке, в зонах чистых изобра-
жений экстремальное строение полей КЕО опреде-
ляется законом проекции телесного угла, в котором
из точек этих зон виден светопроем. В контурных
зонах более быстрое снижение КЕО к границам
изображения обусловлено также уменьшением
видности элементов среды через светопроем. Эти
геометрические закономерности составляют осно-
ву распределения КЕО, на которую накладывают-
ся размытые и перевернутые перспективные изо-
бражения распределений яркости неба, фасада и
земли (см. рис. 4.45). Они не меняют экстремаль-
ного характера распределений, а лишь количест-
венно корректируют их. Особенно наглядно это об-
126 Часть IL Архитектурная светология
Рис. 4.45. Схема образова-
ния зональной структуры
поля КЕО в помещении,
выходящем светопроемом в
бесконечную уличную среду.
На схеме улицы даны рас-
пределения относительной
светимости (яркости) фаса-
да ( = 0,5) и земли
(* 0,3)
БОКОВАЯ СТЕНА
наруживается в изображении ясного неба, когда в
симметричных зонах изображения возникает не-
симметричный рисунок изолиний, отображающий
обратную картину азимутальной неравнояркости
неба.
Проецируемое светопроемом изображение
засвечивается многократными отражениями от по-
верхностей помещения. Поле КЕО засвеченного
изображения описывается системой линейных ин-
тегральных уравнений Фредгольма:
Ziti “ £ni(ti) + Kijiti, sj)
j*1
• Zj(sj)dSj\
ij “ 1, 2,
(4.25)
где — результирующий KEO в точке ti осве-
щаемой поверхности S; помещения; £ru(4) — на-
чальный KEO незасвеченного изображения в той
рии развертки поверхно-
стей помещения, штрихо-
выми — границы зон изо-
бражений)
Рис. 4.46. Поля КЕО изо-
бражений неба (а), фаса-
да (б) и земли (в)
(штрихпунктирными линия-
ми показаны оси симмет-
же точке (прямая составляющая КЕО); JOj — ко-
эффициент отражений /-й отражающей поверхно-
сти; sj) — ядра системы, представляющие со-
бой отношение освещенности, создаваемой в точке
ti бесконечно малой отражающей площадкой dSj
поверхности Sj, к излучаемому этой площадкой
световому потоку; п — число отражающих повер-
хностей помещения, причем любая из них рассмат-
ривается как освещаемая (Si) и отражающая Sy,
— результирующий КЕО в точке Sj отражающей
поверхности Sj.
Поскольку освещаемая поверхность Si при-
надлежит множеству отражающих поверхностей
Глава 4. Архитектурное освещение 127
Рис. 4.47. Поля засвечива-
ния, порождаемые изобра-
6}
жениями неба (а), фаса-
да (б) и земли (в)
ется функцией всего поля прямой составляющей
КЕО в целом. Это существенно затрудняет разра-
ботку достаточно п(
стых и точных практических
Sj, то в системе, приведенной в работе [2], неизве-
стные функции £ i(6), принадлежащие множеству
£ j(sj), стоят также и под знаком интеграла.
Интегральные уравнения освещенности вы-
ражают принцип постоянства освещенности, кото-
рая согласно закону сохранения энергии устанав-
ливается в помещении в результате многократных
отражений света от его поверхностей. Решение
уравнения имеет следующий вид:
п
itti) “ Eni(tr) + S Ру Rijiti, Sj, '
j -1 ay
^*nj(sy)dSy*,
i,y-1,2, 3,...n, (4.26)
где Rij(ti, Sj, ) — резольвенты (разрешающие яд-
ра) системы, представляющие собой отношение
результирующей освещенности, создаваемой в
точке 6 элементарной площадкой dSj, к отражен-
ному ею начальному световому потоку, т.е. к вели-
чине J3; Е ту (sj) d Sj.
Резольвенты не зависят от начального распре-
деления КЕО и определяются только оптико-гео-
метрическими параметрами помещения. Поэтому
решение, приведенное в работе [2], является об-
щим, т.е. справедливым для любых распределений
£ту($>) в данном помещении. Выражение под знаком
методов расчета КЕО.
Резольвенты освещенности не выражаются в
элементарных функциях. Их численное представ-
ление очень громоздко и трудоемко. Поэтому в све-
тотехнических исследованиях пользуются прибли-
женными частными решениями системы работы
[2]. Для этого отражающие поверхности разбива-
ются на т конечных элементов A s, в пределах ко-
торых освещенность считается равномерной, на ос-
нове закона проекции телесного угла вычисляются
конечно-элементные ядра, интегрирование заме-
няется суммированием, и система работы [2] сво-
дится к системе алгебраических уравнений поряд-
ка тп. Ее решение методами Гаусса или последо-
вательных приближений дает значения £ /(б) толь-
ко для заданного распределения £ ш(6).
Рассчитанные таким образом поля засвечивания
£о|(6), порождаемые показанными на рис. 4.46 эле-
ментарными изображениями неба, фасада и земли
при коэффициенте отражения пола, равном 0,3,
стен — 0,5 и потолка — 0,7, приведены на
рис. 4.47.
Как видно на рисунке, поля засвечивания
имеют гладкое строение. Разрыв изолиний на ре-
брах помещения обусловлен лишь тем, что КЕО ор-
тогональных поверхностей являются разными ска-
лярными составляющий вектора’ КЕО. Распреде-
ление Ео в поле засвечивания задается главным
разом конфигурацией поля £ п и положением его
суммы есть отраженная составляющая КЕО £«(6)
максимумов. Максимумы £ о есть отражения мак-
в точке 6 поверхности Si. Таким образом, из работы
[2] следует, что отраженная составляющая КЕО в
ль
й точке помещения практически не зависит от
прямой составляющей КЕО в данной точке, а явля-
симумов £ п на противоположных и смежных по-
верхностях помещений. Это хорошо видно при
сравнении полей £ п и Е 0 неба и земли (рис. 4.46,
4.47,а,в).
128 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 4.48. Прямая (а) и
отраженная (б) составляю-
щие результирующего поля
КЕО в помещении (в)
Поля КЕО изображения фасада имеют более
сложное и изменчивое
ение. По мере удаления
здания изображение его фасада смещается на сте-
ны помещения. Совмещение максимумов £п на
стенах с обширными нулевыми зонами изображе-
ния на полу и потолке приводит к взаимокомпенса-
ционному снижению 5 о у окна и перемещению
максимумов £ о в глубину помещения (рис. 4.46,
4.47,6). Если значения £п на задней стенке поме-
щения достаточно велики, то на смежных с ней по-
границах зон. Величина разрывов зависит от степе-
ни диафрагмирования изображения светопроемом
и яркостных контрастов деталей внешней среды.
Поэтому на рис. 4.48,а,бнаиболее отчетливо виден
излом изолиний на границе изображения неба.
Изображения фасада и земли сливаются обычно в
верхностях возникает седловидно-экстремальная
структура поля £ о с ясно выраженным минимумом
€о (рис. 4.46, 4.47,б,в). Качественные зависимости
полей £ о довольно просты: значения £о тем боль-
ше, чем больше и £п/ на противоположных и
смежных поверхностях помещения; однако коли-
чественные выражения этих зависимостей весьма
сложны и изменчивы.
Изображения элементов внешней среды (см.
рис. 4.46) и порождаемые ими поля засвечивания
(см. рис. 4.47) в сумме составляют результирую-
щее поле КЕО в помещении (рис. 4.48,в). Качест-
венная картина распределения КЕО в этом поле за-
дается полным изображением внешней среды (рис.
4.48,а). В зонах чистых изображений поле КЕО
полного изображения совпадает с полями КЕО изо-
бражений неба, фасада и земли. Сложение элемен-
тарных полей КЕО в контурных зонах сглаживает
контрасты освещенности между размытыми изо-
бражениями яркостных деталей внешней среды, а
действие закона проекции телесного угла приводит
к образованию устойчивых максимумов вблизи ок-
на и к однообразному снижению КЕО по глубине
помещения. Поэтому общая градиентная структу-
ра поля КЕО полного изображения весьма близка к
строению поля диффузно-на правде иного излуча-
ющего светопроема.
Дискретная оптическая природа поля КЕО
проявляется в основном в разрывах градиента на
общий, менее освещенный фон со ела
.о.
выражен-
ной зональной структурой. Исключения бывают
при наличии снежного покрова и солнечного осве-
щения, когда яркость земли и (или) фасада может
превышать яркость неба. Наиболее резкий излом
изолиний наблюдается на границе изображения
солнца, представляющего собой косоугольную
проекциюсветопроема, т.е. размытое изображение
бесконечно удаленной светящей точки.
Поле
засвечивания
полного
из
ажения
внешней среды (см. рис. 4.48,6) является суммой
элементарных полей засвечивания (см. рис. 4.47).
Гладкое поле £ о не влияет на зональную структуру
результирующего поля КЕО, но заметно снижает
его градиент. Если в поле £п при относительной
ширине улицы 0,5—2,5 отношение £макс/ £минна
полу помещения достигает соответственно 120—
30, то в поле € оно составляет лишь 30—12. Отра-
женная составляющая КЕО в глубине помещения
может в 2— 15 раз превышать прямую составляю-
щую. Вклады прямой и отраженной составляющих
КЕО и тем более различных элементов внешней
среды в результирующий КЕО помещения опреде-
ляются конкретными оптико-геометрическими па-
раметрами среды и помещения и могут изменяться
в сколь угодно широких пределах.
Рассмотренные выше принципиальные зако-
номерности светораспределения в помещении с од-
ним светопроемом остаются справедливыми также
Глава 4. Архитектурное освещение 129
и для помещений с любым числом как угодно рас-
положенных светопроемов. В сложных системах
естественного освещения поля КЕО являются сум-
мой (наложением) засвеченных изображений
внешней среды, проецируемых на поверхности по-
мещения каждым светопроемом в отдельности. Та-
кие поля КЕО имеют очень сложную раздроблен-
ную зональную структуру, однако благодаря свой-
ству аддитивности изображений всегда могут быть
разложены на элементарные составляющие КЕО.
Псевдодиффузный характер общей градиент-
ной структуры полей КЕО маскирует их оптиче-
скую природу. Визуально различить на поверхно-
стях помещения детали размытого изображения
внешней среды можно только при контрастном сол-
нечном освещении. В условиях облачного неба не-
значительные переломы функции освещенности
трудно заметить даже при измерениях КЕО. Опти-
ческая природа полей освещенности была обнару-
жена не экспериментально, а в процессе разработ-
ки математической модели поля для ЭВМ. Именно
практическая потребность в компьютерных про-
граммах расчета КЕО заставила более глубоко за-
глянуть в сущность моделируемого явления.
Понимание поля КЕО как оптиче-
ского изображения не только дает на-
дежную геометрическую базу для его
математического описания, но и пред-
ставляет для решения светотехниче-
ских задач, по существу, готовый ме-
тодологический и терминологический
аппарат оптики, начертательной гео-
метрии и компьютерной графики. Вме-
сте с тем оптические представления
вынуждают в полной мере осознать
сложность проблемы создания доста-
точно точных и простых методов рас-
чета естественного освещения. Явля-
ясь, по существу, кинематографиче-
ским изображением городского пейза-
жа, поле КЕО в помещении так же
неповторимо и изменчиво, как непов-
торим и изменчив любой городской
пейзаж. Оптическая теория еще не на-
шла применения в практике расчетов
КЕО, однако уже продемонстрирован-
ные выше преимущества оптико-гео-
метрического подхода к объяснению и
описанию закономерностей светорасп-
ределения в помещениях дают осно-
вание утверждать, что эта теория сыг-
рает важную роль в дальнейшем раз-
витии строительной светотехники.
4.7. Источники искусст-
венного света
и осветительные приборы
Средства искусственного ос-
вещения — источники света и осве-
тительные приборы являются элемен-
тами архитектуры и выполняют раз-
нообразные функции. Во многих слу-
чаях свет этих источников заменяет
или дополняет естественный свет и со-
здает среду, отвечающую высоким тре-
бованиям эстетики и комфорта.
С доисторических времен человек использует
огонь, одно из великих своих открытий, как источ-
ник тепла и света. Античные источники рукотвор-
ного света — факелы, лучина, жировые и масля-
ные светильники — сохранились, по существу, до
XIX в.; в средние века к ним прибавилась свеча, в
XIX в. — керосиновый и газовый фонари, которые
для некоторой части населения земного шара со-
хранили свое значение и в наше время. Эти источ-
ники характеризуют длительный доэлектрический
период эволюции средств освещения.
Малая мощность этих источников, низкий ко-
эффициент использования при преобразовании
тепловой энергии в световую, примитивное уст-
ройство и однообразие излучаемого ими спектра
ограничивали их роль в архитектуре, в создании
комфортной среды. Однако стремление придать
художественно выразительную форму светцам и
плошкам, каганцам и лампадам, торшерам и фона-
рям, лампам и люстрам, освещавшим храмы и
дворцы, жилища и улицыi свидетельствует о вни-
мании древних мастеров, заказчиков и потребите-
лей к этим деталям быта. Потребность в улучшении
освещения интерьеров приводила к увеличению
числа сосудов для масла или подсвечников. Разме-
ры светильников все возрастали, для их изготовле-
ния применяли ценные материалы, они богато ор-
наментировались. В средневековых соборах Киев-
ской Руси и Западной Европы появились много-
ярусные светильники и люстры в виде грандиозных
венцов: при зажженных плошках или свечах они
создавали зрительное впечатление членения цент-
рального нефа на несколько частей по вертикали.
В последующие века подобные люстры стали
применять не только в культовых зданиях; им при-
давали формы, соответствующие архитектуре ин-
терьера. Известны высокохудожественные люстры
эпохи барокко, изысканные по
рме люстры эпо-
хи русского классицизма, в которых применялись
венецианское лепное стекло, граненый хрусталь,
цветное стекло, золоченые пластически вырази-
тельные детали. Концентрация огоньков свечей,
многократно умноженных бликами, отражением и
преломлением света в подвесках и арматуре люстр,
в сочетании с зеркальной и цветовой отделкой стен
130 Часть II. Архитектурная светология
и плафонов и с блистающими мозаичными полами
создавала впечатление необычайной нарядности,
праздничности интерьера, насыщенности его све-
том.
Большое внимание, которое уделяли архитек-
торы и мастера форме, материалу, декоративной
отделке светильников, хорошо найденная масш-
табность, цветовая гамма и разнообразие освети-
тельных приборов (подвески, бра, канделябры,
жирандоли) свидетельствуют о высокой культуре
проектирования интерьера, в значительной мере
утраченной ныне. Индивидуализированные све-
тильники прошлых эпох были предметом развитого
кустарного производства.
В XIX в. на смену свечам пришли керосино-
вые и газокалильные лампы, имеющие более высо-
кую световую отдачу. Творческие усилия специа-
листов были направлены на поиск формы новых
светильников, отвечающих условиям массового за-
водского изготовления, на сочетание дешевизны с
высоким художественным качеством изделий. На
рынке появляется большое разнообразие прибо-
ров — подвесных, настольных, настенных, разли-
чающихся между собой конструктивным устройст-
вом, размерами, формой, материалом, цветом, ху-
дожественной отделкой, стоимостью. Керосиновые
и газовые фонари с калильной сеткой стали осве-
щать улицы и площади городов.
Революционный скачок в технике освещения
произошел в конце XIX в. с созданием первых элек-
трических ламп. Приоритет в этой области принад-
лежит русским ученым. Начальной датой в исто-
рии развития электрических источников света сле-
дует считать 1802 г., когда В.В.Петров открыл яв-
ление электрической дуги, неправильно названной
впоследствии вольтовой. Дальнейшие принципи-
альные усовершенствования принадлежат
А.И.Шпаковскому, В.Н.Чиколеву (электромаг-
нитный регулятор длины дуги), А.Н.Лодыгину и
П.Н.Яблочкову. В 1872 г. Лодыгин впервые проде-
монстрировал в Петербурге созданную им лампу
накаливания, а в 1874 г. на Конногвардейской ул.
(ныне Суворовский пр.) загорелись первые улич-
ные фонари с этими лампами. Поразивший оче-
видцев своей яркостью свет излучал раскаленный
угольный стержень, заключенный в стеклянную
колбу, из которой кислород удалялся за счет сгора-
ния части угля при прохождении через него элект-
рического тока. Благодаря этому оставшаяся часть
стержня светила относительно долго. Лампа демон-
стрировалась в 1881 г. на Всемирной выставке в
Париже. Работая над улучшением лампы, Лоды-
гин, а за ним Эдисон, Ленгмюр и другие внесли ряд
изменений (вольфрамовая спираль, откачка возду-
ха из колбы, заполнение ее инертными газами и
т.д.), что улучшило ее характеристики. Поиск спо-
собов повышения эффективности ламп накалива-
ния продолжается и сегодня.
На первом этапе разработки источников элек-
трического света более широкую известность и рас-
пространение получила дуговая лампа-свеча, со-
зданная в 1876 г. П.Н.Яблочковым. Свет в ней из-
лучала электрическая дуга, горящая между двумя
параллельными угольными электродами, разде-
ленными между собой каолином и заключенными
в шарообразную колбу из молочного стекла. Сегод-
ня область применения дуговых ламп ограничена
специальными задачами, например, благодаря ма-
лым размерам светящего тела и относительно вы-
сокой интенсивности концентрированного излуче-
ния они используются в зенитных прожекторах,
создающих узкий и мощный пучок параллельных
лучей света. Ниже приведены значения световой
отдачи некоторых источников света, лм/Вт:
свеча .................................0,1
лампа керосиновая ....................0,25
лампа газокалильная ..................1,12
лампы накаливания нормальные . . . 8—19,5
лампы дуговые с угольными
электродами .........................4—39
лампы газоразрядные ............... 30—200
Лампы накаливания имеют ряд серьезных не-
достатков, главный из них — низкий световой КПД
(2—3%). Поиск более эффективных источников
привел к созданию принципиально иного типа
ламп, получивших название газоразрядных. В них
использован эффект свечения газа (ксенона, арго-
на, неона, гелия) или паров металла (ртути, натрия
и др.) при пропускании через них электрического
разряда.
Свечение паров ртути было описано еще
М. В. Л омоносовым. Первую ртутную лампу создал
русский изобретатель И.Репьев в 1879 г. В конце
XIX в. начали применять газосветные трубки с азо-
том и углекислотой, включая их в сеть высокого на-
пряжения. В 30-е годы нашего века появляются
ртутные лампы низкого и высокого давления и на-
триевые лампы низкого давления. В послевоенный
период созданы ксеноновые, металлогалогенные и
натриевые лампы высокого давления.
Пути развития источников света
всегда определялись стремлением осу-
ществить наиболее экономичное пре-
образование электрической энергии в
световую, получив при этом сравнимое
с естественным качество оптического
излучения. Экономичность или эффек-
тивность электрических ламп обычно
характеризуют величиной их световой
отдачи, лм/Вт, т.е. количеством лю-
менов , излучаемых лампой при по-
треблении энергии мощностью 1 Вт,
а также сроком ее службы.
Сегодня промышленный ассорти-
мент выпускаемых источников света
весьма разнообразен по диапазону
Глава 4. Архитектурное освещение 131
Таблица 4.30. Основные характеристики источников искусственного света,
применяемых в осветительных установках
кие — диапазон
мощностей, Вт
Световые и
экономичес-
кие:
световая
отдача,
лм/Вт
срок
службы, ч
Цветовые:
цветовая
температу-
ра, К
общий
9-19
(50-60)*
500-2000
(15000)
22-30
(50)
30-63
(75)
2000-3000 10000-
(10000) 15000
60-112
300-
20000
66-150
(180)
10000-
24000
70-200
(400)
2000—
18000
40-104
(130)
10000-
60000
2500-2700 3000-3400 3300-4500 2200-7000 1900-3000 Монохро- 2600-
матическое 6700
излучение,
100** 100** 40-52 55—93 20-85 Х = 589нм До 99
индекс цве-
топередачи
Условные обозначения: ЛН — лампы накаливания (нормальные, зеркальные, прожек-
торные) ; ГЛН — галогенные лампы накаливания; ДРЛ — дуговые ртутно-люминесцентные лампы;
МГЛ — металлогалогенные лампы; НЛВД — натриевые лампы высокого давления; НЛНД — натрие-
вые лампы низкого давления; ЛЛ — люминесцентные лампы (в том числе компактные ЛЛ).
Примечания: 1.В скобках указаны некоторые прогнозируемые характеристики на ближай-
шую перспективу. 2. Цветовая температура стандартных ИС: А — 2856 К (свет ЛН) ; В — 4870 К
(свет Солнца) ; С — 6770 К (свет облачного неба), см. гл. 6.
*Тело накала на основе полупроводников.
** Для тепловых ИС это условная величина.
мощностей и размеров колб, а также
светотехнических, цветовых и эконо-
мических характеристик. Это ставит
перед проектировщиками вопрос о ра-
циональном выборе типа ламп при
разработке осветительных установок
различного назначения и при решении
вопросов световой архитектуры ин-
терьера и города.
К основным характеристикам ис-
точников света относятся электриче-
ские (напряжение, мощность), геомет-
рические (размеры и форма колб), све-
товые (световой поток, световая отда-
ча, яркость), цветовые (спектральный
состав, цветность излучения, цветопе-
редача), экономические (стоимость,
срок службы).
В табл. 4.30, составленной по оте-
чественным и зарубежным материа-
лам, приведены основные показатели
источников света (ИС), применяемых
в осветительных установках общего
назначения в интерьере и наружных
пространствах.
По принципу преобразования
электрической энергии в световую все
источники света разделяются на два
класса: тепловые и газоразрядные.
Тепловые источники света. В теп-
ловых источниках свет излучает тело
накала, разогревающееся под воздей-
ствием проходящего через него элек-
трического тока до температуры свыше
1000 К, когда в его излучении кроме
тепловых (инфракрасных) лучей появ-
132 Часть 11. Архитектурная светология
ляются видимые длинноволновые лучи
спектра.
Закономерности теплового излуче-
ния обычно изучают на идеальной мо-
дели, называемой "абсолютно черным
телом"; это тело, поглощающее все па-
дающие на него излучения. Замкнутая
полость любого непрозрачного тела яв-
ляется черным телом, так как ее стен-
ки поглощают все собственные излу-
чения. Изменяя температуру внутрен-
них стенок полости и наблюдая при
этом ее излучение через маленькое от-
верстие, экспериментально установили
законы теплового излучения этого те-
ла.
Согласно этим законам при одной
и той же температуре черное тело из-
лучает больше любого другого (реаль-
ного) тела; оно имеет сплошной не-
прерывный спектр излучения; цвет-
ность излучения резко изменяется с
изменением температуры тела, при
этом происходит перемещение макси-
мума излучения по спектру и чрезвы-
чайно энергичное изменение величины
этого максимума. В пределах темпе-
ратур от 3750 до 7800 К максимум
излучения находится в области види-
мых излучений. При выходе темпера-
туры за эти пределы максимум излу-
чений соответственно перемещается в
инфракрасную или ультрафиолетовую
области спектра.
Чем большая доля излучений при-
ходится на видимую область спектра,
тем выше коэффициент полезного дей-
ствия (световой КПД) источника све-
та, выражаемый отношением светового
и лучистого потоков Ф / Фе. Если
повышать температуру излучателя, то
вначале происходит рост светового
КПД до максимума при Т = 6500 К
(примерно температура Солнца), а за-
тем его значение падает, так как мак-
симум излучения перемещается за
пределы видимого спектра. Макси-
мальное значение КПД 14% является
пределом экономичности для тепловых
источников света, а положение этого
максимума определяется, по-видимо-
му, приспособлением человеческого
глаза в процессе эволюции к излуче-
нию основного природного источника
света — Солнца.
Температура черного тела, изме-
ряемая по шкале Кельвина, определя-
ет цветности его излучения. Цветность
свечения реального тела, в том числе
тепловых источников света, может
быть охарактеризована так называе-
мой цветовой температурой Тцв, т.е.
температурой, при которой цвет-
ность излучения черного тела сов-
падает с цветностью излучения дан-
ного тела.
Цветовая температура влияет на
цвет объектов и на цветовую адапта-
цию наблюдателя, поэтому комфорт-
ность освещения во многом зависит от
правильного выбора Тцв. Однако цве-
товая температура не дает исчерпыва-
ющего представления о качестве цве-
топередачи ламп, зависящем от спек-
тров их излучения.
Разнообразие спектров источников
искусственного света обусловило необ-
ходимость введения и контроля спе-
циальной характеристики качества их
цветопередачи — общего индекса цве-
топередачи Ra (см. гл. 6).
Лампы накаливания являются ос-
новным типом класса тепловых источ-
ников света (рис. 4.49). Свет излучает
разогретая до температуры около
3000 К вольфрамовая спираль. Свето-
вая отдача, а следовательно и эконо-
мичность ламп накаливания весьма
малы, и существенное увеличение их
без принципиальных изменений кон-
струкции практически невозможно,
так как температура плавления воль-
фрама (3653 К) ставит в этом отно-
шении естественный предел. В диапа-
зоне величин световой отдачи (см.
табл. 4.30) более высокие значения
обеспечиваются за счет компактности
и утолщения спирали, улучшения со-
става заполняющих колбу инертных
газов, введения в них специальных до-
Глава 4, Архитектурное освещение 133
Рис. 4.49. Лампы накалива-
ния
а — вариации формы и факту-
ры колбы и мощности ламп;
б — трубчатые галогенные
лампы накаливания мощно-
стью 500,1000,1500 и 2000 Вт;
в — спектр излучения ламп
накаливания
бавок, напыления на внутреннюю по-
верхность колбы теплоотражающего
покрытия. Недостатком ламп является
и небольшой срок их службы, что вме-
сте с низкой световой отдачей повы-
шает эксплуатационные расходы.
Лампы накаливания имеют сплош-
ной (непрерывный) спектр излучения
с максимумом в желто-оранжевой об-
ласти видимого спектра, а на корот-
коволновую часть приходится незна-
чительная доля излучений. Поэтому
при освещении ими восприятие цвета
заметно отличается от дневного: ’’теп-
лые" (красные, оранжевые, коричне-
вые) цвета воспринимаются более яр-
кими, чем днем; ’’холодные" (зеленые,
синие, фиолетовые) — ослабляются,
жухнут; бледно-желтый цвет трудно
отличить от белого.
134 Часть IL Архитектурная светология
Путем применения светофильтров
и цветных колб, частично поглощаю-
щих оранжево-красное излучение, в
принципе можно повысить цветовую
температуру ламп накаливания с
2500—2700 до 3500—4000 К, но све-
товой поток при этом снизится на 30—
35%.
Лампы накаливания имеют ряд
преимуществ перед газоразрядными:
они значительно дешевле и экологи-
чески чище, просты в обслуживании,
включаются в сеть без дополнитель-
ных устройств, малочувствительны к
температуре окружающей среды, хо-
рошо работают в динамическом режи-
ме, имеют относительно небольшие
размеры и тело накала, отличаются
разнообразием модификаций, малыми
первоначальными затратами при обо-
рудовании осветительных установок,
высоким уровнем механизации произ-
водства. Хотя доля светового потока
ламп накаливания составляет сегодня
у нас лишь 30% (70% — газоразряд-
ные лампы), область их применения
все еще широка и во многих случаях
они не имеют равноценной замены.
Бытовые светильники, люстры и
встроенные светильники для обще-
ственных интерьеров, системы местно-
го освещения в помещениях, сцениче-
ское освещение, освещение витрин и
фасадов, световые табло и реклама,
иллюминационное и подводное осве-
щение — все это примеры использо-
вания ламп накаливания.
Основным типом ламп накалива-
ния являются лампы общего назначе-
ния (нормальные), выпускаемые в на-
шей стране в пределах шкалы мощ-
ностей от 15 до 1500 Вт на напряже-
ние 127 и 220 В (табл. 4.31).
Выпускается большое число типов
специальных ламп на стандартное на-
пряжение: зеркальные, цветные, про-
жекторные, галогенные, а также на
пониженное напряжение: местного ос-
вещения, сигнальные, транспортные,
Таблица 4.31. Параметры отечественных
ламп накаливания на напряжение 220 В
Лампы на-
каливания
Тип лампы
Све-
товой
по-
ток,
лм
Осе-
вая
сила
света
Срок
служ-
бы, ч
Общего наз-
начения :
В-ва- В220-15 105 - 1000
куумные В220-25 220 — 1000
Б-би- Б220-150 2100 - 1000
спираль-
ные
БК - БК220-40 460 - 1000
биспи- БК220-60 790 - 1000
раль- БК220-75 1020 - 1000
ные БК220-100 1450 - 1000
крипто-
новые
Г-га- Г220-200 2920 - 1000
зопол- Г220-300 4610 - 1000
ные Г220-500 8300 - 1000
Г220-750 13100 - 1000
Г220-1000 18600 - 1000
Г220-1500 29000 - 1000
Прожектор- ПЖ220-500 10500 - 160
ные ПЖ220-1000 21000 - 150
Зеркальные,
св етор ас-
предел ения ;
ЗК - ЗК220-40 - 530 1000
концент- ЗК220-60 - 890 1000
риро- ЗК220-100 - 1780 1000
ванного ЗК220-150 - 1540 1500
ЗК220-200 - 2090 1500
3K220-300 - 3190 1500
ЗК220-500 - 5550 1500
ЗК220-750 - 16500 1500
ЗК220-1000 - 22600 1500
ЗС- ЗС220-40 - 180 1100
сред- ЗС220-60 - 300 1100
него ЗС220-100 - 590 1100
3IU — ЗШ220-300 - 1100 1250
широко- ЗШ220-500 - 1980 1250
го 31П220-750 - 3190 1250
ЗШ220-1000 - 4950 1250
Галогенные КГ220-1000 22000 - 2000
КГ220-1500 33000 - 2000
КГ220-2000 44000 - 2000
КГ220-5000 110000 - 3000
КГ220-ШООО 220000 - 3000
КГ220-20000 440000 - 3000
Зеркальные КГ3220-75 - 500 1000
галогенные КГ3220-100 - 660 2000
КГ3220-150 - 1000 2000
Примечания: 1. Здесь и далее в табл.
4.32—4.35 световая отдача ламп определяется
как частное от деления светового потока на
мощность, лм/Вт. 2. Последняя цифра марки-
ровки типа лампы обозначает ее мощность, Вт.
Глава 4. Архитектурное освещение 135
для оптических систем, подводные и
др.
Зеркальные лампы имеют колбы
специально рассчитанной формы, час-
тично покрытые изнутри слоем сереб-
ра или алюминия. По существу, они
являются лампами-светильниками. В
зависимости от формы зеркала лампы
имеют концентрированное, среднее
или широкое распределение светового
потока. Существуют также подобные
им по устройству лампы с диффузно-
отражающим слоем, прессованные зер-
кальные лампы и лампы-фары.
Колба нормальных ламп или вы-
ходное отверстие зеркальных ламп мо-
гут выполняться из матированного,
молочного, рифленого или цветного
стекла; последняя модификация широ-
ко применяется в светомузыкальных и
информационно-рекламных установ-
ках.
Прожекторные лампы отличаются
от ламп общего назначения повышен-
ной мощностью, а также тем, что нить
накала располагается в одной плоско-
сти, образуя применительно к разме-
рам зеркала прожектора светящуюся
точку. Благодаря этому можно полу-
чить узкий пучок света, что необхо-
димо для освещения небольших объ-
ектов со значительного расстояния.
Галогенные лампы накаливания
(иногда их называют лампами с йод-
ным циклом), созданные в 1959 г., яв-
ляются новой ступенью в развитии
этого класса источников света. Гало-
генная лампа накаливания представ-
ляет собой трубку из кварцевого стек-
ла с вольфрамовой спиралью, укреп-
ленной по ее оси на поддерживающих
крючках. Колба заполняется аргоном,
ксеноном или криптоном с добавлени-
ем определенного количества паров
йода (или других галогенов, т.е. хи-
мических элементов главной подгруп-
пы VII группы периодической системы
Менделеева). Смысл этой добавки за-
ключается в том, что пары йода спо-
собствуют удлинению срока службы
нити накала и повышению ее темпе-
ратуры, а следовательно, и яркости,
т.е. "побелению" света и повышению
световой отдачи по сравнению с обыч-
ными лампами накаливания. Галоген-
ные лампы рациональны в большом
диапазоне мощностей и применяются,
например, в установках архитектурно-
го освещения, а их специальные ти-
пы — в проекционной и осветитель-
ной технике, в автомобилях и т.д.
Стремясь сохранить присущие
лампам накаливания преимущества,
зарубежные фирмы создали образцы
новой лампы с телом накала на основе
полупроводников. Световая отдача та-
кой лампы достигает 50—60 лм/Вт,
т.е. сравнима с характеристиками га-
зоразрядных ламп, что делает ее весь-
ма перспективной и конкурентоспособ-
ной.
Лампы накаливания, в том числе
галогенные, для местного освещения
выпускаются у нас мощностью 15—
500 Вт на напряжения 36, 24 и 12 В.
Малогабаритные светильники с вы-
сокоэффективными галогенными лам-
пами накаливания низкого напряже-
ния (ГЛН НН) находят все более ши-
рокое применение в освещении вит-
рин, музейных экспозиций, выставок,
рекламы, рабочих мест и интерьеров
общественных зданий за рубежом и в
России.
Газоразрядные источники света.
Класс газоразрядных источников света
более многолик, чем тепловых. Раз-
рядные лампы основаны на использо-
вании свойств газов или паров метал-
лов светиться в электрическом поле.
Каждому газу и металлу свойствен
свой цвет свечения, причем, как пра-
вило, в режиме низкого давления это
свечение имеет линейчатый спектр, а
в режиме высокого давления спектр
приближается к сплошному.
По ряду обстоятельств наиболее распростра-
ненным химическим элементом, с помощью кото-
рого создаются разрядные лампы, стала ртуть. Од-
нако первые лампы, в колбе которых использова-
лись пары ртути при низком давлении, применя-
136 Часть II. Архитектурная светология
лись не для освещения, а в фотохимии, физиотера-
пии и т.д., поскольку спектральные линии ртути
лежат в коротковолновой части видимого спектра и
за его пределами — в области ультрафиолета. Лам-
СЁ
екающего УФ-лучи. Для получения приемлемого
по цвету светового излучения нужно трансформи-
ровать УФ-излучение ртутного разряда в видимое,
более длинноволновое, например с помощью лю-
минофора, наносимого на внутреннюю поверх-
ность колбы из обычного стекла, иди другими спо-
собами, что и было осуществлено в люминесцент-
ных и других ртутных лампах.
Широкое применение ртути в га-
зоразрядных лампах при массовом их
выпуске создает серьезные проблемы
утилизации вышедших из строя ламп.
Поэтому в экологическом отношении
они существенно проигрывают лампам
накаливания. В ряде светотехнических
фирм созданы образцы подобных ламп
не на ртутной основе, экологически
безопасных и потому более перспек-
тивных.
Газоразрядные лампы в последние
десятилетия активно вытесняют теп-
ловые источники света, особенно в ус-
тановках наружного освещения и ос-
вещения интерьеров производственных
и общественных зданий, поскольку
они имеют в 5—15 раз более высокую
эффективность (световую отдачу и
срок службы), широкий диапазон мощ-
ностей и высокие единичные мощности
(до 100 кВт), а также разнообразные
спектры излучения. К числу недостат-
ков, присущих этому классу источни-
ков света, следует отнести более слож-
ное, чем у ламп накаливания, вклю-
чение их в сеть — через пускорегу-
лирующие аппараты (ПРА), потери
напряжения в ПРА до 20—30%, от-
носительно высокую (вместе с ПРА)
стоимость, неспособность работать в
динамическом режиме (за исключени-
ем некоторых типов), не всегда при-
емлемые спектральные характеристи-
ки. ПРА предназначены для создания
высокого напряжения в момент зажи-
гания лампы и для обеспечения ее ус-
тойчивого горения.
Газоразрядные лампы имеют разное рабочее
давление газа (паров металла) в колбе, называемой
разрядной трубкой или горелкой, и делятся по это-
му признаку на лампы низкого (0,1 —104 Па), вы-
сокого (ЗЮ4—106 Па) и сверхвысокого (более
106 Па) давления.
К лампам низкого давления отно-
сятся люминесцентные лампы и натри-
евые лампы низкого давления.
Люминесцентные лампы по ха-
рактеру электрического разряда делят-
ся на лампы дугового разряда с горя-
чими катодами и лампы тлеющего раз-
ряда с холодными катодами.
Люминесцентная лампа дугового
разряда представляет собой стеклян-
ную колбу в виде трубки с впаянными
на ее концах электродами. Стенки ее
изнутри покрыты люминофором. В
колбу вводится дозированная капелька
ртути, а для облегчения зажигания
лампы объем ее заполняется аргоном.
Форма трубки у ламп общего назна-
чения прямая, у ламп специального
назначения — изогнутая, фигурная,
иногда она подобна форме ламп нака-
ливания или небольших светящих па-
нелей.
Для включения люминесцентной лампы в сеть
существуют разные схемы пускорегулирующих
устройств, из них наиболее распространена стар-
терная схема. Стартер (пускатель) служит для ав-
томатического подогрева электродов лампы, необ-
ходимого для ее включения. Дроссель (балластное
сопротивление) необходим для стабилизации силы
тока в процессе горения лампы. Конденсаторы
нужны для снижения уровня радиопомех, создава-
емых лампой и пускателем.
При пропускании электрического тока через
лампу возникает дуговой разряд и происходят ис-
парение ртути и свечение ее паров. Это излучение
имеет линейчатый спектр с максимумом в невиди-
мой УФ-области на линии с длиной волны
254 мкм. Ультрафиолетовое излучение ртутного
разряда возбуждает свечение люминофора (эф-
фект фотолюминесценции). Каждому люминофо-
ру свойствен определенный спектр излучения,
обычно сплошного характера, имеющий некото-
рый максимум, в основном и определяющий цвето-
вой тон излучения лампы. Комбинируя состав лю-
S3 ЕЁ
цветности свет.
Цветопередача, обеспечиваемая
люминесцентными лампами, в целом
более благоприятна по сравнению с не-
Глава 4, Архитектурное освещение 137
Таблица 4.32. Параметры отечественных люминесцентных ламп
Мощ- ность, Вт Срок службы, ч Размеры, мм Световой поток, лм ЛХЕЦ ЛТБЦ
длина диаметр ЛД ЛДЦ ЛЕЦ
ЛТБ ЛБ ЛХБ
15 15000 451 27 820 820 800 700 600 — * —
20 12000 604 40 1100 1200 1020 1000 850 865
30 15000 908 27 2020 2180 1940 1800 1500 1400 —№
40 12000 1213 40 3100 3200 3000 2500 2200 2190 1930 1700
65 13000 1514 40 4650 4800 4400 4000 3160 3400 —
80 12000 1514 40 5200 5400 5040 4300 3800 —
Общий индекс цветопередачи Ra 53 57 65 73 92 85 93 88
2700 3500 4500 6500 6000 3900 5200 2700
Цветовая температура Тпи, К
которыми газоразрядными лампами,
так как энергия излучения люмино-
форов равномерно распределяется по
всему диапазону видимого спектра, а
не сосредоточена в нескольких спект-
ральных линиях или полосах, как у
большинства разрядных ламп.
Для стандартных ламп стремятся
создать цветности излучений, имити-
рующие те или иные фазы, состояния
естественного освещения. Основными
типами отечественных стандартных
ламп общего назначения являются ЛД
(дневные), ЛХБ (холодно-белые), ЛБ
(белые), ЛТБ (тепло-белые).
Спектральные характеристики
этих ламп (табл. 4.32) не вполне сов-
падают со спектральными характери-
стиками дневного света или абсолютно
черного тела соответствующей темпе-
ратуры, вследствие чего восприятие
некоторых цветов при освещении лам-
пами указанных типов существенно
отличается от цветопередачи при днев-
ном освещении. Сказываются недоста-
ток излучения в красной области спек-
тра и наличие голубых и зеленых ли-
ний ртутного разряда, равно как и из-
быточное излучение в желтой области
спектра, приводящее к тому, что стан-
дартные люминесцентные лампы обес-
печивают лишь удовлетворительную,
но не высококачественную цветопере-
дачу (Ra = 62—70).
Для удовлетворения повышенных
требований к восприятию цвета (в по-
лиграфии, музеях, домах моды, при
контроле изделий по цвету и т.п.) вы-
пускаются люминесцентные лампы
ЛДЦ с улучшенной цветопередачей
(Ra = 90), отражаемой в маркировке
отечественных ламп введением буквы
" Ц", а за рубежом — слов "делюкс"
(Ra до 85), **суперделюкс", "экстраде-
люкс" (Ra 85). Как правило, улуч-
шение качества излучения по спектру
в газоразрядных лампах приводит к
снижению их световой отдачи.
Перспективны трехполосные лю-
минесцентные лампы (в их спектре
три узких полосы в красной, зеленой
и синей областях, отвечающих макси-
мумам цветовой чувствительности
колбочек глаза и дающих при адди-
тивном смешении белый свет), имею-
щие больший световой поток и высо-
кое значение Ra.
Для решения особых зрительных
задач выпускают серии ламп с особой
маркировкой: например лампы ЛЕ (ес-
тественного света) и ЛЕЦ, свет кото-
рых благоприятен для цветопередачи
лица человека; они применяются для
освещения интерьеров общественных
зданий и выявления дефектов при
оценке белых и цветных тканей; лам-
пы Л ХЕ и ЛХЕЦ используются для
больниц; лампы ЛДЦУФ (Тцв в
= 6500 К и 7?а = 90), в световом по-
138 Часть II. Архитектурная светология
Таблица 4.33. Параметры компактных люминесцентных ламп (КЛЛ)
Тип лампы Световой поток, лм Цветность Размеры: длина Z, диаметр D, мм Заменяет ЛН мощ- ностью, Вт
КЛ 7/ТБЦ 400 Тепло-белая (Г1ТО = = 2700 К, Я =80-85) 135x28 40
КП 9/ТБЦ 600 То же 167x28 60
КЛ 11/ТБЦ 900 235x28 75
КЛ 7/С 100 Синяя 235x28 1
КЛ 7/3 500 Зеленая 235x28
КЛ 7/К 300 Красная 235x28 !
КЛ 9/С 170 Синяя 235x28
КЛ 9/3 650 Зеленая 235x28 —
КЛ 9/К 400 Красная 235x28 —
КЛ 11/С 250 Синяя 235x28
КЛ 11/3 1000 Зеленая 235x28
КЛ 11/К 500 Красная 235x28 ч
КЛ 18/ТБЦ 1250 Тепло-белая 225x38 100
КЛ 24/ТБЦ 1800 То же 320x38 150
КЛ 36/ТБЦ 2900 415x38 200
АКЛ 7/ТБЦ 360 222x50 40
АКЛ 9/ТБЦ 500 252x50 60
АКЛ 11/ТБЦ 800 322x50 40
КЛЧ 10/ТБЦ 600 95x80 60
КЛЧ 13/ТБЦ 900 155x28 75
КЛЧ 18/ТБЦ 1200 1 9 175x28 100
Примечания: 1. Срок службы КЛЛ — 5000 ч. 2. Цифры в маркировке типа ламп показывают
их мощность, Вт.
токе которых содержится повышенная
доля УФ- и коротковолновых видимых
излучений, применяются в текстиль-
ной и швейной промышленности, а лам-
пы ЛТБЦ — в жилых помещениях.
В ряде случаев используются лю-
минесцентные лампы специального на-
значения: малогабаритные или ком-
пактные КЛЛ (мощностью 4—18 Вт)
для местного освещения и для замены
ламп накаливания в осветительных
приборах (табл. 4.33, рис. 4.50), по-
лучающие все более широкое распро-
странение; фигурные (W- и U-образ-
ные, кольцевые) — для освещения
жилых, общественных и транспортных
помещений; рефлекторные — для про-
изводственных помещений, витрин и
устройства световых карнизов; высо-
коинтенсивные (150—220 Вт) — для
промышленного и сельскохозяйствен-
ного освещения; амальгамные — для
работы при повышенных температурах
окружающей среды; цветные (красные
ЛК, зеленые ЛЗ, желтые ЛЖ, голубые
ЛГ, розовые ЛР) — для декоративного
освещения и световой рекламы, глав-
ным образом в витринах и внутри по-
мещений. В этом ряду компактные лю-
минесцентные лампы наиболее эффек-
тивны. Они соединили в себе преиму-
щества ламп накаливания (небольшие
габариты, стандартный цоколь) и лю-
минесцентных ламп (хорошая цвето-
передача, высокие световая отдача и
срок службы).
Специальные люминесцентные лампы слу-
жат источниками ультрафиолетового излучения:
ЛФ — в теплицах; эритемные — в фотариях и как
дополнительный источник ультрафиолета в уста-
новках общего освещения помещений в районах
Крайнего Севера; лампы "черного света" — для об-
лучения люминесцирующих покрытий и в различ-
ных технологиях. В эритемных лампах, при облу-
чении которыми на коже человека появляется за-
гар (эритема), подобный солнечному, применяется
специальный люминофор и увиолевое стекло, про-
пускающее УФ-лучи в диапазоне длин волн от 280
до 440 мкм. Бактерицидные лампы не являются по
существу люминесцентными лампами, так как не
имеют люминофора. По устройству они не отлича-
ются от эритемных, но их стекло пропускает корот-
коволновое УФ-излучение (254 мкм), способное
Глава 4. Архитектурное освещение 139
4
нении с лампой накалива-
ния; в — типа КЛЧ 10,13,
18 Вт; г — типа АКЛ 7, 9,
11 Вт
Рис. 4.50. Компактные лю-
минесцентные лампы
(КЛЛ)
а — типа КЛ 7, 9,11 Вт; б —
фирмы "Prolite*, 15 Вт в срав-
убивать бактерии. Поэтому они применяются для
стерилизации воздуха, воды, продуктов питания в
больницах, холодильниках, складах, в кухонном
оборудовании.
К группе газоразрядных ламп низкого давле-
ния относятся и люминесцентные лампы тлеющего
разряда с холодными катодами. Лампы включают-
ся в сеть последовательно через трансформатор,
имеющий напряжение в несколько тысяч вольт,
что представляет повышенную опасность при их
эксплуатации. Поэтому для осветительных целей
они у нас не используются, а применяются лишь в
наружной световой рекламе и называются газо-
светными. В них используется непосредственное
свечение газа в электрическом разряде: неон излу-
чает насыщенный оранжево-красный свет, ар-
гон — голубовато-белый. Другие цвета излучения
получаются за счет применения цветного стекла и
смесей газов друг с другом и со ртутью. В последнем
случае на стенки трубки наносится люминофор и
лампа работает как люминесцентная.
Трубка диаметром 10—18 мм может иметь
значительную длину и принимать любую криволи-
нейную форму. Яркость газосветных ламп отечест-
венного производства в зависимости от цвета излу-
чения находится в пределах 3--3500 кд/м2, срок
службы ламп составляет 6—8 тыс.ч. Зарубежные
фирмы (Япония, США, Чехия и Словакия) выпу-
скают газосветные лампы с десятками цветовых от-
тенков и более высокими характеристиками.
С момента создания первых лю-
минесцентных ламп в 30-х г., в раз-
работке которых ведущая роль при-
надлежала С. И. Вавилову, не прекра-
щается их совершенствование. Основ-
ной тенденцией сегодня является
производство энергоэкономичных ламп
с электронными высокочастотными
ПРА. Зарубежными фирмами достиг-
нуты максимально высокие качество
цветопередачи люминесцентных ламп
(Ла = 99), а также значения световой
отдачи (104 лм/ Вт) и срока службы
(до 60 тыс.ч). В перспективе ожида-
ется создание ламп со световой отда-
чей до 130 лм/Вт.
Кроме указанных выше досто-
инств, присущих всему классу газо-
разрядных ламп, люминесцентные
лампы обладают малой яркостью и
низкой температурой поверхности кол-
оы, что способствует широкому рас-
пространению светящих поверхностей
(потолки, панели, полосы, искусствен-
ные окна) в интерьере, а также рож-
дению новых стилистических приемов
его светопространственной организа-
ции. Люминесцентные лампы имеют
относительно низкую себестоимость,
связанную с высокой степенью меха-
140 Часть II. Архитектурная светология
Таблица 4.34. Параметры ламп ДРЛ
Тип лампы
Световой
поток, лм
Срок службы,
тыс. ч
ДРЛ 80 3400 10
ДРЛ 125 6000 10
ДРЛ 250 13000 12
ДРЛ 400 23000 15
ДРЛ 700 40000 15
ДРЛ 1000 57000 15
ДРЛ 2000 120000 15
Примечания: 1. Выпускаются лампы
двух модификаций: с ’’красным отношением”
6 и 10%; для первой Ra х 52. 2. В маркировке
типов ламп цифра обозначает ее мощность, Вт.
низации, простотой конструкции, до-
ступностью сырья и материалов.
Вместе с тем у них есть и суще-
ственные недостатки — малая единич-
ная мощность при больших габаритах,
с чем связаны трудности перераспре-
деления и концентрации их светового
потока в пространстве при освещении
высоких помещений, ненадежная ра-
бота при низких температурах окру-
жающей среды, что делает их мало-
пригодными для наружного освещения,
существенное снижение светового по-
тока к концу срока службы ламп,
пульсация светового потока, приводя-
щая в определенных случаях к появ-
лению стробоскопического эффекта
при наблюдении движущихся объектов
(плавное движение объекта восприни-
мается как прерывистое и может быть
причиной повышения травматизма).
Группа ртутных ламп высокого и
сверхвысокого давления является са-
мой распространенной и многочислен-
ной среди газоразрядных источников
света. Наиболее широкое применение
в настоящее время получили дуговые
ртутно-люминесцентные лампы
(ДРЛ) высокого давления с исправлен-
ной цветностью (рис. IX, табл. 4.34).
Электрический разряд происходит в
ртутной горелке (трубка из кварцевого
стекла, пропускающего УФ-лучи), по-
мещенной во внешнюю колбу эллип-
соидной формы из тугоплавкого стек-
ла, покрытую изнутри люминофором.
УФ-излучение ртутного разряда, со-
ставляющее до 40% светового потока
горелки, преобразуется люминофором
в недостающее излучение в красной
части спектра, в результате чего улуч-
шаются спектральные характеристики
лампы и цветопередача становится
вполне удовлетворительной.
Лампы ДРЛ применяют для на-
ружного освещения и освещения про-
изводственных помещений с потолка-
ми выше 3—5 м, не требующих вы-
сокого качества цветопередачи.
При отсутствии люминофора эти лампы излу-
чают свет, сильно искажающий цвет предметов,
особенно человеческой кожи, что объясняется не-
достатком оранжево-красных лучей в спектре из-
лучения ртути. Такие лампы применяются для де-
коративного освещения зелени. Существуют ртут-
ные лампы высокого давления в простейшем ис-
полнении — в виде трубки из кварцевого стекла без
внешней колбы — марки ДРТ (дуговая ртутная
трубчатая). Их применяют в физиотерапии в каче-
стве мощного источника ультрафиолета, а также в
декоративном освещении садов и парков, для облу-
чения светящихся красок (в театре, цирке, живо-
писи) .
Цветопередача ламп ДРЛ по мере
их совершенствования улучшается.
Выпускаются лампы ДРЛ ’’делюкс",
имеющие тепло-белый свет, Тц& =
3500 К и 7?а ~ 52, которые пригодны
для освещения интерьеров обществен-
ных зданий.
Наружная колба защищает горел-
ку от воздействия внешней среды, по-
этому лампы ДРЛ могут работать в
широком диапазоне температур окру-
жающего воздуха. Существенный не-
достаток этих ламп, кроме низкого ка-
чества цветопередачи, — большая
глубина пульсаций светового потока,
что сопровождается соответствующими
стробоскопическими явлениями. Для
исключения этого недостатка разрабо-
таны трехфазные лампы ДРЛТ. Про-
цесс разгорания лампы занимает не-
сколько минут, а повторное ее вклю-
чение возможно только после остыва-
Глава 4. Архитектурное освещение 141
Таблица 4.35. Параметры ртутных ламп
сверхвысокого давления
Тип лампы Световой поток, лм Срок службы, ч
СВД 120 4200 250
ДРШ 100 2000 100
ДРШ 250 12500 500
ДРШ 500М 22500 600
ДРШ 1000 53000 100
Тип лампы
При мечание. Лампы ДРШ работают от
постоянного тока.
ния кварцевой горелки, что требует
10—15 мин.
Относительно большие размеры
светящей колбы лампы ДРЛ затруд-
няют концентрацию светового потока
при применении ее в прожекторах.
Эта задача решается путем использо-
вания зеркальных (рефлекторных)
ламп ДРЛ, применяемых для внутрен-
него и уличного освещения без спе-
циальной оптической арматуры.
В определенных случаях целесообразно при-
менение ламп смешанного света, представляющих
собой комбинацию ртутной лампы высокого давле-
ния и лампы накаливания. Ртутно-кварцевая го-
релка и вольфрамовая спираль заключены, как и в
лампе ДРЛ, в общую колбу. Спираль служит бал-
ластным сопротивлением для ртутной лампы и до-
полнительным источником излучения в красной
части спектра, что вместе с люминофором улучша-
ет цветопередачу. Световая отдача ртутно-вольф-
рамовых ламп 26—28 лм/Вт, срок службы 3—
5 тыс.ч, Тцв“ 3500 К и Ra - 52. Лампа (диапазон
мощностей 100—500 Вт) включается непосредст-
венно в сеть и зажигается сразу, поэтому она с ус-
пехом может заменить лампы накаливания в жи-
лых и общественных зданиях, а также в городских
пространствах. Если внешняя колба выполняется
из увиолевого стекла, то лампа служит одновре-
менно источником света и эритемного УФ-излуче-
ния, т.е. ее свет по своему действию близок к сол-
нечному. В нашей стране в настоящее время она не
выпускается.
Заслуживают упоминания и ртутные лампы
сверхвысокого давления (табл. 4.35) в виде шаро-
образной или трубчатой колбы из кварцевого стек-
ла. Небольшие размеры и высокая яркость ламп
ДРШ (дуговые ртутные шаровые) делают их удоб-
ными для использования в прожекторах и проек-
ционных приборах концентрированного света.
Лампы излучают голубоватый свет, спектр излуче-
ния — лцнейчатый с непрерывным фоном. При их
Таблица 4.36. Параметры
металлогалогенных ламп общего назначения
Свето - Срок
вой службы,
поток, ч
лм
ДРИ 250 18700
ДРИ 400 34000
ДРИ 700 59500
ДРИЗ 700* 45000
ДРИЗ 700-1** 38000
ДРИ 250-5 19000
ДРИ 400-5 35000
ДРИ 700-5 60000
ДРИ 1000-5 90000
ДРИ 2000-6 200000
ДРИ 3500-6 350000
3000 5500 ±500
6000
5000
3000
3000
10000 4200±400...600
10000
9000
9000
2000
1500
* Зеркальная лампа-светильник.
** Зеркальная лампа концентрированного
светораспределения, Iq = 250 ккд.
Примечания:!. Ra всех ламп = 55—60.
2. Первая цифра маркировки типа лампы пока-
зывает ее мощность, Вт.
эксплуатации требуется соблюдать меры предосто-
рожности для защиты людей от интенсивного УФ-
излучения (с длиной волны более 280 мкм) и от
возможного разрыва колбы при перегреве.
Поиск более совершенных способов
преобразования электрической энергии
в световую привел к созданию метал-
логалогенных ламп (МГЛ), которые
открыли новую страницу в развитии
газоразрядных источников света. По
своему устройству эти лампы анало-
гичны лампам ДРЛ, но имеют перед
ними ряд преимуществ. У нас они вы-
пускаются под маркой ДРИ (дуговые
ртутные с излучающими добавками,
табл. 4.36). Перспективы их исполь-
зования определяются исключительно
широкими возможностями варьирова-
ния спектрального распределения из-
лучения от практически однородного
до непрерывного при высоком КПД и
высокой удельной мощности.
В разрядную горелку МГЛ кроме
ртути и аргона, как и в ртутных лам-
пах высокого давления, вводятся в
строго дозированных количествах сме-
си галогенидов (йодидов) галлия, на-
142 Часть II. Архитектурная светология
трия, индия, олова, лития, редкозе-
мельных (диспрозий, гольмий, тулий)
и других элементов в виде легко ис-
паряющихся солей. После получения
электрического разряда, когда в горел-
ке достигается рабочая температура,
галогениды металлов частично перехо-
дят в парообразное состояние, и атомы
металлов излучают характерные для
них спектры. Подобрав определенную
комбинацию наполителей, можно по-
лучить практически любой спектр из-
лучения, в том числе удовлетворяю-
щий самым высоким требованиям к
цветовосприятию.
Внешняя колба стандартных МГЛ
имеет эллипсоидную или цилиндриче-
скую форму и изготовляется из про-
зрачного или покрытого светорассеи-
вающим слоем стекла (рис. X). Для
цветного телевидения выпускаются
МГЛ с колбой шаровой формы.
Металлогалогенные лампы призна-
ны сегодня наилучшими для случаев,
когда необходимо обеспечить хорошую
цветопередачу при высокой освещен-
ности (1000—2000 лк), например, для
цветных кино- и телесъемок на ста-
дионах и в спортивных залах (при пе-
реходе от естественного к искусствен-
ному освещению не изменяются цве-
товые оттенки изображения), в местах
скопления народа (площади, выставоч-
ные и торговые залы) или по требо-
ваниям технологии (красильные и
ткацкие цеха, типографии).
Пока еще МГЛ имеют высокую
стоимость и ряд особенностей, затруд-
няющих их изготовление и эксплуа-
тацию, в частности, существуют тех-
нологические трудности с выпуском
ламп пониженной мощности (35—
150 Вт). Но они считаются одними из
самых перспективных источников све-
та, призванных заменить лампы ДРЛ
и другие, поэтому активно ведутся ра-
боты по их совершенствованию.
В нашей стране массовый выпуск
ламп ДРИ был освоен перед Олим-
пийскими играми 1980 г. для освеще-
Таблица 4.37. Параметры натриевых ламп
Тип лампы Свето- вой по- ток, лм Срок службы, ч Цветовые ха- рактеристики
2000
2000
Монохромати-
ческое излуче-
ние, Х=589 нм
Гцв^гюо к,
с*
Низкого дав-
ления:
ДНаО 85 6800
ДНаО 140 9800
Высокого
давления:
ДНаТ 250 25000
ДНаТ 400 47000
10000
15000
При мечание. Цифры в маркировке
типа лампы обозначают ее мощность, Вт.
ния крупных спортсооружений —
Большой спортивной арены в Лужни-
ках и стадиона "Динамо", крытого ста-
диона спорткомплекса "Олимпийский"
в Москве и др.
В некоторых случаях с МГЛ ус-
пешно конкурируют натриевые лампы,
которые в настоящее время более эф-
фективны по световым характеристи-
кам, но имеют низкое качество цве-
топередачи (табл. 4.37).
По своему устройству и принципу
действия натриевые лампы во многом
близки к ртутным лампам — элект-
рический разряд в парах натрия вы-
зывает излучение характерного жел-
того цвета. Лампы малочувствительны
к температуре окружающего воздуха,
имеют значительные пульсации свето-
вого потока и 5—15-минутный период
разгорания. Повторное зажигание воз-
можно лишь после остывания горелки.
Существуют натриевые лампы низкого
и высокого давления.
Натриевые лампы низкого давле-
ния (НЛ НД) имеют линейную или
U-образную разрядную трубку из спе-
циального устойчивого к воздействию
агрессивных паров натрия стекла, по-
мещенную во внешнюю вакуумную
теплоизолирующую колбу-рубашку
цилиндрической формы (рис. XI). Для
облегчения получения электрического
Глава 4. Архитектурное освещение 143
разряда в горелку вместе с парами на-
трия вводят смесь неона и аргона.
Натриевые лампы низкого давле-
ния имеют неудовлетворительную цве-
топередачу, так как излучают моно-
хроматический желто-оранжевый свет
с длиной волны 589 мкм. Если учесть,
что глаз наиболее чувствителен к из-
лучениям в этой области, то понятно,
что световая отдача ламп очень высо-
ка — около 200 лм/Вт, а в экспери-
ментальных образцах — до 300—
400 лм/Вт, т.е. КПД лампы достигает
50—60%. Свет этих ламп повышает
видимость и различимость объектов
при низких уровнях освещенности, а
также в тумане, поэтому они приме-
няются в случаях, где цветопередача
не имеет значения: в установках ос-
вещения загородных магистралей,
транспортных перекрестков и тунне-
лей, складов, товарных станций, про-
мышленных сооружений, а также для
декоративного освещения объектов,
позолоченных или окрашенных в жел-
то-оранжевые цвета.
Натриевые лампы высокого дав-
ления (НЛ ВД) содержат смесь паров
натрия и ртути с ксеноном, заключен-
ную в горелке из химически и тер-
мически стойкого светопрозрачного
материала (поликор или лейкосап-
фир). Наружная колба лампы имеет
цилиндрическую или эллиптическую
форму (реже — линейную) из про-
зрачного или светорассеивающего
стекла (рис. XII). Спектр излучения
ламп — сплошной, с максимумом в
желто-оранжевой области (560—
610 мкм). Свет этих ламп имеет при-
ятный золотисто-белый оттенок, цвето-
передача удовлетворительная (в неко-
торых экспериментальных образцах —
хорошая), поэтому область применения
этих ламп шире, чем НЛ НД.
Несмотря на то, что цена НЛ ВД
в 7—10 раз превышает цену ламп
ДРЛ, их применение дает заметную
экономию капитальных и эксплуата-
ционных затрат, поэтому они все бо-
Таблица 4.38. Параметры ксеноновых
ламп сверхвысокого давления
Тип лампы
Световой
поток, лм
Срок
службы.
ч
Трубчатые:
ДКсТБ 2000
ДКсТ 5000
ДКсТ 10000
ДКсТ 20000
ДКсТ 50000
Шаровые короткодуго-
вые:
ДКсШ 200
ДКсШ 300
ДКсШ 500
ДКсШ 1000
ДКсШ 2000
ДКсШ 3000
ДКсШРБ 5000
ДКсЭл 1000
40500 500
97600 300
250000 800
694000 800
2230000 500
3000
6000
12000
30000
65000
110000
200000
35000
500
750
400
750
1000
1250
500
1000
Примечания:!. Все лампы имеют
Т™ = 6100-6300 К, Ra = 95-98. 2. Мощность
лам указана в маркировке их типа. 3. Все ша-
ровые лампы работают от постоянного тока.
лее вытесняют другие типы источни-
ков света, особенно в установках улич-
ного освещения. Например, в Нью-
Йорке уже в 1983 г. 90% светильни-
ков в установках наружного освеще-
ния были оборудованы НЛ ВД.
Применяются НЛ ВД и для осве-
щения пешеходных дорог и площадей,
спортивных и транспортных сооруже-
ний, стройплощадок, складов, высоко-
пролетных производственных помеще-
ний, некоторых монументов, памятни-
ков архитектуры и крупных обще-
ственных зданий, иногда в сочетании
с другими источниками (МГЛ, ДРЛ,
ГЛН). По мере совершенствования НЛ
ВД, улучшения их цветовых характе-
ристик, освоения производства ламп
малой мощности и снижения стоимо-
сти они будут все более широко при-
меняться для освещения интерьеров
производственных и общественных
зданий.
В группу газоразрядных источни-
ков света Сверхвысокого давления вхо-
дят ксеноновые лампы (табл. 4.38).
144 Часть II. Архитектурная светология
Они представляют собой разрядную
колбу в виде трубки или шара из
кварцевого стекла, заполненную ксе-
ноном. Электрический разряд в этом
газе характеризуется высокой ярко-
стью и непрерывным спектром излу-
чения, близким к солнечному и обес-
печивающим высококачественную цве-
топередачу. Поэтому шаровые ксено-
новые лампы небольших размеров и
мощности (75—2000 Вт) применяются
в основном в проекционных приборах
с цветным изображением.
Мощные лампы (от 5 до 100 кВт),
способные работать при низких тем-
пературах, используются в тех случа-
ях, когда на обширной территории
нужно создать небольшую освещен-
ность (открытые карьеры, строитель-
ные площадки, сортировочные стан-
ции) или обеспечить хорошее цвето-
воспроизведение (полихромные архи-
тектурные ансамбли, выставки). Их
устанавливают обычно на большой вы-
соте, чтобы избежать ослепления. В
темноте свет ксеноновых ламп кажется
холодно-белым, зрительно '’разбелива-
ющим” цвет предметов.
Ксеноновые лампы имеют относи-
тельно невысокие световые характери-
стики, требуют сложной системы за-
жигания, а для некоторых типов и ох-
лаждения, поэтому на практике они
вытесняются более эффективными
МГЛ или НЛВД.
Принципиально иной способ преобразования
электрической энергии в световую используется в
электролюминесцентных панелях ОЛП), пред-
ставляющих собой плоский конденсатор с прозрач-
ными токопроводящими обкладками и слоем лю-
минофора между ними, который включается в сеть
без дополнительного балласта. Панели могут иметь
различную форму и размеры и выполняться на
твердой (стекло, керамика) или гибкой (пленка,
фольга) основе. В последнем случае они могут на-
клеиваться на криволинейные поверхности, что да -
ствием электрического поля люминесцирующий
слой светится. Цветность и яркость свечения зави-
сят от состава люминофора, напряжения и частоты
колебаний тока.
Отечественная промышленность выпускает
ЭЛП зеленого, голубого, желтого и красного цве-
тов. Их световая отдача достигает 12 лм/Вт (теоре-
тически — 100 лм/Вт), срок службы — 15 тыс.ч,
яркость свечения при стандартном напряжении
220 В и частоте 50 Гц составляет 1 —15 кд/м2, при
частоте 1000 Гц — 17—250 кд/м2. Максимальной
яркостью обладают зеленые панели, минималь-
ной — красные. Стоимость ЭЛП достаточно высо-
ка, поэтому они применяются лишь в некоторых
установках световой информации и рекламы. В
экспериментальном порядке в США еще в 50-е го-
ды была создана жилая "комната будущего", в ко-
торой потолок и верхняя часть стен были облицова-
ны ЭЛП. Образовалась большая светящая поверх-
ность невысокой яркости, создающая равномер-
ное, мягкое освещение и обеспечивающая высокий
световой комфорт, как в пасмурный день под от-
крытым небом.
Нетрадиционным, но уже получившим экспе-
риментальное применение в архитектурном осве-
щении городов источником света является лазер,
который в будущем может играть более активную
роль в формировании световой среды и создании
иллюзорных эффектов в связи с развитием лазер-
ной голографии и передачей информации с по-
мощью лазерного луча.
Источники света в осветительных
установках применяются, как правило,
в комплекте со светотехнической ар-
матурой, предназначенной для кон-
центрации и перераспределения свето-
вого потока, изменения спектрального
состава света, защиты глаз от чрез-
мерной яркости лампы, предохранения
ее от воздействия среды и механиче-
ских повреждений, крепления и под-
ключения к сети. Этот комплект на-
зывают световым прибором.
Световые приборы — основное
техническое средство, обеспечивающее
создание требуемых условий искусст-
венного освещения и световой сигна-
лизации во всех сферах народного хо-
зяйства и быта людей. Эффективность
использования электроэнергии для ос-
вещения в значительной степени оп-
ределяется номенклатурой и парамет-
рами световых приборов, которые яв-
ляются не только необходимыми фун-
кциональными, но и важными
архитектурными и декоративными
элементами интерьера и города.
Классификация световых приборов
осуществляется по многим признакам.
К главным из них относятся основная
Глава 4. Архитектурное освещение 145
Рис. 4.51. Классификация
осветительных приборов
по основному назначению
светотехническая функция, характер
светораспределения, условия эксплуа-
тации и основное назначение
(рис. 4.51).
По основной функции световые
приборы разделены на осветительные
146 Часть IL Архитектурная светология
и светосигнальные. Для архитектора
больший интерес представляют осве-
тительные приборы, которые по харак-
теру светораспределения подразделя-
ются на светильники (приборы ближ-
него действия — до 15—30 м) и про-
жекторы (приборы дальнего действия),
по условиям эксплуатации — на при-
боры для помещений, открытых про-
странств и экстремальных сред (под
водой, в космосе), а по основному на-
значению — на группы, отличающи-
еся своим дизайном, конструктивным
исполнением, мощностью, светорасп-
ределением и т.д.
Светораспределение для прожекто-
ров и светильников общего освещения
описывается кривыми силы света и мо-
жет быть симметричным и несиммет-
ричным, ограниченным и неограничен-
ным, узким и широким. Для того что-
бы сравнить разные по мощности, чис-
лу и типу ламп осветительные
приборы, кривые силы света для них
странств изготовляют влагозащищен-
ные и пылезащищенные светильники
или прожекторы. Во взрывоопасной
среде применяются осветительные при-
боры в соответствующем конструктив-
ном исполнении, в частности, свето-
воды.
Светильники классифицируют так-
же по способу их крепления, хотя ча-
сто их можно устанавливать по-раз-
ному и они могут быть стационарными
или переносными. В интерьере разли-
чают светильники потолочные, подвес-
ные, настенные, напольные, настоль-
ные, встроенные, в открытых про-
странствах — подвесные, на опорах
(консольные или венчающие), настен-
ные, встроенные.
Нередко светильники объединяют-
ся в различные группы, подчиненные
архитектурному решению или в зна-
чительной мере его определяющие.
Например, в интерьерах общественных
и производственных зданий широкое
ят обычно для условной лампы со
распространение получили встроенные
световым потоком, равным 1000 лм.
осветительные установки в виде све-
Значение силы света приборов с кон-
тящих
карнизов,
потолков, панелей,
кретными лампами получают умноже-
нием найденных по кривой силы света
значений на световой поток установ-
ленных в осветительном приборе ламп.
ме того, светильники по харак-
теру светораспределения разделяются
на 5 классов в зависимости от соот-
но
II
ения светового потока, направля-
емого в нижнюю полусферу, к полно-
му световому потоку (табл. 4.39).
Светильники различаются и своим
конструктивным исполнением, рассчи-
танным на определенные условия экс-
плуатации и окружающей среды, на-
пример степенью защиты от пыли и
влаги.
Для эксплуатации в нормальной
среде светильники изготовляются от-
крытыми или закрытыми без специ-
ального уплотнения, когда окружаю-
щий воздух имеет свободный доступ
к лампе. Для влажных и пыльных по-
мещений, а также для открытых про-
полос, точек, а также шахт, искусст-
венных окон и ниш, в которых при-
меняются типовые светильники. Ком-
позиционно-художественная роль све-
тильников возрастает в случае изго-
товления их по индивидуальному
заказу для конкретного архитектурно-
го объекта. В интерьерах обществен-
ных и жилых зданий, на улицах и
площадях городов и сел форма совре-
менных осветительных приборов не-
редко имитирует форму светильников
доэлектрической эры (люстры, бра,
фонари).
Существуют и новые, отражающие
вкус и стиль эпохи приборы, спроек-
тированные видными архитекторами и
дизайнерами (рис. XIII—XIV, 4.52—
4.57). В частности, прекрасные образ-
цы таких светильников создали для
своих сооружений, а также для города
Ф.О.Шехтель, А.Аалто,И.А.Фомин,
А.К.Буров, А.Гауди, Д.Понти,
Таблица 4.39. Классификация светильников по светораспределению
Глава 4. Архитектурное освещение 147
148 Часть IL Архитектурная светология
Рис. 4.52. Одноламповые
консольные закрытые улич-
ные светильники
а — с НЛВД; б — с лампой
ДРЛ или МГЛ; в — разрез све-
тильника; г — светильник с
натриевой лампой низкого
давления (НЛНД); д — кривая
распределения силы света в
двух плоскостях (А—В и С—
D); 1 — зеркальный отража-
тель из алюминия; 2 — пуско-
регулирующая аппаратура
(ПРА); 3 — узел крепления
светильника к консоли; 4 —
прозрачный или рифленый
колпак (светопреломлятель)
г}
д)
330’ 0’ 30’
Глава 4. Архитектурное освещение 149
330' О' 30’
I — корпус с отражателем;
2 — светопреломлятель; 3
узел крепления к консоли
Рис. 4.53. Закрытый улич-
ный светильник с
НЛНД- Полосатая желто-
черная маска устанавлива-
ется в светильниках на
пешеходных переходах
ФЛ.Райт. Сложились целые школы,
определившие на десятилетия стиль
светильников и освещения, например
Баухауз (20—30-е гг.) или современ-
ная скандинавская школа, развиваю-
щая эстетику функционализма. В на-
ши дни на мировом рынке светильни-
ков лидируют итальянские дизайнеры.
На примере освещения станций мос-
ковского метро можно проследить по-
лувековую эволюцию формы и стиля
светильников с лампами накаливания,
люминесцентными и ДРЛ и с не всегда
удачными попытками замены одних
типов ламп другими.
При проектировании осветитель-
ных установок выбор средств и при-
емов освещения по архитектурным со-
ображениям подчиняется одному из
следующих принципов:
скрытое расположение осветитель-
ных приборов и возможно более ней-
тральное по отношению к окружению
решение конструктивных элементов
осветительной установки в целях кон-
центрации внимания человека на ос-
вещаемых объектах;
открытое расположение освети-
тельных устройств, когда они стано-
вятся необходимыми, полноправными
элементами архитектурного ансамбля,,
при этом их конструктивное решение
получает соответствующую художест-
венную трактовку.
В связи с этим можно выделить
четыре группы осветительных уст-
ройств по их функционально-компози-
ционной роли в ансамбле:
серийные светильники для общего
освещения пространств и объектов, не
претендующие на заметную компози-
ционную роль в ансамбле;
150 Часть 11. Архитектурная светология
осветительные устройства — эле-
менты архитектуры, т.е. встроенные в
конструкции интерьера или фасада
Рис. 4.54, Уличный све-
тильник закрытою типа
а — с газоразрядной лампой
(ДРЛ, НЛВД МГЛ); 6 — с
лампой накаливания; 1 —
корпус: 2 — отражатель; 3
защитный светопрозрач-
ный колпак
здания, или сооружения-светильники,
ставшие частью их материальной
структуры, объемной и пластической
формы;
"светильники-скульптуры", т.е.
сложной формы люстры, канделябры,
бра, фонари, имеющие две равнознач-
При конструи{
вании светильника
или осветительного устройства следует
ные функции
освещать (в темное
время) и украшать (в любое время)
ансамбль, служить в нем масштабны-
стремиться к получению наивысшего
значения его коэффициента полезного
действия. Это достигается применени-*
ем отражателей с высоким коэффици-
ентом отражения, рассеивателей или
преломлятелей с высоким коэффици-
ми и декоративными элементами;
ентом пропускания, а также макси-
светящие малые формы (светоин-
формационные установки, киоски,
фонтаны, скульптуры, произведения
светокинетического искусства), где
свет является вторичной функцией.
мально возможным увеличением отно-
шения площади выходного отверстия
Sb к площади отражающей поверхно-
сти So осветительного устройства. При
этом принимаются меры к ограниче-
Глава 4. Архитектурное освещение 151
Рис. 4.55. Двухламповый
уличный светильник с газо-
разрядными лампами
А
В
100 200 300
330* 0* 30*
нию слепящего действия ламп путем
создания необходимого защитного уг-
ла , а также дискомфортного дей-
ствия чрезмерно ярких поверхностей
(отражателей, рассеивателей) с по-
мощью применения соответствующих
материалов.
Например, при устройстве свето-
вого карниза (прием, широко исполь-
зуемый в архитектуре станций метро-
политена) соблюдаются следующие
требования: защитный угол должен
обеспечить полное экранирование ис-
точников света при наблюдении из
любой точки помещения (рис. 4.58);
форма, размер и материал карниза вы-
бираются с учетом архитектурных и
светотехнических требований, он дол-
жен быть по возможности широким и
мелким и обеспечивать достаточно
равномерную яркость потолка
(табл. 4.40). При одностороннем кар-
низе последняя задача обычно не ста-
вится.
Наиболее подходящие источники
света для карнизов — люминесцент-
ные лампы. При большой ширине по-
мещений или высоте сводов использу-
ются зеркальные лампы накаливания
(глубокоизлучатели), иногда в сочета-
нии с широкоизлучателями или лю-
минесцентными лампами, а также зер-
кальные или диффузные отражатели
специальной формы.
Принцип светового карниза ис-
пользуют для устройства светящего от-
раженным светом потолка с подвесной
конструкцией, в которой спрятаны
лампы и рисунок которой определяется
архитектором и светотехником
(рис. 4.59).
К этой же группе осветительных
устройств интерьера относятся ниши,
искусственные окна и фонари с обыч-
ными, узорчатыми, молочными или
цветными стеклами. С помощью ис-
кусственных окон с люминесцентными
лампами можно создавать иллюзию
дневного освещения в безоконных по-
мещениях. Глубина таких окон обычно
ограничена по строительным соображе-
ниям, поэтому лампы расположены
152 Часть II, Архитектурная светология
Рис. 4-56. Прожектор с дву-
мя НЛВД 400 Вт и дву-
мя модификациями парабо-
лоцилиндрического отражате-
ля: с узким световым пуч-
кам 2x5° и с широким
Световым пучкам 2x25°
Глава 4. Архитектурное освещение 153
близко от стекла. Во избежание сле-
пящего действия окон, которое прояв-
ляется сильнее, чем, например, от све-
тящего потолка той же яркости (ибо
окна попадают обычно в центральное
поле зрения), их яркость не должна
превышать 250—500 кд/м2 (при свет-
лом окружении — до 1000 кд/м2).
Необходимо также стремиться к
равномерному распределению яркости
по стеклу (отношение £макс/£мин не
должно превышать 1,5). Для этого за-
днюю фоновую стену окон следует по-
крывать белой диффузно отражающей
краской и выбирать соответствующий
сорт стекла, а также оптимальные рас-
стояния между лампами Z и от стекла
до лампы А. В зависимости от типа
светильников (или ламп) и характера
их светораспределения рекомендуемое
соотношение расстояний l/h составляет
0,7—1,4, допускаемое — до 2,4 (см.
п. 4.8).
При использовании ламп накали-
вания рекомендуется применять мо-
лочное стекло, люминесцентных
ламп — также и опаловые, матовые
и рифленые рассеиватели. Для под-
светки витражей с цветными прозрач-
ными стеклами целесообразно исполь-
зовать отраженный от фоновой стены
окна или ниши свет.
Светящие или световые потолки,
панели и полосы получили в совре-
менной архитектуре широкое распро-
странение в связи с устройством без-
154 Часть II. Архитектурная светология
Таблица 4.40. Рекомендуемые
соотношения для устройства световых
карнизов (к рис. 4Л8)
оконных помещений или помещений
большой глубины при ограниченной
высоте с боковым естественным осве-
Параметр
Источник света
ЛЛ1 (рис.
4.58, б)
ЛНП (рис.
4.58, в)
зеркаль-
ные ЛН
(рис.
4.58, е)
щением (например, "ландшафтные"
бюро, офисы, универсальные залы,
производственные цехи).
Световые проемы в потолках ис-
fl, не менее, 0,125
м
лее
<//а, не более —
В/ЯуЧ.не
более, для
карниза:
односто-
роннего
IV
0,15 Наимень-
ший воз-
можный
3,5
1,5(1,7)VI -
пользовались для естственного освеще-
ния помещений еще в древности. Те-
перь потолок нередко выполняют в ви-
де боль
п
ого,
полностью остекленного
зенитного фонаря, в котором легко
скрыть светильники искусственного
света за рассеивающими стеклами под-
весного потолка, чтобы обеспечить
УШ
двусто-
роннего
с, не менее
,VIIl
2vm
,VIU
V
3,5
7,5(10)
единство восприятия интерьера и не-
заметный переход от дня к ночи. При
этом относительно небольшие светиль-
ники с лампами накаливания оказы-
не менее, —
3(2) диа-
метра
лампы
IX
вают днем меньшее затеняющее дей-
ствие на стеклянный потолок, чем гро-
моздкие светильники с люминесцент-
ными лампами. С другой стороны,
последние позволяют получить осве-
щение, не уступающее по качеству ес-
Устанавливаются в светящие полосы. Для
лучшего освещения удаленного края потолка
дно карниза рекомендуется наклонять в сто-
рону помещения.
II Рекомендуется использовать лампы с ма-
тированной или молочной колбами. Меньшие
размеры карниза могут быть получены при го-
ризонтальной установке ламп (ось лампы —
вдоль карниза).
П1При двух- и трехрядном размещении
ламп снижается до 0,075 м.
IV
При ЛН с матированной и молочной кол-
бами снижается до 0,1 м.
V
Соотношение может служить основанием
для увеличения а, но не для уменьшения Л_.
V
VI
Если ЛН с прозрачными колбами уста-
новлены горизонтально, то 1,7 (2).
VII .,
При сводчатых потолках не регламенти-
руется.
VIII
Могут быть увеличены до 3 (односто-
ронний карниз) и 7 (двусторонний карниз)
при устройстве плоской зеркальной вставки
(рис. 4.58, д).
IX
При йс< 1,3 м на потолке образуется рез-
кая полоса повышенной яркости.
Примечание. В скобках указаны зна-
чения, допускаемые в виде исключения.
тественному. Поэтому светя
[ие потол-
ки часто устраиваются полностью или
большей частью для искусственного
освещения, а естественный свет в этих
случаях служит лишь для вспомога-
тельных целей.
Для улучшения светотехнических
характеристик и повышения архитек-
турной выразительности световых по-
толков, которым, как и другим систе-
мам рассеянного света, нередко при-
суща определенная монотонность, при-
меняются разнообразные рассеиватели
и решетки из термостойкого оргстекла
(молочного или рифленого), сталини-
та, армированного стекла и т.п. Из
анодированного или окрашенного ме-
талла или литой пластмассы изготов-
ляются различной формы диффузоры,
повышающие декоративные и световые
качества потолка. Интересен в этом
отношении растровый потолок, созда-
ющий в интерьере высокие освещен-
ности, но воспринимаемый как отно-
сительно темный.
Глава 4. Архитектурное освещение 155
а)
Рис. 45& Светотехниче*
ские схемы световых кар-
низов
а — основные размеры и ли-
нии; б — световой карниз с
люминесцентными лампа-
ми; в — световой карниз с
лампами накаливания; г —
световой карниз с зеркаль-
ными лампами накалива-
ния; д — световой карниз с
зеркальной вставкой; е —
кессон и рован ный потолок
со световыми карнизами;
1 — визирная линия; 2 —
створная линия; 3 — колба
Л Н; 4 — тело накала Л Н; 5 —
направление на центр потол-
ка или линию, отстоящую
от стены карниза на 0,3 В;
6 — плоская зеркальная
вставка
Сегодня в архитектуре интерьеров
общественных зданий сосуществуют
различные стили — современный с
новыми материалами и инженерным
оборудованием и "ретро" с ориента-
цией на прошлые эпохи (постмодерн,
конструктивизм, историзм и т.д.). В
интерьеры "ретро" современные све-
тильники не вписываются. Происходит
отказ от применения подвесных све-
товых потолков, требующий нового ди-
зайна средств освещения, комбинаций
прямого, отраженного и рассеянного
света. На Западе наблюдается своеоб-
то
Шй
Глава 4. Архитектурное освещение 157
Рис. IX. Газоразрядные
лампы высокого давления:
ртут но- люминесцентные
лампы ДРЛ
вверху — схема преобразова-
ния электрической энергии
в световую в лампе ДРЛ
(слева) и устройство лампы
ДРЛ (справа); внизу —
спектр излучения лампы
ДРЛ (слева) и спектр излу-
чения лампы ДРЛ делюкс с
улучшенной цветностью
(справа)
Рис. X. Металлогалоген-
ные лампы (МГЛ) с эл-
липсоидной матированной
и с цилиндрической про-
зрачной колбой и спектр
излучения МГЛ
Рис. XI. Натриевая лам-
па низкого давления
(НЛНД) и спектр ее излу-
чения
Рис. XII. Натриевая лам-
па высокого давления
(НЛВД) с эллипсоидной
матированной и с цилинд-
рической колбой и
спектр ее излучения
Рис. XIII. Светильники с
поворотной оптической ча-
стью для освещения жи-
лых и общественных зда-
ний, витрин и т.д. Моде-
ли — напольная, настен-
ная, потолочная с
металлогалогенными лампа-
ми 70—150 Вт или гало-
генными лампами накали-
вания
Рис. XIV. Пространствен-
ная гибкая система осве-
щения интерьеров из све-
тильников с люминесцент-
ными лампами и с обыч-
ными или компактными
галогенными лампами на-
каливания для создания
направленного света в от-
дельных зонах (фирмы
ДИЛ, Италия, Филипс,
Нидерланды, ЭР КО, ФРГ
и др.)
J58 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 4.59. Подвесной светя-
щий потолок, решенный
по принципу светящего
карниза
мощью искусственного света решается
ряд задач, вообще недоступных для ес-
тественного освещения.
Существуют две системы искусст-
венного освещения помещений: общее
(равномерное или локализованное) и
комбинированное, когда общее освеще-
ние помещений дополняется местным
на рабочих местах.
Действующие отечественные нор-
мы искусственного осве
,ения установ-
лены исходя из требований обеспече-
ния зрительной работоспособности, ви-
димости, необходимой производитель-
ности труда. Общепринято коли-
чественные требования к освещению
определять нормированной осве
ценно-
н
стью на рабочей поверхности (с уче-
том коэффициента запаса на снижение
разный "ренессанс" систем отраженно-
го света с использованием новейших
высокоэффективных источников света
и светильников (см. рис. XIII). Внед-
ряются модульные трубчатые светиль-
ники с люминесцентными лампами в
сочетании с компактными светильни-
ками прямого света с КЛЛ или ГЛН
НН (см. рис. XIV), разрабатываются
подвесные сборные комплексные уст-
ройства разнообразной формы, цвета,
фактуры, а также предусматривается
несколько режимов работы осветитель-
ных установок, что позволяет разно-
образить облик интерьера и оптими-
зировать параметры световой среды
при изменении характера зрительной
работы.
4.8. Нормирование
и проектирование
искусственного освещения
помещений
Искусственное освещение, не
зависящее от времени дня, сезона, по-
годы, обеспечивает возможность нор-
мальной жизнедеятельности человека
в условиях отсутствия или недостатка
естественного света. Более того, с по-
светового потока во времени вследст-
вие запыления и старения ламп и све-
тильников). Качественные требования
обеспечиваются регламентацией не-
равномерности освещенности, допусти-
мых значений показателей дискомфор-
та, ослепленности, коэффициента
пульсации светового потока, рекомен-
дуемых значений цилиндрической ос-
вещенности, цветовых характеристик
источников света.
Нормы промышленного освещения
составлены с учетом дифференциации
зрительных работ и предусматривают
нормирование освещенности при об-
щей и комбинированной системах
освещения. Согласно СНиП П-4-79 и
23-05-95 все виды работ разбиты на
разряды исходя из размеров объектов
различения и расстояния от глаза до
объекта, равного 0,5 м, и на подраз-
ряды с учетом контраста объекта с фо-
ном и светлоты объекта (см.
табл. 4.13).
Нормы освещения интерьеров об-
щественных зданий принимаются в за-
висимости от назначения помещений
(см. табл. 4.14). По условиям зритель-
ной работы помещения общественных
зданий принято классифицировать на
4 группы. К помещениям I группы от-
Глава 4. Архитектурное освещение 159
носятся рабочие помещения с напря-
женной зрительной работой и фикси-
рованной линией зрения. Это админи-
стративно-конторские помещения,
классы, читальные залы,
конструкторские бюро и
проектные и
др. Помеще-
ния, в которых зрительная задача со-
стоит в различении объекта и обзоре
окружающего пространства, относятся
ко II группе (торговые залы магази-
нов, музеи и выставки, конференц-за-
лы и залы заседаний, спортзалы и
т.д.). Помещения, где преобладают ар-
хитектурно-художественные требова-
ния к световой среде, восприятию пла-
стики, цвета, где обзор окружающего
пространства — основная зрительная
задача, относятся к III группе. Это
зрительные залы, фойе, станции мет-
рополитена, зимние сады, рекреации
и т.п. Значительные пло
[ади в совре-
и
менных зданиях занимают коридоры,
лестничные клетки и другие вспомо-
гательные помещения, относящиеся к
помещениям IV группы.
Во многих помещениях, относящихся ко II и
Ш группам, по архитектурно-художественным со-
ображениям необходимо создать ощущение насы-
щенности светом. Чтобы определить роль цилинд-
рической освещенности при оценке насыщенности
светом помещений и исследовать связь архитекту-
ры с освещением, учеными НИИСФ, МАрхИ,
МНИИТЭП, ВНИИТЭ были проведены обследова-
ния станций Московского метрополитена, контор-
ских и рабочих комнат учреждений и залов заседа-
ний Дворца съездов в Кремле.
В результате сопоставления оценок зритель-
ного восприятия интерьера с показателями объек-
тивных измерений физических характеристик (го-
ризонтальной и цилиндрической освещенности,
средней яркости адаптации и др.) были получены
соотношения между яркостями пола, стен и потол-
ка, при которых обеспечивалось ощущение насы-
щенности помещения светом, их "солнечности", а
в мет
политене устранялось ощущение подземно-
сти. Эти соотношения лежат в пределах от 1:2:5 до
1:3:10. Анализ зависимости отношений горизон-
тальной освещенности Ег к цилиндрической £ц от
индекса помещения1 позволяет сделать следующие
выводы:
Коэффициент, характеризующий пропор-
ции помещения; определяется по СНиП.
при концентрированном расположении в по-
мещении светильников отношение Ег.Ец увеличи-
вается; это вызывает ощущение снижения насы-
щенности интерьера светом;
решающее влияние на отношение Ег.Ец ока-
зывают тип светильников и отражающие свойства
потолка, стен и пола помещения;
изменение индекса помещения мало влияет
на отношение Ег:Ец.
Разработка проекта осветительной
установки — сложная задача, успе
и
ное решение которой предопределяет
качество световой среды помещений.
Уже на стадии эскизного проекта ар-
хитектор должен привлекать к работе
светотехника, который раскрывает пе-
ред ним возможности новой техники
искусственного освещения. Многие
вопросы, такие как выбор экономич-
ной системы освещения, эксплуатаци-
онных характеристик осветительной
установки, рассмотрение нормативных
требований и показателей, необходи-
мый светотехнический расчет и др.,
относятся к компетенции светотехни-
ка. Поэтому только совместная твор-
ческая работа архитектора и светотех-
ника является условием полноценной
реализации творческого замысла.
Сводить содержание проектирова-
ния освещения к решению лишь фун-
кциональной задачи неправильно: та-
кой односторонний подход неизбежно
приводит к случайному распределению
яркостей, отсутствию органичной свя-
зи освещения с архитектурой интерь-
ера. Только на основе гармонии фун-
кциональных, психологических и эс-
тетических аспектов формируется све-
товая архитектура интерьера.
Трудности ее проектирования заклю-
чаются не в расчете числа источников
света, а в проектировании и реализа-
ции в натуре задуманных в проекте
светлотных соотношений, которые и
определяют архитектурный световой
образ интерьера.
Зависимость между яркостью и светлотой при
различной яркости адаптации приведена на
рис. 4.60.
Пользуясь номограммой Гусева—Хорошило-
ва, можно определять светлоты поверхностей (или
160 Часть II. Архитектурная светология
I
ПРИ АБСОЛЮТНЫХ ВЕЛИЧИНАХ
ЯРКОСТЕЙ И СВЕТЛОТ
ПРИ СООТНОШЕНИЯХ
ЯРКОСТЕЙ И СВЕТЛОТ
Рис. 4.60. Номограмма Гу-
сева — Хорошилова, выра-
жающая зависимость меж-
ду яркостью и светлотой
при различной яркости по-
ля адаптации
их соотношения) по заданным значениям яркости
поверхностей (или их соотношений) и яркости по-
ля адаптации. Номограмма состоит из четырех
шкал. На шкале I отложены значения яркости,
кд/м2, или в том же масштабе отношения яркостей
двух поверхностей.
На шкале II отложены светлоты или в том же
масштабе отношения светлот двух поверхностей.
На шкалах III и IV отложены значения яркостей,
к которым адаптируется глаз наблюдателя. На
шкалах 7, II и III соответствующие значения ярко-
сти объекта наблюдения Л, светлоты объекта Bi и
яркости адаптации La ложатся на одну прямую. На
шкалах 7, II и IЕна одну прямую ложатся соответ-
ствующие значения L2/L1; В1/В2 и La.
Примеры пользования номограммой. 1. За-
даются яркость адаптации La - 10 кд/м2 и яркость
стены 100 кд/м2. Требуется определить светлоту
стены. Накладываем линейку на показатель
10 кд/м2 на шкале III и показатель яркости стены
на шкале 7 и определяем по шкале 77, что светлота
стены составляет 30 единиц (прямая А).
2. Задаются яркость адаптации La “ 10 кд/м2 и
соотношения светлот поверхностей интерьера
В2/В\ — 10:1. Требуется найти соответствующие со-
отношения яркостей. Откладываем La на шкале 7V
и Вг!В\ на шкале II. Соединяем прямой эти точки
и по шкале I находим LzlL\ — 60 (прямая 2J).
Придание функциональному осве-
щению художественного качества не
является новостью. Подобного рода за-
дачи успешно ре
ались зодчими про-
шлого. Достаточно вспомнить о залах
в дворцах русского классицизма, пре-
красная пространственная композиция,
пластика и живописность которых во
многом обязаны искусству владения
светом. Современная архитектура вне-
сла много нового в искусство освеще-
ния интерьеров и зданий; применение
светящих поверхностей (потолков, па-
Глава 4. Архитектурное освещение 161
нелей и др.), газоразрядных источни-
ков света, характеризующихся много-
образием форм и спектра, открыло но-
вые возможности для формирования
архитектурного светового образа зда-
ний и интерьеров.
Проектирование осветительной ус-
тановки в интерьере сводится к реше-
нию следующих взаимосвязанных за-
дач:
выбору и распределению светлот в
интерьере в соответствии с художест-
венным замыслом архитектора;
определению допустимых яркостей
(окон, фонарей, светильников) и со-
гласованию их с требованиями огра-
ничения блескости и устранения дис-
комфорта;
выбору цветового решения интерь-
ера, увязанного со спектральным со-
ставом света и общими требованиями
к насыщенности помещения светом и
цветопередаче;
выбору направления и соотноше-
ния световых потоков для наилучшего
восприятия формы, пластики и фак-
туры отделки интерьера;
выбору технических средств осве-
щения, удовлетворяющих эстетиче-
ским и функциональным требованиям.
При решении задачи освещения
интерьера архитектор решает вопрос,
что же должно служить основой, про-
образом при выборе приема искусст-
венного освещения интерьера. Ориен-
тиром при проектировании искусствен-
ного освещения может быть природное
освещение, преобладающее в заданном
районе строительства.
При этом имеется в виду не только
соотношение между числом солнечных
и пасмурных дней в году, но и такие
показатели, как яркость неба, контр-
астность освещения, спектральные ха-
рактеристики света и др. Природное
освещение привычно и приятно для
человека, поэтому приближение све-
товых характеристик интерьеров к
природным — путь "вписывания ин-
терьера в природу", метод удовлетво-
рения психологической потребности
человека постоянно ощущать связь с
внешним миром. Этим в значительной
мере можно объяснить применение за-
вышенной площади остекления стен и
ленточной формы окон в современной
архитектуре.
Естественное освещение научило глаз оцени-
вать форму через распределение яркостей. Равно-
мерная яркость стены в интерьере ассоциируется с
плоскостью, неравномерная — с криволинейной
поверхностью. Важная характеристика естествен-
ного света — его общая направленность, благодаря
которой архитектурный ритм сопровождается в
природе характерным ритмом светотени. Без этого
качества естественного света нельзя представить
себе композицию греческого храма, плотины гид-
ростанции или многоэтажного здания, где ритму
архитектуры вторит такой же ритм светотени. Ар-
хитектурный ритм в интерьере должен поддержи-
ваться светотеневым ритмом. Не менее важно и на-
правление света сверху; можно не узнать своего ли-
ца только потому, что оно освещено снизу. Глаз не
привык к такому направлению света — природа
почти не дает нам подобных примеров освещения.
Поэтому интерьер, освещенный сверху, вызывает
чувство естественности, освещенный снизу — нео-
бычности.
Зрение привыкло к контрастам светотени, яв-
ляющимся одной из основных эстетических харак-
теристик естественного освещения. На севере при-
вычны малые контрасты светотени; на юге — боль-
шие. В результате настрой глаза на определенные
контрасты влияет на работу художника, скульпто-
ра, архитектора.
В нарядных костюмах северных стран преоб-
ладают легкие палевые и серебристые оттенки, в
южных районах сочетания цветов становятся более
контрастными (белый, голубой, красный, чер-
ный). Африканский декор еще более контрастен
(желтый, черный, красный). Контраст, таким об-
разом, становится эстетической категорией. Вме-
сте с контрастами изменяется и цвет: от пастельных
тонов на севере до насыщенных на юге.
То же самое можно сказать и об архитектур-
ной пластике: сдержанная по контрасту светотени
пластика севера и, как правило, энергичная, соот-
ветствующая резким светотеневым контрастам
пластика юга (рельефы Средней Азии).
Контраст, создаваемый светотенью, — не
только один из факторов различимости детали, но
прежде всего эстетическая категория; в основе ее
лежит гармония между создаваемыми волей архи-
тектора и привычными для глаза природными
контрастами. Привычка к определенным природ-
ным контрастам не покидает человека и в интерье-
ре. Следовательно, творчески отраженные в ин-
терьере особенности природного освещения созда-
ют ощущение естественности и покоя. Это очень
162 Часть //. Архитектурная светология
10
Рис. 4.61. И терьеры, со
здающие впечатление есте-
ственности среды (а) и
"театрального эффекта' (б)
1 — распределение ярко-
стей» соответствующее при-
родному; 2 — равномерная
яркость зрительно сохраня-
ет характер плоскостей; 3 —
неравномерная яркость кри-
волинейных поверхностей
усиливает эффект формы;
4 — соответствие светового
и архитектурного ритмов;
5 — освещение сверху и со-
ответствие контрастов при-
родным; 6'— распределение
яркостей, не соответствую-
щее природному; 7— нерав-
номерное распределение яр-
костей на плоскости, вызы-
вающее впечатление криво-
линейной поверхности; 8~
равномерное распределение
яркостей на криволинейной
поверхности, зрительно ее
уплощающее; 9 — "разруше-
ние” светом архитектурного
ритма; 10 — освещение сни-
зу, несоответствие природ-
ным контрастам и направ-
ленности света, ’рамповый*
эффект
важно для рабочих помещений» школ, спортивных
залов, больниц и т.д.
Возможно распределение яркостей, контр-
астов и направления света, отличное от того, кото-
рому научила нас природа. В этом случае создается
ощущение необычности, возникают своеобразные
"театральные эффекты". Такой характер освеще-
ния в большей степени согласуется с интерьерами
зрительных залов, фойе, ресторанов, выставок.
Итак, возможны два подхода к ос-
вещению интерьеров: первый характе-
ризуется стремлением архитектора
творчески подражать природным усло-
виям освещения; второй создает в по-
мещении "театральный эффект". На
рис. 4.61,а показаны схемы интерье-
ров с привычным для нас распределе-
нием яркостей, создаваемым природой,
благодаря чему они воспринимаются
естественными, а на рис. 4.61,6 —
схемы интерьеров, освещенных по
принципу "театрального эффекта".
Впечатление, создаваемое интерь-
ером, определяется комплексным воз-
действием его характеристик на зре-
ние. Получив информацию, мозг при-
нимает решение в соответствии с этой
информацией, вычленяя главное каче-
ство, которое становится определяю-
щим в общем восприятии, в общей
оценке интерьера. Интерьер с темным
потолком, например, может восприни-
маться естественным, если определяю-
щим будет направление светового по-
тока, идущего сверху. Если темный
потолок занимает небольшую часть
поля зрения по сравнению со стенами,
имеющими высокую яркость, то ин-
терьер также не вызовет ощущения
неестественности.
При проектировании освещения
архитектору приходится заботиться о
зрительном сохранении формы плоско-
сти, свода, купола, архитектурных
членений и пластики, восприятие ко-
торых резко исказится при случайном
освещении. Выше было выяснено, что
для плоскости характерно равномерное
распределение яркости. Яркие пятна
на плоской поверхности лишают ее
цельности, резко искажают ее воспри-
Глава 4, Архитектурное освещение 163
ятие, особенно если в поле зрения не
попадают детали и сопряжения, под-
черкивающие ее форму. Ритмическое
расположение на плоскости "размы-
тых" светлых и темных полос придает
ей вид волнистой поверхности. Посто-
янное уменьшение яркости на плоской
поверхности может создать иллюзию
цилиндрической поверхности. Для ус-
транения этих иллюзий, возникающих
при неправильно выбранном приеме
освещения, необходимо соблюдение
допустимой неравномерности между
максимальной и минимальной ярко-
стями плоских деталей.
При освещении помещений отра-
женным светом с помощью светящих
карнизов неравномерность освещения
потолка может вызвать иллюзию его
провисания.
При неправильно выбранном при-
еме освещения в неменьшей степени
искажается восприятие поверхностней
сводов и куполов, широко применяе-
мых, например, в метрополитене, кры-
тых рынках и др. Если такие про-
странственные формы освещать равно-
мерно, то зрительно такой прием уп-
лощает свод (купол). Для придания
своду большой глубины предпочтите-
лен прием освещения, при котором его
яркость повышается от периферии к
центру свода. При применении в свод-
чатых или купольных конструкциях
светящих карнизов наиболее яркими
обычно бывают прилегающие к кар-
низу части свода, а наименее ярки-
ми — центральные их части. Это
иногда порождает иллюзию уплощения
свода.
Наиболее часто встречающиеся в
интерьерах архитектурные членения
(кессоны, балки, ребра) целесообразно
выявлять светоцветовым рисунком,
подчеркивающим тектонические каче-
ства потолка. Это обеспечивается та-
ким расположением светящего плафо-
на в центре кессона, при котором ниж-
ний уровень плафона выше уровня ре-
бер.
Колонны круглого сечения лучше
воспринимаются при неравномерном
освещении, когда соотношение свето-
вых потоков, освещающих колонны с
разных сторон, составляет не менее
1:3. Объемность колонн квадратного
или прямоугольного сечения может
быть подчеркнута различной цветно-
стью освещения смежных поверхно-
стей. Применение направленного осве-
щения колонн (особенно с каннелюра-
ми) в сочетании с рассеянным придает
им большую выразительность благода-
ря возникновению градаций светотени.
Важную роль при восприятии ин-
терьера играет фактура отделочных
материалов. Шероховатые плоскости
(штукатурка, гранит или мрамор "под
бучарду", бетон и др.) кажутся рав-
нояркими с любых точек наблюдения;
зеркальные плоскости (стекла, металл,
пластики) теряют свою форму и вы-
разительность, так как кажутся нерав-
нояркими.
Отблески, возникающие на поли-
рованных плоскостях, неприятны тем,
что выявляют малейшие неровности,
обнаруживая все дефекты производст-
ва и строительства; они "разрушают"
форму, тектонику, пространство. Ос-
вещение поверхностей со смешанным
или зеркальным отражением требует
большого внимания и изобретательно-
сти.
Большое значение в восприятии
интерьера имеет удачно выбранное со-
отношение световых потоков, излуча-
емых в верхнюю и нижнюю зоны по-
лусферы. Оно может служить не толь-
ко характеристикой светотени, но и
способствовать восприятию простран-
ства интерьера.
При отраженном освещении ин-
терьера тени не имеют четких границ
и кажется, что они отсутствуют. В эс-
тетическом плане такое распределение
света в интерьере может придать ему
монотонность, зрительно нарушить его
тектонику и пластическую вырази-
тельность.
164 Часть IL Архитектурная светология
Рис. 4.62. Распределение
яркостей и выразитель-
ность пластики (по
Е.В. Шангиной и
Н.В. Оболенскому)
вверху слева — "моделирую-
щее* и "нейтральное*; внизу
слева — "силуэтное" и "экс-
прессивное"; вверху справа —
’драматическое"; внизу спра-
ва — дискомфортная экспо-
зиция в зале картинной га-
лереи
Глава 4. Архитектурное освещение 165
В противоположность отраженному
прямое освещение благодаря контраст-
ности способствует лучшему выявле-
нию тектоники и пластики интерьера.
Однако при этом приходится заботить-
ся об устранении дискомфорта и рез-
кого контраста между светящими и
глухими поверхностями потолка, а
также о создании светотени, придаю-
щей выразительность объемным дета-
лям.
Равномерное освещение помеще-
ний лишает необходимой скульптур-
ной выразительности лица зрителей
(рис. 4.62). Поэтому в интерьерах сле-
дует разнообразить светлотную компо-
зицию включением пятен повышенной
яркости, расположенных в определен-
ном ритме на стенах и потолке.
При восприятии интерьера боль-
шое значение имеет психологический
фактор, проявляющийся, в частности,
в том, что мы узнаем знакомые нам
предметы по характерным линиям,
166 Часть Л. Архитектурная светология
признакам и расположению светотени,
дорисовывая их в своем воображении.
Придание "поэтической экспрессии" отделоч-
ным материалам в интерьерах (по словам А.Аалто)
связано со зрительной памятью человека. Так, по-
лированные дерево, мрамор, металл, стекло вызы-
вают у нас ассоциации с зеркальной поверхностью,
а штукатурка, бетон, кирпич, гипс — с шерохова-
той. Поэтому освещение полированных поверхно-
стей (но не плоскостей) в интерьере отраженным
светом сопровождается отсутствием бликов, поте-
рей игры света и экспрессии материала. Применяя
костей (насечка, следы опалубки, кладка кирпича
и т.п.), архитектор подчеркивает качество отделоч-
ного материала светом. Для этой цели рекоменду-
ется применять прием скользящего направленного
освещения.
Видимость фактуры и текстуры
материала оказывает существенное
влияние на оценку глубины простран-
ства: когда фактура или текстура по-
верхности отчетливо видна, у зрителя
возникает иллюзия, что поверхность
находится на близком от него рассто-
янии, и наоборот. Это явление наблю-
дается обычно в диапазоне средних яр-
костей1 (определяемых с учетом усло-
вий адаптации глаза). Так, например,
освещенный потолок кажется нам бо-
лее удаленным, если его фактура не
видна; стоит только применить сколь-
зящий свет, выделяющий фактуру по-
верхности, как эта иллюзия исчезнет.
Подобную иллюзию можно наблюдать
и при отделке стен.
При формировании световой архи-
тектуры ансамбля интерьеров не сле-
дует выделять и обособленно решать
световую задачу только центрального
помещения. Подобно симфонии, свето-
вая архитектура имеет свой лейтмо-
тив, ведущий посетителя к парадному
залу здания и связывающий помеще-
ния в цельную светодинамическую
композицию.
Для этого архитектор намечает по-
рядок возрастания и спада яркостей,
используя адаптацию как средство, по-
^меются в виду яркости от 10 до нескольких
сотен кд/м2.
вышающее восприимчивость к свету и
организующее зрительное поведение
человека.
Проектирование любой осветитель-
ной установки представляет собой
творческий процесс. Стремление со-
здать в помещении иллюзию дневного
освещения и появление люминесцент-
ных ламп в 60-е годы вызвало к жиз-
ни новые приемы искусственного ос-
вещения: светящие потолки, панели,
полосы (рис. 4.63). Применение новых
светотехнических изделий, например,
металлогалогенных ламп или светово-
дов, дает очередной толчок для поиска
оригинальных светокомпозиционных
решений.
Светящий потолок состоит из кар-
каса, подвешенного к несущей конст-
рукции на тяжах, рассеивающего стек-
ла (органического молочного, свето-
рассеивающей пленки и др.), экрани-
рующей светорассеивающей решетки
(зеркальной или матированной) и от-
ражателей (зеркальные софиты и др.).
В случае применения экранирую-
щих решеток следует иметь в виду,
что очень важными параметрами яв-
ляются характер отражения и пропу-
скания материала решетки и его за-
щитный угол. Иногда архитекторы,
привлеченные эффектным видом ре-
шеток, не по назначению используют
их в светящих потолках, в результате
чего нарушается эстетика такого по-
толка из-за высокой неравномерности
распределения яркости. Цвет решетки
активно влияет на цветность излуче-
ния светящего потолка. Если решетка
выполнена из алюминия в его естест-
венном цвете, то обнаруживается зна-
чительное "похолодание” прошедшего
через него света. И, напротив, цвет-
ность излучения источников света с
решеткой, окрашенной в цвет золота
или бронзы, "теплеет".
При выборе сопряжений стекла с
переплетом нужно учитывать контраст
между светящейся поверхностью стек-
ла и переплетом. Иногда светящий по-
Глава 4. Архитектурное освещение 167
Рис. 4.63. Элементы конст-
рукции светящих панелей
и полос и светящего потол-
ка
I — звукопоглощающие пли-
ты; 2 — светорассеивающее
стекло в плоскости потолка
(а, в, г) или выходящее из нее
(б, д, е); 3 — люминесцентные
лампы; 4 — переплет; 5 — под-
веска светильника (металли-
ческий тяж)
толок создается на основе использова-
ния кессонированной или ребристой
конструкции. Отражателем в этом слу-
чае служит белая поверхность потол-
ка.
Светящие потолки целесообразно
применять в помещениях с высокими
нормируемыми уровнями освещенно-
сти (750—1000 лк и выше). В поме-
щениях с меньшей освещенностью ре-
168 Часть II. Архитектурная светология
комендуются светящие панели и по-
лосы, которые выполняют подобно све-
тящему потолку или компонуют из
различных типов светильников, распо-
ложенных в определенном ритме на
поверхности потолка или в виде сво-
бодно расположенных пятен криволи-
нейного очертания, придающих остро-
ту архитектурному решению интерье-
ра.
Возможны два приема расположе-
ния светящей поверхности на кессо-
нированном потолке; первый характе-
ризуется расположением светящей по-
верхности заподлицо с плоскостью по-
толка; в этом случае возникает резкий
контраст между светящей панелью и
потолком, который можно смягчить
применением светлой отделки пола и
стен; второй характеризуется приме-
нением рассеивающего стекла, высту-
пающего из плоскости потолка и име-
ющего боковые светящие поверхности.
В современной практике при уст-
ройстве светящих потолков широко
распространен прием ’’светящих то-
чек". "Светящие точки" могут быть
выполнены из люминесцентных ламп
круглой формы или ламп накалива-
ния. Защитный угол при применении
"светящих точек" с лампами накали-
вания должен быть не менее 30°. Об-
ращенное в помещение отверстие
встроенного светильника часто снабжа-
ется кольцевой решеткой. Светящие
потолки и панели обеспечивают рав-
номерное распределение яркости на
рабочих поверхностях.
Кажущееся равномерное распреде-
ление яркости на светящей поверхно-
сти молочного стекла обеспечивается
при соотношениях максимальной яр-
кости к минимальной, равных 1,4 на
светящих поверхностях больших раз-
меров и 1,1 — малых. Для этого не-
обходимо соблюдать определенное со-
отношение dlh, где d — интервал
между лампами; h — расстояние от
лампы до стекла. Значения d/h при
применении зеркальных ламп должны
быть не более 0,9, ламп накалива-
ния — 1,8, люминесцентных ламп —
2,4.
Часто вместо защитного стекла
или дополнительно к нему (например,
в демонстрационных залах) использу-
ют так называемые диффузоры, вы-
полняемые из штампованного метал-
лического профиля, пластмассы и др.
Стационарные (встроенные) осве-
тительные устройства применяются в
виде светящих карнизов, светящих по-
толков, шахт, панелей, точек, искус-
ственных окон, фонарей и т.п.
Сочетание светящих панелей и по-
лос с перфорированными или иными
звукопоглощающими плитами образу-
ет так называемый светоакустический
потолок, который нередко является
также и элементом системы вентиля-
ции или кондиционирования воздуха
в помещении.
Светящие панели обычно распола-
гают в едином ритме с глухими. Об-
разующийся в результате "роттердам-
ский" потолок обладает при мягком
контрасте между светящими и глухи-
ми панелями определенной вырази-
тельностью.
Опыт показывает, что соотношение
между яркостями светящих и глухих
поверхностей потолка должно быть в
пределах от 5 до 20. Это обычно обес-
печивается при отношении площади
светящих поверхностей к площади по-
толка, равном или более 1:4, и при
светлой отделке стен и пола. В
табл. 4.41 приведены рекомендуемые
яркости светящих поверхностей в ин-
терьере.
По аналогии с условиями воспри-
ятия под открытым небом, когда ос-
вещение предметов создается направ-
ленными, рассеянными и отраженны-
ми световыми потоками при различ-
ном их соотношении, в ряде случаев
не следует стремиться к равномерному
освещению интерьера, так как при
этом плохо выявляются пространство,
форма, пластика и фактура поверхно-
Глава 4. Архитектурное освещение 169
Таблица 4.41. Допустимые яркости
светящих поверхностей
Светящая по- верхность — — —*—— — Пример Располо- жение Яркость, кд/м2, не более
Светящие
плоскости,
встроенные па-
нели, полосы,
точки в верх-
ней зоне поля
зрения
Светящие эле-
менты в цент-
ральном поле
зрения в по-
мещениях с
длительным
пребыванием
в них людей
Светящие эле-
менты в цент-
ральном поле
зрения в по-
мещениях с
Фойе, му- На потол-
зеи, рабо- ке при вы-
чие поме- соте поме-
щения, ма-щения:
га зины, >6м 2000
спортзалы <6 м 1000
и т.п.
Классы, Настенах, 500
офисы, не попа-
читальные дающих
залы постоянно
в поле зре-
ния
Постоян- 250
но находя-
щиеся в
поле зре-
ния
Станции На стенах 650
метро,
вокзалы
кратковремен-
ным пребыва-
нием в них
людей
стей. Подобное освещение интерьера
обычно создает ощущение монотонно-
сти, угнетающе действующей на пси-
хику человека. Выразительность ин-
терьеру может придать разнообразие
яркостей, композиционно оправданных
ярких пятен, расположенных в опре-
деленном ритме или свободно на фоне
равномерной яркости.
Одна из локальных задач световой
архитектуры интерьера связана с вы-
бором спектрального состава источни-
ков света. Осуществление в натуре на-
меченной проектом цветовой гармонии
при переходе от естественного освеще-
ния к искусственному зависит от спек-
тральных характеристик ламп (см.
гл. 6).
Переход к трехмерной оценке ос-
вещения интерьеров, логически выте-
кающей из понятия архитектуры, тре-
бует применения светопространствен-
ных понятий и критериев. А.А.Гершун
ввел понятие светового поля, для
оценки качества которого предложил
две величины: скалярную (диффуз-
ную) — в виде пространственной ос-
вещенности, и направленную — в ви-
де светового вектора. Световой вектор
характеризуется максимальной плот-
ностью светового потока в данной точ-
ке; направление вектора перпендику-
лярно плоскости, через которую про-
ходит световой поток наибольшей
плотности.
Правильно выбранное соотношение
между скалярной и векторной состав-
ляющими предопределяет восприятие
объемной формы интерьера, пластики
архитектурной отделки и лица чело-
века.
Высокое качество освещения ин-
терьера исключает наличие диском-
фортной блескости, которая может яв-
ляться следствием применения нера-
циональных приемов освещения. Уст-
ранение или уменьшение воздействия
дискомфортной блескости обеспечива-
ется правильным расположением све-
тильников по отношению к рабочему
месту, применением светильников с
защитными углами не менее 15° (све-
тильники местного освещения с любы-
ми источниками света должны иметь
непросвечивающие отражатели или
рассеиватели с защитным углом не ме-
нее 30°).
Существуют простые способы об-
наружения бликов на стадии эскизного
проектирования. Определение диском-
фортных точек или участков помеще-
ния, отделанного материалом с зер-
кально отражающими свет поверхно-
стями, основано на построении мни-
мых изображений источников света,
при этом объект наблюдения считается
зеркалом. На рис. 4.64 и 4.65 приве-
дены примеры графического построе-
ния бликов в помещениях разного на-
значения.
1. Определение высоты Н лишенной отбле
сков полированной панели в читальном зале
170 Часть IL Архитектурная светология
В
Рис. 4.64. Определение высо-
ты полированной панели,
не дающей бликов в поме-
щении читального зала
Рис. 4.65. Определение ком-
фортных и дискомфортных
зон наблюдения в зале кар
тинной галереи
(рис. 4.64). Считаем стену АВ зеркалом. Как изве-
стно, в плоском зеркале изображение точки нахо-
дится за зеркалом и лежит на перпендикуляре,
опущенном из точки на зеркало, на том же рассто-
янии, что и светящая точка. Таким образом, Г—
2’ — мнимое изображение светящего потолка 1—2.
Точка пересечения стены АВ с лучом, проведен-
ным из точки С к мнимому изображению точки 2,
определяет максимальную высоту Н панели, ли-
шенной бликов.
2. Определение комфортной и дискомфорт-
ной зон наблюдения в картинной галерее
(рис. 4.65). Принимаем плоскость картины АВ за
зеркальную и строим мнимое изображение Г ис-
точника света 1. Проводим горизонталь ОО на вы-
соте 1,6 м, определяющую уровень линии зрения
наблюдателя. Через верхний край картины и точку
Г проводим прямую до пересечения с линией ОО.
Точка пересечения определяет границу между
комфортной и дискомфортной I ’ ’ зонами наблюде-
ния. Находясь в любой точке комфортной зоны,
зритель не будет видеть бликов на картине; любой
точке дискомфортной зоны соответствуют блики на
картине.
При расчете осветительной уста-
новки нужно решить две задачи: пер-
вая связана с определением необходи-
мой мощности источников света в со-
ответствии с нормированной для про-
ектируемого помещения освещенно-
стью, а вторая — с определением ос-
вещенности и яркости и их распреде-
лением в интерьере.
В общем случае решение этих за-
дач требует расчета распределения
прямых и отраженных световых пото-
ков, падающих от осветительных при-
боров и устройств на внутренние по-
верхности интерьера — потолок, сте-
ны, пол. Таким образом, суммарная
освещенность Ес в любой точке внут-
ренних поверхностей определяется как
сумма двух слагаемых:
Глава 4. Архитектурное освещение 171
Рис. 4.66. Схемы к расче-
ту освещенности сгг точеч-
ного источника света на го-
ризонтальной (а) и верти-
кальной (б) поверхностях
(4.27)
Ес “ + Eq,
где£пр — прямая компонента освещенности; Ео —
отраженная компонента освещенности.
Отраженная компонента, создава-
емая многократно отраженными свето-
выми потоками, обычно распределяет-
ся в пространстве интерьера равномер-
но и характеризует пространственную
диффузную освещенность. Распределе-
ние освещенности, создаваемое прямой
компонентой, может быть неравномер-
ным, поскольку оно зависит от харак-
тера светораспределения светильника
и от его расположения в пространстве
интерьера.
Надлежащим образом выбранное
соотношение между диффузной и пря-
мой составляющими светового поля
предопределяет восприятие простран-
ства, формы интерьера, пластики его
архитектурной отделки.
Расчет освещенности в точке А на
горизональной поверхности
(рис. 4.66,а) от точечного источника
света производится по формуле
£г = (1н/нЪ cos3<x, (4.28)
LA»» г
где — сила света светильника по направлению
к точке, в которой определяется освещенность; для
этого пользуются кривой распределения силы све-
та светильника; Нр — расчетная высота подвеса
светильника над уровнем горизонтальной плоско-
сти; oL — угол между направлением силы света к
расчетной точке и оптической осью светильника.
Если освещаемая поверхность вер-
тикальна, то ее освещенность от то-
чечного источника света в точках А
или Б определяется из выражения
Б* ~ (р/Яр)£г,
(4.29)
где Ев — вертикальная освещенность; р и Нр —
геометрические параметры, принимаемые тю
рис. 4.66,6.
Если плоскость падения луча пер-
пендикулярна вертикальной плоско-
сти, то р =
Расчет освещенности от светящей
линии (рис. 4.67) для точки А/, в ко-
торой определяется освещенность, про-
изводится по формуле
Ем = а у /2Нр) COS2//(<P). (4.30)
Световой поток, падающий на рас-
четную плоскость, создается в резуль-
тате взаимодействия прямого света от
светящих элементов и суммарного от-
раженного потока, образующегося в
результате многократных отражений
от потолка, стен и пола.
Расчет освещенности от светящих
поверхностей равномерной яркости
производится по
рормуле
(3.20).
Для расчета мощности осветительной уста-
новки при системе общего освещения и равномер-
ном расположении светильников над горизонталь-
ной плоскостью применяется метод коэффициента
использования, выражаемый уравнением
172 Часть IL Архитектурная светология
Рис. 4.67. Схема к расче-
ту освещенности от светя-
щей линии на горизонталь-
ной поверхности
1^— сила света с единицы
длины светящей линии в
поперечной плоскости;
Pi — угол, под которым вид-
на светящая линия из рас-
четной точки М\Яр — высо-
та расположения светящей
линии над освещаемой гори
зонтальной плоскостью
Фл = EHSK3z/ (NUoy),
(4.31)
где т л — световой поток ламп в одном светильни-
ке, лм; £н — нормированная освещенность (берет-
ся по СНиП П-4-79), лк; 5 — площадь помещения,
м2; Кз — коэффициент запаса; N — число светиль-
ников в помещении; £/Оу — коэффициент исполь-
зования осветительной установки, принимаемый
по справочникам для проектирования; зависит от
индекса помещения /, а также от коэффициента от-
ражения потолка, стен и пола помещения
(табл. 4.42);
LB
i =-----------
Н (L + В)
V
(4.32)
где L, В — размеры помещения в плане, м; —
высота светильников над расчетной поверхностью,
м; z — отношение средней освещенности к мини-
мальной; при применении люминесцентных ламп
равно 1,10, а дня светильников прямого света с лам-
пами накаливания или ДРЛ — 1,15.
Удобным для архитектурного проектирования
является метод удельной мощности, которая харак-
теризуется отношением суммарной мощности ис-
точников света к площади освещаемого помеще-
ния. Сущность этого метода заключается в замене
в уравнении светового потока ламп Ф л произведе-
нием мощности ламп на световую отдачу Рл,
т.е.
W„Pn-EuK3SzHNUoO.
(4 33)
Глава 4. Архитектурное освещение 173
Таблица 4.43. Удельная мощность общего равномерного освещения, Вт, при
рт = 50%, р = 30%, р = 10%
h, м
м2
Светильники с лампой накаливания
при Е, лк
прямое косинус- равномерное све-
ное распределение тораспределение
(шар)
Светильники с люминесцентной лампой ЛБ
при Е, лк
подвесной с экрани-
рующей решеткой
плафон с рассеивателем
100 200 300 500 100 200 300 500 100 200 300
500 100
200 300 500
10-25 31 55 78 125
2—3 25-150 22 40 55 90
>150 17 32 42 72
10-25 37 66 96 158
3-4 25-150 15 35 53 88
>150 16 30 45 73
40 82 140 170 8,5 17,2 25,
28 54 86 140 5,7 11,5 17
22 43 60 95 4,3 8,8 13
50 85 120 180 11 21 32
25 47 70 115 6 9 18
19 35 52 81 4,5 9 13,
42 10,2 19 29 51
28,5 7,1 14,5 21 36,5
22 5,5 11 16,6 28
53 12,5 25 38 63
30 7,7 15,4 23 32
23 5,8 11,6 17,4 29
Решая это уравнение относительно удельной
мощности имеем:
W=WnN/S-EnK3z/{UoyP^. (4.34)
Из формулы видно, что удельная мощность —
основной энергетический показатель осветитель-
ной установки — зависит от расчетного значения
освещенности коэффициента использования
осветительной установки (/оу, типа источника све-
та Рл и расположения светильников z.
Найденная из таблиц (табл. 4.43)
для конкретного помещения удельная
мощность, умноженная на площадь,
определяет общую установленную
мощность. Эта мощность, деленная на
общее число установленных в поме-
щении ламп, и определяет мощность
каждой лампы. При применении лю-
минесцентных светильников число
ламп определяется частным от деления
общей установленной мощности на
единичную мощность выбранных лю-
минесцентных ламп.
4.9. Совмещенное освещение
помещений
Совмещенное освещение по-
мещений является разновидностью ес-
тественного освещения: при его при-
менении сохраняется доминирующая
роль естественного света в интерьере.
Оно используется как в многоэтаж-
ных, так и в одноэтажных промыш-
ленных и общественных зданиях, име-
ющих широкие корпуса и глубокие по-
мещения, и характеризуется постоян-
ным (в течение всего рабочего
времени) дополнительным искусствен-
ным освещением, которое создается в
зонах помещений с недостаточным ес-
тественным светом.
Особенность совмещенного освеще-
ния состоит в том, что создаваемое в
помещениях постоянное дополнитель-
ное освещение обеспечивается, как
правило, светящими поверхностями
(панелями, полосами, нишами и др.),
имитирующими окна и фонари есте-
ственного света. Яркость этих повер-
хностей, равно как и спектр, а в наи-
более удачных решениях и динамика
излучаемого ими света, близки к ха-
рактеристикам рассеянного света неба,
поэтому при совмещенном освещении
необходимо применять люминесцент-
ные лампы типа ЛДЦ, ЛД, ЛЕ, ЛЕЦ
и т.п., спектральный состав которых
близок к спектру естественного света.
В некоторых случаях это могут быть
маломощные металлогалогенные лам-
пы, а также лампы ДРЛ делюкс в со-
174 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 4.68. Схема к опреде-
лению в помещении зоны
с недостаточным естест-
венным освещением
четании с лампами накаливания. В ка-
честве светорассеивающего материала
применяется, как правило, молочное
оргстекло.
Постоянное дополнительное искус-
ственное освещение создается в зоне
Вг помещения (рис. 4.68). При совме-
щенном освещении глубоких помеще-
ний видимость рабочей поверхности в
зоне В2 в большой степени зависит от
уровня яркости поля адаптации La по
сравнению с яркостью рабочей повер-
хности Ер.
На рабочих поверхностях, распо-
ложенных в глубине помещений с бо-
ковым светом, будет ощущаться недо-
статочность освещения при попадании
в поле зрения человека ярких повер-
хностей окон из-за их ослепляющего
или дискомфортного действия и высо-
ких яркостных контрастов.
Дополнительное искусственное ос-
вещение в зоне В2 должно функцио-
нировать в течение всего рабочего вре-
мени, т.е. и днем. В общем случае
дополнительная освещенность, созда-
ваемая источниками искусственного
света, определяется по формуле
Ед = 0,12£oecpTi, (4.35)
где Lo — яркость участка неба, видимого через ос-
текление из данной точки помещения; еср — сред-
нее значение КЕО в зоне Вг помещения; это значе-
ние КЕО при выбранной отделке интерьера опре-
деляет яркость окружающих рабочих поверхно-
Ю7 70s ID*1
ЯРКОСТЬ, кд/м2
Рис. 4.69. Зависимость
нительного освещения аг
уровня постоянного допол- яркости окна
стей в этой зоне помещения; — коэффициент
светопропу скания стекла.
Зависимость уровня постоянной
дополнительной освещенности Ед от
яркости окна приведена на рис. 4.69.
Эта прямая зависимость позволяет
уменьшить уровень Ед путем приме-
нения средств, улучшающих условия
адаптации в помещении. К таким
средствам относятся светлая отделка
потолка, стен и пола, применение вы-
соких подоконников и тонированного
светозащитного стекла для заполнения
светопроема, а также использование
различного вида солнцезащитных уст-
ройств мобильного или стационарного
типа (жалюзи, экраны и др.). Не ме-
нее важны при применении совмещен-
ного освещения расположение и архи-
тектурное решение электроосветитель-
ной установки. При боковом освеще-
нии светящие панели можно
располагать на потолке в удаленной и
примыкающей к окну зонах на раз-
личных расстояниях друг от друга
(рис. 4.70).
В некоторых случаях целесообраз-
но применять искусственные окна или
Глава 4. Архитектурное освещение 175
а)
I
Рис. 4.70. Кривые КЕО со-
вмещенного освещения
при использовании светя-
щей панели, расположен-
ной в удаленной зоне по-
толка (а) и светящей
ниши в стене против
окна (б)
1 — естественное освеще-
ние; 2 — искусственное осве-
щение; 3 — совмещенное ос-
вещение
ниши на противоположной окнам сте-
не или в простенках между окнами.
Внешнее оформление, яркость, спект-
ральный состав и динамика излучае-
мого такими окнами света должны
имитировать окна, обеспечивающие
доступ естественного света.
Искусственное освещение при со-
вмещенном освещении целесообразно
применять в виде двух раздельных си-
стем: первая, существующая в виде
постоянного дополнительного освеще-
ния, работает непрерывно целый ра-
бочий день и освещает зону Bi поме-
щения; вторая освещает зону Bi по-
мещения и включается с наступлением
сумерек. Граница между ними может
меняться в зависимости от колебаний
уровня естественного освещения.
Включение искусственного освеще-
ния во второй зоне рекомендуется осу-
ществлять с помощью автоматических
регуляторов в зависимости от харак-
тера изменения наружной освещенно-
сти и выбранного уровня критической
освещенности.
Применение совмещенного освеще-
ния оказывается экономически выгод-
ным и в одноэтажных производствен-
ных зданиях большой протяженности
с верхним освещением при тех же тре-
бованиях к его качеству, и в помеще-
ниях с окнами. При определении ос-
вещенности, создаваемой естественным
светом, исходят из среднего значения
КЕО, обеспечивающего гигиенический
(а не светотехнический, выбираемый
из условия видимости) минимум осве-
щенности. Численное значение гигие-
нически необходимого среднего КЕО
для центральных районов страны (Ш
светоклиматический пояс, см.
рис. 4.18) принимается равным от 2
до 3% в зависимости от требуемой
точности зрительной работы в поме-
щении.
Одним из рациональных решений
верхнего освещения при совмещенном
освещении является использование зе-
нитных фонарей в виде отдельных све-
топроемов, перекрытых оболочками из
органического прозрачного или свето-
рассеивающего стекла. При сочетании
фонарей со светящими панелями ис-
кусственного света создается возмож-
ность их взаимозаменяемости и сво-
бодного расположения на потолке ин-
терьера.
В последние годы значительно воз-
росли требования к качеству световой
среды в интерьерах, особенно в зда-
ниях с большой глубиной заложе-
ния(ЗЛ и более, h — высота перемыч-
ки окна над полом). В таких поме-
щениях невозможно создать комфорт-
ную световую среду без верхнего
естественного света только за счет бо-
ковых светопроемов. Более того, при
инсоляции таких помещений создается
резкий дискомфорт, который можно
ограничить с помощью рациональных
солнцезащитных устройств (СЗУ) в
сочетании с системой совмещенного
освещения, что позволяет достигнуть
единства функциональных и эстетиче-
ских качеств световой среды в интерь-
ере. При исследовании показателей
дискомфорта и неравномерности осве-
щения (Н.В.Оболенский, А.И.Пану-
176 Часть II. Архитектурная светология
Таблица 4.44. Показатели светового
дискомфорта в помещениях при
применении СЗУ в светопроемах (А)
и при их отсутствии (Б)
Вид освеще- ния Процент остекле- ния Защита от солнца Показатели дис- комфорта при раз- мерах помещений, м
6x6x3,6 6x9x3,6
Естест- 40 А 18,3 18,3
венное Б 30,5 30,5
50 А 17,0 17,0
Б 28,3 28,3
60 А 16,5 13,8
Б 25.8 23,0
Совме- 40 А 19,0 17,0
щенное Б 25,0 22,0
50 Д 17,0 16,0
Б 24,0 20,0
60 А 16,0 13,0
Б 23,0 18,0
Искус- — 16,0 17,4
ственное
ров) была создана
трансд
рмирующаяся
ра в 1/6 натуральной
универсальная
модель интерье-
величины, в ко-
торой глубина помещений изменялась
от 6 до 9 м, а в светопроемах меня-
лись 12 типов заполнений.
Наиболее близкие к рекомендуе-
мым значения яркостей в интерьере
были получены лишь при совмещен-
ном освещении и использовании СЗУ,
выравнивающих его неравномерность
(Хр>. Для всех вариантов освещения
был определен показатель дискомфор-
та. Данные табл. 4.44 показывают,
что увеличение площади светопроемов
не устраняет дискомфорт, в то время
как применение СЗУ и совмещенного
освещения способствует значительно-
му его снижению.
Кроме того, установлено, что вос-
приятие пропорций помещений зави-
сит от неравномерности освещения, а
следовательно от СЗУ, которые зна-
чительно ее снижают (или повышают).
При снижении неравномерности осве-
щения пропорции помещений улучша-
ются: высота воспринимается большей,
а глубина — меньшей.
По нормам [19] совмещенное ос-
вещение допускается предусматривать
в производственных помещениях I—II
разрядов зрительной работы и в слу-
чаях, когда по условиям технологии,
Таблица 4.45. Нормированные (допустимые) значения КЕО при совмещенном освещении
производственных помещений
Зрительная
работа
Разряд
зритель-
ной работы
Наименьший
размер
объекта раз-
личения, мм
Наименьшее нормированное значение КЕО
и
н *
при верхнем
или комби-
нированном
освещении
при боковом освещении
в зоне с ус-
тойчивым снеж-
ным покровом
на остальной
территории
страны
Наивысшей
точности
Очень высокой
точности
Высокой
точности
Средней точ-
ности
Малой точ-
ности
Грубая
Работа со
светящимися
< 0,15
0,15-0,3
0,3-0,5
0,5-1,0
1,0-5,0
>5
>0,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,7
1,0
1,0 1,2
0,8 1,0
0,6 0,7
0,4 0,5
0,2 0,3
0,2 0,2
0,2 0,3
Глава 4. Архитектурное освещение 177
организации производства или клима-
та сложно обеспечить нормированные
значения КЕО системами естественно-
го осве
и
(ения. В общественных и вспо-
могательных зданиях совмещенное ос-
вещение применяют тогда, когда это
диктуется объемно-планировочным ре-
шением. Запрещается использовать со-
вмещенное освещение в жилых ком-
натах , кухнях, детских помещениях,
классах и учебных кабинетах школ, в
палатах и кабинетах врачей в лечеб-
но-профилактических учреждениях, в
спальных помещениях санаториев и
домов отдыха.
Расчетные значения КЕО при со-
вмещенном освещении помещений об-
щественных зданий должны состав-
лять, как правило, 60% значений,
указанных в табл. 4.14, а в производ-
ственных помещениях они должны со-
ответствовать табл. 4.45.
4.10. Нормирование
и проектирование
освещения городов
Современный город, как и
интерьер, сегодня не мыслится без ис-
кусственного освещения. В развитых
странах не только все города, но и
населенные пункты и многие загород-
ные магистрали имеют стационарное
электрическое освещение.
История развития искусственного освещения
города насчитывает не одно столетие. Еще улицы
античных городов освещались масляными светиль-
никами. Масляные фонари вывешивались на фаса-
дах зданий Парижа и Лондона в XV—XVI вв. В
XVII в. в Париже была создана уже постоянная
служба городского освещения, в Версале устраива-
лись музыкально-сценические постановки на от-
крытом воздухе с применением большого числа
масляных ламп, установленных на сцене, во дворе,
на балюстрадах и карнизах дворца, в боскетах и
фонтанах. В 1718 г. первые четыре фонаря были
установлены у Зимнего дворца Петра I в Петербур-
ге. В Москве слюдяные фонари были зажжены
осенью 1730 г. В начале XIX в. улицы крупных го-
родов Европы осветились газовыми фонарями.
После изобретения электрических источни-
ков света первую установку уличного освещения с
лампами накаливания осуществил Лодыгин в
1874 г. в Петербурге. Установки с дуговыми лампа-
ми Яблочкова, получившие название "русский"
или "северный" свет, начали использоваться в
1877 г. в Париже, в 1878 г. в Петербурге, затем в
Лондоне, Мадриде, Гамбурге и т.д. Однако еще и в
начале XX в. многие города преимущественно ос-
вещались газовыми и керосиновыми фонарями из-
за нехватки электроэнергии.
В 1904—1910 гг. в США и Франции были ус-
тановлены первые образцы световой рекламы из га-
зосветных ламп; в 30-е гг. в Западной Европе, а за-
тем в США появились первые установки наружно-
го освещения с газоразрядными лампами.
Необходимость освещения город-
ских пространств и объектов вызвана
прежде всего функциональными по-
требностями. Жизнь города с наступ-
лением темноты не прекращается. Ча-
сы пик со все более интенсивным
транспортным движением и свободное
время для боль
инства горожан при-
и
ходятся на вечер, который в осенне-
зимний период наступает тем раньше,
чем севернее расположен город, а в
районах Крайнего Севера люди живут
зимой в условиях полярной ночи.
Из всех физических параметров среды совер-
шенно изменяется при переходе от дня к ночи лишь
один — световой, т.е. тот, который воспринимается
глазом. Из-за главенствующей роли зрения во вза-
имоотношениях человека с окружением первой по-
требностью в темное время суток является создание
в городе необходимых условий освещения для обес-
печения безопасности движения транспорта и пе-
шеходов, а второй — обеспечение свободной ори-
ентации в пространстве.
Этим функции освещения не ограничивают-
ся: оно должно быть экологически и эстетически
полноценным, способствовать формированию в го-
роде благоприятной психологической атмосферы.
По существу, речь идет о создании по законам гар-
монии и красоты ос
sice
го типа организации архи-
тектурной среды, обладающей ярко выраженной
спецификой. Последняя проявляется в том, что в
отличие от дневного времени материально-про-
странственные и светоцветовые параметры этой
среды проектируются и управляются человеком и
оцениваются им через зрительное восприятие и по-
ведение в условиях низких уровней адаптации.
Психофизиология зрения в этих случаях, как пока-
зано в п. 3.1, иная, чем днем.
Мероприятия по проектированию
световой среды относятся сегодня к об-
ласти благоустройства городов, посел-
ков и сельских населенных пунктов,
а конкретно — к проектированию си-
178 Часть IL Архитектурная светология
стем и установок наружного освеще-
ния. Их принято подразделять на ус-
тановки утилитарного (уличного) ос-
вещения и установки архитектурного
освещения (зданий и сооружений). Та-
кое разделение, обусловленное органи-
зацией проектных работ и специали-
зацией проектировщиков, разумеется,
условно, так как в реальных условиях
параметры световой среды определя-
ются совместным действием всех ос-
ветительных установок. Разные груп-
пы установок играют различную по
значению роль в каждом градострои-
тельном ансамбле: в одних случаях
превалирует утилитарное освещение, в
других — главным является архитек-
турное освещение. В конечном счете
любое качественно решенное освеще-
ние должно отвечать как функцио-
нальным и экологическим, так эсте-
тическим требованиям.
Оба вида установок проектируются
на основе норм. К утилитарному от-
носится освещение дорожных покры-
тий в транспортных и пешеходных зо-
нах. Оно нормируется значением сред-
ней яркости усовершенствованных (ас-
фальтобетонных и им подобных)
покрытий транспортных улиц, дорог и
площадей, которые подразделяются на
категории А, Б и В (соответственно
общегородского, районного и местного
значения), или значением средней го-
ризонтальной освещенности гравийно-
песчаных и прочих дорог, а также до-
рожных покрытий в пешеходных зо-
нах.
К архитектурному отнесено осве-
ение фасадов зданий
сооружений,
и
памятников, малых архитектурных
форм и зеленых насаждений. Особую
группу составляют установки световой
рекламы, информации и сигнализации
и освещения витрин. Уровни архитек-
турного освещения фасадов с диффуз-
ным отражением регламентируются
средней яркостью, а фасадов зданий,
сооружений и памятников с диффуз-
но-направленным отражением — наи-
меньшей средней освещенностью в за-
висимости от яркости фона (высо-
кая — свыше 5 кд/м2, средняя — 1—
5 кд/м2, низкая — менее 1 кд/м2 со-
ответственно на улицах категорий А,
Б и В) и коэффициента отражения ма-
териала фасада (табл. 4.46).
Методически более удобно рас-
сматривать эти две группы установок
как установки для освещения город-
ских пространств (или горизонтальной
поверхности земли) и установки для
освещения объектов (вертикальных по-
верхностей) .
Раздельное проектирование уста-
новок освещения улиц и фасадов, осу-
ществляемое инженерами-электриками
нередко без участия архитекторов,
имеет свои негативные последствия: в
реальной ситуации эти установки не
всегда гармонируют друг с другом,
возникают случайные светоцветовые
композиции и диссонансы, ослепление
и визуальный хаос, в светотехниче-
ских и экономических расчетах не
учитывается влияние одних групп на
другие и т.д. Поэтому в процессе про-
ектирования важна роль компетентно-
го в этих вопросах архитектора, ко-
торый определяет место и значение
каждой осветительной установки на
основе общего архитектурного замысла
и комплексно решает вопросы форми-
рования среды, т.е. вопросы взаимо-
связи искусственного света с простран-
ственными, объемно-пластическими,
цветовыми, социально-средовыми и
другими параметрами градостроитель-
ного ансамбля.
Осветительные установки являют-
ся не только носителями света, но и
частью материальной структуры ан-
самблей и объектов. Их форма, раз-
меры , материал, размещение непос-
редственно связаны с планировкой
улиц, площадей и зеленых насажде-
ний, с выбором материала дорожных
покрытий, с композицией, масштабом
и стилем застройки, с решением пла-
стики и цвета фасадов зданий и соо-
Глава 4. Архитектурное освещение 179
Таблица 4.46. Уровни освещения дорожных покрытий и архитектурных объектов
в городах
Расположение осве-
щаемого объекта
Средняя
яркость
(осве-
щенность)
дорож-
ного по-
крытия,
L .
дп
кд/м2
(ЛК)
Харак-
терная
средняя
яркость
фона
£ф: 2
кд/м
Средняя
яркость
осве-
щаем о-
Средняя вертикальная освещенность*^, лк, фа-
сада здания
------------------— при коэффициенте
монумента, памятника
го фа- сада кд/м отражения р материала.
>0,6 (белый) 0,6-0,45 (свет- лый) 0,45-0,3 (средней светло- ты) 0,3-0,15 (темный) <0,15 (черный)
Улица или
площадь катего-
рии А (город-
ского значения)
Улица или пло-
щадь категории Б
(районного зна-
чения)
Улица или пло-
щадь категории В
(местного зна-
чения)
Парк, бульвар
категорий:
А
Б
В
Тротуары кате-
горий :
А
Б и В
Пешеходные зоны
на площадях кате-
горий А и Б
Пешеходные ули-
цы
1,6* **-0,6 >5
(20-15)
1,0-0,4 1-5
(15-10)
0,4-0,2
(6-4)
(6)
(4)
(2)
(4)
(2)
(Ю)
(4)
50 75 100 150 200
75 100 150 200 300
30 50 75 100 150
50 75 100 150 200
20 30 50 75 100
30 50 75 100 150
1
* Для объектов, поверхности которых обладают не полностью диффузным отражением.
** При интенсивном транспортном движении - более высокие значения.
Примечания:!. При расположении объекта вне городской территории и наблюдении его
на фоне неба или неосвещенной зелени принимается < 1 кд/м2, а Е& допускается уменьшать
вдвое по сравнению с величинами, указанными в таблице. 2. При расположении объекта вблизи
зданий с большими светящимися поверхностями следует принимать >-5 кд/м2. 3. Освещен-
ности объектов допускается увеличивать для зданий при наблюдении с расстояний > 1 км, для
памятников при наблюдении с расстояния >300 м; а также для фасадов с мелкими архитектурными
деталями, имеющими существенное значение для восприятия.
ружений. В техническом отношении
установки освещения нередко комби-
нируются с другими видами инженер-
ного оборудования и благоустройства,
с малыми формами. Поэтому важно
решать комплекс всех этих вопросов
на первых же этапах проектирования.
При разработке градостроительных
проектов можно выделить две наибо-
лее крупные задачи освещения: зри-
тельное выявление функционально-
планировочной структуры и светоком-
позиционная организация городского
пространства.
Первая задача может быть решена
с помощью светоцветового зонирова-
ния за счет создания воспринимаемых
глазом различий в интенсивности и
180 Часть II. Архитектурная светология
цветности освещения и рисунке осве-
щаемых зон и территорий, отличаю-
щихся по своей функции и градостро-
ительной значимости или по другим
признакам. Свет может выявить и та-
кие важные элементы, как основные
структуроформирующие системы маги-
стралей, общественных центров и озе-
ленения, а также такие характеристи-
ки, как размеры города, плотность за-
стройки и коммуникаций, соотноше-
ние старой и новой застройки и т.п.
Решение второй задачи связано с
созданием системы световых архитек-
турных ансамблей в расчете на восп-
риятие их с дальних, средних и ближ-
них дистанций при разной скорости
движения пешехода или пассажира. В
соответствии с этим должны разраба-
тываться как крупномасштабные эсте-
тические категории — вечерний силу-
эт, светопанорамы, глубокие перспек-
тивы, так и соразмерные человеку па-
раметры ближайшего окружения. В
этой масштабной шкале разное значе-
ние приобретают световые доминанты
и акценты, контрастные и нюансные
сочетания светоцветовых и светопро-
странственных форм, абсолютные и
относительные размеры и форма осве-
щаемых участков и объектов, свето-
цветовая динамика.
Условия восприятия архитектур-
ных объектов с разных расстояний
можно охарактеризовать тремя кате-
гориями масштаба восприятия: ланд-
шафтный, ансамблевый, камерный.
Ландшафтный масштаб характерен при восп-
риятии крупных градостроительных образований
(город, зона, жилой район) извне, со значительных
расстояний, с высоко расположенных видовых то-
чек или при движении с большой скоростью, с ав-
томагистралей, когда отсутствуют непосредствен-
ные контакты человека с объектом наблюдения и
когда основное значение в световом решении име-
ют крупномасштабные элементы. Здесь предпоч-
тительны контрастные, лаконичные, укрупненные
соотношения светоцветовых и объемно-простран-
ственных параметров композиции.
Примерами могут служить светопанорамы
набережных Петербурга и Будапешта, Лондона и
Риги, световые перспективы Невского проспекта и
Елисейских полей, наблюдаемые пешеходом, или
световые планы Тбилиси, Москвы, Парижа, Афин,
Кейптауна с высоты птичьего полета — с горы или
с высотного сооружения.
Ансамблевый масштаб, являющийся проме-
жуточным между ландшафтным и камерным, оп-
ределяет условия восприятия архитектурных ком-
плексов со средних дистанций наблюдения при
движении с небольшой скоростью в автомобиле
или пешком, когда контакты человека с этими ком-
плексами все еще опосредованы, а оценка их свя-
зана с прочтением особенностей объемно-про-
странственного построения светового ансамбля, с
рактерных композиционных и стилевых призна-
ков. При этом могут быть использованы раскрытия
местных перспектив, построенные на эффекте не-
ожиданности, контраста или подготовленные зако-
номерным развитием световой композиции.
Так раскрываются с Невского проспекта ан-
самбли К.И. Росси на площадях Островского, Ис-
кусств и Дворцовой в Петербурге. Ансамбли Крем-
ля и Красной площади в Москве, Александерплац
в Берлине, Прагерштрассе в Дрездене, площадей
Св. Петра в Риме и в Барселоне раскрываются при
подходе к ним с примыкающих проспектов и набе-
режных (рис. XV).
Камерный масштаб — это масштаб восприя-
тия пешехода, перемещающегося в соизмеримом с
ним пространстве (жилой группы, двора, улицы,
площади, сада), непосредственно контактирующе-
го, непроизвольно или целенаправленно, с окруже-
нием и людьми, которые являются активным ком-
понентом среды. Внимание человека обращено на
ближнюю зону, воспринимаемую фрагментарно, в
ракурсах, поэтому приемы создания человеческого
масштаба освещаемой среды основаны на разнооб-
разии впечатлений и акцентов в пределах этого
пространства, на выявлении пластических и тек-
стурных качеств окружения, на детальной разра-
ботке нюансных светоцветовых сочетаний.
Подобным богатством впечатлений характе-
ризуются многие освещенные улицы и площади
старых кварталов, пространства пешеходно-обще-
ственных центров Каунаса и Кракова, Эрфурта и
Лейпцига, Праги и Варшавы, ансамбли Сан-Марко
ВСЕ
виллы Д’Эсте в Тиволи (рис. XVI).
Вместе с решением задач светоцве-
тового зонирования и светокомпозици-
онной организации пространства зод-
чему приходится заниматься вопроса-
ми освещения объемных объектов: зда-
ний, сооружений-монументов, зеленых
насаждений. Среди них такие задачи,
как выявление характерных особенно-
стей объемно-пространственной компо-
зиции (тектоники, ритма, пропорций,
статичности или динамичности, легко-
Глава 4. Архитектурное освещение 181
сти или монументальности), пластиче-
ского и цветового решения, поэтажно-
го или иного зонирования.
При разработке светового образа
объекта возможны два принципиаль-
ных способа его решения: ассоциатив-
ное подобие его дневному образу или
создание специфически вечернего
"контробраза".
Первый способ весьма традиционен
и во многом исчерпал свои вырази-
тельные возможности. Он применяется
в основном для памятников архитек-
туры и существующих сооружений,
обычно освещаемых заливающим све-
том прожекторов, которые создают на
фасаде распределение яркостей, напо-
минающее дневное: светлые стены,
темные окна (рис. XVII). Однако о
полном соответствии говорить не при-
ходится, так как окружение объекта
(фон, небо) вечером всегда остается
темным, контрасты светотени из-за от-
сутствия рассеянного света неба более
резкие, а интенсивность, цветность и
направление света от множества то-
чечных источников иные, чем днем.
Второй способ всецело основан на
учете специфики световой среды и
зрительного восприятия ночью и на
использовании широких технических
возможностей искусственного освеще-
ния для создания новых эмоциональ-
но-образных эффектов (рис. XVIII).
Поэтому творчески он более продук-
тивен, в особенности при разработке
световой архитектуры новых объектов.
Чтобы решать поставленные зада-
чи, необходимо владеть всей палитрой
композиционных и технических
средств, в первую очередь приемами
освещения пространств и объектов.
В пространствах транспортного
движения — на улицах, дорогах и
площадях применяются системы обще-
го, регламентированно равномерного
освещения дорожного покрытия. Эти
системы подразделяются на обычную
(светильники на опорах, подвесах или
кронштейнах с шагом 20—40 м и вы-
сотой установки 8—12 м), продольно-
подвесную (светильники на тросах
между опорами, установленными на
разделительной полосе автострад с ша-
гом 50—100 м), высокомачтовую
(мощные светильники на мачтах вы-
сотой 30—60 м для освещения боль-
ших площадей, многоуровневых транс-
портных развязок, паркингов), пара-
петную (светильники в ограждениях
путепроводов, мостов, развязок).
Освещение тротуаров на улицах и
площадях, пешеходных дорог, аллей и
площадок осуществляется общими с
проезжей частью или автономными ос-
ветительными установками — кон-
сольными или венчающими светильни-
ками высотой 4—8 м. На улицах, на-
сыщенных световой рекламой, инфор-
мацией и витринами, тротуары
получают дополнительное освещение.
В скверах, садах, парках и жилых
дворах нередко применяются установ-
ки комбинированного или местного де-
коративного освещения парковыми
светильниками разнообразной формы
высотой 0,4—1,2 м.
Архитектурное освещение объектов
может осуществляться несколькими
способами. Наиболее распространен в
нашей практике прием общего (рав-
номерного или локализованного) зали-
вающего освещения фасадов прожек-
торами, которые устанавливают так,
чтобы они не слепили водителей и пе-
шеходов, а также жителей домов через
окна.
Прием локального или местного
освещения архитектурных элементов
реализуется с помощью небольших
светильников и применяется как для
исторических, так и для современных
сооружений (см.рис. XVI—XVII). В
первом случае осветительные приборы
скрываются от наблюдателей за вы-
ступающими частями фасадов, во вто-
ром целесообразно проектировать их
встроенными.
Широкое применение стекла в ар-
хитектуре привело к функционально
тология
рис- '
лепса
yiapK-u
С» Kap^
уифо»*0
Глава 4. Архитектурное освещение 183
Рис. XVIII. Световой ан-
самбль ул. Гинза в То-
кио ("световая графика’
рекламы)
Рис. XIX. Спектакль
"Звук и Свет" в афин-
ском Акрополе
оправданному и художественно убеди-
тельному использованию проходящего
через него из интерьеров света и фор-
мированию приема светящихся фаса-
дов, с которыми в большой мере свя-
заны представления о современной ар-
хитектуре как "архитектуре света" и
рождение термина "световая архитек-
тура". Прием придает новые визуаль-
ные качества тектоническому облику
сооружения за счет выявления неви-
димых днем внутренней структуры и
происходящих в здании процессов. Не-
гативное преображение фасадов и из-
менение воспринимаемых размеров и
пропорции их элементов также суще-
ственно трансформирует облик здания.
Поэтому форма, размер и расположе-
ние светящихся поверхностей остекле-
ния зависят от программирования
внутреннего освещения, от наличия
специальных затеняющих устройств
(жалюзи, шторы, цветное или зер-
кальное стекло), способных автомати-
чески или по команде создавать на фа-
саде определенный рисунок.
Прием "световой графики" можно
отнести как к системам освещения
зданий, так и к световой информации
(см.рис. XVIII). Этот прием включает,
например, контурное освещение, изве-
стное как вид праздничного оформле-
ния городов, или современные способы
группировки светильников, образую-
щих тот или иной светографический
рисунок в виде сплошных линий,
штрихов, точек и т.п. Сюда относятся
и рекламно-информационные установ-
ки на зданиях в виде светящих панно,
надписей, знаков и символов, а также
знаки сигнализации движения, т.е. си-
стемы визуальных коммуникаций.
Прием "световой живописи" — это
светоцветовые проекции, применяемые
пока лишь в системах зрелищного ос-
вещения, например для театрализован-
ных представлений "Звук и Свет"
(рис. XIX). Относительная простота и
эффективность этого приема не пре-
пятствуют его применению и в мас-
совом строительстве. К "световой жи-
вописи" можно отнести игру света и
цвета на фасадах, облицованных по
принципу светящего потолка светорас-
сеивающими панелями или пленками,
за которыми спрятаны источники све-
та, способные работать в цветодина-
мическом режиме.
Нередко для освещения объектов
применяется комбинация нескольких
приемов.
Объектами архитектурного освеще-
ния в городе являются также малые
архитектурные формы и зеленые на-
саждения.
184 Часть IL Архитектурная светология
Малые формы могут быть или объ-
ектами освещения, или его средствами.
Любой фонарь, по существу, есть ма-
лая форма. Киоски, газетные стенды,
выносные витрины, информационные
установки, телефоны-автоматы, произ-
ведения монументального искусства,
фонтаны, парковые скамьи и урны мо-
гут совмещать свою первичную фун-
кцию с функцией носителя света, если
в них предусмотреть установку соот-
ветствующих осветительных устройств.
Такие примеры реализованы в парке
Ла Виляет и в районе Дефанс в Па-
риже.
При всех способах освещения мо-
жет быть применен статический или
динамический, одноцветный или поли-
хромный свет, что еще более расши-
ряет творческие возможности зодчего
или дизайнера.
Выбор приема архитектурного ос-
вещения зависит от градостроительной
ситуации, характера архитектуры объ-
екта, его назначения, возможности
расположения осветительных прибо-
ров, условий адаптации наблюдателей,
творческого замысла автора, технико-
экономических возможностей.
Естественно, что приемы освеще-
ния не исчерпывают всех композици-
онных средств световой архитектуры.
В реальных условиях их палитра
включает и все традиционные средства
гармонизации архитектурно-простран-
ственной формы — симметрию и
асимметрию, пропорции и ритм,
контраст и нюансы, единство и сопод-
чиненность светоформ и т.п.
Как отмечалось выше, результат
решения архитектурной задачи осве-
щения — световая композиция — ха-
рактеризуется распределением видимо-
го излучения в пространстве, по спек-
тру и во времени. Для оценки свето-
пространственной композиции можно
принять три наиболее общих крите-
рия, которые достаточно полно харак-
теризуют ее: светлота освещаемого
пространства, доминирующая цвет-
ность освещения и размер создаваемо-
го светопространства. Это специфиче-
ские критерии, применимые лишь при
проектировании и оценке искусствен-
ной световой среды. В каждом конк-
ретном случае они могут дополняться
профессиональными критериями, ис-
пользуемыми в отношении архитек-
турной среды в обычных (дневных) ус-
ловиях.
Светлота пространства, являющаяся усред-
ненной величиной светлоты поля зрения в преде-
лах конкретного архитектурного ансамбля, зависит
от интенсивности освещения (мощности и эффек-
тивности осветительных установок, числа и распо-
ложения осветительных приборов), отражатель-
ных характеристик объектов, особенностей суме-
речного и ночного зрения. Светлота поля зрения,
определяющая уровень зрительного восприятия
его яркости, в нормах косвенно оценивается тремя
диапазонами средней яркости адаптации или рас-
четной яркости фона (более 5, 1—5 и менее
1 кд/м2, см.выше).
Доминирующая цветность освещения опреде-
ляется спектральными характеристиками источ-
ников света, применяемых в осветительных уста-
новках архитектурного ансамбля. В нередких на
практике случаях использования разноспектраль-
ных ламп доминирующая цветность освещения в
пределах одного архитектурного пространства со-
здается обычно наиболее мощной установкой. Ча-
ще всего ею является установка общего освещения
территории. Удобными для регламентации цветно-
сти освещения показателями служат цветовая тем-
пература Тцв К, и общий индекс цветопередачи Яа
источников света.
Цветность освещения представляет собой зри-
тельно активный и эмоциональный фактор свето-
вой композиции, который сегодня еще мало иссле-
дован и недостаточно используется в наружном ос-
вещении. Взаимодействие цветного освещения
(диапазон спектральных характеристик источни-
ков электрического света весьма широк) и поли-
хромной среды играет важную роль в построении
художественного образа объектов и создании пси-
хологического климата в вечернем городе. Поэтому
целенаправленное использование цветного света
как художественного фактора повышает качество
световой среды города.
Третий критерий непосредственно связан с
иллюзорно-формообразующим действием света в
архитектурном пространстве, размеры, форма и
другие качества которого воспринимаются зрением
в пределах освещаемой зоны. В этой зоне должны
быть созданы такие интенсивность и равномер-
ность освещения, которые обеспечивают зритель-
ную цельность и заметное отличие ее от окруже-
ния. Поскольку освещаемая зона не обязательно
совпадает с физическими габаритами пространства
Глава 4. Архитектурное освещение 185
по одному, двум или всем трем его измерениям,
правильнее назвать его светопространством.
Структура городских светопространств вече-
ром имеет прерывный характер, так как она обра-
зована множеством точечных источников света,
расположенных в городском пространстве нерав-
номерно, выборочно, для освещения лишь функци-
онально загруженных участков и путей движения,
чем она принципиально отличается от дневной, од-
нородной и непрерывной световой структуры про-
странства города. Выборочное™ освещения город-
ских территорий и объектов объясняется прежде
всего технико-экономическими возможностями.
Связанные с ними ограничения целесообразно ис-
пользовать в художественных целях для
•ее
рмиро-
вания необходимых качеств световой среды, в час-
тности, ее масштабных характеристик, учитываю-
щих архитектурно-градостроительные факторы и
особенности психофизиологии восприятия, напри-
мер дистанционный масштаб зрения человека, оп-
тические иллюзии и т.п.
Проектирование световой среды по третьему
критерию сводится, таким образом, к программи-
рованию размерных и светотехнических характе-
ристик в каждом конкретном светопространстве. С
этим критерием непосредственно связан выбор си-
стем и приемов освещения пространств и объек-
тов — высоты и расположения осветительных при-
боров на опорах, подвесах или сооружениях и ха-
рактера их светораспределения.
Методика архитектурного проекти-
рования световой среды, разработанная
Н.И. Щепетковым (МАрхИ), на ста-
дии выполнения градостроительных
проектов предусматривает последова-
тельное решение ряда задач, в част-
ности таких, как структурная диффе-
ренциация городского пространства на
основные типы; иерархическая диффе-
ренциация каждого типа пространства
на категории; масштабная светомоду-
лировка пространств с учетом их типа
и категории; формирование системы
архитектурно-световых ансамблей с
учетом масштаба восприятия.
Целью структурной дифференциа-
ции может быть зрительное выявление
трех основных структуроформирую-
щих систем, которые служат простран-
ственным оформлением функций дви-
жения, общения и отдыха в городе.
Структурная дифференциация го-
родского пространства на три основных
типа осуществляется с использованием
двух критериев — интенсивности и
цветности освещения.
Градост{
и тельная и функциональ-
ная специфика каждого из этих типов
различна. В пространствах транспорт-
ного движения необходимо обеспечить
требуемые технологией (скорость, без-
опасность, ориентация) количествен-
ные и качественные параметры осве-
щения и информации. Общественные
зоны являются узловыми элементами
городской структуры. Их целесообраз-
но выделить средствами света и цвета,
разнообразием приемов освещения, ак-
тивностью визуальной информации.
Пространства для отдыха требуют зри-
тельной изоляции от движения и шу-
ма, сравнительно меньшего количества
света, ненавязчивое™ эстетической по
характеру информации.
Из этого выявляется принципиаль-
ная схема соподчинения разнотипных
светопространств, позволяющая зримо
выразить планировочную структуру
города, т.е. решить задачу светофун-
кционального зонирования через ха-
рактерное освещение объединяющих
его структурных систем.
Цветность освещения пространств — основ-
ной отличительный признак этого зонирования. В
общественных пространствах может быть выбран,
например, белый "солнечный” свет с хорошей цве-
топередачей, который придает им определенную
парадность и позволяет без заметных искажений
показать колористическое решение ансамбля, цвет
лиц и одежды людей. В пространствах для отдыха
предпочтительно полихромное освещение с преоб-
ладанием теплых тонов в зонах нахождения людей
и холодных тонов в зонах зеленых насаждений, что
способствует созданию декоративных эффектов и
определенной психологической атмосферы. Маги-
страли по контрасту с зелеными зонами отдыха и
общественными зонами могут быть освещены мо-
нохромным желто-оранжевым светом.
Используя известные характеристики источ-
ников света по цветности излучения и цветопере-
даче, рекомендуется для систем освещения обще-
ственных пространств применять в основном ис-
точники с высоким общим индексом цветопереда-
чи (металлогалогенные или ксеноновые лампы), в
пространствах для отдыха — преимущественно
лампы со средним индексом цветопередачи (нака-
ливания, ДРЛ делюкс, люминесцентные), а в про-
странствах транспортного движения, где цветопе-
186 Часть II. Архитектурная светология
редача не имеет существенного значения, — на-
триевые лампы.
Второй признак зонирования — различная
интенсивность освещения или светлота разнотип-
ных пространств. Подчеркивая приоритетность об-
щественных пространств в городе, представляется
целесообразным уровни их освещенности принять
выше, чем транспортных, а в пространствах для от-
дыха — относительно более низкие (но не ниже ги-
гиенического минимума). Надо отметить, что дей-
ствующие нормы отдают приоритет в уровнях осве-
щенности транспортным зонам.
Светоцветовая структурная дифференциация
городского пространства может быть осуществлена
и на основе иных композиционных принципов, на-
пример, путем создания "диалога" старой и новой
застройки или выявления активного рельефа в го-
роде посредством разного характера освещения
пространств и объектов у подножия и на склонах
холмов, т.е. зонирования по вертикали.
Главным в процессе проектирования является
системный и комплексный подход к задачам осве-
щения как задачам архитектурным, который при-
водит к созданию ясно читаемой и художественно
убедительной светопространственной структуры
города.
Иерархическая дифференциация
основных типов пространства на кате-
гории осуществляется созданием восп-
ринимаемых глазом различий в интен-
сивности их освещения.
В зависимости от величины и композицион-
ной структуры города в иерархической системе
каждого из основных типов пространства может
быть выделено несколько категорий (уровней, сту-
пеней) пространственной организации. Наиболее
четко это выражается в градостроительной класси-
фикации городских улиц и в ступенчатой системе
общественного обслуживания. В больших и сред-
них городах обычно выделяется три иерархических
категории пространств — городского (А), районно-
го (Б) и местного (В) (см.табл. 4.43). В столичных
и крупнейших городах может быть выделено боль-
шее, в малых городах и поселках — меньшее число
категорий. Чем выше категория пространства, тем
выше относительный уровень его освещения.
Цветность освещения для всех категорий од-
ного типа пространства постоянна и служит объе-
диняющим их фактором и отличительным призна-
ком этого типа от других.
Масштабная светомодулировка
пространств осуществляется за счет со-
здания в пределах выбранной зоны та-
ких интенсивности и равномерности
освещения, которые обеспечивают ви-
зуальную целостность светопростран-
ства и отличие его от смежных про-
странств.
Из всех композиционных аспектов формиро-
вания городского светопространства наиболее зна-
чителен для психологического климата среды и ар-
хитектурного образа ансамбля и наиболее подвер-
жен изменению под влиянием света масштаб про-
странства. Он определяется размерами
архитектурно организованного пространства и све-
товыми характеристиками, в частности, яркостной
композицией ансамбля.
На основе известных закономерностей восп-
риятия объектов в зависимости от их размеров и ди-
станции наблюдения может быть создана масштаб-
ная шкала светопространств (рис. 4.71), учитыва-
ющая их тип, категорию, а также планировочные
модули. Вместе с расстояниями по горизонтали
важную роль в формировании масштаба архитек-
турного пространства играют вертикальные разме-
ры элементов световой композиции, при которых
создается ощущение различной степени его замк-
нутости. Освещая объекты на всю высоту или час-
тично и территорию архитектурного ансамбля по
всей площади или отдельные ее участки с той или
иной интенсивностью и равномерностью, приме-
няя светильники ограниченного или неограничен-
ного светораспределения на высоких или низких
опорах и свет различной цветности, можно в широ-
ких диапазонах трансформировать масштабные и
другие визуальные характеристики световой ком-
позиции.
Формирование системы архитек-
турно-световых ансамблей заключает-
ся в установлении ясно выраженных
гармоничных связей между разнотип-
ными однопорядковыми светопростран-
ствами и в соподчинении созданных
таким образом световых ансамблей в
соответствии с их категорией. При
этом учитываются наиболее вероятные
расстояния наблюдения освещаемых
объектов. Так создается переход от
крупного масштаба городских структур
(световой ансамбль города, зоны, рай-
она) к человеческому масштабу непос-
редственного окружения (световой ан-
самбль жилого двора).
На этом этапе проектирования ре-
шаются вопросы освещения про-
странств и объектов, а также выявле-
ния их архитектурно-градостроитель-
ных особенностей, объемно-простран-
ственной и цветовой композиции,
визуальной взаимосвязи в пределах го-
рода, зоны, района, ансамбля за счет
конкретизации расчетных характери-
стик, в частности яркостей фасадов ос-
Глава 4. Архитектурное освещение 187
НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ ОБЩЕНИЕ
ДО 3,5 М
РАСПОЗНАВАНИЕ ВЫРАЖЕНИЯ ЛИЦА
ДО 12 М
ДО 2БМ
УЗНАВАНИЕ ЛИЦА____________________
I ВПЕЧАТЛЕНИЕ КАМЕРНОСТИ ПРОСТРАНСТВА
РАЗЛИЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ__________________________________
ОЩУЩЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОГО РАЗМЕРА СОМАСШТАБНОГО ЧЕЛОВЕКУ ПРОСТРАНСТВА
РАЗЛИЧЕНИЕ ФИГУРЫ ЧЕЛОВЕКА
РАССТОЯНИЕ ДО ВИДИМОГО ГОРИЗОНТА
ДО 1200 М
~ 4500М
Рис. 4.71. Дистанционный
масштаб зрения человека
а — оценка расстояния и раз-
меров пространства через
характерные особенности
восприятия лица и фигуры
человека; б — восприятие
архитектурного пространст-
ва в зависимости от угло-
вых размеров формирую-
щих его объектов; 1 — высо-
та фасада h равна расстоя-
нию до него/, угол зрения
между горизонтом и карни-
зом здания 45°, ощущение
полной замкнутости про-
странства, хорошие условия
восприятия деталей фасада:
11 — / = 2Л, угол 30°; нижний
предел для создания чувст-
ва замкнутости пространст-
ва, благоприятные условия
восприятия деталей и фаса-
да в целом; III — I - 3h, угол
18°; чувство минимальной
замкнутости пространства,
объект еще читается отдель-
но от дальнего плана, объе-
мы его преобладают над
пространством; IV— 1 = 4h,
угол 14°; отсутствие замк-
нутости, фасад воспринима-
ется как граница дальнего
плана
188 Часть II. Архитектурная светология
вещаемых зданий. Например, яркость
фасадов зданий и памятников, рас-
сматриваемых со значительных рассто-
яний (более 1 км и 300 м соответст-
венно) и формирующих "ландшафт-
ный" масштаб восприятия, рекоменду-
ется увеличивать в 1,5—2 раза по
сравнению с их яркостью, требующей-
ся при наблюдении с близких рассто-
яний.
Изложенная методика, не привязанная к ка-
кой-либо определенной градостроительной схеме,
допускает возможность широкой модификации в
зависимости от конкретной ситуации. Характер-
ными чертами световой композиции, разработан-
ной по этой методике, являются ассоциации с при-
родным освещением: масштабные и световые моду-
ляции в какой-то мере аналогичны природным —
большие по размерам светопространства светлее
меньших (в иерархии однотипных пространств),
площади "солнечнее" улиц той же категории, ули-
цы светлее аллей в парке (в природе: в поле больше
света, чем на поляне, поляна светлее просеки, на
просеке светлее, чем налесной тропе), что вызыва-
ет положительные ассоциации при восприятии.
Главные по своей градостроительной роли
пространства и комплексы решаются выразитель-
нее второстепенных, приоритет в освещении и ка-
честве световой среды в общественных зонах отда-
ется пешеходам, чем подчеркивается социальная
ценность этих зон. В то же время визуальная спе-
цифика вечернего облика сохраняется — восприя-
тие городских ансамблей будет сопровождаться
особыми, свойственными лишь искусственному ос-
вещению образными впечатлениями.
Светоцветовые и композиционные характе-
ристики светопространств, усложняющиеся в соот-
ветствии со ст ру к турно-иерарх и ческой системой
от второстепенных к главным, от малых к большим,
создают динамическую непрерывность и ориенти-
рованность городского пространства. "Вектор дви-
жения" существует в каждом световом ансамбле и
в городе в целом от периферии к центру, к обще-
ственным зонам за счет эффекта адаптации и пред-
почтения человека идти на свет. Таким образом, со-
здаваемая система светопространств в определен-
ной степени ориентирует, организует движение в
городе.
Эти творческие и методические принципы ис-
пользованы автором главы при разработке концеп-
ции архитектурного освещения столицы, утверж-
денной правительством Москвы в 1993 г.
При разработке освещения архитектурного
ансамбля можно по вышеизложенной методике
осуществить светоцветовое микрозонирование его
территории.
При проектировании освещения
зданий и сооружений в задачу архи-
тектора входят поиск образного реше-
ния и выдача задания светотехнику в
виде яркостной композиции всего ан-
самбля или отдельных его объектов.
По этому заданию осуществляется све-
тотехнический расчет осветительных
установок, элементы и размещение ко-
торых выбираются совместно архитек-
тором и светотехником. При этом в
необходимых случаях предусматрива-
ются мероприятия по ограничению
слепимости от ярких источников света
и светящих элементов.
Для выявления пространственного
решения ансамбля нередко использу-
ются приемы иллюзорной его транс-
формации, например зрительное изме-
нение глубины пространства. Если яр-
кости поверхностей нарастают или
убывают по мере их удаления от на-
блюдателя, пространство воспринима-
ется более или менее глубоким. При
этом большую роль играет яркость за-
мыкающего перспективу объекта. По-
добным же образом могут оптически
трансформироваться ширина и высота
архитектурного пространства.
Важное значение при проектиро-
вании освещения объектов имеет рас-
становка акцентов на тех или иных
особенностях их объемной компози-
ции, тектоники, пластики, фактуры,
цветового решения, способствующая
выявлению их характера, архитектур-
ного стиля, созданию индивидуализи-
рованного образа. При этом следует
учитывать, что зрительное впечатле-
ние равномерно освещенной одноцвет-
ной поверхности создается при обес-
печении соотношения максимальной и
минимальной яркостей в границах ос-
вещаемой площади не более чем 3:1,
а при наличии рельефной или поли-
хромной отделки — не более 5:1. Для
усиления впечатления объемной фор-
мы соотношение средних яркостей
смежных фасадов рекомендуется при-
нимать от 3:1 до 10:1. Впечатление
светящейся поверхности создается со-
отношением яркостей смежных эле-
Глава 4. Архитектурное освещение 189
ментов не менее 30:1, что помогает
программировать яркость витражей,
витрин, проемов при гармонизации со-
ставляющих светового ансамбля.
Для достижения некоторых иллю-
зорных эффектов на вертикальных по-
верхностях нередко используется при-
ем неравномерного их освещения по
высоте: динамическое нарастание или
уменьшение яркости снизу вверх, в за-
висимости от приема освещения, со-
здает эффект зрительного изменения
"весовых соотношений" — здание вос-
принимается более "тяжелым" или
"легким", массивным или невесомым,
статичным или неуравновешенным.
При освещении пластически слож-
ных фасадов зданий и монументов за-
ливающим светом обычно стремятся
сохранить привычное (дневное) рас-
пределение светотени. Для этого ис-
точники света располагают достаточно
высоко, например на опорах уличных
светильников или на крышах соседних
зданий. Когда это невозможно техни-
чески или нецелесообразно эстетиче-
ски, объект освещается с близкого рас-
стояния прожекторами, установленны-
ми на земле, что создает непривычный
рисунок теней, отбрасываемых высту-
пающими элементами снизу вверх.
Этот эффект называют "театральным",
"рамповым" или "драматическим".
Восприятие пластики фасада иска-
жается и тогда, когда происходит на-
ложение теней друг на друга, появля-
ются двусторонние и глухие тени, ког-
да мелкие, но важные детали как бы
"смазываются" светом и фасад стано-
вится подслеповатым или на его по-
лированных поверхностях появляются
слепящие блики. При освещении
скульптурных памятников нередко
становится невозможным узнать в них
изображаемое историческое лицо или
оно приобретает несвойственное ему
при дневном освещении выражение.
Иногда темная скульптура, установ-
ленная на светлом постаменте и име-
ющая одинаковую с ним освещенность,
зрительно исчезает на фоне ночного
окружения, и в ансамбле остается
лишь один постамент. Неприятное
впечатление может вызвать и освеще-
ние цветных объектов источниками
света с плохой цветопередачей. Подо-
бные типичные для практики ошибки
происходят потому, что авторы не ре-
шили эти вопросы на стадии проекти-
рования объекта. Весьма редки случаи,
когда осветительная установка стано-
вится органичной частью материаль-
ной структуры ансамбля памятника.
Для освещения зеленых насажде-
ний в городе могут применяться ком-
бинации различных приемов и разно-
спектральных источников света в за-
висимости от сезона года и ландшаф-
тной ситуации. Так, для придания
летней листве сочного изумрудно-зе-
леного цвета применяют ртутные лам-
пы, для выявления осенней палитры
— лампы накаливания или натриевые.
В зимнем пейзаже покрытые снегом и
инеем ветви хвойных деревьев могут
освещаться "холодным" светом, а их
стволы — "теплым", белизна берез на
фоне леса может быть подчеркнута по-
током света, направленного снизу, а
темные силуэты елей выразительны на
освещенных заснеженных газонах, где
сплетаются кружевным узором легкие
цветные тени.
Выбор приема освещения деревьев
и кустарников диктуется их формой.
Густые кроны при темном фоне зали-
вают светом фронтально или с двух
сторон, чтобы выявить их контур или
объем. Силуэт безлиственного дерева
или прозрачную крону "пронизывают"
светом снизу, а куст высвечивают из-
нутри, "отрывая" от слабоосвещаемого
фона, что обеспечивает необычный де-
коративный эффект. В праздничные
дни кроны деревьев опутывают гир-
ляндами маломощных цветных ламп,
которые могут работать в динамиче-
ском режиме. Так оформляются раз-
личные фестивали света и выставки
цветов, регулярно проводящиеся во
190 Часть IL Архитектурная светология
Франции, Англии, США, Австралии.
Освещение загородных ландшафтов
стимулирует развитие туризма и от-
дых на лоне природы (Финляндия).
Для освещения газонов, цветни-
ков, элементов рельефа земли выра-
ботаны свои приемы и средства осве-
щения.
Необычайно живописными выгля-
дят умело освещенные водоемы и фон-
таны в окружении зелени. Наилучший
Эффект достигается подсветкой струи
и каскадов цветными источниками
света из-под воды. Водонепроницаемые
светильники с обычными или зеркаль-
ными лампами накаливания распола-
гаются у основания струй или в воде
в точке их падения. В этом случае
струя становится отличным светово-
дом. В больших фонтанах устраивают
иногда специальные камеры под остек-
ленным днищем бассейна, в которых
монтируют осветительную установку,
что удобно для обслуживания. Однако
трудность герметизации камеры, более
высокая стоимость установки и боль-
шое поглощение света слоем воды в
бассейне ограничивают область приме-
нения этого способа.
Освещение фонтанов нередко выполняют све-
тодинамическим и с музыкальным сопровождени-
ем. Рисунок и высота струй фонтана, яркость и
цвет их освещения могут автоматически реагиро-
вать на изменение частотных характеристик и тем-
бра музыки, записанной на магнитофонную плен-
ку-
В Японии и Китае очень популярны зимние
праздничные конкурсы ледовых городков и скуль-
птур с цветодинамическим освещением, представ-
ляющих яркое, красочное зрелище. Не менее эф-
фектными могли бы быть светящиеся парковые
скульптуры и монументы из стекла, проекты и об-
разцы которых существуют в мастерских зодчих и
ваятелей, но не нашли еще места в городской среде.
Существенным элементом световой
композиции города является световая
информация (реклама и витрины).
Под световой рекламой у нас обычно
понимают установки из газосветных
ламп, которые отличаются характер-
ной яркостью и цветностью свечения,
могут иметь произвольную форму и
работать в динамическом режиме. Они
не всегда гармонично вписываются в
окружение. В исторически ценной сре-
де их применение, как правило, сти-
листически чужеродно, поэтому весьма
ограничено. Лишь небольшие, хорошо
нарисованные вывески, надписи, фир-
менные знаки из газосветных трубок,
установленные над витринами и вхо-
дами, в определенных ситуациях при-
емлемы, так как они вместе с другими
средствами участвуют в формировании
масштаба непосредственного окруже-
ния человека, в создании комфортной
световой среды. Напротив, высокая
зрительная активность больших газо-
светных установок, смонтированных
на венчающих элементах зданий, по-
могает формированию "ландшафтного"
масштаба в городе.
Планировочная структура Москвы
прочитывается в вечернее время с Во-
робьевых гор более явно, чем днем, в
немалой степени благодаря световой
рекламе, установленной на карнизах
домов по Ленинскому, Комсомольско-
му, Кутузовскому и другим проспек-
там.
Другой вид световых информаци-
онных установок — транспарантные,
выполняемые на светорассеивающем
материале, подсвеченном изнутри лам-
пами накаливания, люминесцентными
или газосветными. Во многих случаях
они более предпочтительны по худо-
жественным и функциональным сооб-
ражениям, так как визуально менее
агрессивны и в целом более красочны,
информативны и мобильны, чем газо-
светные установки. Как правило, они
рассчитаны на восприятие с ближних
и средних дистанций.
На оживленных площадях и пере-
крестках нередко устанавливаются
различные световые табло с движущи-
мися надписями и изображениями. Это
световые газеты типа "бегущая строка"
или довольно сложные устройства с
электронным управлением, выполнен-
ные из множества обычных и цветных
Глава 4. Архитектурное освещение 191
ламп накаливания небольшой мощно-
сти (световое электронное панно на
Новом Арбате в Москве). Подобные
установки способствуют
рмирова-
нию ’’ансамблевого" масштаба воспри-
ятия в вечернем городе.
Исходя из наиболее вероятных
расстояний наблюдения и особенностей
зрения рассчитываются оптимальные
интервалы между лампами в каждой
установке, обеспечивающие хорошую
читаемость информации и цельность
светящего поля.
В пешеходных зонах общественно-
торговых центров, на тротуарах улиц
и площадей, первые этажи застройки
которых занимают предприятия обслу-
живания, важную роль в формирова-
нии световой среды играют витрины.
Выбор средств и приемов освещения
витрин зависит от характера выстав-
ляемых в них товаров и расположения
и формы витрины. Ее можно проек-
тировать как автономное светопрост-
ранство, не связанное с интерьером
здания (разновидность этого типа —
выносные витрины), или как простран-
ство, объединенное реально или иллю-
зорно (с помощью света) с располо-
женными за ним помещениями, что
зрительно расширяет тротуар в этой
зоне. Предусмотрев несколько про-
грамм освещения витрины, можно до-
биться выразительного разнообразия за
счет изменения светового рисунка,
уровней и цветности освещения, соот-
ношения статического и динамическо-
го, направленного и рассеянного света
от систем локализованного и общего
освещения.
Многопрограммность освещения
витрин, как и других осветительных
установок в городе, технически вполне
осуществима, а эстетически и эконо-
мически более оправдана, чем преоб-
ладающий сегодня однопрограммный
режим их работы. Принципиальным
прототипом такого решения служит
вечно меняющаяся, "живая" природная
среда с солнечным и рассеянным све-
том, с рассветами и закатами, с лун-
ными и белыми ночами, с радугами
и северным сиянием. И в перспективе
искусственная световая среда будет,
очевидно, приближаться к природному
прототипу своими ритмами, динами-
кой, палитрой и другими параметрами.
Элементы многопрограммности су-
ществуют в наше время в виде праз-
дничного освещения, основного (вечер-
него) и дежурного (ночного) режимов
работы уличных светильников, сезон-
ного или эпизодического освещения
некоторых объектов (катков, ярмарок
и т.п.).
Достижения в области светотехники, электро-
ники, акустики вызвали к жизни новые виды ис-
кусства, синтетического по своему характеру (ки-
нетическое, светомузыка, "люминизм"), а потому
особенно эффективного по воздействию на воспри-
ятие человека. Одним из направлений этого искус-
ства применительно к городу и архитектурным ан-
самблям являются театрализованные представле-
ния "Звук и Свет", впервые реализованные в 1952 г.
в замке Шамбор во Франции, а затем широко рас-
пространившиеся по всему миру (см.рис. Х1Х>.
Местом проведения спектакля обычно становится
крупный архитектурный ансамбль, с которым свя-
заны значительные исторические события. Для
зрителей
рудуется смотровая площадка, откуда
видно, как разворачивается действие, в котором
"только два действующих лица — звук и свет, но
играют они так здорово, что мороз проходит по ко-
же" (M. Шагинян).
Мощные потоки управляемого цветного света
выхватывают из тьмы ансамбль или его фрагменты
и сопровождаются перемещающимся в простран-
стве стереофоническим звуком, воспроизводящим
различные шумы, голоса персонажей и диктора.
Пирамиды Хеопса и Теотихуакана, Акрополь и
Персеполь, Версаль и Тауэр, крепости, дворцы и
замки Франции, Англии, Индии, Колумбии,
США, Туниса, Ливии, Финляндии, Югославии
стали рентабельными объектами туризма и эффек-
тивной пропаганды национальной культуры и ис-
тории. Эстетическое воздействие таких спектаклей
ни с чем не сравнимо, масштабы их нередко гран-
диозны. Кажется, что рамки сценической площад-
ки раздвигаются до космических размеров, а музы-
ка, сопровождающая это зрелище, звучит на весь
мир. У нас подобные спектакли не нашли еще до-
стойного воплощения, хотя отдельные представле-
ния состоялись в Казани, Самарканде (Регистан),
Владимире (Дмитриевский собор).
К перспективным средствам световой архи-
тектуры могут быть отнесены световоды, лазеры и
голография, большие телеэкраны и люминесциру-
ющие покрытия. Многоцветные лазеры успешно
192 Часть IL Архитектурная светология
опробованы в праздничном освещении городов за
рубежом — в Париже, Лондоне, Эйндховене, Фло-
ренции, Касселе, Мюнхене. Выдвинутая в начале
70-х г. идея — заменить ценнейшие скульптуры,
подвергающиеся губительному воздействию город-
ской атмосферы, их голографическими копия-
ми — может быть интерпретирована более широко:
устраивать постоянные или временные экспозиции
голографических изображений мировых шедевров
скульптуры и современных оригинальных произ-
ведений в городских пространствах. Электролюми-
несцентные панели или светящиеся (при облуче-
нии лампами "черного света" или послесвечением
за счет аккумулированного природного ультрафи-
к* се
водоотталкивающих красок, облицовочных плиток
для отделки фасадов объектов, могут существенно
расширить и качественно изменить палитру
средств световой архитектуры зданий.
Другое направление в развитии способов на-
ружного освещения приобретает важное значение
в связи с ростом крупных городов, развитием "про-
странственного градостроительства" и освоением
труднодоступных районов, в первую очередь Запо-
лярья. Это, во-первых, использование сверхмощ-
ных (20, 50, 100 кВт) источников электрического
света, поднятых на большую высоту на мачте или с
помощью специальных средств. В СССР, напри-
мер, еще в 70-х был разработан проект дирижаб-
ля для Крайнего Севера, который может стать вет-
ровой электростанцией и осветительной установ-
кой, предназначенной для освещения не только го-
рода, но и открытых разработок полезных
ископаемых, участков заготовки леса и т.д. Во-вто-
рых, это использование отраженного солнечного
света с помощью искусственных спутников Земли,
выведенных на специальную орбиту и снабженных
пленочными зеркальными отражателями. У нас и
за рубежом существуют проекты таких "искусст-
венных лун", способных освещать территорию до
80—90 тыс.км2 и создавать на земле освещенность
до 20 лк. Первый эксперимент вывода на орбиту
подобного спутника проведен Россией в начале
1993 г. В нашей стране был предложен также про-
ект искусственного "северного сияния", создавае-
мого путем ионизации атмосферы в требуемых
районах для их освещения.
Можно лишь приблизительно предполагать,
какое впечатление произведет на человека косми-
ческий масштаб подобных осветительных устано-
вок, как изменит он восприятие пространства и об-
щее представление о нем. "Ночью появится ощути-
мая зрительная связь между городами: в ясную по-
году снопы света откроют перед взором небывалую
перспективу, которую еще никогда не приходилось
видеть человеку на земле" [7].
Многие из перечисленных художе-
ственных задач и приемов воплоща-
ются в Моспроекте-2 под научным ру-
ководством авторов в процессе широ-
комасштабной реализации концепции
архитектурного освещения Москвы к
ее 850-летию в 1997 г, (около
600 объектов — памятников архитек-
туры, истории и культуры, крупных
общественных и инженерно-транспор-
тных сооружений, городских ансамб-
лей и произведений монументального
и ландшафтного искусства) .
Применение современных техниче-
ских средств и решений позволит осу-
ществлять программирование и управ-
ление комплексом светоцветовых, зву-
ковых и других параметров создавае-
мой среды в городе, сделать ее более
экологичной и ’’одушевленной”, реаги-
рующей на внешние фоновые измене-
ния и раздражители, и в определенной
мере нейтрализовать их негативное
влияние.
Предвидение перспективного раз-
вития техники и световой архитекту-
ры, теоретическое конструирование ее
уже сегодня в какой-то степени пред-
определяет функциональные и эмоци-
ональные качества городской среды бу-
дущего и является актуальной задачей
архитектурной науки.
В архитектурно-проектной практи-
ке для решения подобных задач, как
правило, используют графическое изо-
бражение световой панорамы, осве-
щенного фасада или перспективы объ-
екта, которое можно рассматривать
как яркостную композицию, основу
светотехнического расчета осветитель-
ной установки. Уже на стадии эскиз-
ного проекта можно определить упро-
щенным способом (или более точно —
на компьютере) распределение и со-
отношения яркостей на элементах ос-
вещаемого объекта или ансамбля —
на фасадах и деталях зданий, соору-
жений, памятников, на земле, на зе-
леных насаждениях.
Задача такого расчета, позволяю-
щего перейти с языка графического
См. также "Руководство".
Глава 4. Архитектурное освещение 193
изображения, которым владеет архи-
тектор, на язык математических фор-
мул, которым оперирует светотехник,
заключается в том, чтобы получить в
натуре световую композицию, близ-
кую по зрительному впечатлению
представленной автором в проекте.
Для этого нужно светотехническими
средствами обеспечить в натуре про-
ектные яркостные соотношения эле-
ментов световой композиции. При
этом условно принимается равным
единице масштаб преобразования све-
тотехнических характеристик из про-
екта в натуру, яркостная композиция
приравнивается к светлотной, не учи-
тываются дискомфортное влияние сле-
пящих источников света, их цветопе-
редача и особенности сумеречного зре-
ния.
Работа производится в следующем
порядке.
1. На перспективе (фасаде) ансам-
бля (объекта) с помощью "светлотного
клина" (шкала ахроматических или
цветных выкрасок с известными коэф-
фициентами отражения) определяют
средние коэффициенты отражения
fa--fin основных (укрупненных) эле-
ментов световой композиции, учиты-
вая, что яркость первых двух элемен-
тов регламентируется СНиП (дорож-
ного покрытия y>i и главного освеща-
емого объекта J02); коэффициенты
отражения других объектов, важных
деталей и зелени определяются соот-
ветственно как J)3... Jin- Коэффи-
циенты Ьтражения характеризуют про-
ектную яркость этих элементов на
перспективном (фасадном) изображе-
нии. Светящие элементы (фонари,
витрины, газосветная реклама и т.п.)
в расчете не учитываются.
2. Определяют проектные соотно-
шения этих коэффициентов отраже-
ния, а следовательно, проектных ярко-
стей элементов ансамбля fa: JI2:
При этом выделяют соотношение
яркостей (меньшей к большей) первых
двух элементов — дорожного покры-
тия и главного объекта fa: JO2 в
= 1:а; для удобства расчета яркость
первого элемента выражается через
единицу, яркость второго получается
из этой пропорции.
3. По табл. 4.43 находят норми-
руемые (натурные) яркости тех же
первых элементов — дорожного по-
крытия L\ и освещаемого объекта
L2 — и записывают, как в п. 2, в
виде соотношения Lr.L2 в 1*.Ь.
4. Строят график, на оси ординат
которого в выбранном масштабе откла-
дывают проектные соотношения ярко-
стей (коэффициентов отражения), а на
оси абсцисс — натурные (нормируе-
мые) соотношения яркостей выбран-
ных элементов.
5. На оси ординат откладывают
численное значение "а" проектного со-
отношения fa: fa и через эту точку
проводят горизонталь.
На оси абсцисс откладывают зна-
чение ”Ь” натурного соотношения нор-
мируемых яркостей Li:L2 и через эту
точку проводят вертикаль.
Точку пересечения этих линий со-
единяют с началом координат. Полу-
чается линейный график, с помощью
которого можно по известным проек-
тным соотношениям яркостей fa:
: J)2:...: откладываемым на оси ор-
динат, определить соотношения, а за-
тем и яркости этих элементов архи-
тектурного ансамбля в натуре. Они и
будут служить исходными данными,
т.е. архитектурным заданием для све-
тотехнического расчета осветительной
установки.
При разработке архитектурного
проекта освещения города — плани-
ровочной или функциональной зоны,
жилого района или другой территори-
альной единицы — основой расчета
яркостной композиции по данной ме-
тодике могут служить соответствую-
щим образом выполненные светопано-
рамы застройки.
194 Часть II. Архитектурная светология
При расчете яркостной компози-
ции отдельного освещаемого здания
или сооружения анализируются про-
ектные соотношения яркостей различ-
ных элементов этого объекта.
Рассмотрим пример расчета яркостных ха-
рактеристик световой композиции архитектурного
ансамбля на перспективе театральной площади
(категории Б по табл. 4-43, рис. 4.72).
1. Определяем средние коэффициенты отра-
жения укрупненных элементов ансамбля: jOi (до-
рожное покрытие на площади) =0,1; J^2 (освеща-
емый главный объект — театр) = 0,7; у>з (фоновая
застройка) = 0,4; (здания на ближнем плане) -
= 0,2; /05 (освещаемые парапеты зданий) =0,5.
Светильники из анализа исключаем как эле-
менты с высокой яркостью, не передаваемой на бу-
маге.
Рис. 4.72. Расчет яркост-
ной композиции светово-
го ансамбля по графиче-
скому изображению. Про-
ект архитектурного освеще-
ния ансамбля
театральной площади и
график для определения
яркостных соотношений
элементов ансамбля в на-
туре по проектным соот-
ношениям яркостей (коэф-
фициентов отражения)
на перспективе
2. Проектные соотношения яркостей элемен-
тов ансамбля выражаются как J3y. Jdy J^y jdy.
: JO5 -0,1:0,7:0,4:0,2:0,5 - 1:7:4:2:5.
3. По табл. 4.43 находим нормируемую сред-
нюю яркость дорожного покрытия Li -0,8 кд/м2 и
фасада театра Li — 6 кд/м2.
Натурное отношение нормируемых яркостей
дорожного покрытия и театра Ly.Lz - 0,8:6 - 1:7,5.
4. Строим график, выбирая масштаб осей с
расчетом не менее 7 равных делений по оси орди-
нат (отношение Jdy. jdi = 1:7) и 8 делений по оси
абсцисс (отношение Ly.Lz - V.1.,5).
Глава 4. Архитектурное освещение 195
5. Через точку 7 на оси ординат проводим го-
ризонталь, через точку 7,5 на оси абсцисс — верти-
каль. Полученную точку пересечения этих линий
соединяем прямой с точками х - 0 и у - 0.
Определяем по известным проектным соотно-
шениям jDi: J3n яркость элементов светового ан-
самбля в натуре: на оси ординат отмечаем точки 4,
2 и 5 (соответственно из соотношений i: *
уЭ4-1:2и jOs - 1:5), проводим через
них горизонтали до пересечения с построенным
графиком и находим следующие соотношения:
Lr.Ls* 1:4,26; отсюда средняя яркость фоновой за-
стройки в натуре Ly * 4,26'0,8 - 3,4 кд/м2; Lv.La*
“ 1:2,12, соответственно /л “ 2,12'0,8 e 1,7 кд/м2;
L\:Ls - 1:5,37, следовательно, Ls ~ 5,37 0,8 - 4,5
кд/м2.
Светотехнический расчет устано-
вок архитектурного освещения объек-
тов может быть приближенным при
выборе принципиального варианта или
точным при окончательном решении.
Приближенный расчет освещения за-
ливающим светом прожекторов, на-
пример, может производиться по ме-
тоду светового потока или удельной
мощности, компоновки изолюкс или
квадрата расстояния. Исходной вели-
чиной для такого расчета является
требуемая по проекту или по нормам
яркость (или освещенность) объекта,
которая определяется при расчете яр-
костной композиции изложенным вы-
ше способом или по результатам фо-
тометрирования освещаемого макета
или проекционного изображения
(см.п. 4.9).
А. Расчет заливающего освещения объектов
по методу светового потока осуществляется по фор-
муле
А-£р5/(Флс)
или А" 3,14£р5/(Ф лСу?),
(4.36)
где N — число прожекторов выбранного типа
(табл. 4.47); £р- LHk, кд/м2; — расчетная яр-
кость фасада, кд/м2; LH — нормируемая яркость
фасада, кд/м2 (по табл. 4.46); к — коэффициент
запаса, равный 1,5 для прожекторов с лампами на-
каливания и 1,7 — с газоразрядными лампами; 5
— освещаемая площадь фасада, м2; j0 — коэффи-
циент отражения фасада (принимается по
табл. 4.46); Фл — световой поток лампы прожек-
тора, лм (см.табл. 4.34—4.38); с — коэффициент,
учитывающий КПД прожектора и неравномер-
ность освещения, принимается по табл. 4.48.
Таблица 4.47. Технические характеристики
отечественных прожекторов
Тип лампы
Г220-Ю00
ДР Л-700
ДР Л-4 00
ПЖ220-1000
Г2 20-5 00
ПЖ220-500
Г220-200
ДР Л-2 50
ДР Л-400
ДРИ-700
Г220-1000
Г22О-15ОО
ДР Л-700
ДР Л-400
Г220-500
Г220-200
Г220-500
Г2 2 0-2 00
КГ220-1000-5
КГ220-1000-5
КГ220-1500
КГ220-1500
ПЖ-220-1000
ПЖ220-1000
ПЖ220-1000
ПЖ220-500
ПЖ220-500
ДР И 400
ДРИ 1000
ДРИ 2000
ДРИ 400
ДРИ 400
ДРИ 1000
ДРИ1000
ДРИ 2000
ДРИ 2000
ДРШ 500
ДРШ 500
ДРШ 500
Мак- Угол рас сея-
си- ния,град,
мель- в плоскости
ная
сила гори- верти-
света, зон- к аль-
к кд таль- ной
ной
, __ 1 —1 ——ш. —1—
120 21 21
52 74 90
19,5 74 90
640 9 9
70 19 19
280 9 9
33 16 16
И 60 60
19 60 60
700 10 10
130 26 24
Л* ъУ 25 26
30 100 100
14 84 90
50 21 19
16 16 12
40 30 20
10 8 8
52 92 18
30,5 90 40
90 92 20
45,5 106 54
750 6 6
125 12 23
150 10 27
25 12 23
70 9 27
540 10 10
1000 17 17
1800 18 18
50 75 20
18 100 80
150 78 20
50 100 80
5000 80 20
120 100 80
3500 5 5
300 36 6
300 6 36
165 135 24
650 95 10
130С 1 140 40
2,9 35 35
Тип
прожек-
тора
ПСМ-50-1
ПСМ-50-2
ПСМ-40-1
ПСМ-40-2
ПСМ-30-1
ПЗР-250
ПЗР-400
ПЗИ-700
ПЗС-45
ПЗС-35
ПЗС-25
ПЗМ-35
ПЗМ-25
ПКН-1000-1
ПКН-1000-2
ПКН-1500-1
ПКН-1500-2
ПФС-45-1
ПФС-45-2
ПФС-45-3
ПФС-35-2
ПФС-35-3
ПГП^ОО
ПГП-1000
ПГП-2000
ПГЦ-400-1
ПГЦ^00-2
ПГЦ-1000-1
ПГЦ-1000-2
ПГЦ-2000-1
ПГЦ-2000-2
* ПФР-45-1
ПФР-45-2
ПФР-45-3
СКсН-10000 ДКсТ 10000
ОУКсН-20000 ДКсТ 20000
ОУКсНФ-50000 ДКсТ 50000
СЗЛ-ЗОО-1 3K220-300-1
Рассчитав требуемое число прожекторов, оп-
ределяем общую установленную мощность Ро осве-
тительной установки, Вт, по формуле Ро * где
А — число прожекторов; Рл — мощность лампы
принятого типа прожектора, Вт.
От способа, определяющего число проже к н>-
ров, легко перейти к выражению удельной мощно-
сти прожекторного освещения на 1 м2 площади.
196 Часть II. Архитектурная светология
Таблица 4,48. Ориентировочные значения
расчетных коэффициентов
Источники Тип про- с т Расстоя-
света (ИС) жектора или све- тильни- ка ние в плане до ос- вещае- мого объек- та/, м
I —.... -• 1 . —> -н >- , | ! — *— — — — “ - —. — — 1 —
Лампы на- ПЗС, 0,25 0,24 75-150
наливания пем 0,15 0,4 35-75
Зеркаль- езл 0,35 0,4 35-75
ные лампы 0,1 0,6 До 35
накалива- 0,25 0,6 До 35
НИЯ
Металле- ПКН 0,35 0,13 75-150
галогенные 0,25 0,18 35—75
лампы ти- па КГ
Газоряз- ПЗР, 0,16 0,13 35-100
рядные лампы типа ДРЛ, пем, ПЗИ, ПЗМ 0,1 0,21 До 35
ДРИ
Ксеноновые 0,2 0,16 Более 150
лампы 0,15 0,1 0,22 0,33 75-150 До 75
Б. Расчет прожекторного освещения по удель-
ной мощности производится по
р = 3,14(ш£нЛ/ jO),
рмуле
(4.37)
Дано: площадь освещаемого фасада
где р — удельная мощность п ро же к тор но го осве-
щения, Вт/м2; т — коэффициент, зависящий от
КПД осветительной установки, типа источника
света и расположения светильников; определяется
по табл. 4.45.
Зная площадь S освещаемого фасада, можно
определить общую установленную мощность уста-
новок прожекторного освещения Ро в Вт, а за-
тем и общее число прожекторов W - pS/Рл-
Рассмотрим пример расчета заливающего ос-
вещения фасада театра по методу светового потока.
860 м\ театр расположен на городской площади
категории Б (по СНиП), отделка поверхностей вы-
полнена из желтого песчаника средней светлоты
(ft в 0,4), среднее расстояние от прожекторов, ус-
танавливаемых на опорах уличных светильников,
до фасада / ш 20 м.
1. Определяем по табл. 4.43 £н = 6 кд/м“.
В соответствии с формой и цветом фасада вы-
бираем по табл. 4.44 прожекторы типа ПКН-1000-
2 с галогенной лампой накаливания КГ 1000 Вт
(см.табл. 4.31, Фл “ 22 клм), имеющие рацио-
нальные в данном случае углы рассеяния 40° в вер-
тикальной и 90° в горизонтальной плоскостях. Для
ламп КГ коэффициент к - 1,5; Арж LH - 61,5-
- 9 кд/м2.
По табл. 4.45 находим с-0,15.
2. Определяем по формуле (4.36) общее число
жекторов:
- 3,14[9'860/(22 0000,15 0,4)] - 18.
Для обеспечения равномерного освещения
фасада распределяем их по 9 штук на двух опорах
уличных светильников перед театром.
3. Общая установленная мощность освети-
тельной установки Ро - 18 1000 — 18 кВт.
Рассмотрим пример расчета по удельной
мощности при тех же исходных данных.
1. Зная £н » 6 кд/м2, к - 1,5, jo - 0,4, опреде-
ляем по табл. 4.45 т - 0,3 и по формуле (4.37)
удельную мощность:
р-3,14(0,3'61,5/0,4) - 21 Вт/м2
2. Общая установленная мощность РО“ 2Г860
- 18 060 Вт.
3. Общее число прожекторов ПКН-1000-2 с
лампой КГ 1000 Вт 7V- 18 060/1000= 18.
Этот расчет можно провести также с помощью
номограмм, устанавливающих зависимость между
коэффициентом использования осветительной ус-
тановки и расстоянием до освещаемого объекта.
Приведенными выше методами
светотехнического расчета может вос-
пользоваться архитектор, выполняя эс-
кизный проект. На стадиях техниче-
ского и рабочего проектирования рас-
чет производится, как правило, на
ЭВМ специалистами-светотехниками с
применением точных методов прове-
рочного расчета в тесном контакте с
архитектором — автором проекта.
4.11. Моделирован ие
архитектурного освещения
Моделирование — одна из ос-
новных категорий теории познания: на
идее моделирования по существу ба-
зируется любой метод научного иссле-
дования — как теоретический, при
котором используются различного рода
знаковые, абстрактные модели, так и
экспериментальный, использующий
предметные модели.
В проектировании световой среды
как естественной, так и искусственной
Глава 4. Архитектурное освещение 197
применяются оба метода. Каждый из
них имеет свои преимущества и не-
достатки и выбирается исходя из по-
ставленных задач и имеющихся воз-
можностей. Выбор наиболее эффектив-
ного метода имеет важное значение.
Теоретический метод применяется
в архитектурном проектировании ос-
вещения городов, ансамблей, интерье-
ров в виде концептуальных моделей
для решения функциональных и ху-
дожественно-образных задач с исполь-
зованием определенного набора крите-
риев оценки. Концептуальные модели,
излагаемые обычно в пояснительной
записке к архитектурному проекту, в
процессе его детальной разработки
конкретизируются экспериментальным
(графическим, макетным) и расчетным
(светотехническим) методами.
Светотехнический расчетный ме-
тод основан на использовании матема-
тических моделей и формул, получен-
ных эмпирическим или аналитическим
путем, и применяется для определения
выбранных (нормируемых) параметров
освещения.
В проектной практике широко рас-
пространены табличные способы све-
тотехнического расчета прямого и от-
раженного света (например, расчет
КЕО), которые для стандартных по-
мещений дают хорошие результаты, но
для помещений сложной формы тру-
доемки или недостаточно точны. Этот
недостаток светотехнического модели-
рования успешно преодолевается с по-
мощью ЭВМ, что делает расчетный
метод все более перспективным в свя-
зи с совершенствованием методик рас-
чета и возможностей ЭВМ, их широ-
ким внедрением в практику.
Светотехнические расчеты обычно
являются необходимым этапом экспе-
риментального метода проектирования
световой среды.
Расчетный метод моделирования
освещения имеет существенный недо-
статок — он не позволяет наглядно
представить результат моделирования,
т.е. получившееся распределение яр-
костей (или светлот), которым опре-
деляются зрительное впечатление и
оценка качества освещения объекта.
Однако современная техника позволя-
ет преодолеть и этот недостаток: на
экране дисплея может быть воспроиз-
веден результат светотехнического
расчета в виде яркостного (черно-бе-
лого или цветного) перспективного
изображения освещаемого объекта, и
в этом случае можно говорить о не-
посредственном переходе от теорети-
ческого к экспериментальному методу
моделирования.
В архитектурном проектировании
освещения экспериментальный метод
нашел более широкое применение бла-
годаря определенным преимуществам
перед теоретическим, в первую оче-
редь наглядности процесса моделиро-
вания и его результата, которым яв-
ляется изображение (плоскостное или
объемное), подобное по зрительному
ощущению проектируемому объекту.
Экспериментальный метод позволяет
произвести поиск и сопоставление ва-
риантов светового решения, исследо-
вать, например, правомерность поста-
новки и реализации задачи образной
ассоциативности этих вариантов с при-
родными аналогами солнечного и пас-
мурного освещения или с представле-
ниями о праздничности и будничности,
рас к рытост и и замкнутости, статично-
сти и динамичности световой компо-
зиции.
Экспериментальный метод модели-
рования освещения основан на исполь-
зовании плоскостных (рис. 4.73) и
объемных моделей, а также на их ком-
бинациях. Все плоскостные модели
двухмерны, поэтому моделирование
третьего, очень важного в реальной
действительности измерения — глуби-
ны архитектурного пространства —
носит иллюзорный, а потому не впол-
не достоверный характер. Даже в объ-
емных моделях, особенно моделях ин-
терьеров или многоплановых ансамб-
198 Часть П. Архитектурная светология
лей, на восприятие глубины простран-
ства, как и других параметров, влияют
масштабные искажения, определяемые
относительными и абсолютными раз-
мерами модели, а также положение
наблюдателя в пространстве по отно-
шению к объекту.
Плоскостное моделирование архи-
тектурного освещения может осущест-
вляться графическим или светопроек-
ционным способами.
Моделирование, плоскостное или
объемное, в котором основным элемен-
том является управляемый свет, в це-
лом наиболее эффективно с точки зре-
ния достоверности результата и может
быть объединено по этому признаку
термином ’’светомоделирование”.
Графический способ моделирова-
ния освещения наиболее привычен для
архитектора (рис. 4.74). Он применя-
ется в различных вариантах — от ус-
ловных черно-белых ортогональных
изображений на темном фоне до пер-
спектив, выполненных светящимися
красками. Последний вариант предло-
Рис. 4.73. Плоскостное све-
томоделирование графиче-
ским способом. Проект ар-
хитектурного освещения Ге-
оргиевской церкви в
г. Владимире (архит.
Н. Щепетков)
жен Всесоюзным светотехническим
институтом: фасад или перспектива
объекта (рисунок или фотография)
раскрашивается специальными краска-
ми, светящимися под ультрафиолето-
вым излучением. Цветность каждой
краски зависит от состава входящего
в нее люминофора, а яркость — от
мощности ультрафиолетового облуче-
ния и свойств и концентрации люми-
нофора в той или иной точке изобра-
жения.
Определенным неудобством, огра-
ничивающим применение этого спосо-
ба, является необходимость выполнять
и рассматривать изображение под лам-
пой, излучающей ультрафиолетовый
свет, небезопасный для зрения. Пре-
имущество рисунка, исполненного све-
тящимися красками, перед обычным
(тушь, акварель, гуашь и т.п.) в том,
Глава 4. Архитектурное освещение 199
Рис. 4.74. Плоскостное еве-
тамоделирование способам
полипроекции. Схема уста-
новки
что диапазон яркостей первого значи-
тельно превышает диапазон яркостей
второго, ограниченный отражательной
способностью самого светлого (бумага,
белила, 0,8) и самого темного (чер-
ная краска, 0,05) материала.
Поэтому на обычном графическом
рисунке освещение решается условно,
в первую очередь из-за сложности вос-
произведения светящих элементов;
здесь нередко для достижения необхо-
димого эффекта применяются иллю-
зорные приемы, позаимствованные у
живописцев. Однако и в этом ограни-
ченном диапазоне яркостей в принци-
пе возможно выразить замысел архи-
тектора в виде светлотной компози-
ции , воспроизводящей соотношение
светлот. Критерием подобия в этом
случае может служить постоянство от-
ношения светлотных контрастов в на-
туре и на изображении.
Расширенный диапазон яркостей
светящегося рисунка вызывает иллю-
зию его большего правдоподобия и по-
1 — экран из светопропуска-
ющей диффузно рассеиваю-
щей пленки; 2 — диапроек-
торы, включенные в сеть че-
рез регуляторы напряже-
ния; 3 — оператор за пуль-
том управления (или на-
блюдатель); 4 — наблюдате-
ли
зволяет непосредственно на нем изме-
рить яркомером величины и распреде-
ление яркостей, необходимые для рас-
чета осветительной установки. Этот
способ дает хорошие результаты в осо-
бенности при моделировании освеще-
ния фасадов зданий и панорам, т.е.
при низких уровнях яркости и значи-
тельных расстояниях наблюдения, ког-
да стереоскопическое восприятие глу-
бины пространства понижено и форма
воспринимается за счет геометрии изо-
бражения и распределения яркостей.
Примером проекционного светомо-
делирования является методика, раз-
работанная в ЦНИИЭП инженерного
оборудования на созданной там по
принципу мозаичного полиэкрана ус-
200 Часть IL Архитектурная светология
тановке (Г.В. Каменской). Изображе-
ние и стыковка его фрагментов в це-
лостную картину осуществляется на
экране из специальной светопропуска-
ющей пленки. Контуры каждой про-
екции, излучаемой автономным диап-
роектором с соответствующего диапо-
зитива, тщательно совмещаются с кон-
турами соседних проекций.
Напряжение на лампе каждого проек-
тора и, соответственно, яркость изо-
бражения проецируемого фрагмента на
экране могут изменяться в широких
пределах с пульта управления наблю-
дателем или оператором, который ве-
дет таким образом поиск желаемого
результата. Применение цветных све-
тофильтров обеспечивает многовариан-
тность светоцветовых решений, ярко-
стный диапазон которых существенно
превосходит диапазоны, достигаемые
графическими способами, и практиче-
ски удовлетворяет требованиям экспе-
римента. Предпочтительные варианты
могут быть детально профотометриро-
ваны и сфотографированы.
Установка позволяет осуществлять
статистические исследования по выяв-
лению закономерностей построения
светоцветовой композиции, а также
моделировать различные режимы ос-
вещения, в том числе динамического.
Этот способ достаточно трудоемок и,
как и графические способы, дает кар-
тину статического положения наблю-
дателя в пространстве и плоский фик-
сированный зрительный кадр.
К светопроекционному моделиро-
ванию можно отнести и создание ри-
сованных динамических проекционных
изображений — мультфильмов, пред-
ложенных в 1970 г. в Моспроекте-2
как способ разработки светорекламных
установок.
Вариантом плоскостного светомо-
делирования как результата проведен-
ного на ЭВМ светотехнического рас-
чета является изображение освещаемо-
го объекта на экране дисплея. Возмож-
ность обратной связи с компьютером
и изменения параметров изображения
(величин и распределения яркостей,
цветовых характеристик, а также "пе-
ремещения" наблюдателя в архитек-
турном пространстве и связанные с
этим изменения перспективы в зри-
тельном кадре) непосредственно по ви-
зуальному впечатлению значительно
упрощает выбор окончательного реше-
ния. В недалеком будущем, с появле-
нием голографического телевизионного
изображения, очевидно, будет преодо-
лен недостаток компьютерного свето-
моделирования, связанный с физиче-
ским отсутствием глубинности про-
странства на телеэкране, и этот способ
может стать преобладающим в архи-
тектурном проектировании световой
среды.
Объемное светомоделирование осу-
ществляется на трехмерных макетах,
изготовленных, как правило, специ-
ально для решения задач освещения.
Оно может преследовать несколько це-
лей: визуальную реализацию концеп-
туальной модели через поиск светового
образа, фотометрическую и зритель-
ную проверку и оценку проведенных
светотехнических расчетов и эскизных
графических разработок, апробирование
светотехнических решений отдельных
элементов осветительной установки.
В соответствии с этим все свето-
технические макеты можно разбить на
три группы.
Первая группа предполагает созда-
ние геометрически и светотехнически
подобных проектируемому объекту ма-
кетов этого объекта и его осветитель-
ной установки в случае, если расчет-
ный и графический способы не дали
достаточно ясной картины. По суще-
ству этот метод является методом мас-
штабного светомоделирования. Изго-
товление уменьшенных моделей осве-
тительных приборов, например, пред-
ставляет определенные трудности,
поэтому подобный метод применяется
в основном для моделирования естест-
венного освещения помещений под ис-
Глава 4. Архитектурное освещение 201
кусственным небосводом, а также для
моделирования условии инсоляции и
солнцезащиты помещений и застройки
на установках различного типа.
Ко второй группе можно отнести
модели уменьшенного масштаба, со-
здающие изображение, подобное по
зрительному ощущению проектируе-
мому объекту. На этих моделях осу-
ществляется, как правило, эмпириче-
ский творческий поиск предпочтитель-
ного варианта освещения. В практике
известны случаи моделирования архи-
тектурного освещения крупных градо-
строительных ансамблей для проверки
и иллюстрации концептуальных раз-
работок этой проблемы. Например, в
состав генерального плана Москвы
1971 г. была включена схема светово-
го художественного оформления, в ко-
торой получили отражение общие за-
дачи и основные композиционные
средства, характер и объемы работ по
архитектурному освещению главных
объектов города, по решению световой
рекламы. Концептуальные положения,
предусмотренные в схеме, иллюстри-
ровались макетом центрального района
столицы в масштабе 1:1000, выпол-
ненным с применением светящихся
красок и оборудованным системой уль-
трафиолетового облучения.
Для решения более конкретных
вопросов освещения как светотехниче-
ских (распределение и соотношение
яркостей в пространстве, их изменения
во времени, качество цветопередачи и
др.), так и архитектурных (выявление
силуэта, объема, пластики, цвета и
т.п.) предпочтительно изготовление
макетов более крупного масштаба.
На кафедре архитектурной физики
Московского архитектурного института
при разработке в 1970—1974 гг. экс-
периментальных предложений по ар-
хитектурному освещению древнего
центра г. Владимира1 на макетах мас-
1980-е гг. эти предложения были частично
реализованы.
штаба 1:50, 1:150, 1:250 моделирова-
лись программы праздничного, воск-
ресного и будничного освещения ан-
самбля памятников архитектуры и со-
оружений XII—XX веков (рис. 4.75),
а также программа 'Звук и Свет" для
Дмитриевского собора (руководитель
проф. Н.М. Гусев, архит. Н.И. Ще-
петков, студенты К.В. Худяков,
А.С. Шапин и др.).
Макеты были оборудованы авто-
номными для определенных групп и
частей зданий системами освещения,
имитировавшими уличные осветитель-
ные установки, установки прожектор-
ного освещения фасадов, внутреннего
(видимого через остекление) освеще-
ния зданий и местного подсвечивания
архитектурных элементов (аркад, пор-
тиков и т.п.). Эти системы выполня-
лись из миниатюрных ламп, соединен-
ных в цепи, а также с помощью ди-
апроекторов, снабженных светофильт-
рами и масками. Они включались в
сеть через регуляторы напряжения,
позволявшие изменять интенсивность
светового потока и соответственно яр-
кость элементов световой композиции.
На этих макетах, как и на другой
установке — моделирования световой
композиции городской застройки
(рис. 4.76), проведены статистические
исследования с привлечением широко-
го круга студентов, аспирантов, пре-
подавателей по изучению закономер-
ностей построения световой компози-
ции ансамбля, в частности иллюзорной
трансформации глубины пространства,
созданию ощущения праздничности
или будничности светового ансамбля.
Непосредственно на освещенных маке-
тах осуществлены фотометрические
измерения, необходимые для расчета
осветительных установок и для коли-
чественной характеристики выявлен-
ных закономерностей.
Широкий круг исследовательских
задач был решен архитектором
В.В. Вороновым на созданной им в
МАрхИ установке "искусственное небо
202 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 4.75. Объемное свето-
моделирование на макете.
Проект освещения ул. III
Интернационала и Золо-
тых ворот в г. Владими-
ре (архит. Н. Щепетков)
зеркального типа" при моделировании
естественного, искусственного и совме-
щенного освещения на макетах произ-
водственных помещений с верхним
светом, а на макетах интерьеров ад-
министративных, торговых и других
зданий (М 1:5—1:20) — архитектора-
ми Г.Е. Чиркиным, Ю.Р. Яремчуком
и др.
Методы объемного и плоскостного
моделирования освещения, а также их
комбинации по принципу диорамы
(предметный первый план и изобра-
женные дальние планы), усиливающе-
му иллюзорный эффект многоплано-
вости, применялись в институте и в
студенческом проектировании. Рисо-
ванные ночные панорамы и перспек-
тивы объектов, объемные макеты с ре-
гулируемыми системами освещения,
установленные в отдельных случаях на
фоне диапроекций с изображением ве-
черних ансамблей, выполнялись сту-
дентами как часть их курсовых и дип-
ломных архитектурных проектов, а
также как учебные задания по свето-
технике на реальных ситуациях и объ-
ектах Москвы и других городов. При
этом решались главным образом твор-
ческие задачи создания выразительно-
го светоцветового образа объекта, не-
редко обладающего рядом специфиче-
Глава 4. Архитектурное освещение 203
а)
ских отличий от его дневного образа.
На макетах интерьеров под искусст-
венным небосводом студентами велись
поиски комфортных условии освеще-
ния, соответствия выбранного приема
освещения общему архитектурному ре-
шению, сопоставление задуманного
(изображенного вначале графически
на перспективе интерьера) и получив-
шегося на макете в результате свето-
моделирования решения освещения.
Процесс светомоделирования и
предпочтительные варианты могут
быть зафиксированы фото-, видео- и
киносъемкой, в том числе цветной и
стереографической, с разных точек на-
блюдения. При этом предоставляется
возможность широкому кругу лиц за
пределами лаборатории оценить каче-
ство освещения по его проекционным
изображениям. Способ моделирования
и оценки освещенного интерьера по
цветным диапозитивам с макета, вос-
произведенным на экране в масштабе,
близком к натурному, использовался,
например, в качестве наглядного ме-
тода обучения и проектирования в ар-
Рис. 4.76. Установка моде-
лирования световой компо-
зиции городской застрой-
ки. Статистическое исследо-
вание закономерностей зри-
тельной трансформации
глубины пространства изме-
нением яркости фасадов
зданий при разных при-
емах планировки в услови-
ях искусственного освеще-
ния
а — фронтальная компози-
ция (показан вариант 1 све-
томоделирования — "укоро-
ченное" пространство); б -
глубинная композиция (по-
казан вариант 2— "удлинен-
ное" пространства); 1 — уве-
личение яркости фасадов по
мере их удаления от зрите-
ля (прием яркостной инвер-
сии) ведет к иллюзорному
сокращению глубины про-
странства; 2 — уменьшение
яркости удаляющихся фаса-
дов приводит к зрительно-
му увеличению глубины
пространства
хитектурных институтах в Нью-Йорке,
Берлине, Париже и других городах.
Методы светомоделирования при-
меняются многими архитекторами и
светохудожниками, работающими в со-
дружестве со светотехниками и други-
ми специалистами, при проектирова-
нии и реконструкции установок осве-
щения существующих объектов, при
решении освещения проектируемых
сооружений, при создании произведе-
ний кинетического или светового ис-
кусства, светомузыки, а также дина-
мических светоцветозвуковых систем
для театрализованных представлений
"Звук и Свет".
204 Часть II. Архитектурная светология
Один из самых эффективных ме-
тодов — метод объемного светомоде-
лирования, помогая решить многие
творческие задачи, требует немалых
затрат труда и специального оборудо-
вания. Если руководствоваться при
оценке результатов требованиями
строгой науки и светотехническими
критериями, то надо отметить, что
зрительные впечатления от освещен-
ного макета и освещенного реального
объекта не будут тождественны по
трем причинам: из-за уменьшенной
величины макета, несоответствия вос-
приятия глубины макета и глубины
объекта, отсутствия равенства или
прямого подобия уровней яркости ма-
кета и натуры.
При соответствующем выборе мас-
штаба модели и точки наблюдения
можно подобрать равные угловые раз-
меры макета и реального объекта. Но
весьма трудно, а часто невозможно до-
ЗОЕ
наблюдателя в моделируемом про-
странстве, эффекта, который является
с точки зрения психофизиологии вос-
приятия решающим в оценке реальной
среды. Здесь архитектору приходится
опираться на свой опыт, интуицию,
воображение. Без специальных опти-
ческих приспособлений, уподобляю-
щих восприятие макета восприятию
натуры по законам стереоскопического
зрения, невозможно добиться тождест-
ва и в ощущении их глубины. В не-
которых случаях жертвуют этим ка-
чеством, заменяя бинокулярное зрение
монокулярным, но изучая качества
моделируемой светопространственной
композиции в движении.
Например, чтобы оценить условия
восприятия пространства интерьера,
городского ансамбля, отдельного объе-
ма на модели относительно мелкого
масштаба с высоты человеческого ро-
ста, как и с любой другой высоты,
применяют специальные устройства —
макетоскопы, выполненные по прин-
ципу перевернутого перископа. Через
макетоскоп можно осуществлять как
непосредственное наблюдение, так и
фото-, видео- или киносъемку, а также
транслировать изображение на телеэк-
ран. С помощью такой уста нов к и
французские архитекторы нашли ре-
шение знаменитой стеклянной пира-
миды во дворе Лувра. Однако при пе-
реходе к плоскостному телеизображе-
нию теряется непосредственность ощу-
щения пространственности.
В некоторых случаях, например,
при моделировании освещения интерь-
еров рекомендуется создавать полуобъ-
емные макеты, построенные по зако-
нам линейной перспективы и обеспе-
чивающие стереоскопическое восприя-
тие глубины пространства.
Как указывалось выше, идентич-
ность восприятия освещенного объекта
и его модели зависит и от уровня яр-
кости того и другого. Некоторые исс-
ледователи утверждают, что при про-
ектировании освещения интерьера уро-
вень яркости макета может отличаться
от натуры примерно в 3 раза в боль-
шую и меньшую стороны, при этом
принцип подобия не будет нарушен,
если соблюдено подобие светлотных
контрастов (выражающихся в частном
случае в равенстве отношений ярко-
стей в интерьере и на его макете).
Однако сложность количественного оп-
ределения светлотных характеристик,
особенно для условий наружного осве-
щения, а также более осторожные
оценки других ученых, свидетельству-
ющие об отсутствии прямого подобия
светлотных соотношений на реальном
объекте в реальной среде и на его мо-
дели в лаборатории, не позволяют с
уверенностью назвать значение коэф-
фициента яркостного подобия модели
и натуры.
Несмотря на свои достоинства, ме-
тоды светомоделирования на макетах
уменьшенного масштаба не могут дать
ответы на все вопросы. В частности,
не затрагиваются экологические про-
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 205
блемы, связанные с взаимным влия-
нием человека и окружающей среды.
В этом может помочь третья груп-
па светотехнических макетов, к кото-
рым относятся модели объектов в на-
туральную величину (или сами реаль-
ные объекты), освещаемые с помощью
реальных светильников и источников
света. На них проверяется правиль-
ность принятого конструктивного и
светотехнического решения, оценива-
ется распределение светового потока и
яркости, определяется более точное
значение КПД отдельных частей ос-
ветительной установки, удобство и
приемлемость размещения осветитель-
ных приборов с точки зрения их об-
служивания и размещения в архитек-
турном ансамбле.
Такой способ моделирования, по
существу являющийся частным случа-
ем метода масштабного светомодели-
рования, целесообразен, например, для
исследования и разработки элементов
светящих потолков со сложной конфи-
гурацией отражающих поверхностей и
недиффузными покрытиями, для вы-
бора приема освещения скульптур, ма-
лых архитектурных форм, зелени или
фрагментов пластически сложных фа-
садов, для отработки программ цвето-
динамического освещения объектов. В
частности, он был применен в 1987 г.
проф. Н.В. Оболенским и группой
специалистов при реализации програм-
мы "Звук и Свет" в Дмитриевском со-
боре во Владимире.
Отечественный и зарубежный опыт
показывает, что моделирование осве-
щения в натурных условиях по пред-
варительным светотехническим расче-
там и эскизным проектным разработ-
кам нередко предшествует выбору
окончательного варианта освещения
и является целесообразным и весьма
эффективным приемом.
Глава 5. ИНСОЛЯЦИЯ И СОЛНЦЕЗАЩИТА В АРХИТЕКТУРЕ
5.7. Основные понятия
Инсоляция (лат. insolatio, от
insolo — выставляю на солнце) —
суммарное солнечное облучение повер-
хностей и пространств — важнейший
фактор формирования климата.
Воздействие инсоляции на челове-
ка и окружающую среду двойственно:
оно благотворно и экономически вы-
годно, поэтому необходимо обеспечить
доступ солнечного света в городские
пространства и интерьеры зданий в
любых географических районах; оно
же вызывает перегрев, световой дис-
комфорт, УФ-переоблученность и пе-
рерасход электроэнергии на регулиро-
вание микроклимата в зданиях, что
предопределяет необходимость защиты
от него и рационального его исполь-
зования.
Диалектическое единство положи-
тельных и отрицательных эффектов,
вызываемых инсоляцией в гигиениче-
ском, психологическом, эстетическом
и технико-экономическом аспектах,
представлено в табл. 5.1.
В своей монографии, посвященной
инсоляции в строительстве, Л.Л. Даш-
кевич (8 ] приводит результаты иссле-
дований рассеянной солнечной радиа-
ции, которая в биологическом аспекте
играет не меньшую, если не большую
роль, чем прямая радиация, так как
только благодаря ей достигается осве-
щение тех мест, куда непосредственно
не поступают прямые солнечные лучи.
Кроме того, в естественных условиях
солнечная радиация никогда не бывает
только прямой.
Комфортные ощущения и эстети-
ческое воздействие светоцветовой сре-
ды (положительные эмоции) возможны
только при условии исключения таких
угнетающих человека факторов, как
физиологически и психологически не-
206 Часть II. Архитектурная светология
Таблица 5.1. Единство положительных и отрицательных воздействий инсоляции в архитектуре
Аспект воздействия
инсоляции
Положительные эффекты
Отрицательные эффекты
Биологический
Психологический
Эстетический
Экономический
Общеоздоров и тельный эффект
(загар, образование витамина D,
обогрев), санирующий эффект,
улучшение функций зрения при
повышенной освещенности и
контрастности освещения
"Солнечность" освещения, динамика
распределения яркостей и цвет-
ностей в поле зрения, связь с
внешним пространством
Выявление пространства, формы,
пластики, силуэта и цветовых
соотношений, ритма элементов
архитектуры и "живописности"
композиционных решений
Природный источник дополни-
тельного обогрева помещений,
сокращение площади светопрое-
мов, повышение производитель-
ности труда и работоспособности
Фотохимическая токсичность от-
работанных газов в городах,
переоблученность и канцероген-
ность, перегрев (общий и местный)
и световой дискомфорт, разрушаю-
щее действие на живую клетку,
материалы
Снижение активности и настроения
при световом дискомфорте и
перегреве
Снижение восприятия формы и
ощущения насыщенности цвета
при чрезмерных яркостях, выцве-
тание поверхностей
Повышение расходов на вентиля-
цию и кондиционирование возду-
ха, снижение производительности
труда и работоспособности при
тепловом и световом дискомфорте
достаточные уровни освещенности,
УФ- и ИК-облученности или, наобо-
рот, чрезмерные уровни яркостей поля
адаптации и УФ-и ИК-переоблученно-
сти.
Эти качества световой среды зави-
сят от инсоляции, идея нормирования
которой в строительстве возникла в
конце XIX в., когда еще не было
представлений о связи этого нормиро-
вания с биологическим действием сол-
нца. На эту связь впервые указал
Ф. Эрисман. Конкретные же предло-
жения по градостроительному норми-
рованию инсоляции впервые были вне-
сены российскими учеными в 40-х г.
(В.К. Беликова, Н.М. Данциг).
Критериями для установления
этих норм служили два фактора —
психоэмоциональное и биологическое
воздействия инсоляции.
В экстремальных климатических
условиях возможно и, по-видимому,
целесообразно выдвигать один из фак-
торов на первое место. Например, На
Крайнем Севере основное значение
имеет положительный психоэмоцио-
нальный эффект, определяемый про-
должительностью инсоляции, а в
Средней Азии — отрицательный фи-
зиологический эффект теплового и
светового дискомфорта.
В Дании была проведена оценка условий ин-
соляции в жилых домах путем анкетного опроса
1000 жителей. Было установлено, что вопросы ин-
соляции интересуют жителей нередко в большей
степени, чем планировка квартир или отопление.
Более 70% опрошенных предпочли инсоляцию.
Для общей комнаты в половине случаев желатель-
ной оказалась околополуденная инсоляция. В
спальне большинство предпочитают инсоляцию
утром. Продолжительность инсоляции менее 1 ч
оценивалась как "плохая", от 1,5 до 3 ч — как "удов-
летворительная", а свыше 3 ч — как "чрезмерная".
Психологи Швеции и Голландии установили,
что люди далеко не всегда хотят находиться в инсо-
лируемой комнате, но им необходимо быть уверен-
ными, что солнце может проникать в одну из ком-
нат квартиры.
В Англии Нииман и Гопкинсон разработали
шкалу психологических функций инсоляции в по-
мещениях.
Англичане пришли к выводу о важнейшей ро-
ли солнца как фактора связи с внешней средой, ко-
торый не могут заменить искусственные средства,
и как фактора, обеспечивающего благоприятные
эффекты — выразительность интерьера, обогрев и
терапевтическое действие.
Для учета инсоляции при проек-
тировании в последние годы в неко-
торых крупных проектных организа-
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 207
циях стали применять методы расчета
инсоляции застройки с помощью ЭВМ,
однако при композиционных поисках
для архитектора более удобны графи-
ческие способы инсоляционного анали-
за застройки и видеомакетоскопия.
В этом отношении значительными
преимуществами обладает метод моде-
лирования, но этим методом в проек-
тных организациях еще не пользуются
из-за отсутствия массового изготовле-
ния относительно простых установок
типа "Инсолятор", которые существу-
ют у нас (НИИСФ, МАрхИ) и за ру-
бежом (Швеция, Италия, ФРГ, США,
Польша).
В отличие от аналитических мето-
дов моделирование позволяет находить
оптимальные решения практически без
ограничения числа вариантов плани-
ровки, обеспечивая в то же время про-
странственное и объемное представле-
ние об условиях инсоляции и солнце-
защиты.
Практика показывает, что наи-
большее число ошибок в области сол-
нцезащиты возникает вследствие того,
что эта задача решается проектиров-
щиками односторонне, т.е. солнцеза-
щитные средства (СЗС) применяются
в основном как средство формальной
выразительности здания, без учета его
ориентации по сторонам горизонта,
природного окружения и климатиче-
ских условий.
Многие здания проектируются во-
обще без учета инсоляции. В значи-
тельной степени это объясняется не-
гативным отношением к солнцезащите
как фактору, удорожающему строи-
тельство.
Наблюдается все больше случаев,
когда приходится обращаться к солн-
цезащите уже построенных зданий,
что приводит к большим конструктив-
ным сложностям и неоправданным ка-
питальным затратам.
Одной из наиболее распространен-
ных ошибок в солнцезащите является
применение массивных и теплоемких
затеняющих экранов, монолитно свя-
занных с основной ограждающей кон-
струкцией. Такие экраны аккумулиру-
ют солнечное тепло и путем теплооб-
мена со стеклом и стеной передают
его в помещение. Недопустимо, когда
такой типично южный элемент архи-
тектуры все более часто встречается в
центральных и северных городах на
фасадах любой ориентации, вплоть до
северной. Нередки случаи применения
в зданиях систем кондиционирования
воздуха при отсутствии солнцезащиты.
Другую ошибку допускают при
применении солнцезащитных изделий
из стекла, пластмасс и пленок, когда
весь светопроем заполняется этими из-
делиями. В таких случаях ограничи-
вается связь с внешним пространством,
а яркость заполнения при инсоляции
нередко превышает допустимую. Кро-
ме того, такие материалы не пропу-
скают благотворный спектр солнечной
радиации (/<400 нм), значительно
снижают освещенность при пасмурном
небе и препятствуют аэрации помеще-
ний.
Меньше всего уделяется внимания
солнцезащите городских территорий и
специальных площадок для отдыха,
спорта и солнцелечения в санаториях
и на курортах.
В исторических архивах краеведческого му-
зея в г. Чарджоу обнаружены материалы XI в. о се-
зонной солнцезащите целых торговых площадей,
устанавливаемой между зданиями и выполняемой
из легких местных материалов ("дышащие" травя-
ные полотнища, натянутые на канатах). Подобные
устройства применяли в древности и американские
индейцы.
Исследования показывают, что
применение СЗС рационально не толь-
ко в гигиеническом, функциональном,
эстетическом, но и в экономическом
отношении.
Единовременные затраты на эти
средства окупаются за счет снижения
расходов на вентиляцию и искусствен-
ное охлаждение воздуха, повышения
производительности труда и снижения
брака продукции.
208 Часть II. Архитектурная светология
ГИГИЕНИ-
ЧЕСКИЙ
•АКТОР
СОЦИО ЛОГО-
АРХИТЕК-
ПЛОТНОСТИ
жилого
50% МЕРИДИ-
ЗАСТРОЙКИ
ДЕЙСТВИЕ
ЭКОНОМИ-
ЧЕСКИЙ
•АКТОР
РАЗРЫВ
ЗДАНИЯМИ
ЭРИТЕМА
ЭР
ЖИЛОЙ фонд
5000 М’
/ГА
ФОТО-
ХИМИЧЕСКИЙ
синтез
БАКУ
Рис. 5.L Многокритериаль-
ная система оценки инсоля-
ции застройки
БАКТЕРИЦИД
МЕЖДУ
ПРИРОСТ
•ОН ДА 10%
ОНАЛЬНОЙ
ОБЩЕ 03ДО
РОВ И ТЕЛЬНОЕ
КРИТЕРИИ
НОРМИРОВАНИЯ
ИНСОЛЯЦИИ
ПРОДОЛЖИ
ТЕЛЬНОСТЬ
КОЛИЧЕСТВО
И КАЧЕСТВО
ТУРНЫЙ
•АКТОР
ПРЕРЫ-
ВИСТОСТЬ
РАЗНО-
ОБРАЗИЕ
ВИЗУАЛЬНОЕ
ОСВЕЖЕНИЯ
Анализ распределения затрат по
рабочим сметам осуществленных круп-
ных объектов позволяет сделать вывод,
что затраты на солнцезащитные уст-
ройства занимают относительно не-
большую долю в общей стоимости
строительных работ (1,5—2,5%).
Для среды, окружающей человека,
животных и растения (естественной —
природы и искусственной — архитек-
туры) наибольшее значение имеет оп-
тическая область солнечного спектра,
в которой, в свою очередь, наиболь-
шей биологической эффективностью
обладает ультрафиолетовая часть,
подразделяющаяся на области А, В
Область А+В обладает наибольшей
оздоровительной эффективностью (за-
гар, образование витамина D в орга-
низмах и хлорофилла в растениях),
область С — наибольшей бактерицид-
ной эффективностью (инактивация
вредных бактерий в воздухе и на по-
верхностях предметов), хотя вся УФ-
область и часть видимой также обла-
дают этой эффективностью.
Видимая область (свет) — основа
подавляющего количества всей инфор-
мации, воспринимаемой человеком
(более 80%). Поэтому психологиче-
ское значение солнечного света не ме-
нее велико. Основной фактор связи че-
ловека, находящегося в помещении, с
природой — солнечный свет.
Тепловая область является источ-
ником поддержания нормальной для
жизни температурной среды и обогре-
ва помещений.
Комплекс факторов, который по-
ложен в основу критериев оценки и
нормирования инсоляции в архитекту-
ре, приведен на рис. 5.1.
Гигиенический фактор — количе-
ство эффективной солнечной радиа-
ции, приходящей в застройку и поме-
щения и обеспечивающей общеоздоро-
вительной и санирующей минимум.
Социолого-архитектурный фак-
тор — астрономически возможная
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 209
должительность
инсоляции поме-
щений в течение суток на равноден-
ствие,
обеспечивав
психоэмоцио-
5.2. Нормирование
и проектирование инсоляции
застройки
нальный минимум видимости солнеч-
ных лучей как фактора связи человека
с внешней средой и выразительности
архитектурных пространств и форм в
пределах от 1 до 3 ч.
Экономический фактор — плот-
ность застройки, обеспечивающая нор-
мативные показатели жилого фонда,
экономию городских территорий, при-
менение жилых домов меридионально-
го типа.
Такой подход к построению мно-
гокритериальной системы оценки ин-
соляции определил основные требова-
ния, которым должны отвечать стро-
ительные нормы инсоляции.
1. Соответствие современным
биофизическим представлениям об
общеоздоровительном и бактерицид-
ном воздействии солнца на человека
и среду.
2. Обеспечение большей свободы в
выборе композиционных решений в
массовой застройке и большей манев-
ренности типовых домов (особенно ме-
ридионального типа с широким кор-
пусом), учет светового климата в за-
висимости от ресурсов солнечной ра-
диации и географической широты,
упорядочение разрывов между здани-
ями (особенно в северных и южных
районах) с учетом требований к есте-
ственному освещению помещений.
3. Необходимость стандартизиро-
ванного метода расчета нормативной
продолжительности инсоляции, осно-
ванного на привычных и удобных для
проектировщиков и санитарных врачей
графических операциях.
При нормировании, расчетах и
проектировании инсоляции должны
быть учтены требования к светоцвето-
вой среде в зависимости от назначения
зданий, помещений и территорий за-
стройки.
Нормы распространяются на
проектирование новой и реконструи-
руемой застройки городов, поселков и
сельских населенных пунктов. Требо-
вания к инсоляции не распространя-
ются на проектирование застройки
промышленных зон и производствен-
ных зон сельскохозяйственных пред-
приятий.
Помещения жилых и обществен-
ных зданий и участки территорий
внутриквартальных пространств под-
разделяются по требованиям инсоля-
ции на группы, указанные в табл. 5.2.
В главе СНиП 2.07.01-89 ’’Плани-
ровка и застройка городских
ских помещений’’ приведены
щие нормы инсоляции: "9.19. Разме-
щение ориентация жилых и обще-
ственных зданий (за исключением
детских дошкольных учреждений, об-
щеобразовательных школ, школ-ин-
тернатов) должны обеспечивать непре-
рывную продолжительность инсоляции
жилых помещений и территорий: для
58° с.ш. и южнее — не менее 2,5 ч
в день на период с 22 марта по 22 сен-
тября; для северной зоны (севернее
58° с.ш.) — не менее 3 ч в день на
период с 22 апреля по 22 августа.
и сель-
следую-
Примечания. 1. В условиях многоэтажной
застройки (9 и более этажей) допускается однора-
зовая прерывность инсоляции жилых помещений
при условии увеличения суммарной продолжи-
тельности инсоляции на 0.5 ч в течение дня соот-
ветственно для каждой зоны.
2. В жилых домах меридионального типа, где
инсолируются все комнаты квартиры, а также при
реконструкции жилой застройки или при разме-
щении нового строительства в сложных градостро-
ительных условиях (исторически ценная город-
ская среда, дорогостоящая подготовка территории,
зоны общегородского и районных центров) допу-
В 1997 г. эти нормы будут пересмотрены.
210 Часть II. Архитектурная светология
Таблица 5,2. Требования к условиям
инсоляции помещений
Назначе-
ние помеще-
ний
Обес- Огра- Ограни- Инсоля-
пече- ниче- чение ция про-
ние ние в ра- тивопо-
нор- в жар- бочее казана
ми- кий время
руе- период
мой
инсо-
ляции
Жилые комна- +
ты, групповые
в детских уч-
реждениях,
классы в
школах
Кухни
Летние по-
мещения
Детские
спортивные
площадки и
бассейны
Рекреации
Лечебные
помещения
Администра-
тивные и
чертежные
Операцион-
ные, музеи,
библиотеки
Цехи с
I— ТУ разря-
дами зритель-
ных работ
Учебные по-
мещения
san
скается сокращение продолжительности инсоля-
ции на 0,5 ч соответственно для каждой зоны.
3. Ориентация и размещение детских до-
школьных учреждений, общеобразовательных
школ, школ-интернатов должны обеспечивать не-
прерывную 3-часовую продолжительность инсоля-
мещений и территорий на период с
22 марта до 22 сентября или суммар-
ную 3-часовую продолжительность ин-
соляции, допускающую одноразовую
прерывность в течение дня.
Примечания. 1. При реконструкции жи-
лой застройки или при размещении нового строи-
тельства в сложных градостроительных условиях
(исторически ценная городская среда, зона обще-
городского и районных центров, застройка со
сложной дорогостоящей подготовкой территорий)
допускается сокращение нормируемой инсоляции
до 2 ч.
2. Ориентацию и размещение детских до-
школьных учреждений, общеобразовательных
школ, школ-интернатов, а также сокращение
продолжительности инсоляции в жилых домах
меридионального типа, где инсолируются все
комнаты квартиры, следует принимать по СНиП
2.07.01-89.
2.28. Расстояния между жилыми
зданиями, а также между жилыми и
общественными зданиями должны оп-
ределяться требованиями обеспечения
нормируемой инсоляции согласно
п. 2.27 и нормам освещенности, при-
веденным в СНиП П-4-79.
Примечания. 1. Расстояния между жил-
ыми зданиями по условиям освещенности допуска-
ется принимать в соответствии с этажностью про-
тивостоящего здания согласно табл. 5.3.
2. Минимальные расстояния от детских уч-
реждений до жилой застройки по условиям осве-
щенности допускается принимать равными 1,8 вы-
соты противостоящего здания при двустороннем
освещении детских комнат.
ции в помещениях, указанных в нормах и правилах
обеспечения инсоляцией жилых и общественных
зданий и территорий жилой застройки, утверж-
денных в установленном порядке1.
Для Москвы (ВСН 2—85) эти нор-
мы утверждены в следующей редак-
ции:
"2.27. Размещение и ориентация
жилых и общественных зданий, за ис-
ключением детских дошкольных уч-
реждений и школ, должны обеспечи-
вать непрерывную 2,5-часовую про-
должительность инсоляции жилых по-
Архитекторам, градост|
ителям и гигиени-
стам полезно знать, однако, что ныне в наиболее
развитых странах мира этого требования нет, так
как оно приводит к резкому световому и тепловому
дискомфорту при напряженной зрительной работе,
отрицательно отражающемуся на зрении детей и их
самочувствии. Поэтому подобные помещения ори-
ентируются на запад — северо-запад, что обеспечи-
вает инсоляцию среды в отсутствие детей. В учебное
же время в помещениях применяется комфортное
рассеянное освещение, не требующее солнце- и све-
тозащиты. Это значительно упрощает градострои-
тельное п
ектирование.
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 211
Таблица 5.3. Расстояния между жилыми
зданиями по условиям естественной
освещенности (при высоких коэффициентах
отражения фасадов), м
1. Между длин- 27 46 64 74 90 95
ными сторонами
зданий протяжен-
ностью 150м
и более
2. Между зда- - 42 52 60 70 72
ниями башенно-
го типа (протя-
женностью не
более 50 м)
3. Между длин- 15 28 32 35 38 40
ными сторонами
зданий и торцами
зданий с окнами
4. Между торцами По нормативам противо-
зданий без окон пожарных расстояний
из жилых комнат
Примечания:!. Высокие коэффи-
циенты отражения 0,75-0,8 имеют покрытия
фасадов красками; белой, ПХВ, ХВ, кремннй-
органической. При покрытии красками с более
низкими коэффициентами отражения расстоя-
ния между ними определяются по расчету с
учетом норм естественного освещения по
СНиП П-4.-79. 2. Для домов протяженностью
менее 150 м расстояния определяются интер-
поляцией между данными пп. 1 и 2 таблицы.
3. При расположении третьего здания перпен-
дикулярно торцам двух параллельно стоящих
зданий расстояние между последними должно
быть увеличено на 20%. 4. В условиях рекон-
струкции с преобладанием плотной капи-
тальной застройки расстояния между зда-
ниями допускается уменьшать при усло-
вии соблюдения требований естественного ос-
вещения по СНиП П-4-79. 5. При сложной
конфигурации зданий расстояния между ними
определяются по расчету с учетом норм ес-
тественного освещения по СНиП П-4-79.
В гл. 6 "Гигиенические нормы" но-
вых (1993 г.) "Норм и правил плани-
ровки и застройки центральной части
и исторических зон г. Москвы" при-
няты следующие положения:
" 1. Допускаются отступления от
санитарных норм и правил с соот-
ветствующими обоснованиями по со-
гласованию со службой Госсанэпид-
надзора.
2. В помещениях жилых и обще-
ственных зданий нормированное зна-
чение КЕО (0,5%) должно обеспечи-
ваться в середине помещения. Расчет-
ное значение КЕО в этой точке может
отклоняться от нормы на 10%.
4. В жилой застройке должна
обеспечиваться 1,5-часовая инсоляция
территорий и не менее чем одной ком-
наты, независимо от числа комнат в
квартире, на период с 22 апреля по
22 августа1.
Допускается сокращение норма-
тивной инсоляции до 1 ч при обосно-
ваниях, связанных с условиями сохра-
нения исторической планировки и за-
стройки и при компенсации повы-
шенной комфортностью за счет
кубатуры и площади квартир".
Чтобы представить себе видимое
"движение" Солнца по небосводу и оп-
ределить его координаты (высоту над
горизонтом Ло и азимут А) на опре-
деленной географической широте, сле-
дует обратиться к "солнечному стере-
ону", как это сделал в свое время Вит-
рувий.
Траектория Солнца в характерные
для летнего солнцестояния, весенне-
осеннего равноденствия и зимнего сол-
нцестояния для географической широ-
ты Москвы ((£> = 56° с.ш.) показаны
на рис. 5.2. На рис. 5.3 представлена
взаимосвязь небесного и земного эк-
ваторов для той же широты. Важно
видеть, что склонение Солнца <5 вес-
ной—осенью равно нулю и определяет
высоту Солнца Ло в полдень. Летом и
зимой склонение Солнца в полдень
равно соответственно +23,5 и -23,5°.
Для определения координат Солн-
ца на различных широтах и в требу-
емое время дня нужны сложные аст-
рономические расчеты. Для архитек-
турной практики разработаны так на-
зываемые солнечные карты (рис. 5.4),
Расчетный график см. в прил. П.1.
212 Часть II. Архитектурная светология
Солнца в полдень в дни
Здесь необходимо вспомнить о раз-
нице между солнечным временем (ас-
трономическим) и декретным на Зем-
ле, которая может доходить почти до
1,5 ч. При выборе ориентации зданий
по сторонам горизонта архитектору
надо уметь определять эту разницу в
любом городе земного шара. Кроме то-
го, су
чествуют понятия поясного и се-
Рис. 5.2. Траектория Солн-
ца в течение характер-
ных дней года и способ
определения положения
летнего и зимнего солнце-
стояния при заданной гео-
77???Д
фической
широте
по которым без труда можно получить
координаты Солнца по проекциям его
траекторий на горизонтальную плоско-
сть: по точкам пересечения траекторий
с концентрическими окружностями —
высоту Ло, а по лимбу — азимут Ао.
зонного времени.
Расчеты инсоляции и солнцезащитных уст-
ройств производятся по так называемому расчетно-
му времени суток и года» устанавливаемому в зави-
симости от географического района строительства.
За расчетное время принимается:
а) при необходимости устранения перегрева
помещений — средний период жарких месяцев го-
да при среднемесячной температуре наружного
воздуха ?н 22°С;
б) при определении максимальных теплопо-
ступлений в помещениях с кондиционированием
воздуха — наиболее жаркий месяц года (по сред-
немесячной температуре наружного воздуха);
в) при устранении ослепляющего действия
инсоляции — рабочее время суток и года в зависи -
мости от назначения помещения.
Рис. 5.3. Схема, объясняю-
щая кажущееся движение
Солнца относительно точ-
ки, лежащей на широте 55°
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 213
Порядок определения разницы между солнеч-
ным и декретным временем следующий:
находим разницу п° между долготами данного
пункта и среднего меридиана часового пояса, опре-
деляемого по карте часовых поясов;
находим разницу в минутах между местным
солнечным и поясным временем, для чего получен-
ную разницу в долготах л° умножаем на 4 (угловая
скорость движения Солнца по небосводу — 1 ° за 4
мин).
определяем поясное время данного пункта,
для чего полученную разницу прибавляем (отни-
маем) к расчетному солнечному времени, если дол-
гота данного пункта меньше (больше) долготы
среднего меридиана часового пояса;
Рис. 5.4. Солнечные кар-
ты для различных геогра-
фических широт земного
шара приведены в работе
находим декретное время, прибавив к поясно-
му один час.
Пример. Треб
уется перевести местное солнеч-
ное время в 12 ч в декретное время для Ташкента.
По карте часовых поясов находим, что город
расположен в пятом часовом поясе на 69° в.д.; сред-
ний меридиан пояса имеет долготу 75° (рис. 5.5).
Разница между долготой Ташкента и средним
меридианом часового пояса составляет 75°—69° - 6°.
разница между местным солнечным и пояс-
ным временем составляет 4.6 - 24 мин.
165
105
7/Л
150*
135°
165°
180°
90°
60
ОХОТСК
(НОВОСИБИРСК
ИРКУТСК
БРАТСК
МУРМАНСК
ПЕТЕРБУРГ
НОРИЛЬСК
СРЕДНЕКОЛЫМСК
СЫКТЫВКАР
САЛЕХАРД
МИРНЫЙ
ЯКУТСК
РИГА
КАЗАНЬ
ЕКАТЕРИНБУРГ
КРАСНОЯРСК
ВИЛЬНЮС
МИНСК
киев!»
ОДЕССА
москва'НИЖНИИ
МОСКВАН^ВГОРОД
ТБИЛИСИ
БАКУ
• УФА
ОМСК
ЧИТА
МАГАДАН
ПЕТРОПАВЛОВСК-
КАМЧАТСКИЙ
ВОЛГОГРАД
РОСТОВ
ЕРЕВАН
КАРАГАНДА
АЛМА-АТА
БИШКЕК
УЛАН-БАТОР
ХАБАРОВСК
У
ВЛАДИВОСТОК
Рис- 5.5. Карта часовых поясов
АНАДЫРЬ
Часть Л. Архитектурная светология
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 215
Рис. J.O. I рафическое изо-
бражение смещения декрет-
ною времени по отноше-
нию к солнечному (на при-
мере Ташкента)
ВЫСОТА СТОЯНИЯ СОЛНЦА Ад, грзд.
Поясное время будет 12 ч 00 мин + 0 ч 24 мин -
“12 ч 24 мин.
Декретное время в Ташкенте будет 12 ч
24 мин +1 ч - 13 ч 24 мин. В летнее полугодие мно-
гие страны пользуются сезонным временем, кото-
рое опережает декретное время еще на 1 ч. Поэтому
летом в Ташкенте солнечный полдень по часам
приходится на 14 ч 24 мин.
Эту разницу во времени необходимо учиты-
вать при корректировании инсографиков на кальке
и затем уже производить графические расчеты
(рис. 5.6).
Условия инсоляции определяются
методом проекций с числовыми отмет-
ками. Расчеты следует производить не-
посредственно на плане застройки с
помощью накладного инсографика, по-
казанного на рис. 5.7.
Инсографик представляет собой го-
ризонтальную проекцию наклонной
плоскости сектора небосвода. Парал-
лельные линии на графике являются
Рис. 5.7, Инфляционный
график для расчета про-
должительности инсоляции
и построения теней!
горизонталями этой плоскости, превы-
шения которых отсчитываются от ну-
левой горизонтали, проходящей через
расчетную точку О. Сходящиеся в
этой точке азимутальные линии есть
проекции секторальных углов наклон-
ной плоскости.
Построение инсографика для дня
равноденствия нужно производить сле-
дующим образом (рис. 5.8, а).
Провести две взаимно перпендику-
лярных линии тп и kl и вокруг точки
их пересечения О описать полуокруж-
ности радиусом 6—10 см. Через точку
О провести прямую Л5 под углом ср
(географическая широта, град) к пря-
мой тп. Из точки А пересечения пря-
216 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 5.8. Построение инсог-
рафика (а) и «ид графи-
мой с полуокружностью опустить
перпендикуляр АВ на прямую kl и из
точки О описать четверть окружности
ВМс радиусом ОВ.
На четверти окружности kNn на-
нести шкалу секторальных углов с гра-
дацией через 5°. На отрезках ради-
альных прямых, заключенных между
дугами kNn и ВМс, построить прямо-
угольные треугольники вида MNR.
Вертикальные катеты треугольни-
ков проводятся из точек внешней дуги
kNn, горизонтальные —из точек внут-
ренней дуги ВМс. Через вер
и
ины пря-
мых углов треугольников и точку О про-
вести азимутальные линии графика.
На линии тп начиная от точки О
нанести метрическую шкалу превыше-
ний горизонталей наклонной плоско-
сти с градацией через 1 см. Шкалу
спроектировать на прямую OS и через
ка (б)
полученные на ней засечки параллель-
но линии тп провести горизонтали
графика. Цена делений горизонталей
назначается в соответствии с масшта-
бом чертежа генплана.
Правая часть графика будет сим-
метрична построенной. График следует
скопировать на кальку или какой-либо
иной прозрачный материал (рис. 5.8, б).
Второй способ построения инсоляционного
графика, основанный на графической модели не-
босвода (см. рис. 5.2), для дней равноденствия
и ° с.ш., заключается в следующем.
1. Изобразить разрез небосвода по меридиану
С—Ю как полусферу радиусом R - 1 (ЛГ — линия
горизонта) (рис. 5.9, а).
2. От вертикали, проходящей через центр по-
лусферы О и зенит Z в сторону юга, отложить
угол обозначающий географическую широту
Глава 5. Инсоляция и солнцезащитна в архитектуре 217
z
места. На пересечении проведенной из точки О на-
клонной линии с полуокружностью находится по-
ложение Солнца в 12 ч в дни равноденствия. На-
клонная линия является вертикальной проекцией
полуденного солнечного луча, лежащего в плоско-
сти солнечной траектории, а угол между ней и ли-
нией горизонта показывает высоту стояния Солн-
ца йо в этот момент.
3. Изобразить план небосвода как окружность
с R - 1 с центром О. Указать стороны горизонта —
В, Ю. 3, С. Спроецировать на южный меридиан с
разреза на план положение полуденного Солнца и
через эту точку провести окружность радиусом г
(рис. 5 9, б).
4. Разделить сектор ЮВ горизонтальной про-
екции небосвода на 6 равных частей по 15° (угловая
скорость движения Солнца — 15° в час, время с
восхода до полудня — 6 ч) и провести радиальные
линии (для крупномасштабного графика ЮВ-сек-
тор можно разделить на 12, 15 или 24 части соот-
ветственно через 30, 20 или 15 мин).
Рис. 5.9. Вариант построе-
ния инсоляционного графи-
ка для широты
а — разрез небосвода; б —
план небосвода; в — вид ин-
сографика
5. Из точек пересечения этими радиусами
внешний и внутренней окружностей провести ли-
нии, параллельные линиям С—Ю и 3—В, постро-
ив таким образом небольшие прямоугольные треу-
гольники. Вершины прямых углов являются гори-
зонтальными проекциями Солнца через каждый
час.
Все эти построения вспомогательные и выпол-
няются тонкими линиями.
6. Через полученные точки проекций Солнца
и центр О провести жирные линии, которые явля-
ются горизонтальными почасовыми проекциями
солнечных лучей, необходимых для построения
графика.
Для упрощения построений разрез и план не-
босвода можно совместить (рис. 5.9, в).
218 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 5.10. Основные сяу чаи
расположения зданий отно-
сительно затененной точки
и линии ограничения, соот-
ветствующей превышению
их над расчетной точкой
а — одно затеняющее здание;
б — два затеняющих здания
из трех; о1з и (Х.0 — азимуты
(углы) затенения и инсоля-
ции соответственно
7. На линии OZ разметить деления через 1 см
(ДЛЯ ПОД1
ного графика — через 1 или 2 мм) и
провести горизонтальные линии до пересечения с
проекцией полуденного луча. Через точки пересе-
чения провести линии, параллельные направле-
нию В—3 на плане небосвода. Эти параллели явля-
ются метрической шкалой превышений вспомога-
тельных горизонталей наклонной плоскости сол-
нечной траектории над исследуемой точкой на
данной широте и служат для определения длины
теней. Цена расстояний между параллелями на-
значается в соответствии с масштабом архитектур-
ного чертежа.
8. Горизонтальные проекции дополуденных
солнечных лучей (с 6 до 12 ч) зеркально перенести
в послеполуденную область (сектор ЮЗ плана не-
босвода) и обозначить часы дня (с 12 до 18ч).
График выполняется тушью на кальке или
прозрачной пленке, вспомогательные линии по-
строений стираются.
Пример 1. Определение продолжительности
инсоляции точки на горизонтальной поверхности
(рис. 5.10).
Точка О графика совмещается с заданной точ-
кой, а сам график ориентируется по направлению
север—юг. Высота затеняющего здания Нзд, т.е.
превышение его карниза над заданной точкой, со-
ставляет 25 м.
На графике отмечается горизонталь, соответ-
ствующая высоте этого здания, т.е. горизонталь
25 м в выбранном масштабе чертежа и графика.
Затенение заданной точки О всегда происхо-
дит только от той части здания, которая находится
между горизонталью и этой точкой (на схеме за-
штрихована) . В данном случае точка О будет зате-
нена с 9 До 11 ч 30 мин.
Следовательно, заданная точка в дни равно-
денствия будет инсолироваться дважды (рис. 5.10,
а): с 7 до 9 ч и с 11 ч 30 мин до 17 ч (по нормам ин-
соляции первый час после восхода солнца и послед-
ний час перед его заходом в расчет не принимают-
ся).
На рис. 5.10, б инсоляция точки О осуществ-
ляется трижды в течение дня в пределах углов do,
так как дома П и III оказывают на нее затеняющее
действие. (В пределах углов сС3).
Пример 2. Построение теней от объекта на го-
ризонтальной поверхности (рис. 5.11).
При построении теней график располагается
с разворотом на 180° по отношению к его положе-
нию на рис. 5.10.
На
плане
ъекта выбирается какой-либо
внешний угол, который совмещается с точкой О
графика. Азимутальные линии показывают на-
Н3д-2Вм
Рис. 5.11. Построение кон-
тура теней аг здания
С конверт теней*)
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 219
правление теней от данного угла здания в соответ-
ствующие часы дня.
Горизонталь, соответствующая высоте здания
25 м, показывает длину теней в различные часы
дня (в дни равноденствия тень перемещается на го-
ризонтальной плоскости по прямой линии с запада
на восток).
5.3. Солнцезащита
и светорегулирование
в городах и зданиях
Архитектор-профессионал
всегда стремится к достижению ком-
фортных условий жизни и труда в по-
мещениях и выразительности объем-
но-планировочных и конструктивных
решений. Одним из главных факторов,
способствующих этому, являются сол-
нцезащитные средства (СЗС). Наибо-
лее распространенные СЗС — конст-
руктивные солнцезащитные устройства
(СЗУ).
Однако стационарные СЗУ далеко
не всегда оптимальны, несмотря на
большие преимущества в пластической
выразительности. Недостаточно проду-
манные решения стационарных СЗУ
приводят к отрицательному эффекту.
Экраны или лоджии, монолитно свя-
занные с фасадом, превращаются из
затеняющего средства в дополнитель-
ный источник перегрева помещений. К
сожалению, этот вид ошибок весьма
распространен в практике.
Если архитектор применяет СЗУ,
не считаясь с климатическими усло-
виями и ориентацией зданий, то такие
решения подвергаются резкой критике.
В последние годы даже в Москве
и более северных районах получило
распространение применение бесполез-
ных наружных дорогостоящих экранов
в виде откровенной декорации, не со-
образующейся даже с ориентацией фа-
садов.
Но наиболее отрицательная тен-
денция последних лет — это вновь
распространившееся во всех климати-
ческих районах увлечение большими
площадями остекления, что является
настоящим бедствием современного
строительства, которое стремится к
уменьшению теплопотерь и экономии
энергетических ресурсов. Два хресто-
матийных примера — почти сплошь
остекленные здания банка в Ашхабаде
и "Гидропроекта" в Москве. Зимой в
них огромный перерасход отопления,
а летом — изнуряющий перегрев и
слепимость. Это увлечение объясняет-
ся следующими основными причинами.
Первая заключается в несовершен-
стве норм естественного освещения,
устанавливающих определенные зна-
чения КЕО при боковом освещении
вне зависимости от глубины помеще-
ний. Это приводит к тому, что при
современной стандартной высоте этажа
архитектор, надеясь обеспечить норми-
руемый КЕО, применяет сплошное ос-
текление (которого при больших глу-
бинах помещений все равно не хвата-
ет) . Не случайно поэтому в Англии
выдвигаются предложения ограничить
размеры светопроемов лишь требова-
ниями психологической связи с внеш-
ней средой и при любой глубине по-
мещений нормировать процент остек-
ления фасадной части ограждений.
Этот прогрессивный путь уже наме-
тился при применении совмещенного
освещения. Попытка же установить
предел остекления нормативным допу-
щением +10%-ного отклонения от
КЕО оказалась безрезультатной.
Вторая причина объясняется мо-
дой, которой нередко увлекаются ар-
хитекторы вслед за западными образ-
цами. В литературе распространилось
даже выражение "здания с большими
площадями остекления". Это порожда-
ет сложнейшую и дорогостоящую про-
блему солнцезащиты. Внутренние СЗУ
ям
перегрева вследствие известного в фи-
зике "тепличного эффекта".
Если за рубежом "остекленные не-
боскребы" воздвигаются с применени-
ем различных солнцезащитных стекол
220 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 5.12. Библиотека (ввер-
ху) и административное зда-
ние (внизу) в Ашхабаде (ар-
хит. А. Ахмедов)
в комплексе с действующей системой
искусственного регулирования микро-
климата, то при этом применяются
высококачественные регулируемые
СЗУ, так как даже эффективные сол-
и
нцезащитные стекла не ре
ают про-
блемы слепимости от прямых солнеч-
ных лучей (в том числе и "фототроп-
ные", или ’'фотохромные'*, стекла,
так как при инсоляции они приоб-
ретают яркость, превышающую яр-
кость неба).
В качестве наиболее удачных при-
меров применения стационарных СЗУ
приведем несколько построек в нашей
стране и за рубежом.
На рис. 5.12 показано админист-
ративное здание в Ашхабаде
(арх. А. Ахмедов) с системой много-
ступенчатых регулируемых горизон-
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 221
Рис. 5.13. Солнцезащитная
пространственная сетка (Анг-
лия)
М = 1:1
тальных козырьков между стационар-
ными вертикальными экранами. Эта
система установлена с отступом от ос-
текления, что обеспечивает их свобод-
ную теплоотдачу в атмосфере (конец
60-х годов). Здание окружено мастер-
ски выполненным обводнением и озе-
ленением, смягчающими экстремаль-
ный микроклимат города.
На рис. XX показано удачное ре-
шение СЗУ в виде пространственного
козырька над фасадом промздания.
В Англии и Австралии выпускается
металлическая рулонная сетка
(рис. 5.13) с пространственными ячей-
ками размером 2 мм. Такая сетка
представляет собой стационарные мик-
рожалюзи с различными углами на-
клона микроперьев. Сетка может быть
укреплена на легкой металлической
рамке или смонтирована убирающейся
путем наматывания на валик в верх-
ней части светопроема.
Исследования образца такой сетки
показали, что она обладает всеми пре-
имуществами, характерными для луч-
ших образцов горизонтальных жалюзи.
Эффект зрительной пространственной
связи при наблюдении днем из поме-
щения, как и "вуалирующий эффект"
жалюзи (при необходимости устране-
ния видимости интерьера снаружи,
рис. XXI), у такой сетки даже выше,
что достигается за счет мелкой струк-
туры ячеек СЗУ. Экранируя прямые
солнечные лучи, эта сетка пропускает
максимум рассеянного света (*Г= 0,7).
Из солнцезащитных стекол наи-
больший интерес представляют тепло-
отражающие стекла с оловянно-сурь-
мяным покрытием и стекла типа "ку-
до-аурезин" (ФРГ). Они значительно
задерживают ИК-радиацию (от 50 до
80%) и сохраняют высокое светопро-
пускание. К сожалению, в России до
сих пор не налажено производство та-
ких стекол.
Металлизированные стекла ис-
пользуют и при изготовлении стекло-
пакетов (фирма "Детаг", ФРГ, и др.),
которые обеспечивают не только за-
щиту от перегрева летом, но и сни-
жение теплопотерь зимой, так как их
коэффициент теплопередачи на 25—
30% меньше, чем у стеклопакетов из
обычных стекол.
Наиболее перспективны в строи-
тельстве регулируемые солнцезащит-
ные устройства и изделия, выпускае-
мые в комплексе с индустриальными
ограждающими конструкциями полной
заводской готовности.
222 Часть II. Архитектурная светология
Рис. XX. Конструктивные
солнцезащитные устройст-
ва (СЗУ) — горизонталь-
ный решетчатый козырек
плексные требования к ним и мето-
дику их оптимизации с учетом раз-
личных критериев оценки их эффек-
тивности.
Классификация СЗС способствует
рациональному их выбору при проек-
тировании и применении. Выбор СЗС
должен производиться в определенной
последовательности. Сначала нужно
установить возможность ограничиться
только архитектурно-планировочными
средствами (ориентацией зданий по
сторонам горизонта, озеленением и
т.п.); если эти средства по тем или
иным причинам не позволяют решить
задачу, то выбирают рациональные
стационарные СЗУ (козырьки, экраны
и т.п.) в зависимости от назначения
зданий и климатических условий. Ес-
ли назначение помещений требует вы-
сокого уровня светового комфорта в
Рис. XXI. "Вуалирующий
эффект" жалюзи (Англия)
течение всего светового периода суток
и года, то выбирают регулируемые ус-
тройства.
При необходимости обеспечения
эффективной комплексной защиты от
перегрева и светового диском
ис-
пользуют сочетание регулируемых
СЗУ и теплозащитных стекол. Нако-
нец, при особых требованиях к кон-
диционированной световой и тепловой
среде в помещениях применяют сово-
купность СЗУ, теплозащитных стекол
и технических средств регулирования
микроклимата (кондиционирование
воздуха, радиационное охлаждение и
т.д.).
Важно знать при этом, что ошибки
при проведении даже одного из этих
мероприятий делают расходы на них
бесполезными.
Таким образом, все солнцезащит-
ные средства подразделяются на три
основные группы1 (рис. 5.14,
табл. 5.4): 1) архитектурно-планиро-
В нашей стране положено лишь
начало выпуска некоторых видов СЗУ.
Поэтому архитектору необходимо
знать классификацию всех СЗС, ком-
*Эта классификация вошла в Большую Совет-
скую энциклопедию, 3-е изд., т. 24, 1976, см. "Сол-
нцезащитные средства".
Глава 5. Инсоляция и солнце защита в архитектуре 223
ТИП
СЗУ
СХЕМА УСТРОЙСТВА
КОЗЫРЬКИ РЕШЕТЧАТЫЕ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ И НАКЛОННЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ПЕРЬЕВ
КОЗЫРЬКИ НАКЛОННЫЕ
КОЗЫРЬКИ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ
ш
5
СП
X
&
ш
ЖАЛЮЗИ
НАРУЖНЫЕ
СТАЦИОНАРНЫЕ
МЕЖСТЕКОЛЬНЫЕ
ВНУТРЕННИЕ
РЕГУЛИРУЕМЫЕ
224 Часть IL Архитектурная светология
7
СХЕМА УСТРОЙСТВА
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 225
тип
СЗУ
ФОНАРИ С НАРУЖНОЙ СОЛНЦЕЗАЩИТОЙ | СОЛНЦЕЗАЩИТНЫЕ ПАНЕЛИ
СХЕМА УСТРОЙСТВА
С ЯЧЕЙКАМИ РОМБОВИДНОЙ ФОРМЫ
ИЗ Z-ОБРАЗНОГО ПРОФИЛЬНОГО СТЕКЛА
ШЕДЫ
С ЯЧЕЙКАМИ ПРЯМОУГОЛЬНОЙ ФОРМЫ
ИЗ ТРЕУГОЛЬНОГО ПРОФИЛЬНОГО СТЕКЛА
С ВЕЕРНЫМ ЭКРАНОМ
226 Часть II. Архитектурная светология
тип
СЗУ
СХЕМА УСТРОЙСТВА
СО СВЕТОРАССЕИВАЮЩИМ КУПОЛОМ
С СОЛНЦЕЗАЩИТНЫМ СЕГМЕНТОМ
С РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭКРАНОМ
С НЕСУЩИМ ПЛЕНОЧНЫМ ЭКРАНОМ
Рис 5,14, Классификация ос-
новных типов солнцезащит-
ных устройств
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 227
Таблица 5.4. Классификация солнцезащитных и светорегулирующих средств (СЗС)
Вид СЗС
Обеспечив аемый
эффект
Область при-
менения
Рациональ- Климата- Рекомендуемые
ные сек- чес кие
торы ориен-
тации,
град
зоны
(см,
рис. 5.15)
материалы
I. Архитектурно-планировочные
1, Ориентация и
взаиморасположение
зданий
2. Конфигурация
здания в плане и
максимально возмож-
ная глубина поме-
щений
3. Озеленение и об-
воднение территорий
Защита от свето-
вого и тепло-
вого дискомфорта
и рациональность
выбора СЗУ
То же
Улучшение микро-
климата
4. Покрытия тротуа- То же
ров и площадок
нетеплоемкими
материалами
5. Профиль ограж-
дающих конструкций
стен
Любые здания
Продольная Все зоны
То же
ось здания
вдоль ге-
ли ©терми-
ческой оси
То же
То же
Внутриквар-
тальные тер-
ритории и
скверы
То же
Г азоны, кустар-
ники, вьющиеся
растения, дере-
вья с густыми
и широкими
кронами
Галечник, тощий
бетон, песок,
грунтовые по-
крытия с дрена-
жем
EL Конструктивные
1, Затеняющие элементы зданий
Защита от свето-
вого и теплового
дискомфорта
6. Профиль покрытий Световой и теп-
(в том числе шеды) лов ой комфорт
Обществен-
ные и про-
мышленные
здания
То же
45-135
и 225-315
330-30
Ш-У
2. Солнцезащитные и светорегулирующие устройства (СЗУ)
а) Стационарные
наружные
7. Козырьки (решет-
чатые и сплошные)
Защита от тепло- Общественные 135—225
в ого дискомфорта и промыш-
ленные здания
8. Горизонтальные
жалюзи
Защита от свето- То же
в ого и теплового
дискомфорта
90-270 ТП-У
9, Пространственные То же
сетки
10. Вертикальные
экраны (решетча-
тые и сплошные)
Защита от тепло-
вого дискомфорта
То же, со
зрительной
работой
ниже Ш раз-
ряда
30-135 П-У
и 225-330
45-90 и Ш-У
270-315
Дерево, алюми-
ний, пластмассы,
асбоцемент,
перфорирован-
ный железо-
бетон
Дерево, алю-
миний, пласт-
массы, асбо-
цемент
Металлический
лист толщиной
0,1 —0,5 мм
Дерево, алю-
миний, пласт-
массы, асбо-
цемент, перфо-
рированный
железобетон
228 Часть IL Архитектурная Светология
Продолжение табл. 5.4
Вид СЗС
Обеспечиваемый
эффект
Область при-
менения
Рациональ-
ные сек-
торы ориен-
тации,
Град
Климати-
ческие
эоны
(см.
рис. 5.15)
Рекомендуемые
материалы
11. Вертикальные Тоже
Тоже 45-90 и Ш-У
жалюзи
270-315
12. Вертикальные
экраны-козырьки
(решетчатые и
сплошные)
13. Комбинирован-
ные (сотообразные)
1 э
135-225
14. Солнцезащитный
диффузор для
зенитного фонаря*
15. ’’Северный фо-
нарь”*
16. Солнцезащитная
шахта
Защита от тепло-
вого дискомфорта
Световой и теп-
ловой комфорт
То же
Обществ енны е
и промышлен-
ные здания
со зрительной
работой Ш раз-
ряда
Промышлен-
ные и общест-
венные здания
Промышлен-
ные здания
Обществен-
ны е и про-
мышленные
здания
135-225 ТП-У
Ш-У
330-30 ПТ-Х
Ш-У
Дерево, алю-
миний, пласт-
массы, асбо-
цемент
Алюминий,
пластмассы,
асбоцемент,
теплоотражаю-
щие стекла
Алюминий,
пластмассы,
асбоцемент,
перфорирован-
ный железо-
бетон
Алюминий,
пластмассы
б) Стационарные
внутренние
17. Подвесной
потоп о к-p ешет ка
в) Регулируемые
наружные
18. Шпренге л ьный
фонарь
12. Козырьки
Защита от свето- То же
в ого и теплового
дискомфорта
Защита от свето-
вого и теплового
дискомфорта
То же
Обществен- -
ные и промыш-
ленные здания
Тоже 90-270
Алюминий,
пластмассы
20. Горизонтальные
жалюзи* (сдвижные,
складывающиеся,
свертывающиеся)
21. Пр о стр ан ств енны е
сетки* (сдвижные,
свертывающиеся)
22. Вертикальные
экраны и жалюзи
(сдвижные и
складывающиеся)
Световой и тепло-
Любые здания 0-360
вой комфорт
То же
Тепловой комфорт
То же 0—360
23. Ставни-жалюзи*
(сдвижные и
с кл адыв ающиеся)
24. Штора (сверты-
вающаяся, откид-
ная)
Световой и тепло-
вой комфорт
Защита от свето-
вого и теплового
дискомфорта
Обществен-
ные и про-
мышленные
здания (со
зрительной
работой ни-
же ПГ разряда)
Жилые здания
и детские
учреждения
Жилые зда-
ния, гости-
ницы, лечеб-
ные учрежде-
ния
45-90 и
270-315
0-360
45—315
45-315
ПГ-У
П-У
Ш-У
Алюминий,
асбоцемент,
пластмассы
Алюминий,
пластмассы
Тонкий метал-
лический лист
Алюминий,
асбоцемент,
пластмассы
Дерево, алю-
миний, пласт-
массы
Деревянные,
алюминиевые
и пластмассо-
вые планки
(пустотелые)
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 229
Продолжение табл. 5.4
Вид СЗС
Обеспечиваемый Область при-
эффект мене ния
Рациональ-
ные сек-
торы ориен-
тации,
град
Климати-
ческие
эоны
(см.
рис, 5.15)
Рекомендуемые
материалы
25. Маркизы откидные То же
26. Веерные жалюзи
для зенитного фона-
ря*
г) Регулируемые
межстекольные
27. Шторы-жалюзи*
Световой и тепло-
вой комфорт
Обществен- 45—315
ные, жилые
и промыш-
ленные зда-
ния (со
зрительной
работой ни-
же ПТ разряда)
Промышлен- -
ные и общест-
венные здания
Защита от светово-
го и теплового
дискомфорта
Жилые, об-
щественные
и производст-
венные здания
(со зрительной
работой
1У разряда)
45-315
П-Х
28. Штора (свертываю- Защита от теплово-
щаяся) го дискомфорта
Жилые здания 45 — 315
и детские уч-
реждения
Солнцезащит-
ные ткани,
дерево, алю-
миний, пласт-
массы)
Алюминий
Алюминий,
пластмассы
Солнцезащитные
ткани, планки,
металлизиро-
ванные пленки
д) Регулируемые
внутренние
29. Штора-жалюзи
30. Штора
Защита от свето-
вого дискомфорта
То же
31. Штора-жалюзи
для фонарей
Защита от свето-
вого дискомфор-
та
Любые здания 0-360
То же, кроме 0—360
помещений
со зрительной
работой выше
ПТ разряда
Промышлен- ~
ные здания
3. Солнцезащитные изделия из стекла и пленок
32. Теплоотражаю-
щие стекла
Защита от тепло-
вого дискомфорта
Алюминий,
пластмассы
Солнцезащит-
ные ткани
Алюминий,
пластмассы
33. Светорассеиваю-
щие стекла, пласт-
массы и стекло-
пластики
34. Стевит (термо-
люкс)
35. Профильное
стекло и блоки
стеклянные короб-
чатые
Защита от свето-
вого и теплового
дискомфорта
То же
Любые, кроме 45-315
жилищ, 0-360
детских, учеб-
ных и лечеб-
ных учрежде-
ний
Фонари и 45 — 315
верхние
части окон
промышлен-
ных зданий
Верхние части 90-270
окон промыш-
ленных зданий
То же 90-270
m-ir
П-У
П-У
(кроме
влажных
субтропи-
ков)
Металлизиро-
нные покрытия
Прокладки
из стеклотка-
ней
То же
230 Часть IL Архитектурная светология
Продолжение табл. 5.4
Вид СЗС
Обес лечив аемый
эффект
Область при- Рациональ-
ней ен ня ныв сек-
торы ориен-
тации,
град
Климати-
ческие
эоны
(см.
рис, 5 Л 5)
Рекомендуемые
материалы
36, Стеклянные жа-
люзи и складки из
пластмасс с
тепл отр ажающи м
покрытием
Световой и теп- Обществен- 90—270
ловой комфорт ные и промыш-
ленные здания
Только во Металлизиро-
влажных ванные по-
субтро- крытИя
пиках
4. Солнцезащитные устройства для территорий
37, Сезонные тенты-
жалюзи
38. Целярий (солнце-
защитный воздуш-
ный бассейн)
Тепловой и ультра-
фиолетовый
ком
То же
рт
Детские и спор- —
тивные площад-
ки, тротуары
Санатории, ку- 180
рорты, пляжи
X Солнцезащит-
ные ткани,
алюминий
П-ЗГ Алюминий,
дерево
Ш. Технические
39. Кондиционирова-
ние воздуха
а) централизованное
б) местное
40. Радиационное
41. Водоналивные
крыши, ванны
42. Водоразбрыз-
гивающие установки
43. Принудительная
вентиляция
Защита от тепло- 0-360
вого дискомфорта
Промышлен-
ные и общест-
венные здания,
отели
Жилые и об-
щественные
здания
Защита от тепло- То же 0- 360
вого дискомфорта
То же Пр смышлен- —
ные много-
пролетные
здания
— ” — То же —
Примечания:!. Регулируемые наружные СЗУ подразделяются на два вида: регулируемые
в пределах светопроема (полурегулируемые), в которых экранирующие элементы измеш
I».
т лишь
углы поворота или наклона, и убирающиеся, которые полностью освобождают светопроемы. 2. СЗУ,
отмеченные значком *, являются универсальными устройствами.
вочные; 2) конструктивные (СЗУ);
3) технические.
Первая группа объединяет средст-
ва, относящиеся к композиции за-
стройки на генеральном плане, плани-
ровке зданий и благоустройству тер-
риторий. Вторая группа включает че-
тыре подгруппы конструктивного
характера: 1) затеняющие элементы
зданий; 2) солнцезащитные изделия
из стекла и пленок; 4) солнцезащит-
ные устройства для территорий.
Третья группа относится к средствам
обеспечения искусственного микрокли-
мата технического характера.
Практика показывает, что к важ-
нейшим вопросам солнцезащиты, по-
рождающим наиболее грубые ошибки
в строительстве, относятся следующие.
1. Основной, эффект, который
обеспечивает то или иное солнцеза-
щитное средство. Это наиболее важ-
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 231
ный фактор, правильный учет которо-
го способствует рациональному реше-
нию солнцезащиты.
относи-
отноше-
Примеры: солнцезащитные стекла
тельно эффективны в теплотехническом
нии, но не обеспечивают защиты от прямых сол-
нечных лучей и высоких яркостей при достаточных
светопропускании ( Т' - 0,5—0,6) и зрительной
связи с окружающим пространством; светорассеи-
вающие стекла, установленные в боковых свето-
проемах с таким же светопропусканием, при инсо-
ляции являются слепящими экранами, но при ус-
тановке в светопроемах верхнего света могут не по-
падать в поле зрения человека; СЗУ,
установленные с внутренней стороны светопроема,
ективны только в светотехническом отноше-
нии, поэтому в сочетании с техническими средст-
вами регулирования микроклимата практически
бесполезны.
2. Соответствие СЗУ ориентации фасада.
Примеры: стационарные горизонтальные затеняю-
щие устройства при достаточном светопропуска-
нии бесполезны при западной (восточной) ориен-
тации; стационарные вертикальные экраны при
достаточных светопропускании и связи с окружа-
ющим пространством при южной ориентации ма-
лоэффективны.
3. Соответствие СЗУ климатическим услови-
ям. Примеры: наружные стационарные затеняю-
щие устройства в северных и центральных районах
бесполезны, являются ловушками для снега и вы-
зывают необоснованные расходы; объемные изде-
лия из стекла, сплошные экраны и маркизы в рай-
онах с жарким и влажным климатом не позволяют
обеспечивать необходимую аэрацию помещений;
применение лоджий без СЗУ ужесточает перегрев
помещений в южных районах.
4. Соответствие СЗУ назначению зданий.
Примеры: наружные крупномасштабные верти-
кальные, горизонтальные и комбинированные эк-
раны (сотообразные решетки) на фасадах жилых
зданий не соответствуют образу жилища и неудоб-
ны в эксплуатации; вертикальные экраны или жа-
люзи, установленные на боковых светопроемах
картинных галерей, учебных зданий, КБ и т.п., вы-
зывают слепящее действие, так как их инсолируе-
мые поверхности имеют чрезмерные яркости
(при » 0,6 £>10 000 кд/м2).
Перечисленные примеры наиболее
характерных ошибочных решений сол-
нцезащиты делают необходимым
включение в классификацию СЗС при-
знака основного их назначения по эф-
фективности и соответствия ориента-
ции климатическим условиям и типам
зданий. Для целей рационального ре-
шения солнцезащиты территория стра-
ны была разделена на пять зон
(рис. 5.15).
В табл. 5.4 приведена классифика-
ция СЗС как программа становления
отечественной солнцезащитной про-
мы
и
ленности. Для объективной и ком-
плексной оценки СЗС к ним предъяв-
ляется следующий набор требований
(рис. 5.16): архитектурно-технологи-
ческие, функционально-гигиенические
и технико-экономические.
К первой группе требований отно-
сится соответствие рациональной ори-
ентации зданий по сторонам горизонта
(рис. 5.17), назначению и масштабу
здания, размерам, виду заполнения и
конструктивному решению светопрое-
мов, эксплуатационным и эргономиче-
ским условиям и цветовому решению
интерьеров.
Вторая группа требований связана
с обеспечением оптимальных светотех-
нических, теплотехнических и аэраци-
онных характеристик, различающихся
в зависимости от назначения зданий:
а) обеспечение нормируемого
уровня освещенности и УФ-облучен-
ности помещений, защиты от слепи-
мости при инсоляции светопроемов,
равномерного распределения света по
помещению, удовлетворительной види-
мости через заполнение светопроема и
зрительной изоляции помещений из-
вне;
б) обеспечение защиты от перегре-
ва солнечной радиацией в жаркий пе-
риод суток и года и допустимой амп-
литуды колебаний температуры возду-
ха в помещениях и на территориях;
в) обеспечение необходимого про-
ветривания помещения и территорий
в дневное и ночное время в зависи-
мости от их назначения.
К третьей группе требований от-
носятся: обеспечение требований стан-
дартизации элементов СЗУ, а также
допустимых стоимости 1 м2 площади
здания и доли затрат на общестрои-
тельные работы, повышение произво-
232 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 5.15. Зонирование тер-
ритории страны по про-
должительности периода
со среднесуточной темпера-
турой наружного воздуха
Ш 2СРс за год
I — 20 дней; II — от 20 до 40
дней; III — от 40 до 60 дней;
Л-'— от 60 до 100 дней; V—
100 дней.
Зонирование не распростра-
няется на горные районы,
расположенные выше 500 м
над уровнем моря. Заштри-
хована зона, где рекоменду-
ется расчеты освещенности
помещений производить ис
ходя из условий преоблада-
ющего ясного неба и учиты-
вать отраженный солнеч-
ный свет при инсоляции за-
стройки
дительности труда при наименьшем
зрительном утомлении работающих и
снижение эксплуатационных расходов
при применении искусственных средств
регулирования микроклимата.
Как отмечалось ранее, для светопроемов лю-
бой площади фирмы Англии и Австралии выпуска-
ют солнцезащитную металлическую рулонную
сетку с жалюзийными ячейками размером до 2 мм.
Недостатком таких устройств является весьма
сложная технология их изготовления из отдельных
металлических микролент и вертикальных прово-
лочных связей (см.рис. 5.13).
В связи с этим в НИИСФ разработана подо-
бная пространственная сетка, изготовляемая из це-
лого металлического листа толщиной 0,2—0,5 мм
без отходов производства. Способ ее изготовления
(а.с. N 521045) заключается в вытягивании листа с
просечками, образующими пространственные
ячейки, отличающиеся от подобных сеток непере-
менным сечением, обеспечивающим эффект ми-
ниатюрных жалюзи. Коэффициент светопропу-
скания сетки может быть в пределах от 0,4 до 0,7.
Сетка характеризуется большой транспарантно-
стью и обозреваем остью и может более чем в 2 раза
снижать яркость светопроемов. Расход металла на
1 м2 сетки из дюралюминия толщиной 0,2—0,5 мм
составляет от 0,5 до 1,4 кг. При изготовлении с по-
мощью нанесения насечек под различным углом и
последующего вытягивания сетка может выпу-
скаться в различных вариантах по основному пока-
зателю — коэффициенту экранирования.
В последние годы широкое распро-
странение в строительстве промышлен-
ных и общественных зданий получили
зенитные фонари. В нашей стране поч-
ти 30% общей площади только про-
мышленных зданий освещается зенит-
ными фонарями. Однако до настояще-
го времени проблемы солнцезащиты
зенитных фонарей, особенно в южных
районах, все еще не нашли своего раз-
решения.
В связи с этим предложено относительно про-
стое и дешевое решение, которое заключается в
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 233
г
МАСШТАБНОСТЬ
СВЕТОПРО-
ТЕХНОЛОГИЯ
ГЛУБИНА
ПЛАСТИКИ
ВЫРАЗИТЕЛЬНОСТЬ
СВЕТОТЕНЕВОЙ РИТМ
НЕРАВНОМЕР-
НОСТЬ ПОЛЯ
СКОРОСТИ
СВЕТОРАСПРЕ-
КОЛИЧЕСТВО
НЕРАВНО-
МЕРНОСТЬ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
СКОРОСТИ
КОЛЕБАНИИ
СВЯЗЬ
С ВНЕШНЕЙ
СРЕДОЙ
КЛИМАТ
МЕСТА
СТВА
НЫЕ
И СТИЛЕВЫЕ
ТРАДИЦИИ
ЗАТРАТЫ НА
1 м
ТЕЛЬНОСТИ
СНИЖЕНИЕ
ЕМОСТИ
и
Рис. 5.16. Многокритериаль-
ная система оценки солн-
цезащиты
ОСВЕЩЕНИЯ
ПУСКАНИЕ, т
ДЕЛЕНИЕ, е
СВЕТО-
ТЕХНИЧЕСКИЙ
ФАКТОР
ПРОИЗВОДСТВА
СТРОИТЕЛЬ-
НАЦИОНАЛЬ-
РАДИАЦИИ,
АМПЛИТУДА
ПОСТУПАЮЩЕЙ
В ПОМЕЩЕНИЕ,
ТЕМПЕРАТУРЫ
ВОЗДУХА
ОЦЕНКА
ПРОДУВА-
КОНСТРУКЦИИ
СЗУ, л
ТИПОЛОГИЧЕСКИМ
ФАКТОР
ТЕПЛО-
ТЕХНИЧЕСКИЙ
ФАКТОР
НОРМИРУЕМОМ
ВОЗДУХА
АЭРАЦИОННЫЙ
ФАКТОР
ВОЗДУХА
КОМПЛЕКСНАЯ
ОЦЕНКА
ЭФФЕКТИВНОСТИ
СОЛНЦЕЗАЩИТЫ
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ
ФАКТОР
ПРИВЕДЕННЫЕ
2 РАБОЧЕЙ
ПЛОЩАДИ
ПОВЫШЕНИЕ
ПРОИЗВОДИ -
ЭРГОНОМИЧЕСКИМ
ФАКТОР
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
ТРУДА
КОЛИЧЕСТВА
БРАКА
ПРЕДЕЛ
СТОИМОСТИ СЗУ
ОТ стоимости
ОБЩЕСТРОИ-
ТЕЛЬНЫХ РАБОТ
следующем. Над зенитным фонарем с минималь-
ной высотой опорного стакана (что представляет
особую сложность для солнцезащиты) устанавли-
вается на четырех опорах из арматурных стержней
диаметром 16 мм диф4
узорная решетка, представ-
ляющая собой систему концентрических верти-
кальных ребер (рис. 5.18). Эта система ребер отли-
чается тем, что полосы, изготавливаемые из тонких
листов легких сплавов, имеют переменное сечение
по своей длине. С южной стороны решетки эти по-
лосы имеют максимальную ширину, с восточной и
западной — минимальную. Ширина полос опреде-
ляется высотой стояния солнца утром, в полдень и
вечером. Этим достигается экранирование прямых
солнечных лучей при максимальном пропускании
решеткой рассеянного света (Т -0,6—0,7) от наи-
более светоактивной зенитной части небосвода.
Благоприятное терапевтическое и
психофизиологическое действие сол-
нечной радиации может сопровождать-
ся резким световым и тепловым дис-
комфортом (особенно в южных райо-
нах страны), нарушающим элементар-
ные требования гигиены. Назначаемые
234 Часть IL Архитектурная светология
гигиенистами гелио- и аэротерапевти-
ческие процедуры, основанные на воз-
действии на организм человека сум-
марного солнечного излучения, ветра,
температуры и влажности наружного
воздуха, часто вызывают побочные от-
рицательные явления (учащение сер-
дцебиения, повышение кровяного дав-
ления, слабость и утомление). Между
тем, как пишет Д.Н. Лазарев, наи-
большую ценность представляют так
называемые небесные ванны, т.е. об-
лучение человеческого тела рассеян-
ным естественным излучением ясного
неба в сочетании с действием воздуха.
Следовательно, конструкция солн-
цезащитной установки, предназначен-
ной для проведения гелио- и аэроте-
рапевтических процедур, должна эк-
ранировать прямое солнечное излуче-
ние в зоне пребывания человека, быть
максимально открытой для рассеянно-
го излучения, обеспечивать свободное
проветривание внутриквартального про-
странства, площадки отдыха, игровой
зоны, зоны процедур на пляже и т.п.
При открытом небосводе в ясные
дни количество УФ-облучения, созда-
ваемого в горизонтальной плоскости
рассеянным излучением, очень велико
и составляет 60—80% суммарного.
Следовательно, конструкция такого
СЗС должна создавать условия, иск-
лючающие перегрев организма и в то
Рис. 5.17. Пределы рацио-
нальной ориентации зда-
ний по сторонам горизон-
та
же время обеспечивающие максималь-
ное использование солнечной энергии
в лечебных целях.
Разработана специальная солнцезащитная
установка (рис. 5.19), обеспечивающая макси-
мальный доступ рассеянной радиации неба при
полном экранировании прямых солнечных лучей с
учетом географической широты местности (16].
Комплексные исследования такого СЗС, названно-
го "Целярием"1, проводились в Сухуми и показали
его высокую эффективность.
Применение подобных конструк-
ций целесообразно не только на тер-
ритории пляжей, санаториев и курор-
тов в южных и центральных районах
страны, но и на площадках отдыха при
открытых производствах, во внутри-
квартальных пространствах, парках и
садах, на территории школ и детских
садов-яслей.
Расчет солнцезащитных устройств
проводится следующим образом.
Геометрические параметры ко-
зырьков и экранов, их число и углы
наклона их элементов определяются
защитными углами: J3 — для гори-
зонтальных элементов СЗУ и —
^т латинского слова "caelum" — небо, кли-
мат.
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 235
Рис. 5.18. Солнцезащитный
диффузор для зенитных фо-
нарей
для вертикальных элементов СЗУ
(рис. 5.20). При этом
fi = arctg(ctgAcosct), (5.1)
где h — высота Солнца, град; сС — угол между пер-
пендикуляром к фасаду в плане и азимутом солнца
(Ло);
/= 90 —сС
(5.2)
Для определения выносов горизон-
тальных элементов СЗУ следует при-
нимать средние значения защитных
углов и средний период жаркой поло-
вины года (22 августа).
Защитный угол позволяет принять
любое конструктивное решение СЗУ в
зависимости от архитектуры фасадов,
т.е. при одном и том же значении
fi козырек может быть горизонталь-
ным, наклонным, многоступенчатым
или решетчатым. При конструирова-
нии решетчатого козырька можно
перья козырька располагать равномер-
236 Часть II. Архитектурная светология
18,00
—---- -
Рис. 5.19. Целярий —
солнцезащитный воз-
душный бассейн для
группового облучения
рассеянной У Ф-радиа-
цией ясного неба
но (рис. 5.21, а), тогда число и наклон
перьев определяются исходя из мини-
мального значения J3 в летнее время
при обеспечении полной солнцезаши-
ты. Перья козырька могут также рас-
пределяться в зависимости от измене-
ния положения солнца на небосводе
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 237
Рис. 5.20. Расчетные схе-
мы "защитных углов" J3
uf
Козырек может быть запроектиро-
ван свободной формы, соответствую-
щей движению солнца по небосводу в
расчетный период (рис. 5.22). Разме-
ры боковых выносов козырька в зави-
симости от ориентации светопроема и
выбранных защитных углов определя-
ются по графику (рис. 5.23).
Защитные углы $, регламентиру-
ющие выносы, число и угол поворота
вертикальных экранов, определяют не-
посредственно по инсоляционному гра-
фику с учетом времени эксплуатации
здания и требований к условиям ин-
соляции помещений. Если указанные
условия неприемлемы для данного ар-
хитектурного или конструктивного ре-
шения, необходимо выбирать комби-
нированные или регулируемые устрой-
ства.
Рис. 5.2L Конструктивные
схемы решетчатых козырь-
ков
(рис. 5.21, б). Второе решение более
экономично, так как предполагает ис-
пользование меньшего числа элемен-
тов.
В обоих случаях при выборе рас-
стояний между козырьком и низом пе-
ремычки светопроема необходимо учи-
тывать, что первое от фасада перо ко-
зырька должно затенять светопроем
при наиболее высоком положении сол-
нца на небосводе, т.е. при минималь-
ном значении Ji в летний период.
5.4. Моделирование
инсоляции
При проектировании и рекон-
струкции исторической городской за-
стройки, особенно насыщенной здани-
ями разной этажности и сложной кон-
фигурации, существующие графиче-
ские методы оценки условий
инсоляции зданий и территории (с по-
мощью инсографиков, светопланоме-
ров, климаграмм, ЭВМ и т.п.) вызы-
238 Часть IJ. Архитектурная светология
Рис. 5.22. Построение ко-
зырька свободной формы
в зависимости от дви Ксе-
ния Солнца по небосводу
а — план; б — фасад; в — схе-
ма козырька свободной фор-
мы на плане здания цилинд-
рической формы; г — разрез
вают затруднения и требуют больших
затрат времени. Некоторые же участки
застройки проанализировать графиче-
ски в проектной практике невозможно.
Для решения этих задач наиболее
предпочтителен метод моделирования
условий инсоляции на макетах за-
стройки, предложенный Л.Л. Дашке-
вичем [8 ]. Для реализации данного
метода в практике проектирования
Н.В. Оболенским и О.А. Корзиным
разработана лабораторная установка
для моделирования условий инсоляции
на макетах застройки, помещений и
СЗУ — "Инсолятор-НИИСФ"1.
Эта установка может быть разме-
щена в любом помещении площадью
не менее 3x3 м и высотой не менее
3,6 м. Моделируемую застройку мож-
но выполнить в различных масштабах,
общий размер макетов в плане
0,9x0,9 м, высота до 0,5 м.
Инсолятор состоит из следующих
основных частей (рис. 5.24):
1 Действует в МАрхИ наряду с установкой Н.М
Гусева—Л .Л. Дашкевича.
1) ‘'искусственное Солнце" —
прожектор с параболическим зеркаль-
ным отражателем диаметром 0,9 м в
защитном кожухе на поворотной
штанге с противовесом, перемещаемой
в вертикальной плоскости вокруг го-
ризонтальной оси с помощью ручного
приводного механизма. Наклон штанги
прожектора контролируется по шкале
вертикальных углов солнца от 0 до
90°;
2) "искусственная Земля” — пово-
ротный стол (вращается в горизонталь-
ной плоскости вокруг вертикальной
оси) со шкалой азимутальных углов
от 0 до 180°, отсчитываемых от юга;
3) механизм управления "искусст-
венным Солнцем".
Относительно портативная конст-
рукция инсолятора позволяет модели-
ровать и фиксировать условия инсоля-
ции в наглядных и естественных для
экспериментатора (проектировщика)
условиях горизонтальной поверхности
"искусственной Земли". Этим инсоля-
тор отличается от подобных установок
Н.М. Гусева, Л.Л. Дашкевича и зару-
бежных аналогов, на которых сложнее
Глава 5. Инсоляция и солнцезаищта в архитектуре 239
варьировать объемно-планировочные
решения из-за наклона поверхности
"искусственной Земли".
Инсолятор снабжен специальным
кронштейном для крепления фотоап-
парата в зенитном над инсолируемым
макетом положении, что позволяет по-
лучать кинограммы суточного хода ус-
ловий инсоляции исследуемой градо-
строительной ситуации, здания или
помещения.
Моделирование условий инсоляции
застройки производится на модели по-
мещения СЗУ или макета застройки
в наиболее удобном масштабе путем
освещения лучами "искусственного
Солнца", установленного с угловыми
координатами относительно макета,
соответствующими заданными часам
суток, месяцу года и географической
Рис. 5.23. Определение разо-
ров боковых выносов ко-
зырьков (71 и 12) в зависи-
мости от ориентации (раз-
меры 11 и 12 даны в отно-
сительных единицах от
величины превышения ко-
зырька над подоконником
Н)
4Z7
60
3~В
I__________________I__________________I____________________I
40 50 60 70
широте. Эти данные определяются по
солнечным картам или справочникам.
На установке можно визуально оце-
нить ход светотеневых градаций на
земле, фасадах зданий или в помеще-
ниях и эффективность солнцезащит-
ных устройств. Та^им образом экспе-
риментально выделяется оптимальное
по условиям инсоляции решение гра-
достроительной ситуации или пласти-
ки фасада здания.
Описанная экспериментальная ус-
тановка, как и ее известные аналоги,
имеет существенный недостаток: она
обеспечивает лишь моделирование
прямых солнечных лучей. Это значи-
240 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 5.24. Общий вид инсол.я-
гора
1 — "искусственное Солнце";
2 — "искусственная Земля"
тельно ограничивает ее возможности
и не позволяет создавать подобие при-
родного суммарного солнечного осве-
щения. Такие условия можно полу-
чить на "искусственных небосводах"
НИИСФ (варианты показаны на
рис. 5.25).
Основная экспериментальная ус-
тановка размещается в блоке "небо—
Солнце—Земля". Прежде всего в этом
небосводе — "Гелиоклиматроне" воз-
можно крупномасштабное моделирова-
ние, которое значительно повышает
достоверность результатов исследова-
ний и впервые открывает возможность
введения в модель человека-наблюда-
теля. Это обеспечивается размерами
небосвода (внутренний диаметр 16 м)
и моделей (до 4x4x3 м). На таких мо-
делях можно проводить комплексные
исследования по вопросам естествен-
ного и совмещенного освещения, ин-
соляции, солнцезащиты, цветового ре-
шения интерьера, пластики фасадов,
зрительной работоспособности в свето-
цветовой среде, характерной для раз-
ных климатических районов.
Эти возможности обусловлены че-
тырьмя основными особенностями обо-
рудования небосвода: моделированием
облачного и ясного неба, наличием
"Солнца" с различными координатами
на небосводе, вращающейся поверхно-
стью "Земли" и светящей подстилаю-
щей поверхностью. Практически такой
небосвод с автоматизированной систе-
мой управления может обеспечивать
исследовательские потребности всех
светотехнических лабораторий. По су-
ществу, в "Гелиоклиматроне" можно
проводить совместные светотехниче-
ские, психоэстетические и гигиениче-
ские исследования восприятия челове-
ком окружающей световой среды. А
это уже путь к ее оптимизации.
Такое моделирование среды в об-
ласти видимой радиации Солнца дает
в руки архитектора уникальный "ин-
струмент" для прогнозирования и
оценки качества архитектуры, повы-
шения выразительности пространства
и форм (пластики, силуэта, яркостно-
цветовых соотношений и динамики их
распределения в поле зрения), опти-
мальной связи интерьеров с внешним
пространством, "вписывания" архитек-
туры в конкретные природные условия
и устранения стрессовых состояний че-
ловека при световом дискомфорте.
Достоинство такого "инструмента"
также в том, что он позволяет по-
ставить комплексные исследования
критериев оценки достаточности осве-
щения зданий и помещений, оценива-
емой не по зрительной работоспособ-
ности, а по психологическим факто-
рам.
Этот важный вопрос имеет прямое
отношение к формированию архитек-
турного образа жилища в северных,
центральных и южных районах стра-
ны, его комфортности. От его решения
зависит экономичность жилых секций,
особенно плотность городской застрой-
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 241
Рис. 5.25. Искусственный не-
босвод с отраженным све-
том (а) мощностью
50 кВт (НИИСФ) и зер-
кальный небосвод (б) мощ-
ностью 10—12 кВт (МАр-
хИ, НИИСФ)
ПРОЖЕКТОРЫ
9000
5)
ки современными многоэтажными до-
мами.
При включении ультрафиолетовых источни-
ков света» близких к УФ-спектру Солнца (с учетом
специальных мероприятий по технике безопасно-
сти) , можно изучать оздоровительный и санирую-
щий эффекты биологического действия УФ-облу-
чения при планировке и застройке городских про-
странств и при обеспечении их необходимой сум-
марной солнечной радиацией (инсоляцией),
восполняя УФ-недостаточность в северных райо-
нах и ограничивая на юге УФ-переоблученность.
Такие эксперименты в сочетании с разверну-
той сетью натурных измерений спектрального со-
става солнечной радиации, поступающей в за-
стройку в различных районах страны (МАрхИ,
НИИСФ, МГУ им. М.В. Ломоносова и ИОиКГ
им. А.Н. Сысина), позволяют решить одну из важ-
нейших проблем архитектурной и гигиенической
науки: разработать систему энергетического и ги-
гиенического дозирования ультрафиолетовой, ви-
димой и тепловой солнечной радиации (баланс ко-
личества инсоляции), поступающей в городские
пространства и здания.
Пути развития экспериментальной
базы не ограничиваются лабораторны-
ми установками. Все, что получено в
результате лабораторных исследова-
242 Часть 1L Архитектурная светология
ний, должно быть проверено в натур-
ных условиях.
С этой целью разрабатываются со-
ответствующие экспериментальные ус-
тановки и сооружения. В частности,
для проверки рекомендаций по осве-
щению, инсоляции, свето- и теплоза-
щите и аэрации проектируется уста-
новка "Искусственная Земля", пред-
ставляющая собой вращающуюся и на-
клоняющуюся платформу диаметром
20 м для установки натурной модели
здания любого назначения, в которой
могут располагаться наблюдатели. Ус-
тановка позволит проводить комплек-
сные натурные исследования в усло-
виях солнечного освещения, характер-
ного для любых географических рай-
онов страны.
Еще большее значение для разви-
тия архитектурной экологии имеют
экспериментальные установки "видео-
макетоскопии", разработка которых
ведется в МАрхИ.
5.5. Экон омическая
эффект и вн ост ь
нормирования инсоляции
и солнцезащиты
Инсоляция. По данным Глав-
мосархитектуры и ЦНИИЭП жилища,
рациональное применение нормирова-
ния инсоляции застройки приводит к
повышению ее плотности на 8—10%,
экономии городских территорий и бо-
лее широкому применению экономич-
ных домов меридионального типа.
На экономике жилищного строи-
тельства отрицательно сказывается по-
степенное изъятие из перечня проек-
тов наиболее экономичных, но мало-
маневренных меридиональных домов с
широким корпусом.
Стоимость 1 м2 общей площади в
сопоставимых условиях по средней
площади квартир в широтной секции
на 3,5—4% выше, чем в меридио-
нальной, а эксплуатационные затраты
выше на 9—17%. Приведенные затра-
ты по широтной секции на 6% выше,
чем по меридиональной с преоблада-
нием двухкомнатных квартир и на 8%
выше, чем по меридиональной секции
с преобладанием трехкомнатных квар-
тир.
По данным ЦНИИ П градострои-
тельства, преимущество меридиональ-
ных жилых зданий с широким корпу-
сом перед широтными зданиями с уз-
ким корпусом заключается в сокраще-
нии их общей протяженности, что
позволяет при одинаковой длине зда-
ний уменьшить их число и, следова-
тельно, число строительно-монтажных
площадок. На 150 тыс.м2 общей пло-
щади сокращение протяженности зда-
ний составляет 170 м.
Общая оценка экономической эф-
фективности нормирования инсоляции
застройки производилась по методике
проф. В.А. Варежкина путем расчетов
сравнительного экономического эф-
фекта по приведенным затратам в виде
единовременных и текущих расходов
по сравниваемым вариантам, приве-
денным к размерности единовремен-
ных затрат.
Срок эффективного применения норм инсо-
ляции был принят равным 5 годам, поэтому при
оценке экономического эффекта за весь период
действия нормативов в соответствии с действую-
щими методическими положениями затраты кор-
ректировались с помощью величины /, характери-
зующей отдаленность затрат:
£= 1/(1 + К\){, (5.3)
где Ki — коэффициент приведения, равный 0,08;
t — срок отдаленности затрат от текущего пе-
риода, годы.
В НИИПИ Генплана г. Москвы
было определено, что рациональное
применение норм инсоляции позволяет
повысить плотность жилого фонда на
8—12%. По ряду причин было при-
нято, что только половина из разуп-
лотненных районов застройки может
быть реконструирована путем допол-
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита в архитектуре 243
Таблица 5.5. Расчет приведенных затрат по различным вариантам
солнцезащитных средств, руб/м2
1. Вентиляция с естествен- ным побуждением, наруж- ные жалюзи1 2. Приточная и вытяжная 1300 2817 0,67 365
вентиляция с механическим побуждением без защиты светопроема2 3. То же, с защитой све- 1300 282 67 37
топроема наружными жалюзи 4, Центральное холодо- 8387 582
снабжение без защиты светопроема 5. То же, с защитой свето- 1300 839 67 309
проема наружными
жалюзи
260
745
330
1647
673
1 Варианты 1 и 2 не обеспечивают оптимальных микроклиматических условий в помещениях и
взяты лишь для сравнения. Несмотря на защиту светопроема наружными жалюзи, избыток тепла
не удаляется вентиляцией с естественным побуждением (вариант 1) .
нительного ввода новых зданий и над-
стройки существующих, поэтому в
расчетах был применен коэффициент
К\ = 0,5. Было учтено также, что не
весь экономический эффект может
быть получен за счет новых норм ин-
соляции, а лишь часть его в размере
0,1, обусловленная повышением плот-
ности жилого фонда в среднем на
10%. Поэтому в расчетах был приме-
нен также коэффициент Кг = 0,1.
Солнцезащита. Негативное отно-
шение к солнцезащите как фактору,
удорожающему строительство, объяс-
няется в основном отсутствием соот-
ветствующих знаний и технологиче-
ской базы.
Экономическую эффективность
СЗС целесообразно определять по ми-
нимуму приведенных затрат и повы-
шению производительности труда в
помещениях с солнцезащитой. Мето-
дика этих расчетов была разработана
в НИИСФ и МАрхИ1.
Применение СЗС увеличивает еди-
новременную стоимость сооружения.
Однако, как показали исследования,
реальная стоимость борьбы с тепловым
и световым дискомфортом в помеще-
ниях современных зданий настолько
велика, что применение рациональных
СЗС окупается за счет снижения экс-
плуатационных расходов на вентиля-
цию и искусственное охлаждение воз-
духа, повышения производительности
труда и качества продукции.
Установка СЗС в светопроемах
способствует снижению зрительного
утомления и повышению производи-
тельности труда и качества продукции
как в южных, так и в центральных
светоклиматических районах. В произ-
^арежкин В.А., Оболенский Н.В., Шемя-
кин Д.Д., Кулагина Т.Б. Руководство по технико-
экономической оценке солнцезащитных средств в
зданиях различного назначения. — М.: Стройиздат,
1983.
244 Часть II. Архитектурная светология
водственных зданиях, где производятся
точные зрительные работы, СЗС по-
зволяют снизить зрительное утомление
на 30—50%, повысить производитель-
ность труда на 5—10%, снизить брак
продукции на 20—40%.
Экономическая оценка эффектив-
ности применения СЗС производилась
на основании сопоставления приведен-
ных затрат на естественное освещение
зданий с солнцезащитой и без нее.
Приведенные затраты на светопроем fCn
представляют собой сумму себестоимости возведе-
ния конструкций и текущих эксплуатационных
расходов, приведенных к размерности единовре-
менных затрат в соответствии с нормативным ко-
эффициентом эффективности:
^cnwCcn ^н + ^fcn, (5.4)
где Ссп — единовременные затраты (себестоимость
строительно-монтажных работ) на устройство све-
топроема, сопряженных конструкций, систем вен-
тиляции и кондиционирования, зависящих от вида
светопроема (руб/м2 светопроема); £ н — норма-
тивный коэффициент эффективности капиталь-
ных вложений; ЯСп — издержки в сфере эксплуа-
тации светопроема и сопряженных устройств за
срок их службы (руб/м2 светопроема).
Результаты расчетов приведенных затрат на
различные варианты регулирования микроклима-
та в помещениях приведены в табл. 5.5 (в ценах
1985 г.).
В варианте 2 с помощью вентиляции невоз-
можно удалить избытки тепловой солнечной ради-
ации за счет забора внешнего воздуха в жаркий
период с температурой, превышающей допусти-
мую.
Итак, со всех точек зрения (гиги-
енической, функциональной, эстетиче-
ской и экономической) солнцезащита
является неотъемлемым и эффектив-
ным элементом архитектуры, поэтому
массовый выпуск отечественной про-
мышленностью рациональных солнце-
защитных средств следует признать
необходимым, а архитекторы-профес-
сионалы должны всячески содейство-
вать этому.
Глава 6. АРХИТЕКТУРНОЕ ЦВЕТОВЕДЕНИЕ
6.L Основные понятия
Цвет в архитектуре еще на
заре цивилизации служил людям и
средством информации, и символом, и
украшением. Зодчие древности и ран-
него средневековья считали цвет не-
отъемлемой частью формы, одним из
главных факторов, обусловливающих
впечатление, создаваемое архитектур-
ным произведением. История знает
множество ярких приемов прямой и
наглядной связи цвета с архитектур-
ными решениями, глубокого понима-
ния его художественной роли, удиви-
тельной гармонии цветовых сочетаний
при создании архитектурных образов.
Природа цвета долгое время оставалась загад-
кой. Вопрос "что такое цвет?" занимал еще Аристо-
теля. Однако только в течение последних трехсот
лет наметилась реальная возможность получить на
него научный ответ. Изучение этого вопроса про-
должается и в настоящее время, поскольку явление
цвета представляет собой комплекс сложных про-
цессов, протекающих во внешней среде и живом
организме. Окончательный ответ не может быть
получен до тех пор, пока не будет полного представ-
ления о восприятии цвета как одной из функций
человеческого мозга. Классическое цветоведение,
которое началось с И. Ньютона, разложившего свет
в спектр с помощью призмы, было создано физика-
ми Т. Юнгом, Дж. Максвеллом, Г. Гельмгольцем,
М.В. Ломоносовым и др.
Архитектурное цветоведение осно-
вано на теоретических положениях на-
уки о цвете и пользуется ее понятиями
и терминологией. Оно охватывает ши-
рокий круг вопросов, выделенных из
сложного объема проблем о цвете: вза-
имодействие света и цвета, их формо-
образующая роль в творческом методе
архитектора, учет объективных фак-
торов, определяющих выбор цвета в
архитектурном проектировании, и др.
В повседневной жизни мы приписываем цвет
объектам, окружающим нас, и рассматриваем его
как свойство материалов: краска — синяя, снег —
Глава 6. Архитектур ное цветоведение 245
белый, цветок — красный. Естественно, мы оцени-
ваем цвет предметов при дневном освещении, и
привычное наблюдение при этом освещении свя-
зывается для нас с цветом предметов. Мы также го-
ворим о цветном свете, о цвете световых потоков и
считаем цвет свойством света. И. Ньютон в своей
книге "Оптика" писал, что световые "лучи... не яв-
ляются цветными... в них нет ничего, кроме опре-
деленной способности их предрасположения вызы-
вать у нас ощущения того или иного цвета". Таким
образом, вместо того, чтобы говорить: "Этот свет
красный", следовало бы сказать: "Цвет, вызывае-
мый этим светом, красный". Тем не менее наши
обыденные представления о цвете хорошо служат
нам в повседневной жизни. И в дальнейшем мы бу-
дем говорить и о цвете предметов, и о цветном ос-
вещении.
В соответствии с современным
представлением ощущение того или
иного цвета определяется спектраль-
ным составом излучения, попадающего
в глаз наблюдателя. Для иллюстрации
этого можно проследить за изменени-
ями состава дневного света, освещаю-
щего, например, красную кирпичную
стену и желтый цветок. Отраженный
от стены и цветка свет после избира-
тельного поглощения меняет свой
спектр и в зависимости от того, что
попадает в глаз, создается соответст-
вующее ощущение цвета.
В то же время мы постоянно сталкиваемся с та-
кими ситуациями, когда одно и то же излучение в
разных случаях может вызывать разные цветовые
ощущения и, наоборот, разным по спектральному
составу излучениям могут соответствовать одина-
ковые цветовые ощущения. Вспомним, как выгля-
дят желтые цветки одуванчика на зеленом весен-
нем лугу. Открытые места освещаются прямым
солнцем, а в тени — светом чистого весеннего голу-
бого неба. Относительное распределение энергии
в спектрах этих излучений и спектральные
коэффициенты отражения уэ (yt) цветка одуван-
чика и зеленого листа показаны на рис. 6.1, а и б.
Спектры отраженных излучений, рассчитан-
ные как произведения спектров излучения солнца
и неба на соответствующие спектральные функции
коэффициента отражения Фу>( jl ) от цветка оду-
ванчика, освещенного светом голубого неба, и зеле-
ной листвы луга, освещенной солнцем, приведены
на рис. 6.1, в. Они почти не отличаются друг от
друга, по крайней мере, ввидимом диапазоне спек-
тра. Однако наши цветовые ощущения в этих слу-
чаях различны и совсем не соответствуют спект-
ральному составу отраженного света.
Напротив, излучение, отраженное от цветка
одуванчика, освещенного прямым солнцем, имеет
другой спектральный состав, восприниматься же
400 500 600 700Л.нм ООО 500 600А,нм
400 500 600 700 2}нм
Рис. 6.1. Спектральные ха-
рактеристики цветков оду-
ванчика на весеннем лугу
(Ф, Ф— в отно-
сительных величинах)
а — спектральное распреде-
ление энергии дневного све-
та — прямого солнца (2) и
голубого неба (2); 6 — кри-
вые спектральных коэффи-
циентов отражения желто-
го цветка (3) и зеленой лист-
вы (4); в — кривые излуче-
ний, отраженных от цветка
одуванчика, освещенного
светом неба (5), и от зеле-
ной листвы, освещенной
солнцем (б)
оно будет как тот же самый желтый цвет. Таким об-
разом, цветок одуванчика независимо от освеще-
ния мы видим желтым, а луг — зеленым. Подобных
примеров можно привести очень много. Все они по-
казывают, что наши цветовые ощущения коррели-
руют не только со спектральным составом излуче-
ния, отраженного от предмета, но и с его окраской
(отражательной способностью). Одни и те же пред-
меты в разных условиях освещения отражают свет
разного спектрального состава. Мы не могли бы уз-
навать предметы, если бы не существовало меха-
низма, который позволяет делать поправку на ос-
вещение. Эта способность цветового зрения объяс-
няется тем, что цель зрительной системы состоит не
в восприятии световых излучений как таковых, но
в узнавании объектов внешнего мира на основе ин-
формации об излучениях. Зрение должно ин
мировать нас о самих объектах.
Способность зрительного анализа-
тора узнавать предметы по их отра-
жательным свойствам в изменяющихся
условиях освещения получила назва-
ние константности цветовосприятия.
Для механизма константности харак-
терно, что на субъективно восприни-
маемый цвет предметов иногда боль-
шое влияние оказывают удаленные в
пространстве информативные детали.
Таким образом, константность воспри-
ятия цвета в значительной мере осно-
246 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 6.2. Кривые чувстви-
тельности цветоощущаю-
щих колбочек глаза
вана на узнавании картины в целом;
этой способностью мы обязаны мозгу,
корректирующему физиологическую
реакцию.
Именно благодаря константности восприятия
цвета писчую бумагу мы видим белой, а шрифт пе-
чатных букв черным и при ярком солнечном осве-
щении, и в сумерки. Белая скатерть остается для
нашего зрения в равной мере белой как днем при ес-
тественном освещении, так и вечером при свете
ламп накаливания.
Наряду со свойством константно-
сти восприятия цвета существует и,
видимо, играет важную роль чрезвы-
чайно высокая цветовая различитель-
ная чувствительность нашего зритель-
ного анализатора.
Для объяснения особенностей цветового зре-
ния, в том числе возникновения цветовых ощуще-
ний, наиболее известны трехцветная (трехкомпо-
нентная) теория Юнга—Гельмгольца и теория оп-
понентных (противостоящих) цветов. Согласно
трехкомпонентной теории каждый вид колбочек
(красно-, зелено- и синечувствительных) реагиру-
ет на излучения довольно широкого диапазона
длин волн, но красночувствительные колбочки
преимущественно реагируют на монохроматиче-
ские излучения с длинами волн 550—650 нм, а зе-
лено- и синечувствительные — на излучение с дли-
нами волн соответственно 500—600 и 400-500 нм
(рис. 6.2).
Человеческий глаз различает не-
сколько десятков тысяч цветов. Чтобы
внести в цветовое многообразие, ок-
ружающее человека, известный поря-
док, необходимо прежде всего устано-
вить те основные свойства, которыми
цвета отличаются друг от друга, т.е.
признаки, которые могут охарактери-
зовать цвет по отдельности в отличие
от других. Когда мы рассматриваем
два объекта, то мы замечаем не только
то, что их цвета различны, но и то,
в каком именно отношении они раз-
личны.
Характерным признаком цвета яв-
ляется цветовой тон. Так, мы разли-
чаем цвета красный, желтый, синий
и т.д. и их оттенки — желто-зеленый,
голубовато-зеленый и др. В таких слу-
чаях говорят, что цвета различаются
по цветовому тону. Эта характеристи-
ка ощущения приближенно соответст-
вует в колориметрии (п. 6.2) понятию
доминирующей длины волны jl , нм.
Названия цветов в спектре (крас-
ный, оранжевый, желтый и др.) сло-
жились исторически, они условны и
недостаточно определенны. Из спектра
можно выделить значительно больше
различающихся по цветовому тону из-
лучений. Для определенности обозна-
чения цветового тона указывают дли-
ну волны излучения, вызывающего
ощущения красного, оранжевого и т.д.,
т.е. говорят о цветовом тоне такой-то
длины волны. Длину волны, измеряе-
мую в нанометрах, можно, таким об-
разом, считать объективной величи-
ной, а цветовой тон — свойством зри-
тельного ощущения, т.е. субъективной
характеристикой. Объяснить, что такое
ощущение красного, так же трудно,
как объяснить ощущение горечи или
запаха. Для наших целей достаточно
сказать, что когда мы произносим или
пишем слова "красный”, "зеленый”,
"голубой” и т.д., мы сообщаем другим
в первую очередь наши представления
об определенном цветовом тоне.
Глава 6. Архитектурное цветоведение 247
Цветовой тон — наиболее замет-
ный фактор, изменяющийся с измене-
нием длины волны излучения видимо-
го спектра, и поэтому он является ха-
рактеристикой, позволяющей описы-
вать цвет длиной волны
монохроматического излучения, с ко-
торым он совпадает. Возможно, цве-
товой тон следует определить как
главную (но не единственную) харак-
теристику цвета, на основе которой
цвета получают свои названия.
Два цвета, одинаковые по цвето-
вому тону, могут отличаться по дру-
гим признакам — насыщенности и
светлоте. Среди цветов особое место
занимают ’’бесцветные”, или ахрома-
тические. К ахроматическим цветам
относятся белый и все серые вплоть
до черного. Под серым, или нейтраль-
ным, подразумевается только такой се-
рый цвет, в котором совершенно от-
сутствует какой-либо цветовой тон,
так что всякие желтовато- или зеле-
новато-серые уже не будут ахромати-
ческими в строгом смысле этого слова.
Нейтрально серый цвет, таким обра-
зом, есть белый цвет малой яркости.
В противоположность ахроматиче-
ским цветам, у которых отсутствует
цветовой тон, все остальные цвета бу-
дут относиться к хроматическим. Од-
нако резкую грань между хроматиче-
скими и ахроматическими цветами
провести не всегда легко, ибо есть
много цветов, цветовой тон которых
почти не улавливается глазом, так как
они образуют переход от хроматиче-
ских к ахроматическим цветам. У дру-
гих же этот цветовой тон, или хро-
матичность, сильно выражен. Цвета с
сильно выраженным цветовым тоном
называют насыщенными.
Насыщенность — характеристика,
позволяющая наблюдателю оценить
долю чистой хроматической составля-
ющей в общем цветовом ощущении.
Насыщенность оценивается числом по-
рогов цветоразличения1 Н. Эта харак-
теристика ощущения приближенно со-
ответствует понятию чистоты цвета.
Чистота цвета определяется как сте-
пень приближения цвета к чистому
спектральному и выражается в про-
центах (Р, %). Чем выше чистота, тем
больше насыщенность. Чистоту цвета
принято считать объективной характе-
ристикой насыщенности. Наибольшей
чистотой обладают цвета спектра, по-
этому чистота всех спектральных цве-
тов принимается за 100%, несмотря
на их различную насыщенность
(рис. 6.3).
Примером цветов различной насыщенности
может служить цвет неба, который в летние сол-
нечные дни будет более насыщенным, а в зимние
дни или даже летом, поближе к горизонту', —более
белесым, т.е. менее насыщенным. Можно привести
и другие примеры, например, "выгорание" цветов
на солнце или "выцветание" окрашенной поверх-
ности фасадов зданий при ярком солнце по сравне-
нию с насыщенным цветом фасадов в условиях рас-
сеянного света голубого неба. Архитектор работает
не со спектральными цветами, а с красящими ма-
териалами и окрашенными телами. Наши пред-
ставления о свойствах окраски наблюдаемых объ-
ектов позволяют проводить аналогию между цвето-
вым тоном и красящим веществом, а количество
красящего вещества соотносить с чистотой цвета.
Архитекторы иногда под чистотой понимают также
наличие в данной краске черного.
Цветовой тон (или длина волны)
и насыщенность (или чистота) назы-
ваются цветностью, которая считается
качественной характеристикой цвета.
Цвета одинаковой цветности тем не
менее могут отличаться друг от друга:
один темнее, другой светлее. Так,
один и тот же предмет, если его ос-
вещенность выше (а следовательно,
выше яркость), воспринимается более
ярким по сравнению со слабо освещен-
ным. Количественное выражение уров-
ня зрительного ощущения, производи-
мого яркостью, называют светлотой.
Между яркостью и светлотой сущест-
вует определенная связь, позволяющая
производить оценку светлоты в зави-
^орог цветоразличения — минимальное раз-
личие двух цветов по цветовому тону, насыщенно-
сти или светлоте, обнаруженное наблюдателем в
определенных условиях наблюдения.
248 Часть IJ. Архитектурная светология
Рис. 6.3. Зависимость насы-
щенности цвета от ею чис-
тоты
симости от яркости. Светлота (яр-
кость) — это количественная харак-
теристика цвета.
Однако светлота как количественный уровень
цветового ощущения может быть выделена из зри-
тельного ощущения как независимая характери-
стика, если рассматриваются ахроматические цве-
та, так как цветность оказывает значительное вли-
яние на светлоту — воспринимаемую яркость1. По-
этому разделение цвета на цветность и светлоту
или цветность и яркость достаточно условно. Если
мы имеем дело с хроматическими цветами, то и
воспринимаемые яркости при одинаковой интен-
сивности излучений оцениваются нами различно.
Если поверхности обладают одинаковой объектив-
но измеренной яркостью, то можно предположить,
что эти яркости создают одинаковые ощущения.
На самом деле чем ближе поверхность к хромати-
ческой, тем более яркой она воспринимается. Это
соответствует известному явлению — "эффекту
Гельмгольца—Кольрауша"2. Гельмгольц первый
заметил, что насыщенность цвета влияет на его вос-
*В психофизике применяются термины "восп-
ринимаемая", или "субъективная", яркость, ис-
пользуемые, в сущности, как синоним "светлоты",
что практически является тавтологией.
Эффект Гельмгольца—Кольрауша имеет
особое значение, когда мы встречаемся с цветами
большой насыщенности, например, в производст-
венной среде, в цветовой сигнализации, в технике
безопасности, в рекламных установках с газосвет-
ными лампами и др. Хорошо известно, напрмер, что
в красном стоп-сигнале можно использовать лам-
почки меньшей мощности, чем в зеленом.
принимаемую яркость и что некоторые цвета ка-
жутся ярче белого, даже если освещенность сетчат-
ки при этом остается постоянной. Впоследствии
этот эффект изучал Кольрауш. Он обнаружил, что
если поместить рядом два равноярких цвета, один
из которых будет иметь более высокую насыщен-
ность, то этот цвет будет казаться ярче.
Исследования Гельмгольца—Кольрауша по-
казали, что белый цвет должен быть более интен-
сивным, чтобы казаться таким же ярким, как цвет-
ной. Так, по данным некоторых опытов интенсив-
ность белого цвета должна быть в 50 раз выше, чем
синего, и в 30 раз выше, чем красного, чтобы он ка-
зался таким же ярким. Для желтого указанный эф-
фект гораздо слабее, но все-таки может быть заме-
чен: белый должен быть в 4 раза ярче желтого.
Международная комиссия по освещению (МКО)
предложила следующие поправочные коэффици-
енты для яркостей насыщенных цветных поверхно-
стей, которые воспринимались бы как равносвет-
лые по сравнению с белыми:
цвет бе- крас- жел- зеле- голу- фио- пур-
лый ный тый ный бой лето- пур-
(се- вый ный
рый)
коэффи- 1,0 0,7 0,9 0,8 0,7 0,7 . 0,6
циент
Как видно, приведенные результаты расхо-
дятся друг с другом, что обусловлено методикой ис-
следований и используемой кривой чувствитель-
ности глаза при расчете уровней яркостей1. Экспе-
расчетах обычно исходят из функции отно-
сительной световой эффективности И( ), кото-
рая,, как известно, имеет заниженные значения в
коротковолновой и длинноволновой областях спек-
тра.
Глава 6. Архитектурное цветоведение 249
Таблица 6.1. Взаимосвязь между
объективными и субъективными параметрами
цвета
Объектив- Длина
ные пара^ волны
метры X, нм
Чистота Яркость
Л % £, кд/м2
Субъектив- Цвете- Насыщен- Светлота
ные пара- вой тон ность В, пор.
метры Н, пор.
рименты, проведенные в МАрхИ по светлотному
уравнению разноцветных стимулов, показали, что
такие различия могут достигать 2—6 раз: напри-
мер, фотометрическая яркость зеленого цвета дол-
жна быть в 6 раз выше, чем красного, чтобы он вос-
принимался таким же ярким (рис. 6.4).
В первом приближении, как это
принято в цветоведении, считается,
что каждой из характеристик цвета —
длине волны, чистоте, яркости — со-
ответствует, как мы уже видели, ха-
рактеристика ощущения — цветовой
тон, насыщенность, светлота
(табл. 6.1). Однако при более внима-
тельном рассмотрении оказывается,
что любая из характеристик цветового
ощущения до некоторой степени зави-
сит от всех других его характеристик,
поэтому все параметры цвета следует
анализировать в тесной взаимосвязи.
Кроме того, восприятие цвета зависит
и от условий наблюдения: цветовой
адаптации, фона, на котором рассмат-
ривается данный цвет, настроения че-
ловека, цветовых предпочтений и т.д.
Цветовая адаптация — процесс функциони-
рования органа зрения под воздействием цветовых
стимулов. Различают световую, цветовую и темно-
вую адаптацию; световая и цветовая протекают од-
новременно (за исключением тех случаев, когда
наблюдается ахроматическая картина). При воз-
действии цветового стимула в условиях наблюде-
ния какого-либо цвета фотореагенты (светочувст-
вительные вещества) в соответствующих колбоч-
ках распадаются, чувствительность к этому цвету
значительно снижается, цвет "сереет", теряет в на-
сыщенности, происходит явление цветовой адап-
тации. В основе явлений одновременного и после-
довательного цветовых контрастов лежат особен-
ности цветовой адаптации.
В повседневной жизни и в архи-
тектурной терминологии широко рас-
Рис. 6.4. Диаграмма ярко-
стей разноцветных стиму-
лов одинаковой светлоты
пространены понятие ’’яркость” (вме-
сто ’’светлоты”) и выражения ’’яркий
цвет”, ’’яркая окраска" и т.д. В даль-
нейшем мы будем пользоваться словом
"яркость" в сочетании с различными
прилагательными: "фотометрическая"
(как количественная характеристика)
и "воспринимаемая", или "цветовая",
яркость, фактически понимая под ни-
ми "светлоту", но светлоту примени-
тельно к хроматическим объектам, или
же будем говорить о светлоте цвета,
понимая ее не в традиционном смысле,
т.е. в черно-белом видении, а в усло-
виях полихромии. Итак, цветовая яр-
кость — это уровень зрительного ощу-
щения, производимого фотометриче-
ской яркостью в заданных условиях
наблюдения в зависимости от насы-
щенности и цветового тона.
Таким образом, перечисленные па-
раметры — цветовой тон (длина вол-
ны), насыщенность (чистота) и свет-
лота (цветовая яркость) — являются
основными параметрами цвета.
250 Часть 1L Архитектурная светология
Таблица 6.2. Цветовые контрасты
Большой
Средний
Малый
Большой контраст по цветовому
тону при среднем и большом
контрасте по насыщенности и
светлоте
Средний контраст по цветовому
тону при большом контрасте по
насыщенности или светлоте
Средний контраст по цветовому
тону при среднем контрасте
по насыщенности
Малый контраст по цветовому
тону при большом контрасте
по насыщенности или светлоте
Малый контраст по цвето-
вому тону при среднем
и малом контрасте по на-
сыщенности и светлоте
Средний контраст по цвето-
вому тону при малом
контрасте по насыщенности
или светлоте
Большой контраст по
цветовому тону при малом
контрасте по насыщенности
и светлоте
Два цвета, находящиеся в одних
и тех же условиях наблюдения, оди-
наковые по цветовому тону, насыщен-
ности и светлоте, будут неотличимы
друг от друга. Напротив, два цвета
могут быть различными, когда они от-
личаются по какому-либо одному или
одновременно по двум или всем трем
признакам. Мерой различия цветов
служит цветовой контраст Д Е, рас-
сматриваемый в традиционном разде-
лении цвета на цветность и светлоту
и включающий в себя соответственно
контраст по цветности Д Кцв и конт-
раст по светлоте АВ. Цветовой конт-
раст ЛЕ выражается в порогах цвето-
различения и определяется по форму-
ле
(6.1)
где Д Кцв и Д В также выражаются в порогах.
Величина порога цветоразличения
или цветового порога для разных цве-
тов различна. Так, глаз очень чувст-
вителен к изменению синих и пурпур-
ных цветов (например, к самому не-
значительному изменению содержания
пигмента в краске). К изменению жел-
тых тонов глаз менее чувствителен:
надо существенно изменить цвет жел-
того или желтовато-зеленого, чтобы
глаз обнаружил это различие. Уста-
новлены три степени градаций цвето-
вого контраста: малый, средний и
большой, что отвечает представлениям
контрастных и нюансных цветовых со-
четаний. Каждая степень цветового
контраста, как видно из формулы
(6.1), определяется соотношениями
контрастов по цветности (цветовому
тону и насыщенности) и по светлоте
(табл. 6.2).
В реальной жизни почти никогда
не приходится иметь дело только с од-
ним цветом; в архитектурной среде
цвета всегда находятся в сочетаниях
друг с другом. Любой цвет приобретает
свое значение в композиции в опре-
деленных соотношениях с другими
цветами, т.е. в той или иной цветовой
гамме.
Цветовая гамма — это совокуп-
ность цветов, выбранных для решения
определенных функциональных, эсте-
тических и эргономических задач для
получения необходимого психофизио-
логического воздействия на человека.
Степень общего психофизиологическо-
го воздействия цветов на человека
оценивается количеством цвета Q, за-
висящим от цветового тона и насы-
щенности объекта и фона, соотноше-
ния их угловых размеров и яркостей,
расстояния до наблюдаемого объекта,
расположения в поле зрения, продол-
жительности восприятия. Количество
цвета, являющееся мерой цветового
ощущения, измеряется числом порогов
цветоразличения и имеет те же гра-
Глава 6. Архитектурное цветоведение 251
дации, что и цветовой контраст. Цве-
товая гамма, которую принято клас-
сифицировать как теплую, холодную
и нейтральную, создает общее впечат-
ление — цветовую тональность, на-
пример серо-голубую, красно-коричне-
вую, розовую и т.д.
Цветовая тональность — это об-
щий цветовой облик, некое общее
ощущение от данной цветовой гаммы.
Это понятие можно рассматривать как
адекватное понятию колорита в живо-
писи. Объединение цветов по цветовой
тональности — важная закономер-
ность , создающа я целостность и га р-
монию цветовых сочетаний. Возмож-
ности сочетаний цветных элементов
архитектурного объема неисчерпаемы.
Гармоничными называют сочета-
ния цветов, вызывающие положитель-
ные психоэстетические реакции и
оценки. Такие сочетания могут быть
простыми и сложными, но тем не ме-
нее их многообразие может быть све-
дено к двум основным группам: контр-
астные и нюансные цветовые гармо-
нии.
Первая группа построена на противопоставле-
нии, а вторая — на сближении цветов. Противопо-
ложность цветов может проявляться по-разному:
по дополнительным цветам (с известной внутрен-
ней закономерностью их единства — в аддитивной
смеси дают ахроматический цвет), по светлоте (по-
лярные белый и черный), по насыщенности, по
фактуре (матовый и зеркально-глянцевый), по
размерам площадей цветовых пятен и, наконец, по
любой из психологических характеристик цветов
(теплый и холодный, легкий и тяжелый, отступа-
ющий и выступающий и др.).
В архитектурной композиции
очень важно явление так называемого
одновременного цветового контраста,
при котором один и тот же цвет вос-
принимается по-разному в зависимо-
сти от того, какими цветами он ок-
ружен. Можно сказать, что под вли-
янием одновременного цветового
контраста цвет объекта "сдвигается" в
сторону дополнительного к цвету фо-
на. Например, в музеях, выставочных
залах с меняющейся экспозицией, в
помещениях, где осуществляется зри-
тельная работа с цветными объекта-
ми — в. цехах цветной полиграфии,
ткацкого или лакокрасочного произ-
водства, мастерских художника — на-
сыщенный цвет стен или пола иска-
жает окраску предметов из-за нало-
жения на нее цвета последовательного
образа, дополнительного к цвету
на
адаптации. Поэтому ограждающие по-
верхности в подобных помещениях не-
обходимо окрашивать в ахроматиче-
ские или малонасыщенные тона.
Ослабить действие одновременного
цветового контраста можно следующи-
ми способами: добавлением к серому
цвету объекта некоторого количества
красного во избежание его позелене-
ния на красном фоне; обведением гра-
ниц фигуры четким контуром; соот-
ветствующим подбором светлот объек-
та и фона: например, если нежелате-
лен зеленоватый оттенок пилястр при
соседстве с красной стеной, их цвета
подбирают разными по светлоте.
Если цветной объект находится на красном
фоне, то на его восприятие влияет цвет, дополни-
тельный к красному, т.е. голубовато-зеленоватый;
поэтому желтый на красном становится зеленова-
то-желтым, голубой приобретает оттенок холодно-
го зеленоватого и т.д. Всякий цвет, находясь на фо-
не своего дополнительного, выигрывает в насы-
щенности; синий на желтом выглядит более насы-
щенным. Свод арки ворот, окрашенный в красный
цвет средней насыщенности, может создавать впе-
чатление высокой насыщенности, если видеть рас-
положенную за аркой зеленую стену. Обратный
эффект получается в том случае, если какой-либо
объект находится на фоне одинакового с ним цве-
тового тона, но большей насыщенности. Красный
предмет на более насыщенном красном фоне теряет
в насыщенности, сереет согласно общему правилу
действия одновременного цветового контраста: к
его собственному цвету как бы примешивается его
дополнительный цвет — голубовато-зеленый.
Одновременный цветовой контраст объясняет
возникновение цветных теней (рис. 6.5). Как вид-
но из рисунка, тень от предмета /, освещаемая бе-
лым светом проектора, должна казаться белой, а
тень 2, освещаемая красным цветом, — красной.
На самом же деле тень 1 — сине-зеленая, а
тень 2 — красная. Экран, освещенный обоими про-
екторами, — розоватый от смешения красного с бе-
лым. Явление одновременного цветового контраста
важно учитывать при выборе цветовой отделки ин-
терьеров и фасадов зданий и сооружений, если в
252 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 6.5. Цветные тени
СИНЕ-
РОЗОВЫЙ ЗЕЛЕНЫЙ РОЗОВЫЙ КРАСНЫЙ РОЗОВЫЙ БЕЛЫЙ ЭКРАН
БЕЛЫЙ
БЕЛЫЙ
одном помещении или в экстерьере находятся ис-
точники света разной цветности излучения.
В основе явлений как одновремен-
ного, так и последовательного цвето-
вого контраста лежат особенности цве-
тового зрения, в частности цветовая
адаптация. Поскольку участок сетчат-
ки под непрерывным воздействием ка-
кого-либо цвета теряет чувствитель-
ность к последнему, насыщенные цве-
та воспринимаются таковыми при дли-
тельной к ним адаптации весьма
кратковременно, быстро теряют насы-
щенность и как бы ахроматизируются
(тем активнее, чем выше яркость и
насыщенность). Интерьер для длитель-
ного пребывания людей, как правило,
не должен быть решен в одном насы-
щенном цвете; насыщенный цвет мож-
но использовать для некоторых повер-
хностей лишь в сочетании с дополни-
тельным, восстанавливающим чувстви-
тельность сетчатки. Однако иногда
насыщенный цвет участвует в компо-
зиционном замысле. Так, стены Ма-
лого тронного зала, посвященного па-
мяти Петра I, в Зимнем дворце в С.-
Петербурге исполнены в насыщенном
"тяжелом" красном цвете, такое реше-
ние полностью отвечает идейно-худо-
жественному образу интерьера.
Влияние цвета последовательного
образа вследствие предварительной
цветовой адаптации на восприятие
цветного объекта принято называть яв-
лением последовательного цветового
контраста (см.табл. 6.7 и 6.8), После-
довательные образы и последователь-
ный цветовой контраст играют важную
роль в архитектуре, в особенности при
необходимости акцента на первом впе-
чатлении от архитектурного объекта.
Используя явление последовательного
контраста, можно влиять на восприя-
тие малонасыщенных цветов и компо-
зиции интерьера. Для этого достаточно
соседствующие помещения решить в
дополнительных или близких к ним
цветовых тонах.
Если, например, смотреть некоторое время на
яркий зеленый абажур, а затем перевести взгляд на
белую поверхность, то на ней проявится последова-
тельный образ пурпурного цвета. Это происходит
потому, что в сетчатке в пределах изображения зе-
леного абажура колбочки "зеленой" группы оказа-
лись перевозбужденными, и для восстановления их
чувствительности требуется время. На белом воз-
никает ощущение цвета в результате работы двух
остальных групп колбочек — "красных" и "синих".
Постепенно "зеленая" группа колбочек восстанав-
ливает чувствительность и последовательный об-
раз пурпурного цвета исчезает. Как видно, цвет по-
следовательного образа соответствует дополни-
тельному, однако уже давно было известно, что он
несколько отличается от дополнительного. Это от-
личие, замеченное еще Гете, было впоследствии
неоднократно подтверждено экспериментальными
исследованиями.
Феномен цвета отражает как бы три условно
выделенных процесса: физический (наличие цве-
тового стимула — светового излучения), физиоло-
гический (преобразование световой энергии, дей-
Глава 6. Архитектурное цветоведение 253
ствующей на глаз, в энергию возбуждения нервных
клеток органа зрения) и психологический (резуль-
тат работы мозга). Таким образом, основой цвето-
вого восприятия является физический фактор, т.е.
наличие материальной световой энергии. Это мо-
жет быть прямой свет от источника освещения (ес-
тественного или искусственного), а также свет от-
раженный или прошедший через какую-либо сре-
ДУ-
В архитектурной практике, как правило, мы
имеем дело в большей мере со световыми потоками,
отраженными от окружающих нас предметов. Все
окружающие нас объекты и поглощают, и отража-
ют, и рассеивают свет в широком диапазоне длин
волн видимой области спектра. От избирательной
способности отражать и поглощать свет и зависит
цвет поверхности. Влияние спектрального состава
излучения источника света, освещающего поверх-
ность, на восприятие цвета этой поверхности при-
нято называть цветопередачей.
Появление этого термина связано с наличием
огромного арсенала источников искусственного ос-
вещения, по-разному передающих цвет объекта по
сравнению с привычным его видом в условиях ес-
тественного освещения. Оценивая правильность
воспроизведения цвета того или иного предмета,
мы, вероятно, исходим из своей памяти и общего
представления о цвете данного предмета. Наше
суждение формируется под влиянием привычек,
опыта и т.д. Например, мы привыкли к "теплому"
свету ламп накаливания. За искажение цвета часто
принимают нарушение привычных условий осве-
щения. Так, после появления люминесцентных
ламп, которые имели непривычный "холодный" от-
тенок, высказывалось мнение, что "флюоресцент-
ный свет слишком холоден, он искажает цвета". В
связи с этим при оценке цветопередачи различают
правильную, или точную, цветопередачу и благо-
приятную цветопередачу.
Термин "правильная цветопередача" получил
широкое распространение. Его смысл сводится к
тому, что цветопередача данного источника близка
к цветопередаче другого источника, принятого за
эталон. "Правильность" цветопередачи оценивает-
ся индексом цветопередачи — мерой качества
цветопередающих свойств источника света. В соот-
ветствии с предложенным Международной комис-
сией по освещению методом оценки качества цве-
топередачи пользуются так называемым общим
индексом цветопередачи Ra. Это метод определе-
ния соответствия (при определенных условиях на-
блюдения) зрительных восприятий восьми цвет-
ных образцов средней насыщенности и одинаковой
светлоты, освещенных исследуемым и стандарт-
ным источниками света.
Однакообщий индекс цветопередачи, опреде-
ляемый на основе восьми колеров, нередко бывает
недостаточным. Поэтому он может быть дополнен
специальным индексом цветопередачи Л/, харак-
теризующим качество цветопередачи источника
света с использованием дополнительно цветных об-
разцов большей насыщенности, а также воспроиз-
водящих цвет человеческой кожи и естественной
зелени. Индекс цветопередачи измеряется в про-
центах и для лампы-эталона принимается равным
100%. Эталонный источник света выбирается сле-
дующим образом: для исследуемых ламп с цвето-
вой температурой до 5000 К принимается излуче-
ние абсолютно черного тела, а с цветовой темпера-
турой 5000 К и выше — естественный стандартный
дневной свет (соответствующая фаза).
Такой метод оценки качества цветопередачи
применим во всех случаях, когда известен эталон-
ный источник света, который может обеспечить
требуемую цветопередачу. Но во многих случаях
требуются источники света с такой цветопереда-
чей, которые создавали бы ощущения комфортно-
сти светоцветовой среды, — благоприятное воспри-
ятие лиц, архитектурного пространства и всей ок-
ружающей обстановки. С этой целью определяют
индекс цветового предпочтения, оцениваемого не
по отношению к эталону, а по отношению к цвет-
ностям, предпочитаемым массовым потребителям.
При расчете индекса предпочтения цветным образ-
цам в соответствии с используемой методикой при-
писывается различная относительная значимость:
например, наибольшую значимость имеют образ-
цы, воспроизводящие цвет человеческой кожи и
имитирующие цвет естественной зелени.
Для характеристики отражающих
свойств поверхности пользуются поня-
тием спектрального коэффициента от-
ражения который по аналогии с
интегральным коэффициентом отраже-
ния представляет собой отношение мо-
нохроматического светового потока
данной длины волны, отраженного по-
верхностью к падающему моно-
хроматическому световому потоку
Fj , освещающему эту поверхность.
Соответственно отношение монохрома-
тического светового потока, прошедше-
го через среду или поверхность, к
монохроматическому потоку, падаю-
щему на эту поверхность, называют
спектральным коэффициентом пропу-
скания . Спектральный коэффици-
ент отражения и спектральный коэф-
фициент пропускания выражаются в
процентах и определяются по форму-
лам
/у? = (6.2)
= F3~/Fj . (6.3)
254 Часть 11- Архитектурная светология
400 440 480 520 560 600 640 3, нм
Рис. 6.6. Кривые спект-
рального отражения крас-
ной киновари (Г), синего
кобальта (2), изумрудной
зелени (3), ультрамарина
(4)
На рис. 6.6 приведены кривые
спектрального отражения некоторых
красок; в системе прямоугольных ко-
ординат по оси абсцисс откладываются
значения длин волн видимого диапа-
зона, а по оси ординат — соответст-
вующие им спектральные коэффици-
енты отражения в процентах.
Эти кривые показывают, что крас-
ная киноварь хорошо отражает крас-
ные лучи, несколько хуже оранжевые
и желтые и практически не отражает
все остальные; синий кобальт отра-
жает синие, фиолетовые, в меньшей
степени голубые и поглощает осталь-
ные лучи.
6.2. Систематизация
цветов.
Колориметрическая система
мко
В практике и научных иссле-
дованиях применяются два способа си-
стематизации и количественного вы-
ражения цвета. Первый способ — ко-
лориметрический, второй — способ
цветных эталонов, разрабатываемых в
виде атласов цветов. Наука, занима-
ющаяся количественным выражением
цвета и его измерением, называется
колоримет рией.
Попытки систематизировать и выразить все
многообразие цветов с помощью разных простран-
ственных моделей цветового тела, а также плоских
цветовых кругов предпринимались с давних пор.
Так, Гете построил цветовой круг, положив в осно-
ву три независимых цвета — красный, синий, жел-
тый — и три полученных из них смесей: К + Ж -
оранжевый, С + К ж пурпурный, Ж + С - зеленый.
Однако систематизация, основанная на научных
данных, начинается с XVII в., после того как Нью-
тон разложил белый свет на его составляющие —
монохроматические излучения. Соответствующие
модели цветовых тел имели самые разнообразные
формы, например "цветового куба", "цветового ко-
нуса", "цветового шара", "цветовой пирамиды" и
т.д. (рис. 6.7).
В 1915 г. Манселл1, взяв за основу круг из 10
чистых цветов одинаковой светлоты, равномерно
распределил на шкале светлоты девять серых цве-
тов. По вертикали откладывались ступени светло-
ты, по горизонтали — насыщенности, цветовые то-
на изменялись по окружности. Манселл получил
очень сложное по форме цветовое тело и предло-
жил свой атлас цветов. В настоящее время имеются
различные издания атласа, отличающиеся по чис-
лу образцов, их размеру и типу поверхности (бле-
стящая или матовая). Атлас цветов Манселла в на-
стоящее время основной в США, Англии и ряде
других стран.
Почти одновременно с Манселлом В. Ост-
вальд (Германия) разработал свое цветовое тело и
свою систему цветов. Основные цвета (6 цветов Ге-
те + 2 промежуточных) Оствальд подразделил на
8 групп по три цвета в каждой, получив всего 24
цвета.
В 1956 г. проф. Е.Б. Рабкин предложил свой
вариант цветового тела. Он взял крут из 45 цветов,
а для атласа — 12 чистых цветов. Каждая таблица
атласа представляет собой равносторонний треу-
гольник, опирающийся на ахроматическую ось из
смеси белого с черным. Вершина треугольника —
чистый цвет. Насыщенность постоянна на шризон-
тальных направлениях, параллельных основанию
треугольника, светлота — на вертикальных сече-
ниях треугольника, перпендикулярных его основа-
нию. Достоинством атласа Рабкина является то,
что каждое поле атласа имеет цифровое обозначе-
ние в международной системе, принятой для рас-
чета во всех странах.
Во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева разработан
атлас цветов на 1000 образцов, используемый ко-
лористами и основанный на смешении в разных
пропорциях пигментов с белым и черным. Для всех
образцов измерены цветовые характеристики в
гА. Манселл (1858—1918) —американский
ученый, создатель системы представления цветов
при помощи атласа.
Глава 6. Архитектурное цветоведение 255
ЦВЕТОВОЙ КРУГ НЬЮТОНА
БЕЛЫЙ
ЖЕЛТЫЙ
ЗЕЛЕНЫЙ
СИНИЙ
СЕРЫЙ
ЧЕРНЫЙ
ЦВЕТОВОЙ ШАР РУНГЕ
БЕЛЫЙ
ЧЕРНЫЙ
ЦВЕТОВАЯ СФЕРА МАНСЕЛЛА
ЗЕЛЕНЫЙ
КРУГ ЦВЕТОВ ГЁТЕ
ЦВЕТОВОЕ ТЕЛО РАБКИНА
международной системе при освещении стандарт-
ными источниками света А, В и С.
В соответствии с трехкомпонент-
ностью цветового зрения полная и од-
нозначная характеристика цвета опре-
деляется в колориметрии тремя чис-
лами. Известно, что смешением трех
Рис. б. 7. Пространствен-
ные модели цветовых тел
основных цветов — красного, зеленого
и синего — могут быть получены поч-
ти все существующие цвета. Основные
цвета — это независимые, т.е. такие
256 Часть II. Архитектурная светология
Рис. 6.8. Графический спо-
соб определения длины вол-
ны и чистоты цвета по
цветовому графику
цвета, ни один из которых не может
быть получен путем смешения двух
других в каких угодно количествах.
Чтобы получить все цвета без исключений,
удобно вообразить (и представить в графической и
аналитической форме), что происходит смешение
трех условных нереальных, имеющих лишь мате-
матический смысл цветов X, У, Z, более насыщен-
ных, чем соответственно красный, зеленый и си-
ний. Тогда, если доля каждого из этих цветов в сме-
си равна соответственно х , у , z , то любой цвет Ф
может быть выражен тождеством
Ф-х'Х + у'У+z'Z, (6.4)
где X, У, Z — основные цвета системы; л ', у z' —
координаты цвета.
Эта колориметрическая система xyz, пред-
ложенная Международной комиссией по освеще-
нию (МКО), основана на экспериментальных дан-
ных с использованием стандартизированной кри-
вой относительной спектральной световой эффек-
тивности излучения У(у? ).
Координаты цвета х", уz "/однозначно опре-
деляющие цвет, связаны с координатами цветности
х, у, z соотношениями
x = x7(x' + y' + z');
у-у7(х" + у' + z'); (6.5)
z = z' I (x' + у' + z').
Поскольку x+у + z - 1, обычно ограничивают-
ся для характеристики цветности двумя координа-
тами цветности х и у, которые и указываются в ат-
ласах цветов, альбомах, стандартах и т.д. Тогда от
объемного представления цветового тела можно пе-
рейти к плоскостному графическому изображению
поля цветов, получив таким способом цветовой тре-
угольник, цветовую диаграмму или локус цветов1
(рис. 6.8). Замкнутая линия, проведенная на гра-
фике, ограничивает все множество существующих
литературе встречаются разные названия
диаграммы цветности.
Глава 6. Архитектурное цветоведение 257
Рис. 6.9. Относительное
спектральное распределение
энергии стандартных белых
излучений А, В, С и Е
200
о
о
с
3
н
о
X
X 100
ЬОО 500 600 700 А.НМ
цветов, причем точки, лежащие на ее кривой, со-
ответствуют чистым спектральным цветам, харак-
теризующимся определенной длиной волны, а точ-
ки прямой, соединяющей красный с фиолето-
вым, — пурпурным цветам, отсутствующим в
спектре и образующимся при смешении синего и
красного спектральных цветов.
Между чистотой цвета (концент-
рические кривые на диаграмме) и цве-
товым тоном, определяющими цвет-
ность, и координатами цветности есть
взаимосвязь. Проведя на диаграмме
цветности прямую через точку белого
и точку заданной цветности Ф1(х, у)
до пересечения с кривой монохрома-
тических излучений, получим точ-
ку М. В соответствии с правилом ад-
дитивного смешения цветов эта точка
определяет цветность некоторого мо-
нохроматического излучения с длиной
волны нм, смесь которого с белым
одинакова по цветности с заданным
Ф1(х, у). Таким образом, пользуясь
диаграммой цветности, легко перейти
от цветности х, у к цветовому то-
ну и чистоте цвета Р, %. По кон-
центрическим кривым равной чистоты,
нанесенным на график, определяем ис-
комую чистоту. Цветовой тон и чис-
тота цвета будут различны в зависи-
мости от того, для какого "белого" они
определены. В колориметрии стандар-
тизировано несколько источников бе-
лого света. В качестве стандартных
приняты излучения абсолютно черного
тела (АЧТ) при различных темпера-
турах и дневное излучение в разных
фазах.
Стандартное излучение А пред-
ставляет собой излучение АЧТ при
температуре 2856 К, спектр и цвет-
ность которого соответствуют излуче-
нию лампы накаливания.
Стандартные излучения В и С вос-
производят дневное излучение в види-
мой области спектра. Излучение В вос-
производит прямой солнечный свет
при высоте солнцестояния меньше 30°
с цветовой температурой 4870 К. Из-
лучение С воспроизводит свет дневно-
го неба, затянутого облаками, при вы-
соте стояния солнца менее 30° с цве-
товой температурой 6770 К.
Стандартное излучение Е — это
излучение, спектральная плотность ко-
торого постоянна для всех длин волн
видимой области спектра; оно является
идеально белым (равноэнергетиче-
ский) .
Спектральный состав стандартных
источников белого света приведен на
рис. 6.9. Диаграммы цветности по-
строены для стандартизированных бе-
лых излучений; определяя цветовой
тон, чистоту и дополнительные цвета
излучений, следует указывать, по от-
ношению к какому белому они опре-
делялись.
258 Часть II. Архитектурная светология
А.НМ
Рис. 6.10. Графическая иллю-
страция к расчету коорди-
нат цвета
Расчет координат цвета и цветности представ-
лен на рис. 6.10, где приведена кривая спектраль-
ного отражения некоторой цветной поверхно-
сти JO (Ji ) (д), кривая спектрального состава из-
лучения Ф (j() (6) и отраженного света от этой по-
верхности Ф( jl ) ) (<з). Для нахождения
координат цвета необходимо умножить ординаты
кривой в на ординаты кривых сложения г, д, е—
xtft, ) ,у( , z( £ ). Результаты представлены кри-
выми ж, з, и.
6.3. Воспроизведение цвета
Обычно все способы получе-
ния цветов подразделяют на два ос-
новных: аддитивный и субтрактивный.
Изучение способов получения цветов
дает представление об их многообра-
зии, позволяет выяснить закономерно-
сти и пути воспроизведения цветов и
научить архитекторов, дизайнеров и
других специалистов получать любой
желаемый цвет.
Аддитивный синтез (от лат.
additio — сложение) происходит при
смешении (суммировании) цветных
световых потоков, субтрактивный
(от лат. soubtragere — вычитать) —
при наложении окрашенных прозрач-
ных слоев или смешении красок. Эти
способы дают
совершенно различные
результаты.
Аддитивный способ получения
цветов. Направим световой пучок (на-
пример, от лампы накаливания) так,
чтобы он создавал освещенный участок
на белом экране, а на соседний уча-
сток экрана направим три световых
потока, например красный, зеленый и
синий, как показано на рис. 6.11. В
результате отражения спектра излуче-
ния лампы накаливания от белого эк-
рана в глаз наблюдателя попадает от-
раженный свет, спектральный состав
которого близок к спектру света, па-
дающего на экран. Наблюдатель таким
образом видит экран белым с желто-
вато-оранжевым оттенком. Соседний
участок белого экрана также диффуз-
но отражает энергию излучения из
трех потоков. Световой поток, попа-
дающий в глаз наблюдателя в этом
случае, представляет собой сумму по-
токов, которые воздействовали бы на
глаз от каждого из трех перечислен-
ных источников, если бы источники
двух других были отключены. При
этом спектральный состав суммарного
Глава 6. Архитектурное цветоведение 259
Рис. 6.11. Схема демонстра-
ции аддитивного смешения
цветов
1 — диафрагма, ограничиваю-
щая наблюдаемый круглый
участок с двумя полями срав-
нения
света есть результат простого сложе-
ния.
В зависимости от интенсивности
потоков от источников красного, зеле-
ного и синего цветов наблюдатель мо-
жет воспроизвести любые цвета. Крас-
ный, зеленый и синий, таким образом,
являются основными цветами при ад-
дитивном смешении. Подбирая в оп-
ределенных количествах, например,
красный и зеленый, можно получить
желтый; в зависимости от соотноше-
ний красного, зеленого и синего можно
получить тепло-белый либо холодно-
белый. Для получения белого доста-
точно и двух потоков дополнительных
цветов, т.е. любых двух цветов, кото-
рые при аддитивном смешении в оп-
ределенных пропорциях дают стандар-
тный белый свет (стандартные А. В,
С). Примеры дополнительных цветов,
дающих в сумме белый: синий + жел-
тый, зеленый + пурпурный, красный
+ голубовато-зеленый.
Чем больше смешивается разных цветных све-
товых потоков, тем ярче и тем менее насыщенным
получается результирующий цвет. Отключая в на-
шем эксперименте, например, синий и меняя соот-
ношения красного и зеленого в смеси, можно восп-
роизвести последовательность цветов, включаю-
щую желтый и оранжевые оттенки. Отключая зе-
леный и меняя соотношения красного и синего, мы
подобным же образом получим последовательность
пурпурных цветов. И, наконец, отключая красный,
можно воспроизвести гамму сине-зеленых цветов.
Аддитивное смешение широко
встречается в архитектурной среде:
сложение цветных световых потоков от
разноспектральных ламп и в резуль-
тате многократных отражений на по-
верхностях помещений (стены, пол,
потолок, мебель, оборудование и т.д.),
на театральной сцене, в декоративном
освещении скульптуры, памятников,
архитектурных ансамблей.
При обзоре панорамы города или
рассматривании удаленного цветового
панно в интерьере или экстерьере либо
цветущего сада мы сталкиваемся с раз-
новидностью аддитивного смешения —
с пространственным смешением. Дере-
во, расположенное слишком далеко,
чтобы можно было различать каждый
его отдельный лист, воспринимается
как совокупность некоторого числа
разноцветных участков: цвет листьев,
освещенных солнцем, цвет листьев в
тени и т.д. Поскольку глаз не разли-
260 Часть II. Архитектурная светология
БЕЛАЯ БУМАГА
Рис. 6.12. Освещение бе-
лым светом разноокрашен-
ных поверхностей
чает составляющие сложных излуче-
ний, мы воспринимаем действие раз-
ных цветов как единый цвет. На каж-
дую колбочку сетчатки воздействует
последовательность различных цвето-
вых стимулов, и колбочка реагирует
восприятием цвета, усредненного во
времени. На этом принципе основано
пространственное смешение цветов на
диске Максвелла. Подобное смешение
цветов используют художники-пуанти-
листы.
Пуантилизм основан на том, что глаз не раз-
личает по отдельности близко стоящие друг к другу
мелкие цветные штрихи, а воспринимает их слитно
как одно целое. В среднем глаз может различить две
точки как раздельные, если они при наблюдении с
расстояния 2 км отстоят друг от друга не менее чем
на 1 м. Для наблюдения с расстояния 25 см этому
соотношению соответствует расстояние.между точ-
ками примерно 0,125 мм.
Субтрактивное смешение цветов.
Субтрактивное воспроизведение цвета
основано на последовательном "вычи-
тании" из падающего исходного света
монохроматических излучений, кото-
рые поглощаются цветными стеклами
или частицами сме
иваемых
красок.
Прошедший через эти слои свет из-
торые последовательно из него вычи-
тают, и содержал в своем спектре из-
лучения тех длин волн, которые по-
глощаются при каждом последующем
вычитании. Это условие заставляет
выбирать в качестве исходного цвета
белый со сплошным заполненным
спектром излучения. С помощью из-
бирательно поглощающих слоев трех
красок — желтой, пурпурной и голу-
бой — в нашем случае производится
вычитание (поглощение) из белого
света источника (синее + зеленое +
красное) каждого из трех основных
цветов. Изменением толщины погло-
щающих слоев вычитание регулирует-
ся так, чтобы в прошедшем свете ос-
новные излучения оказались в комби-
нациях, воспроизводящих нужные цве-
та (табл. 6.3).
Чтобы воспроизвести, например, желтый, на-
до на пути источника белого света поставить слой,
пропускающий красные и зеленые лучи и погло-
щающий синие, т.е. слой желтого красителя или
Т 16 лица 6.3. Сравнительная таблица
цветов, получаемых при различных
способах смешения
меняет свой спектральный состав, в
результате чего образуется новый
цвет. В субтрактивном смешении ос-
новными цветами, с помощью которых
можно получить все другие цвета, яв-
ляются желтый, пурпурный и голубой.
На рис. 6.12 представлена схема
общих закономерностей получения
цветов субтрактивным способом из
прозрачных красочных слоев, нанесен-
ных на белую бумагу. Для того чтобы
вычитание цвета было осуществимо,
необходимо, чтобы исходный цвет со-
Ко мпонен- Рез ультат
ты смеси----------
аддитив-
ный
Синий+ Белый
желтый
Красный* Желтый
зеленый
Сний*
зеленый
Синий*
красный
Г олубой
Розовый
стоял из совокупности тех цветов, ко-
прост-
ранствен-
ный .
Серый
Охра
Серо-
зеленова-
то-го-
лубой
Г рязно-
пурпур-
ньгй
субтрактив
ный
Зеленый
Коричне-
вый
Темно-
сине-
зеленый
Темно-
пурпур-
ный
Глава 6. Архитектурное цветоведение 261
Рис. 6.13. Графическая иллю-
страция аддитивного смеше-
ния цветов
400 500 600 700 Ллнм
краски. Красный можно получить следующим об-
разом: взять красный краситель, пропускающий
только красные и поглощающий синие и зеленые
лучи, либо два слоя красителей — желтый и пур-
пурный. Комбинируя желтый, голубой и пурпур-
ный, можно получать желтый, пурпурный, голу-
бой, красный, зеленый, синий. При наложении
всех трех красителей будет поглощен весь падаю-
щий свет, и мы получим черный.
В рассматриваемых нами примерах субтрак-
тивного смешения степень поглощения краской тех
или иных лучей белого света зависит не только от
цвета и прозрачности краски, но и от толщины ее
слоя. С увеличением толщины поглощение лучей
возрастает. Накладывая друг на друга слои двух
или трех красок различной толщины, мы можем
получить самые различные цвета — зеленые, оран-
жевые, красные, фиолетовые, коричневые и т.д.
На этих принципах основано получение много-
цветных изображений в цветной фотографии, жи-
вописи, полиграфическом производстве.
Показанная схема смешения красок примени-
ма и для поверхностей (светофильтров), пропуска-
ющих свет.
До сих пор мы имели дело только с такими
красками и светофильтрами, которые полностью
поглощают одни и полностью отражают или
пускают другие лучи, т.е. с идеальными красителя-
ми. В природе нет таких поверхностей, все краси-
тели обладают поглощением, отражением и пропу-
сканием в пределах всего видимого диапазона
спектра.
Примеры аддитивного и субтрак-
тивного смешения цветов даны в виде
262 Часть II. Архитектурная светология
Рис.
6.14.
ическая
иллю-
страция субтрактивного сме-
шения цветов
МОЩНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ ОТН.ЕД
графиков спектрального состава цвет-
ных излучений на рис. 6.13 и 6.14.
Качество воспроизведения цвета и
цветопередача. Качество воспроизве-
дения цвета, зависящее от спектраль-
ного состава излучения источников ос-
вещения, как известно, определяется
их цветопередачей. Проблема влияния
освещения на восприятие цвета в ар-
хитектуре стала особенно актуальной
с появлением разнообразных искусст-
венных источников света.
Лампы накаливания с Тцв" 2500—2854 К, в
спектре которых преобладают оранжево-красные
лучи, усиливают "теплые" цветовые тона (крас-
ные, оранжевые) и ослабляют "холодные” (голу-
бые, фиолетовые). Лампы накаливания (ЛН), ха-
рактеризующиеся высоким индексом цветопереда-
чи (Ra -100%), тем не менее значительно искажа-
ют цвета1. Применяя светофильтры и цветные
колбы, частично поглощающие оран же во-красное
излучение (световой поток при этом снизится на
30—35%), можно повысить цветовую температуру
ламп до 3500—4500 К. Галогенные ЛН с цветовой
температурой 3200—3500 К имеют более прият-
ную, "мягкую" цветность излучения
(см,табл. 4.30).
Цветность излучения люминесцентных ламп
может быть самой разнообразной в зависимости от
используемых люминофоров. Недостаток излуче-
ния в красной области и наличие голубых и зеле-
ных линий ртути, избыточное излучение в желтой
области приводят к тому, что обычные люминес-
центные лампы (ЛБ, ЛТБ, ЛХБ и ЛД) обеспечива-
ют неудовлетворительную цветопередачу. Люми-
несцентные отечественные лампы улучшенной
цветопередачи (ЛДЦ, ЛЕЦ)2 и зарубежные “де-
Оример с ЛН наглядно демонстрирует суще-
ственный недостаток колориметрического метода
оценки цветопередачи МКО, осуществляемого от-
носительно стандартного источника света, не по-
зволяющего получать абсолютную оценку.
Отечественные ЛЛ улучшенной цветопереда-
чи имеют в маркировке дополнительную букву Ц.
Глава 6. Архитектурное цветоведение 263
люкс" имеют более заполненный спектр и лучшую
цветопередачу. Зарубежные люминесцентные
лампы, именуемые "делюкс", "суперделюкс", "экс-
траделюкс", обладают индексом цветопередачи до
85 ("делюкс") и 85 и более ("суперделюкс" и "экст-
раделюкс"), см. табл. 4.30 и 4.32.
Спектр излучения узкополосных люминес-
центных ламп содержит три полосы излучений.
Положение в спектре и световые потоки полос
трехполосных ламп оптимизированы так, чтобы
лампа имела высокий общий индекс цветопереда-
чи Ra - 80. Поскольку спектр излучения этих ламп
заполнен плохо, неизбежны низкие значения неко-
торых специальных индексов цветопередачи R;
Газоразрядные ртутные лампы ДРЛ
(см.табл. 4.30 и 4.34) характеризуются недоста-
точным излучением в красной области спектра, по-
этому при освещении такой лампой наблюдается
сильное искажение цвета, особенно цвета челове-
ческой кожи, т.е. ДРЛ имеют неудовлетворитель-
ную цветопередачу. "Исправление" цветопередачи
ламп типа ДРЛ достигается путем изменения отно-
сительного содержания красного излучения — от-
ношения светового потока в красной области спек-
тра от 600 до 780 нм к общему световому потоку
лампы (так называемое красное отношение). Со-
временные лампы ДРЛ, цветность излучения кото-
рых исправлена за счет добавления в колбу люми-
нофоров, дающих узкие полосы в красной области
спектра, обладают большим красным отношением.
Хотя качество цветопередачи в ДРЛ "делюкс"
(улучшенной цветности) выше по сравнению с чи-
сто ртутным разрядом обычных ДРЛ, оно тем не ме-
нее намного ниже, чем, например, у люминесцен-
тных ламп.
В металлогалогенных лампах типа ДРИ в за-
висимости от линий ртути и галогенных добавок
удается сочетать высокую световую отдачу с при-
емлемым (Ra = 65) , ВЫСОКИМ (Ra - 80) и отличным
(Ra 90) качеством цветопередачи (см.табл. 4.30 и
4.36).
Натриевые лампы низкого давления НЛНД,
являющиеся чрезвычайно эффективным источни-
ком света (самая высокая световая отдача) почти
монохроматического излучения (линии натрия),
обладают низким качеством цветопередачи. Такая
лампа до неузнаваемости может изменить цвет
многих объектов (почти до почернения).
Натриевые лампы высокого давления НЛВД с
несколько повышенной цветовой температурой (за
счет повышенного давления паров натрия) содер-
жат в спектре "уширенные" линии излучения на-
трия, а также интенсивные линии в сине-зеленой
части. Цветность излучения НЛВД имеет прият-
ный золотисто-оранжевый оттенок (см.табл. 4.30и
4.37).
Ксеноновые лампы характеризуются непре-
рывностью спектра излучения и близостью его в ви-
димой части к солнечному с Тцв = 6100—6300 К.
Ксеноновые лампы обеспечивают высококачест-
венную цветопередачу (см.табл. 4.30 и 4.38).
Значительное улучшение качества
цветопередачи и более привлекатель-
ное окружение цветов можно получить
путем сочетаний в осветительных ус-
тановках различных типов ламп. Ре-
зультаты исследований вариантов сме-
шанного освещения на основе психо-
эстетической оценки позволили уста-
новить, что, например, добавление к
излучению ламп типа ДРЛ излучения
натриевых ламп улучшает субъектив-
ную оценку освещения и цветопере-
дачи. Аналогичные результаты дают и
другие комбинации ламп: ДРИ и на-
триевые высокого давления и др.
В целом можно сделать следующие
выводы:
наибольшим изменениям подвер-
жены насыщенные цвета при прочих
равных условиях;
наибольшее изменение цвета на-
блюдается при освещении лампами на-
триевыми, ДРЛ, накаливания; наи-
меньшее — люминесцентными лампа-
ми ЛЕЦ, ЛДЦ, металлогалогенными
типа ДРИ;
для того чтобы цвет объекта при
искусственном освещении незначи-
тельно отличался от цвета при свете
неба (источник С), рекомендуется
желто-красно-оранжевые и коричне-
вые объекты освещать ЛН, НЛВД,
ЛТБ, ЛБ, голубые — лампами ЛДЦ,
ЛЕЦ, ДРИ; зеленые — ДРЛ, ЛН,
ДРИ; синие — ДРИ, ЛД; серо-беже-
вые — ДРИ и НЛ ВД (табл. 6.4). На
рис. XXII представлены цветные об-
разцы при освещении разными источ-
никами света.
В табл. 6.5 показаны особенности
цветопередачи некоторых ламп и их
сочетаний с другими видами освеще-
ния.
Как показано ранее (см.п. 6.1), о цвете повер-
хности мы судим по отраженному от нее свету. На
рис. 6.15 приведены кривые солнечного света и
света ламп накаливания, отраженные отультрама-
рина. По последней кривой можно заключить, что
при освещении лампой накаливания изменяются
все три составляющие цвета: цветовой тон изменя-
ется, приобретая коричневый оттенок, насыщен-
264 Часть II. Архитектурная светология
Рис. XXIL Цветные образ-
цы при различном освеще-
нии
ность и светлота уменьшаются. Таким образом,
анализируя колориметрические характеристики
ультрамарина в свете ламп накаливания, мы долж-
ны принимать его цвет не синим, а коричневым.
Однако следует обратить внимание на то, что
независимо от освещения мы ультрамарин воспри-
нимаем синим. Почему? Здесь вмешиваются осо-
бые механизмы зрения (вспомним константность
восприятия цвета). В обыденной жизни вследствие
цветовой адаптации и константности цветового
восприятия мы, как правило, узнаем знакомые объ-
екты по цвету. Но при специальном рассмотрении
влияния освещения на цветовые ощущения мы лег-
ко обнаружим эти изменения, которые в то же вре-
мя могут быть весьма значительными.
Это необходимо учитывать при выборе цветов
и их сочетаний. Например, при искусственном ос-
вещении лампами накаливания следует избегать
таких цветосочетаний, которые трудно отличить
при их освещении: совершенно не различаются при
лампах накаливания, например, белые цвета со
светло-желтыми, затрудняется различение холод-
ного зеленого и голубого. Желто-голубые сочета-
ния в свете ламп накаливания могут превратиться
в желто-зеленые.
Вопросам цветопередачи уделяется
большое внимание за рубежом. Так,
проектировщику предлагается более
широкий диапазон самых разных ис-
точников света. Несомненный интерес
представляют лампы фирмы ’’Айрам",
являющиеся комбинацией ртутных
ламп и ламп накаливания (эти лампы
с успехом заменяют лампы накалива-
ния и создают более приятную атмос-
феру). Разработаны новые лампы на-
каливания "делюкс’’ — лампы "Нео-
дим", которые предоставляют новые
возможности и одновременно расши-
ряют сферу применения ламп накали-
вания. Лампы "Неодим" незаменимы
в гостиницах, ресторанах, клубах и
т.д. Улучшенный цветовой контраст и
яркость цветов делают "Неодим" осо-
бенно применимым для выставок, яр-
марок, художественных галерей. Эти
лампы имеют исправленную цветность
по сравнению с обычными лампами
накаливания, что устраняет желтизну,
присущую ЛН, и делает окружение бо-
лее приятным и естественным.
Боль
ой
интерес представляет
и
лампа ДРЛ "Лантанида" с улучшенной
цветопередачей. В лампах этого типа
применяется эффективный люмино-
фор, посредством которого увеличива-
ется красная доля излучаемого лампой
света. Доля желтого света ослаблена
стеклом колбы, содержащей окись не-
одима и поглощающей излучение
ртутного разряда при длине волны
578 нм (желтый цвет), в результате
чего красные, зеленые, синие и фио-
летовые цвета при освещении лампой
"Лантанида" усиливаются.
Цвет может претерпевать значи-
тельные изменения и в зависимости
от меняющихся условий естественного
Глава 6. Архитектурное цветоведение 265
Таблица 6.4. Изменение цветовых параметров в зависимости от источника света
Цвет материала при источнике С Источник света Цветовой тон Насыщенность Светлота
Светло-голубой
Позеленение
Серо-бежевый
Светло-зеленый
ЛН
ДРЛ
ДРИ
лдц
ЛН
ДРЛ
ДРИ
нлвд
ЛН
Почти без изменений
То же
Значительное
пожелтение
Незначительное
пожелтение
Без изменений
Покраснение
Пожелтение
Незначительное
уменьшение
То же
Без изменений
То же
Увеличение
Незначительно е
уменьшение
То же
Увеличение
Незначительное
уменьшение
То же
Уменьшение
33
Незначительное
увеличение
То же
зз
33
Незначительное
Красный
Желтый
ДРЛ
ДРИ
ЛДЦ
ЛН
ДРЛ
ДРИ
ЛН
ДРЛ
ДРИ
НЛВД
Позеленение
Без изменений
То же
Значительное
покраснение
Потемнение,
покраснение
Почти без изменений
Пожелтение
Незначительное
позеленение
Без изменений
Покраснение
Без изменений
То же
Незначительное
увеличение
Значительное
уменьшение
То же
Увеличение
Уменьшение
уменьшение
Нез начительное
увеличение
Незначительное
уменьшение
То же
Увеличение
Незначительное
увеличение
То же
33
33
33
33
Таблица 6.5. Особенности цветопередачи ламп искусственного света
Тип лампы
Особенности цветопередачи
Сочетание с другими видами
освещения
подчеркивание
цвета
цвет лица
Лампа накаливания
Люминесцентные
лампы:
тепло-белая ЛТБ
те пл о-белая
улучшенной
цветопередачи
ЛТБЦ
белая ЛБ
естественной
цветопередачи ЛЕ
холодно-белая
ЛХБ
дневного света ЛД
дневного света
естественной цвето-
передачи ЛДЦ
Ртутная улучшенной
цветности ДРЛ
Натриевая
Металлогалогенные
ДРИ
Красный, оранжевый,
желтый
То же
Почти все, особенно
красный, зеленый,
телесный
Все цвета в равной сте-
пени
Почти все в равной
степени
Синий
Сине-фиолетовый
Почти все в равной
степени
Зеленый
Красный, желтый,
оранжевый
Все в равной степени
Румяный, желтоватый
Плохо сочетается с естест-
венным светом
То же
Слегка желтоватый,
загорелый
Плохо сочетается с естест-
венным светом, хорошо — с
лампами накаливания
Хорошо сочетается с лампами
накаливания
Б л е дно-желтый
Слегка розоватый,
естественный
Холодный
Синюшный
Естественный, слегка
холодный
Зеленоватый
Желтовато-оранжевый
Естественный
Плохо сочетается с естест-
венным светом
Имитирует естественный
свет
Может сочетаться с естест-
венным светом
То же
Хорошо сочетается с
естественным светом
Не сочетается с другими
видами освещения
То же
Имитирует естественный
свет
266 Часть IL Архитектурная светология
Рис. 6.15. Спектры отражен-
ною света солнца (1) и
ламп накаливания (2) ст
ультрамарина (Ф^ -
в относительных единицах)
освещения. Как известно, спектр ес-
тественного света изменяется в широ-
ком диапазоне. Освещенные прямыми
солнечными лучами плоскости контр-
астных цветов выглядят с больших
расстояний нюансными. При этом ню-
ансными становятся все цвета как за-
стройки, так и природного окружения.
В МАрхИ проведен анализ светоцветового ре-
шения улицы Сретенки в Москве при различном
освещении: при прямом солнце, рассеянном свете
неба и вечернем искусственном освещении. Со сто-
роны Сретенского бульвара доминантой является
церковь; при прямом солнце выявляются ее декор
и рельеф; рассеянный дневной свет хорошо выяв-
ляет силуэт церкви и ее оконные проемы. Вечером
хорошо освещена нижняя часть сооружения, а ко-
локольня и алтарная часть воспринимаются в виде
силуэта.
Продвигаясь в сторону Сухаревской площади,
можно отметить, что прямое солнце подчеркивает
приятный охристый цвет жилых домов. При рассе-
янном свете выделяются белые наличники на фаса-
де здания, делая его плоским, монотонным, более
холодным по окраске. Вечернее освещение выделя-
ет фасады зданий на фоне темного неба, нижняя
часть которых "разрушается” из-за неравномерно-
го размещения рекламы. При выходе на Сухарев-
скую площадь цвет в выявлении структуры улицы
не участвует, разрушая ее цельность. Цветовое ре-
шение при прямом солнце однообразно светлоох-
ристое; при рассеянном свете неба улица "сереет”.
На основании проведенного анализа можно
сделать следующие выводы: прямой солнечный
свет делает улицу довольно раздробленной, а окра-
ску весьма однообразной, без каких-либо доми-
нант; при свете неба прочитывается силуэт улицы,
ее цветовое решение, улица становится более вытя-
нутой, просматривается перспектива; искусствен-
ное вечернее освещение непродуманно и случайно.
6.4. Нормирование
и проектирование цвета
не только в интерьере, но и в экс-
терьере. Цвет рассматривается как
важный эстетический фактор форми-
рования архитектурной среды. Он спо-
собен обогатить архитектурную среду
в отношении как информативности,
так и эмоциональности и комфортно-
сти. Многочисленные задачи, решае-
мые с помощью цвета, должны рас-
сматриваться комплексно, так как на
формирование цветового окружения
влияет одновременно целый ряд вза-
имосвязанных факторов.
Специфика творчества архитекто-
ра требует свободного владения как
художественными, так и научно-тех-
ническими средствами. Таким обра-
зом, в архитектурном цветоведении
тесно переплетаются и специфически
трансформируются данные многих наук.
Задачи, решаемые с помощью цве-
та, можно разделить на три основных
группы: А, Б и В1.
Группа А — цвет обеспечивает
психофизиологический комфорт. Он
способствует созданию комфортных ус-
ловий функционирования организма
человека: обеспечению оптимальных
условий для осуществления определен-
ной зрительной работы и компенсации
неблагоприятных воздействий среды
(монотонность зрительной работы, вы-
сокие температуры в цехах металлур-
гических заводов, неблагоприятный
климат местности, неудовлетворитель-
ные санитарно-гигиенические условия
и др.).
Применение цвета в архитек-
туре последнее время становится более
активным, его стремятся использовать
Предложенное А. Устиновым [21] разделе-
ние функций цвета на указанные группы достаточ-
но условно.
Глава 6. Архитектурное цветоведение 267
Группа Б — цвет участвует в ор-
ганизации систем средств визуальной
коммуникации. Информативная роль
цвета используется при проектирова-
нии городской застройки, в производ-
ственных цехах, торговых залах уни-
версамов и т.д.
Группа В — цвет выступает как
важнейший фактор эмоционально-эс-
тетического воздействия.
Разумеется, роль цвета в создании
комфортных условий для зрительной
работы неотделима от информативной
функции и функции эмоционального
воздействия. Эмоционально-эстетиче-
ское влияние цвета в значительной
мере определяется логикой функци-
ональной организации цветового окру-
жения, гармонизацией цветовых соот-
ношений, увязкой цветового решения
с объемно-пространственной компози-
цией проектируемого объекта.
В ЗО-е г. возникла теория практического ис-
пользования цвета, названная теорией "фокусиру-
ющих цветов" и получившая быстрое распростра-
нение на предприятиях Америки и Европы. В осно-
ве этой теории лежит применение в интерьере яр-
ких насыщенных цветов, способных привлекать,
фокусировать внимание, что должно облегчать
ориентацию человека в окружающей среде и спо-
собствовать повышению его безопасности, работо-
способности и производительности труда. В соот-
ветствии с этой теорией цвет способствует более
четкому восприятию объемов, улучшает условия
видения, исключает монотонность.
В практике применения цвета отразились и
другие аспекты современной науки о цвете, прежде
всего результаты исследований физиологии зрения
в связи с общей психофизиологией нервной систе-
мы.
Другая теория научной организации цветово-
го окружения, получившая название теории "зеле-
ного цвета", впоследствии развились в современ-
ную концепцию "оптимальных цветов". Под руко-
водством проф. Е.Б. Рабкина была выявлена так
называемая группа "оптимальных" цветов,приме-
нение которых способствует улучшению условий
работы зрения (наименьшее утомление при высо-
кой зрительной работоспособности): желто-зеле-
ные, зеленовато-голубые, белые. Это объясняется
прежде всего тем, что орган зрения человека исто-
рически развивался в природных условиях под вли-
янием.природного цветового окружения, в котором
преобладают зеленые и голубоватые цвета.
Академик С.И. Вавилов говорил: "Следует за-
метить, что кривая видимости (т.е. чувствительно-
сти глаз) для дневного зрения почти совпадает со
средней кривой распределения солнечного света,
отражаемого и рассеиваемого зелеными растения-
ми. Это обстоятельство, конечно, весьма выгодно
для существа, живущего среди растений и в значи-
тельной мере питающегося ими. Перед нами при-
мер удачного приспособления глаза к реальным ус-
ловиям жизни на земле и доказательство действи-
тельного родства глаза и солнца" (максимум чувст-
вительности глаза падает на желто-зеленый цвет).
Практика проектирования цветово-
го решения интерьеров различного
функционального назначения, выпол-
ненных в соответствии с теорией "оп-
тимальных цветов", показывает, что
при этом действительно создаются оп-
тимальные условия, особенно в случа-
ях напряженной зрительной работы.
Но в то же время, если цветовая гам-
ма ограничена применением неболь-
шой группы "оптимальных" цветов, то
создается однообразная скучная моно-
тонная обстановка, которая отрица-
тельно влияет на человека. Становится
очевидной ограниченность теорий и
"фокусирующих", и "оптимальных"
цветов, которые не могли дать ответ
на весь комплекс функциональных,
эргономических и эстетических задач,
решаемых с помощью цвета.
Современный подход к выбору цветов начал
зарождаться и формулироваться несколько позже,
когда начали появляться различные разработки и
рекомендации по цветовой отделке. В 1962 г. поя-
вились первые материалы по нормированию цвета
— "Указания СН 181 —61", которые предусматри-
вали рекомендации по рациональной окраске и
подбору цветов облицовочных материалов стен,
потолков, ферм, балок, технологического оборудо-
вания в целях улучшения условий труда в произ-
водственных помещениях. В СН 181—61 впервые
ставилась комплексная проблема учета особенно-
стей светового климата, назначения помещений,
характера зрительной работы и др.
В 1972 г. были введены в действие перерабо-
танные "Указания по проектированию цветовой
отделки интерьеров производственных зданий про-
мышленных предприятий" (СН 181—70) \ Цвето-
вая отделка интерьера в соответствии с этим доку-
ментом должна проектироваться на основе общего
1—
В помощь проектировщику выпущены также
руководства по цветовой отделке интерьеров жи-
лых, лечебных и других общественных и производ-
ственных зданий.
268 Часть П. Архитектурная светология
архитектурно-композиционного замысла с учетом
психофизиологического воздействия цвета и спо-
собствовать повышению производительности тру-
да, снижению утомляемости, улучшению гигиени-
ческих условий труда, эстетизации промышлен-
ных интерьеров.
Выбор цветового решения опреде-
ляется в результате анализа следую-
щих двух основных факторов: особен-
ностей среды и характера деятельности
человека, которые зависят от техно-
логического процесса, условий зри-
тельной работы, освещения (естествен-
ное, искусственное, совмещенное),
климата и др., а также от архитек-
турных особенностей объекта — фор-
мы, размеров, пропорций, конструк-
тивного решения, инженерных комму-
никаций и т.д. Оценку каждого фак-
тора и принятие решения необходимо
согласовывать с данными психофизио-
логических воздействий цветов и их
сочетаний.
Методика разработки светоцвето-
вого решения проектируемого объекта
состоит в последовательном выполне-
нии ряда задач — выбора цветовой
гаммы, разработки цветовой схемы с
учетом освещения, определения харак-
тера функциональной окраски и сис-
тем визуальной коммуникации, прове-
дения необходимых расчетов и т.д.
Методику проектирования целесо-
образно разделить на три этапа, ко-
торые являются общими при проекти-
ровании объектов разного назначения:
интерьеров жилых, общественных и
производственных зданий, архитектур-
ных сооружений, городской застройки
и др. Но в пределах каждого этапа
объем работ будет зависеть от специ-
фики проектируемого объекта.
1 этап. Комплексный анализ осо-
бенностей проектируемого объекта, оп-
ределяющих выбор основных характе-
ристик светоцветового решения:
назначение объекта, его социаль-
ная значимость; характер деятельности
в нем человека;
особенности объемно-пространст-
венной структуры объекта;
наличие отделочных материалов и
средств освещения;
характер зрительных работ (слож-
ность, точность, периодичность, работа
с цветными и ахроматическими пред-
метами) ;
условия освещения (световой кли-
мат района строительства, ориентация
световых проемов и фасадов проекти-
руемого объекта по сторонам горизон-
та, естественное, искусственное, со-
вмещенное освещение);
регламентируемые параметры в со-
ответствии со СНиП по естественному
и искусственному освещению и нор-
мативными материалами по цветовой
отделке;
требования техники безопасности,
визуальная коммуникация, цветовая
сигнализация;
санитарно-гигиенические условия;
внешнее окружение (природные
условия, ландшафт характер застрой-
ки).
психофизиологические особенности
людей, для которых предназначен про-
ектируемый объект (возраст, пол, про-
фессия, цветовые ассоциации и пред-
почтения и т.д.).
В результате комплексного анали-
за на первом этапе на основе изучения
аналогов формируются требования к
светоцветовой среде, выявляются до-
минирующие факторы, определяющие
выбор принципиального варианта цве-
товой гаммы, приемов освещения и ос-
ветительной установки.
II этап. Разработка поисковых ва-
риантов форэскизов на базе выбран-
ного диапазона светоцветовых харак-
теристик для естественного и искусст-
венного освещения:
цветовой тон, насыщенность, ко-
эффициент отражения, количество
цвета, цветовой контраст, цветовая
гамма и цветовая гармония, фактура
и текстура (выбираются для основных
поверхностей; например, в интерьере
для стен, потолка, пола, мебели, обо-
рудования с помощью атласов цветов,
Глава 6. Архитектурное цветоведение 269
гармонизаторов цвета, альбомов коле-
ров) ; цветовые характеристики воз-
можных вариантов акцентных цветов;
цветовые характеристики исполь-
зуемых искусственных источников све-
та и осветительных приборов (цвет-
ность излучения, цветопередача ламп,
цвет рассеивателя, отражателя, све-
тильника) ;
система освещения, приемы осве-
щения, типы источников света и ос-
ветительных приборов, параметры ос-
ветительной установки (направление
световых потоков, размещение све-
тильников и т.д.).
III этап. Разработка эскиза свето-
цветового решения и пояснительной
записки;
расчеты по архитектурному цвето-
ведению (цветопередача, цветовой
контраст, чистота и т.д.);
проверка проектируемого цветово-
го решения в выбранных условиях ос-
вещения (расчетно-графическим спосо-
бом либо моделированием в лабора-
торных установках) и цветовая кор-
ректировка выбранного форэскиза в
зависимости от освещения, выбор оп-
тимального варианта и его детальная
разработка (перспектива, развертка и
ДР*);
составление пояснительной запи-
ски: изложение требований к свето-
цветовой среде; обоснование выбран-
ных характеристик; расчеты; эскизы
(дневные и вечерние образцы); табли-
ца колеров с цветовыми параметрами.
Анализируя факторы, относя
щеся
и
к I этапу, нередко затруднительно ска-
зать, который из них важнее, хотя в
каждом конкретном случае одна груп-
па может выходить на первый план,
а другие — занимать второстепенное
или подчиненное положение. Важно
также иметь в виду, что все эти фак-
торы тесно связаны между собой и вза-
имно зависят друг от друга. Таким об-
разом, мы неизбежно оказываемся вы-
нужденными решать целый ряд самых
различных, нередко противоречивых
задач. И только комплексный подход
к рассмотрению всех проблем обеспе-
чивает эффективное использование
цвета. В результате оптимальное све-
тоцветовое ре
ение возможно только
и
на основе учета разнообразных требо-
ваний (нередко противоречащих друг
другу).
Например, если с помощью цветового реше-
ния поста управления производственными процес-
сами мы должны в первую очередь обеспечить фун-
кцию организации информации, то в металлурги-
ческом цехе первостепенную роль приобретают
вопросы оптимизации условий работы, где может
оказаться главенствующим другой фактор — теп-
ловая радиация от раскаленных или расплавлен-
ных металлов в горячих цехах, шум и вибрация при
ра
те
на некоторых агрегатах и др.
В литературе приводится немало данных, до-
казывающих связь цветового зрения с другими ор-
ганами чувств, влияние цвета на работоспособ-
ность и утомляемость. Для проектировщика может
быть небезынтересна связь восприятия цвета с тем-
пературой, влажностью воздуха или восприятием
звука. Не случайно использование ’’холодных" цве-
тов, ассоциирующихся у большинства людей с хо-
лодом, позволяет частично компенсировать влия-
ние повышенной температуры в помещении. Ком-
пенсация влияния пониженной температуры или
холодного климата местности достигается соответ-
ственно с помощью применения "теплых" тонов.
Конечно, эффект "температурного" воздействия
невелик, но, по некоторым данным, ощущение
температуры в помещениях с "холодной" гаммой на
2—3° ниже, чем с "теплой".
Как указывалось выше (этап I),
на выбор цвета прежде всего оказы-
вает влияние характер зрительной ра-
боты по сложности, точности, наличию
работы с цветными и ахроматическими
объектами. Классификация зритель-
ных задач и рекомендуемые цветовые
характеристики приведены в табл. 6.6.
В цветовой композиции некоторых
интерьеров следует рассматривать си-
стему зрительной информации, вклю-
чающую в себя функциональную, пре-
дупреждающую окраску, знаки без-
опасности, цветную сигнализацию,
произведения монументально-декора-
тивного искусства. Предупреждающая
окраска опасных в отношении травма-
тизма и несчастных случаев мест и
элементов оборудования, опознава-
тельная окраска коммуникаций и раз-
270 Часть 11. Архитектурная светология
Таблица 6.6. Цветовые параметры в
зависимости от характеристики работ в
помещении
Характеристика Цветовая
помещений гамма
По категориям
работ:
легкие
средней тяжести
тяжелые
По степени точности
работ:
высокой точности
средней и малой
точности
грубые
По условиям осве-
щения:
при естественном
освещении:
севернее 45°
с.ш.
при ориента-
ции свето-
проемов:
на север
и восток
на юг и
запад
южнее
45° с.ш.,
при лю-
бой
ориента-
ции све-
топрое-
мов
Любая
Теплая
Любая
э»
м
Теплая
Любая
Допускае-
мый цвето-
вой конт-
раст’ меж-
ду основ-
ными по-
верхностя-
ми ин-
терьера
Любой
Средний
Малый
Любой
Средний
я
терьеров ряда крупнейших промыш-
ленных объектов (Камского автомо-
бильного завода, Чебоксарского завода
промышленных тракторов и др.) и на-
учные исследования, проведенные в
связи с разработкой ряда стандартов
на функциональную окраску (в том
числе общественных зданий — библи-
отек, спортивных залов), свидетельст-
вуют о том, что правильный выбор
приемов и методов осуществления сиг-
нально-предупреждающей и опознава-
тельной окраски позволяет успешно
решать и художественные задачи, свя-
занные с эстетиза цией ок ружающей
среды.
Выразительными архитектурными
акцентами, способными создать в ин-
терьере ритм и тем самым организо-
вать внутреннее пространство и выя-
вить его характер, могут явиться эле-
менты монументально-декоративного
искусства, особенно если в их компо-
зиционном решении активно исполь-
зован цвет. С помощью использования
цвета можно зрительно изменять раз-
меры архитектурных объемов, напри-
мер применяя в отделке торцевых стен
так называемые отступающие цвета,
т.е. зеленые, зеленовато-голубые и го-
лубые цвета малой насыщенности или
белый цвет, а также зрительно уве-
личить глубину пространства. Повы-
ение яркости освещения этой стены,
н
при фонарях верх- п Малый
него света (за
исключением ше-
дов)
без естественного Теплая Средний
света
Примечание. Таблица из ‘'Указаний"
СН 181— 70. — М., 1972.
ные виды цветовой сигнализации в
производственных помещениях выпол-
няются в соответствии с действующи-
ми стандартами. Наличие стандартов,
однако, не исключает необходимости
творческого подхода к выбору цвета
помещения. Опыт проектирования ин-
устройство в ней искусственно подсве-
чиваемых витражей могут создавать
иллюзию раскрытия внутреннего про-
странства наружу. Получения замкну-
тых перспектив можно достигнуть пу-
тем приглушенного по сравнению с
прочими поверхностями помещений
искусственного освещения подобных
торцевых стен или использованием в
их отделке выступающих цветов —
желтых, оранжевых, красных и других
теплых цветов средней насыщенности.
Интересно решена композицион-
ная задача при переходе от внешней
среды к внутреннему пространству в
производственном корпусе фарфорово-
Глава 6. Архитектурное цветоведение 271
Рис. 6.16. Фарфоровый за-
вод г. Зельба. Схематиче-
ский разрез главного про-
изводственного корпуса
1 — входной вестибюль; 2 —
оптический шлюз; 3 — зим-
ний сад; 4 — производствен-
ные помещения
го завода в г. Зельба, ФРГ (архит.
В. Гропиус). В основной объем этого
здания попадают через предельно су-
женный и сравнительно слабо осве-
щенный проход, имеющий насыщен-
ную цветовую отделку. При входе в
производственные помещения из тако-
го специально созданного по компози-
ционным соображениям "оптического
шлюза" устроен небольшой зимний сад
со световым фонарем, возвышающимся
над кровлей (рис. 6.16). Благодаря
этому человек, попадая в основной
объем здания, вследствие световой и
цветовой адаптации и по контрасту
воспринимает его пространство более
светлым, глубоким и выразительным.
В этом случае композиция построена
по принципу чередования объемов,
при котором происходит внезапное
раскрытие основного крупного про-
странства, чем достигается большой
художественный эффект.
При выборе цветов, необходимых
для достижения желаемого эффекта,
полезно воспользоваться табл. 6.7—
6.9. В основе эмоционального действия
цветов лежат две главные причины:
непосредственное психофизиологиче-
ское действие цвета как реакция зре-
ния на излучения определенных длин
волн и те ассоциации, которые наи-
более часто связываются с данным
цветом. Приведенные данные, которые
следует рассматривать как ориентиро-
вочные, могут меняться с изменением
насыщенности и яркости цвета, осве-
щения и условий наблюдений. Для
нас, например, естественно, что свет-
лые тона применяются, как правило,
в верхней зоне помещения. В
табл. 6.10 показано, как окраска в по-
мещении может воздействовать на че-
ловека в зависимости от расположения
окрашенной поверхности.
В реальной жизни почти никогда
не приходится иметь дело с каким-ли-
бо отдельным цветом — цвета всегда
находятся в сочетаниях. Без цветового
(по цветности или яркости) контраста
между поверхностями невозможно вос-
приятие ни объема, ни пространства.
Возможны следующие варианты цве-
товых сочетаний: в сочетании цветов
есть доминирующий (т.е. преобладаю-
щий по площади, насыщенности или
яркости и т.п.). В этом случае воз-
можны ассоциации, указанные в
табл. 6.9; в сочетании могут быть два
и более равнозначных и противопо-
ложных по характеристикам цвета.
Таблица 6.7. Цвета последовательных
образов
Цвет адап-
тации
Длина
волны
X, нм
Последовательный
образ
цветовой тон
длина
волны
X, нм
Желтою ран- 589
жевый
Голубой 493
Синий 453
Зел ено-го- 495
лубой
Пурпурный 540
Синий 460
Красный 630
Оранжево- 586
желтый
Желто- 5 95
оранжевый
Желтовато- 555
зеленый
Примечание. Цвет последовательного обра-
за изменит восприятие цвета поверхности, на кото-
рую переводится взгляд после цветовой адаптации.
В этом случае помогут данные табл. 6.8.
272 Часть II. Архитектурная светология
Цвет адап-
тации
красный
Таблица 6.8. Влияние предварительной адаптации на восприятие цвета наблюдаемой поверхности
Цвет поверхности, на которую переводится взгляд
желтый зеленый синий фиолетовый белый
кажущийся цвет поверхности вследствие адаптации
Красный
Желтый
Зеленый
Синий
Фиолетовый
Грязно-крас-
ный
Пурпурный
Насыщенный
красный
Оранжевый
Зеленовато-
желтый
Серовато-
желтый
Оранжевый
Насыщенный
золотисто -
желтый
Насыщенный
лимонно-
желтый
Насыщенный
зеленый
Г олубовато-
зеленый
Серовато-
зеленый
Желтовато-
зеленый
Голубой
Насыщенный
синий
Фиолетовый
Серовато-
синий
Г олубовато-
синий
Синий
Насыщенный
синевато-
фиолетовый
Пурпурный
*3
Серовато-
фиолетовый
Изумрудно-
зеленый
Фиолетовый
Пурпурно-
красный
Оранжевый
Зеленовато-
желтый
Цвета
Таблица 6.9. Характер вероятных ассоциаций, возникающих при цветовом восприятии
Ассоциации
теплые холодные легкие тяжелые отступаю- щие высту- пающие возбуж- дающие успокаи- вающие
Хроматические:
красный
оранжевый
желтый
желто-
зеленый
зеленый
зелено-
голубой
голубой
синий
фиолетовый
пурпурный
Ахроматичес-
кие:
белый
светло-се-
рый
темно-се-
рый
черный
При восприятии такого сочетания мо-
гут возникнуть и противоположные ас-
социации.
Выбирая цветовые сочетания ин-
терьера, надо иметь в виду, что чаще
всего цвет стен служит фоном для
предметов, заполняющих помещение,
и поэтому он должен "отступать". От-
носительная цветовая нейтральность
фона подчеркивает композиционную
значимость предметов обстановки, хо-
тя бывает, что стены — не только
фон, но и цветовой акцент, концент-
рирующий внимание в нужном месте
Глава 6. Архитектурное цветоведение 273
Таблица 6.10. Вероятные цветовые ассоциации в зависимости от расположения
окрашенной поверхности
Цвет
Расположение окрашенной поверхности
вверху сбоку внизу
Оранжевый
Коричневый
Голубой
Желтый
О берега ет, концентрирует
внимание
Прикрывает, тяжелит
Создает впечатление
легкости, неба
Облегчает, веселит
Согревает
Производит впечатление
вещественности
Охлаждает, отдаляет
Возбуждает
Обжигает
Вселяет уверенность
Создает ощущение
чистоты
Приподнимает
или указывающий направление в про-
странстве.
Созданию композиционного един-
стра светоцветовой среды внутреннего
пространства смежных помещений
способствует применение близких по
цвету материалов для отделки элемен-
тов, общих для большинства помеще-
ний (пола, потолка, однотипных сто-
лярных изделий), и отделочных мате-
риалов с одномасштабным и одноха-
рактерным рисунком.
Выразительность цветовой компо-
зиции может создаваться за счет ис-
пользования гармоничных цветовых
сочетаний, фактурных и многоцветных
материалов с учетом особенностей вос-
приятия фактуры и элементов рисун-
ка, доминирующего цвета, источников
освещения с учетом их цветопередачи.
Свет, как было показано выше, оп-
ределяет восприятие цвета, но если
свет воздействует на среду, то и среда
влияет на освещение. В этом заклю-
чается взаимосвязь света и цвета,
вследствие чего цвет и форма окра-
шенного объекта могут изменяться до
неузнаваемости.
Например, одна из стен дворцового парадного
зала, окрашенных в красивый цвет, именуемый ан-
глийским красным, настолько отличалась от дру-
гих, что возникло подозрение об ошибке, допущен-
ной при окраске. Однако причина искажения за-
ключалась в падении на эту стену солнечных лу-
чей, отраженных от зеленых крон деревьев,
растущих перед окнами. Другой пример: в поме-
щении, где использовались люминесцентные лам-
пы белого света, женщины жаловались на плохой
цвет лица. Оказалось, что стена в помещении была
выкрашена в ярко-зеленый цвет. Таким образом,
пространство этой комнаты было освещено не толь-
ко светом ламп, но и в значительной степени его от-
ражением от зеленой поверхности, поглощавшей
красное и голубое и отражавшей в основном зеле-
ное. Конечно, в отраженном зеленоватом свете
женские лица не могли выглядеть привлекатель-
ными.
Поэтому проектирование светоцве-
тового решения объекта следует рас-
сматривать как единую задачу, вклю-
чающую выбор цветов окружения и
цветности и цветопередачи ламп.
Обычно архитектор разрабатывает в
эскизе цветовое решение при естест-
венном освещении. Реальная светоцве-
товая среда в значительной степени
определяется распределением энергии
излучения естественных и искусствен-
ных источников света. Определение
спектрального состава естественного
света в реальных условиях представ-
ляет определенную сложность, по-
скольку он изменяется в широких пре-
делах в зависимости от светоклимати-
ческих условий, времени суток, облач-
ности и др.
Солнцезащитные устройства из-за
селективного светопропускания также
могут изменять цветовые и спектраль-
ные характеристики естественного све-
та. На рис. 6.17 представлены кривые
спектральных коэффициентов свето-
пропускания 7“^ , из которые показы-
вают, что многие типы солнцезащит-
ных устройств искажают свет, прони-
кающий в комнату. В то же время,
274 Часть IL Архитектурная светология
0,9
0,6
0,4
0,2
О
400 450 500 550 600 650
Рис. 6.17. Спектральное
пропускание солнцезащит-
ных материалов
таллизированная пленка
“Fassalar"; 3 — теплопоглоща-
ющее стекло ’’Autisun"
I — металлизированная
пленка ПЭТФ-ОА; 2 — ме-
например, используя пленки /, 2,
можно при невысоких уровнях осве-
щенности "утеплить" освещение, сде-
лав его более комфортным. Однако
при проектировании естественного ос-
вещения помещений с различными ви-
дами солнцезащиты необходимо учи-
тывать тип зрительной работы, связан-
ной с цветоразличением.
Аналогичным образом светотехни-
ческие материалы, из которых выпол-
нены отражатели, рассеиватели, аба-
журы светильников, решетки (аноди-
рованные золотистые, серебряные и
др.), перекрывающие световой поток
при искусственном освещении, точно
так же могут оказывать заметное вли-
яние на цветность излучения. Это мо-
гут быть как материалы, пропускаю-
щие свет — молочное стекло, цветные
стекла, пластмассы, ткани, светорассе-
ивающие пленки, так и отражающие
его — металлические поверхности,
эмали, лакокрасочные покрытия.
При разработке цветового решения
встает задача рационального выбора
источников искусственного света. К
цветовым характеристикам источников
света предъявляются эргономические
требования — обеспечение благопри-
ятных условий зрительной работы и
положительного психоэмоционального
воздействия на человека. Одним из
критериев оценки целесообразности
обеспечения требований гигиеническо-
го и психоэстетического характера с
помощью различных источников света
является экономический
рактор.
При
этом экономичность определяется не
только световой отдачей ламп и сто-
имостью осветительной установки, но
и работоспособностью и степенью
утомляемости работающих. Выбор
ламп производится по табл. 6.11.
Удачное взаимодействие света и цвета приво-
дит к ощущению комфортности окружающей сре-
ды. Это явление известно как эффект Крюйтгоф-
фа — явление восприятия, обусловливающее зону
комфортных сочетаний уровней освещенности и
цветности излучений. Дискомфортны условия,
при которых в осветительных установках применя-
ются либо лампы ’'холодного’’ света, создающие
низкие значения освещенности, что вызывает не-
приятное ощущение "сумеречности, пасмурно-
сти", либо лампы "теплого” света, используемые в
помещениях с очень высоким уровнем освещенно-
сти, что приводит к ощущению неестественной
оживленности и болезненного возбуждения.
Голландский ученый А. Крюйтгофф построил
графики, характеризующие зону благоприятных
сочетаний уровней освещенности — от 0,5 до
50000 лк — и цветовой температуры — от 1800 до
10000 К (рис. 6.18). На основании его исследова-
ний, имеющих принципиальное значение для ре-
шения практических задач, можно сделать следу-
ющие выводы: если в двух одинаковых помещени-
ях имеются одинаковые уровни освещенности, на-
пример 200 лк, и в одном из них освещение
производится лампами накаливания (ГЦвв
- 2854 К), а в другом — люминесцентными лампа-
ми дневного света (Тцв “ 6500 К), то в последнем не
может быть создано ощущение комфортного осве-
щения. Из графика видно, что нижний дискомфор-
тный уровень освещенности для ламп накаливания
не превышает
лк, в то время как для люминес-
центных ламп ЛБ (ТцВ “ 3500 К) и ЛЕ (Тцв-
* 4000 К) он составляет 200 лк, а для ламп ЛДЦ
(ТЦв “ 6000 К) и ЛД (ТцВ " 6500 К) повышается до
500 лк.
Между цветностью излучения и уровнем осве-
щенности существует следующая взаимосвязь:
цветность
красноватая теплая
тепло-белая
холодно-белая
уровень
освещенности, лк
относительно низкий
(до 150)
средний (500—1000)
высокий (более
1000)
Таблица 6.11. Рекомендуемые цветовые характеристики искусственных источи и ко в для освещения интерьеров в зависимости от характера
зрительной работы
Характеристика зрительной
работы
Контроль цвета с очень высокими
требованиями к цветоразличению
(контроль готовой продукции на
швейных фабриках, на текстиль-
ных фабриках, сортировка кожи,
изготовление красок, подбор кра-
сок для цветной печати кабинеты
врачей и т.п.)
Сопоставление цветов с высокими
требованиями к цветоразличению
(контроль сырья на заводах,
ткицие фабрики, раскрой и по-
шив на швейных фабриках, ок-
раска машин, выставочные залы,
специализированные магазины
Различение цветовых объектов
без контроля и сопоставления
(сборка радиоаппаратуры,
прядение, намотка проводов,
переплетные цехи, столовые и
Работа с ахроматическими
объектами (механическая
обработка металлов и пласт-
масс, сборка машин и инст-
рументов и т.п.)
Общее восприятие интерьера
(фойе, вестибюли, залы театров
и кинотеатров и т.п.)
Уровень ос-
вещенности
в системе об-
щего освеще-
ния £, лк
300
300
и
и
более
более
Минимальный общий индекс
цветопередачи источников све-
та для зданий Ra
Диапазон температуры
источников света Т, . К,
для зданий
Рекомендуемые типы источников
света для зданий
производст-
венных
обществен-
ных
производст-
венных
обществен-
ных
производст
венных
общественных
90
90
85
5000—6500
4000-6500
5000—6500
4000-6500
300 и более 50 55 35000-6500 3500- 6000
От 150 до 300 50 55 3000—4500 3000-4500
Менее 150 45 55 2700- 35 00 2700-3500
500 и более 50 55 3500-6500 3500-6500
От 300 до 500 40 55 3500-6500 3500-6000
От 150 до 300 30 55 3000-4500 3000-4500
Менее 150 25 45 2100—3500 2700-3500
150 и более 55 55 2700-4000 2700-4000
ЛДЦ, ЛДЦ УФ,
ЛХЕ
ЛДЦ, ЛДЦ УФ,
ЛХЕ, ЛЕ, ДРИ
ЛБ, ДРИ, ЛХБ,
НЛВД+ДРИ
ЛБ, ЛХБ. ДРИ,
НЛВД+ДРИ
ЛБ,ЛН, КГ,
ДРИ, НЛВД+ДРИ,
ДРЛ
ЛБ, ЛХБ, ДРИ
НЛВД+ДРЛ
(ДРИ)
ЛБ, ЛХБ, ДРИ,
ДРЛ, НЛВД+ДРИ
ЛБ, ЛХБ, ДРЛ
ЛБ, ЛТБ, ЛН КГ, ЛБ, ЛТБЦ, ЛН
ДРИ, ДНаТ,
НЛВД+ДРИ (ДРЛ)
ЛБ, ЛЕ, ЛТБЦ,
ПН, ЛН+ЛДЦ
(ЛХБ)
ЛХЕ, ЛДЦ,
ЛДЦ УФ
ЛЕ, ЛДЦ, ЛДЦ
УФ, ЛХЕ
ЛБ, ЛХБ, ЛЕ
ЛБ, ЛХБ, ЛЕ
ЛБ, ЛН
ЛБ, ДРИ, ЛХБ,
ЛЕ
ЛБ, ДРИ, ЛХБ,
ЛЕ
ЛБ, ЛХБ, ЛЕ
ЛБ, ЛЕ, ЛТБЦ,
ЛН, ЛН+ЛДЦ
(ЛЕ, ЛХБ)
Примечание, При расположении здания в I или II поясе светового климата из диапазона цветовых температур выбираются преимущественно
значения, приближенные к нижней границе диапазона, а в V поясе — к верхней.
Глава 6. Архитектурное цветоведение
276 Часть IL Архитектурная светология
Рис. 6.18. Зависимость ощу-
щения комфорта от уров-
ня освещенности и цветно-
сти излучения источников
света по Крюйтгоффу (1)
и по Лебедковой (2)
Более поздние исследования оценки комфор-
тности освещения показали, что граница зоны ком-
ртности смещена в сторону более высоких цве-
товых температур (см. рис. 6Л 8, кривая 2), чем это
установил Крюйтгофф. По этой кривой нижний
уровень освещенности при применении ламп Л Б
снижается до 100 лк.
Результаты данных исследований нашли свое
отражение в действующем СНиПе по искусствен-
ному и естественному освещению [19]
(см. табл. 6.11).
Недооценка значения этих факторов может
исказить задуманный образ, изменить характер ко-
лористического решения композиции, разрушить
ее цветовое единство. Напротив, соответствие меж-
ду цветностью и интенсивностью освещения обес-
печивает правильное восприятие цветов, эмоцио-
нальность и целостность впечатления.
Рассмотрим на примерах задачи
проектировщика в процессе проекти-
рования светоцветового решения ин-
терьеров, в которых осуществляются
различные по характеру зрительные
работы.
Пример 1. Выставочный зал, где необходимо
сопоставление цветов с высокими требованиями к
цветоразличению. В помещении должны быть пре-
дусмотрены необходимый уровень освещенности
300 лк и источники искусственного света, обеспе-
чивающие вышеуказанные требования. Это могут
быть, например, люминесцентные лампы естест-
венной цветопередачи типа ЛЕЦ. Для отделки сле-
дует использовать только ахроматические или
близкие к ним цвета, поскольку в выставочном зале
могут демонстри{
ваться самые разные экспонаты,
в том числе живописные полотна, предметы при-
кладного характера и т.п., что не допускает приме-
нения для фона насыщенных хроматических цве-
тов. Поэтому гармоничность ком позиционно-про-
странственного цветового решения должна быть со-
здана только за счет яркостных соотношений.
Пример 2. Особый вид зрительной работы
связан с наблюдением за обликом интерьера и лю-
дей в местах их интенсивного общения (зрелищные
учреждения, залы заседаний и др.). При выборе
цветовой отделки и освещения основное требова-
ние по эстетизации среды определяется, в частно-
сти, гармоничностью цветовых сочетаний и пра-
вильным выбором цветности излучения источни-
ков освещения. Это могут быть люминесцентные
лампы типа ЛТБЦ, галогенные лампы накалива-
ния, смешанные источники (люминесцентные хо-
лодные лампы с лампами накаливания), зарубеж-
ные лампы "делюкс'’ и "Неодим". При подобном ис-
кусственном освещении сохраняется естественный
цвет кожи и лица человека, цвет привычных для
человека объектов (пищевые продукты, отделоч-
ные породы дерева) и все цветовое окружение.
В табл. 6.12 в качестве примера
даны рекомендуемые диапазоны цве-
товых характеристик интерьеров жи-
лых зданий. Градации цветового
контраста представлены в табл. 6.13.
При фиксации взгляда на каком-
либо объекте все остальные элементы
поля зрения воспринимаются как фон
данного объекта. Объектами восприя-
тия могут быть любые поверхности ин-
терьера; и сложная фактура цвета фа-
сада, рассматриваемая вблизи, и эле-
менты объемов зданий, вид на которые
раскрывается на некотором отдалении,
и, наконец, панорама колористической
композиции, воспринимаемой с даль-
них точек обзора. При поворотах го-
ловы, даже если туловище неподвиж-
но, зона обзора расширяется до 210°
в вертикальной плоскости и до 240° в
горизонтальной.
Мы выделим две зоны из каждой
точки в зависимости от расстояния на-
блюдения: зону ближнего и зону даль-
него обзора. Понятно, что восприятие
Глава 6. Архитектурное цветоведение 277
Таблица 6.12. Цветовое решение интерьеров жилых зданий массового строительства
Помещение Поверх-
ность
Цветовой тон (X, нм) при
различной ориентации
Допускаемые
север
восток—
запад
юг
количест-
во цвета
е. пор
коэффи-
циент отра-
жения р, %
цветовой
контраст
АЛ1
Комнаты
Кухня
Комнаты
Кухня
Комнаты
Кухня
Пол
Стены
Потолок
Пол
Стены
Потолок
Пол
Стены
Потолок
Пол
Стены
Потолок
Пол
Стены
Потолок
Пол
Стены
Потолок
Районы севернее 45° и южнее 6СР с.ш.
565-590 565—590 565-590 С1
575—600 520-600 490-540 Ml
Ахроматический —
520-605 520—605 520-605 С2
540-600 490-510 490-510 Ml
Ахроматический —
Районы южнее 45° с. ш.
500-600 500-600 500-600 С1
540-600 470-600 470-500 М2
Ахроматический —
500-600 500-600 500-600 С2
500-600 470-500 470-500 М2
Ахроматический —
Районы севернее 6СР с.ш.
565-590 565—590 565-590 М3
575—590 540-600 540-600 Ml
Ахроматический —
520—605 520-605 520-605 С2
560-590 550-600 500-600 Ml
Ахроматический —
20-40 С2
55-70
70-80 М2
20-40 Б2
70-80 М2
20-40 Б1
50-70
60-80 М3
20-40 Б2
50-70
70-80 М3
30-40 С2
60-75
70-80 М2
25-40 Б2
60-75
70-80 М2
цвета человеком может сильно менять-
ся в зависимости от того, какие цвета
в данный момент попадают в его поле
зрения. Совершенно очевидно, что чем
ближе наблюдатель находится к рас-
сматриваемому объекту, тем большую
часть сетчатки, в соответствии с за-
конами перспективы, закрывает изо-
бражение этой поверхности, а следо-
вательно , тем большую роль играют
цветовые характеристики именно этой
поверхности. Поэтому чрезвычайно
важно, чтобы задачи выбора цвета ре-
шались с учетом и ближайшего окру-
жения, и дальнего обзора — общего
плана. При этом можно выделить не-
сколько этапов восприятия.
Первый — когда вся композиция
застройки занимает все поле зрения
наблюдателя и воспринимается вместе
с природным окружением — фоном
(например, для микрорайона при рас-
стояниях наблюдений от 500 до
1500 м); второй — когда отдельные
сооружения воспринимаются в основ-
Таблица 6.13. Градации цветового
контраста
Цветовой
контраст’
Цветовой конт-
раст, пор.
Малый Ml
М2
М3
Средний С1
С2
СЗ
Большой Б1
Б2
БЗ
0-10
11-20
21-30
31-40
41-50
51-60
61-75
76-85
86 и более
ном на фоне застройки (на расстоя-
ниях от 200 до 500 м), третий — ког-
да отдельная деталь воспринимается
на фоне здания (до 200 м). Как из-
вестно, поле зрения человека имеет
вполне определенные границы. На
каждом этапе восприятия меняется
степень влияния окружающей среды,
т.е. озеленения, городской застройки,
небосвода и др. Здание выглядит, на-
пример, темным на фоне светлого неба
278 Часть II. Архитектурная светология
и ярко освещенным на темном фоне;
облик фасада внезапно меняется, когда
на выступающие части ложится снег;
красный тон кирпича воспринимается
зимой иначе, чем летом, когда крас-
ный цвет "усиливается" зеленью лис-
твы окружающих деревьев вследствие
одновременного цветового контраста.
Современный город — это огром-
ный комплекс сооружений различного
назначения. "Целенаправленно созда-
ваемая колористика города выделяет
цветовым единством его общественные
центры,-сообщает красочное своеобра-
зие жилым районам, промышленным
комплексам и способна зрительно при-
вести к гармоничному единству даже
разнохарактерную и несложившуюся
застройку". Эта совершенно справед-
ливая точка зрения, высказанная ар-
хит. А. Ефимовым, формулирует об-
щую цветовую концепцию архитекту-
ры города. Вопрос создания колористи-
ческой городской среды сводится к
управлению цветовым решением, цве-
товой тканью города, т.е. к выработке
стратегии и тактики формирования
цветовой среды.
Это особенно актуально для совре-
менных городов, где зачастую наблю-
даются крайности: либо монотонность,
ахроматичность, либо излишняя пест-
рота. Если монотонность застроек,
сходных по объемно-планировочному
решению, характерна для быстро рас-
тущих новых жилых районов многих
городов мира, то в ряде городов, на-
оборот, наблюдаются хаотичность, пе-
строта цвета. Беспорядочное распреде-
ление цвета высокой насыщенности и
в больших количествах, калейдоскоп
разрозненных цветовых пятен в про-
странстве, дезинформирующих наблю-
дателя, разрушающих представления о
реальной структуре, подобны загряз-
нению воздуха и свидетельствуют об
экологической "цветовой загрязненно-
сти", создают агрессивные "зрительные
поля”.
В Москве применение цвета в практике стро-
ительства. особенно жилищного, до последнего
времени носило случайный характер. Нередко ок-
рашивались отдельные детали дома или вводились
в застройку отдельные дома, решенные в цвете, но
колористическая идея, необходимая для создания
светоцветового гармоничного образа застройки,
как правило, отсутствовала. В ряде случаев такое
введение в существующую застройку нового или
реставрированного здания разрушало пространст-
венную и световую композицию ансамбля.
В последнее время цвет начали использовать
более широко как наиболее доступный в условиях
заводского домостроения способ придать отдель-
ным домам и комплексам зданий индивидуальный
облик. Для цветовой отделки стали смелее приме-
нять новые отделочные материалы — керамиче-
ские фасадные плитки, различные лакокрасочные
покрытия, цветной бетон, цветное стекло и др, В
практике строительства начал преобладать прин-
цип цветового акцентирования, который основан
на выделении как высотных домийант, так и мало-
этажных распластанных объемов.
Своеобразно цветовое решение жилого райо-
на Ясенево. На его периферии расположены высот-
ные дома с активным применением цвета фасадов:
белый сочетается с синим, красным, бирюзово-зе-
леным. Каждый дом имеет свой цвет и расположен
в пространстве таким образом, что завершает груп-
пу протяженных жилых зданий, выполненных в
цветовом тоне основного цвета меньшей насыщен-
ности и светлоты. Таким образом, за синим здани-
ем расположена жилая группа голубоватого цвета,
за красным — розоватого, за зеленым — светло-зе-
леного. Подобное решение интересно рассматри-
вать именно с позиций условий восприятия цвета.
По мере продвижения по трассам жилогорайона
раскрываются цветовые композиции, построенные
по законам гармонии: от контрастной цветовой гар-
монии к нюансной (активные цвета высотных зда-
ний на границе района — приглушенные цвета де-
вятиэтажных жилых домов в глубине застройки).
Чередование цветов (красный, синий, зеленый)
создает необходимую смену зрительных впечатле-
ний, особенно важных в изменяющихся условиях
освещения и окружения в различные времена года
(зима, лето, весна). В результате предварительного
эксперимента по выявлению влияния температуры
окружающей среды ( -10, +10, +25°С) и природного
окружения (снег, зеленая листва и др.) отмечено
достоверное влияние этих факторов на выбор цве-
тового решения жилой застройки Ясенева. Иссле-
дования в этом направлении следует продолжить.
Пример Ясенева убедительно показывает, что
при применении в цветовом решении "растяжки"
цвета по одной из его характеристик — цветовому
тону, насыщенности или светлоте — создается
наибольший эффект сохранения цельности градо-
строительного ансамбля, обеспечивается смена
цветовых впечатлений в зависимости от точки об-
Глава 6. Архитектурное цветоведение 279
зора, времени наблюдения, температурных и дру-
гих условий.
Интересна работа с цветом в масштабе жилого
района Тропарева. Вопросы использования цвета
решаются здесь и в градостроительном аспекте в
целом, и с позиций создания цветовых композиций
отдельных зданий с особым вниманием к их коло-
ристическому образу. Сочетания цветов основаны,
как правило, на излюбленном в русской архитекту-
ре светлотном контрасте, который превосходно
воспринимается в условиях светового климата
средней полосы. В итоге эта жилая застройка при-
обрела особую живописность, стала одной из инте-
реснейших среди новых районов города. Цветовые
решения в некоторых случаях основаны на контр-
астных сочетаниях в одном здании (белый цвет на
хроматическом фоне или насыщенный цвет на ах-
роматическом). В других случаях насыщенность
цвета нарастает по фасаду сверху вниз благодаря по-
степенному увеличению площади цветного пятна.
Интересны варианты зданий с цветовой ком-
позицией, в которой крупный масштаб цветовых
пятен, способствующий акцентированию здания в
градостроительном окружении, сочетается с масш-
табными членениями формы для восприятия на
близких расстояниях, что достигается тщательной
деталировкой, наличием пластических элементов,
цветофактурной поверхностью.
Случайным, на наш взгляд, можно назвать
цветовое решение улицы Большая Ордынка, тем не
менее оно позволило придать этому участку города
своеобразие: упорядоченность цвета зрительно
"выпрямляет" улицу. Что касается розовых и жел-
тых цветовых пятен в общем цветовом решении
улицы, то они не гармонируют с цветом крыш. По-
ложение, вероятно, можно исправить, окрасив, на-
пример, крыши в один объединяющий цвет. Так
как почти все дома на этой улице имеют биполяр-
ную окраску, то их архитектурные детали (пило-
ны, фронтоны, наличники) целесообразно окра-
шивать также в один цвет, например в белый или
близкий к белому. Индивидуальная окраска каж-
дого дома требует ненасыщенных цветовых сочета-
ний.
Цветовое решение фасадов зданий
является основной темой колоризации
окружающей среды. Не навязывая же-
стких рецептов цветового формообра-
зования, вполне допустимо привести
некоторые рекомендации:
необходимо учитывать ориентацию
фасадов зданий по сторонам горизонта
(см. этап I методики проектирования
светоцветового решения). Для фаса-
дов, ориентированных на юг, возмож-
но применение более насыщенных цве-
тов, чем для северных;
нужно помнить, что игра светотени
на рельефных текстурах выражается
наиболее полно на фасадах, выполнен-
ных в светлых тонах;
следует иметь в виду, что грубая
поверхность выглядит более темной,
нежели гладкая;
насыщенный цвет рекомендуется
применять при покраске сравнительно
малых поверхностей (например, деко-
ра);
цветовое решение здания должно
соответствовать его тектонике. Так,
архитектурно "тяжелый" цоколь реко-
мендуется подчеркнуть и более "тяже-
лым" цветом. Тонкий несущий каркас
требует "легкой" окраски.
Для создания выразительного ху-
дожественно-композиционного реше-
ния в темное время суток необходимо
особое внимание уделять выбору ис-
точников света и осветительных при-
боров. В настоящее время в установках
наружного архитектурного освещения
применяется относительно широкий
ассортимент отечественных источников
света: лампы накаливания различных
типов, в том числе галогенные, газо-
разрядные — ртутные типа ДРЛ,
ДРИ, натриевые, металлогалогенные и
ксеноновые.
При выборе источников света в ус-
тановках наружного архитектурного
освещения рекомендуется придержи-
ваться следующих положений:
для цветного освещения лучше ис-
пользовать источники света различно-
го спектрального состава с учетом цве-
та облицовочных материалов. Цветные
светофильтры в светильниках и про-
жекторах целесообразно
только при декоративном и
ном освещении;
при выборе
дует принимать
ное изменение
материала;
соответствующим подбором источ-
ников света можно создать цветовое
решение, принципиально отличное от
применять
празднич-
света сле-
источника
во внимание зритель-
цвета облицовочного
280 Часть IL Архитектурная светология
дневного. Для этого нужно выбирать
такие сочетания материала и источни-
ка, при которых цветовые изменения
максимальны;
заколонные пространства, ниши,
порталы, лоджии, смежные фасады и
т.п. допускается освещать источниками
света, отличными по цветности от ис-
точников для освещения основного фа-
сада, например, лампами ЛН при ос-
вещении фасада лампами ДРЛ;
при частичной реставрации цвет-
ных облицовочных материалов фасада
здания рекомендуется цвет новых ма-
териалов проверять визуально при тех
же источниках света, которые установ-
лены в осветительных приборах архи-
тектурного освещения;
разные лампы ДРИ могут сущест-
венно различаться по спектральному
составу излучения и, следовательно,
по цветности светового потока, поэто-
му необходимо проверять лампы,
предназначенные для освещения фаса-
да большой площади.
До сих пор мы рассматривали воп-
росы искусственного "белого” освеще-
ния, не затрагивая цветное. Пределы
использования цветного освещения оп-
ределяются особенностями восприятия
цветовой композиции, разрабатывае-
мой по законам цветовой гармонии.
Понятие о гармоничных цветовых со-
четаниях, достаточно изученное ху-
дожниками и архитекторами, тем не
менее представляет значительные
трудности при его колориметрической
формализации. Действительно, рецеп-
ты гармоничных цветовых сочетаний,
в основу которых, как правило, поло-
жено двухмерное представление цвета,
в значительной мере усложняют по-
иски закономерностей и затрудняют
формулирование каких-либо количест-
венных соотношений при гармониче-
ских цветовых сочетаниях. Исследова-
ния гармонических цветовых сочета-
ний, проведенные в МЭИ, позволили
установить ряд общих закономерно-
стей. К числу закономерностей, суще-
ственных для цветного декоративного
освещения архитектуры города, отно-
сят следующие:
гармоничное сочетание цветов за-
висит не только от цвета поверхности,
но и от угловых размеров и характера
границ между ними;
понятие гармоничного сочетания
может быть применено только для цве-
та как трехмерной величины. Поэтому
яркость цветов, составляющих гармо-
ничное сочетание, и яркостные контр-
асты играют существенную роль в
формировании цветовой гармонии;
наиболее распространенные цвето-
вые гармонии представляют собой
классические сочетания контрастных
цветов.
Все более актуальным в условиях
развития градостроительства становит-
ся использование газосветных цветных
установок. Это всевозможные светящи-
еся рекламные надписи и панно, вы-
вески, рисунки и фигуры, размещен-
ные на кры
ах зданий, на их фасадах
и
и специальных конструкциях. Для это-
го применяются лампы накаливания
как в прозрачных, так и в окрашенных
колбах, разноцветные газосветные
трубки. В зависимости от наполнения
и используемого люминофора можно
получить следующие цвета свечения
газосветных ламп: красный, красно-
оранжевый, желто-зеленый, малиново-
розовый, сиреневый, розовый, темно-
зеленый , светло-зеленый, бледно-си-
ний, голубой, бледно-желтый, белый,
бледно-розовый.
Эффектное зрелище представляют
собой освещенные цветным светом
фонтаны, причем эффект усиливается
динамикои освещения водяных струи.
Для этого используют осветительные
приборы или зеркальные лампы с
цветными светофильтрами.
Разнообразие в вечернюю картину
города вносит осве
ценная зелень пар-
и
ков и скверов, для чего в первую оче-
редь применяются лампы ДРЛ, при-
Глава 6. Архитектурное цветоведение 281
дающие зелени яркую окраску и све-
жесть.
Для декоративной подсветки по-
верхностей, нуждающихся в теплых
тонах, целесообразны осветительные
приборы с натриевыми лампами низ-
кого дав лени я, обладающими ярко-
оранжевой цветностью излучения.
Не менее важно остановиться на
учете светоклиматических условий при
выборе цветов. Как известно, для рай-
онов с более холодным климатом пред-
почтительнее в архитектуре использо-
вать теплую гамму цветов, а для юж-
ных — холодные оттенки, что связано
прежде всего с психофизическим воз-
действием цвета на человека и пред-
почтением цветов у северных и юж-
ных народов.
Наиболее наглядно можно рас-
смотреть этот вопрос на примере ис-
пользования цвета в архитектуре
Средней Азии, которая ассоциируется
зачастую с чем-то ярким, насыщен-
ным. Природа Средней Азии достаточ-
но монотонна, монохромна, под паля-
щим солнцем она порой кажется се-
ребристо-серой: почва, выгоревшая на
солнце, белесоватая зелень, покрытая
слоем пыли, бесцветное бледно-серо-
голубое небо. Характер освещения в
Средней Азии не позволяет четко вос-
принимать округлые формы: полутень,
как правило, сливается с собственной
тенью. Это прекрасно понимали ста-
рые народные мастера, стремясь заме-
нить округлые формы гранеными. Вос-
полняя то, чем обделила природа
Среднюю Азию, старые мастера умело
использовали яркие сочные краски в
среднеазиатской древней архитектуре.
Сегодняшняя среднеазиатская архи-
тектура во многих отношениях выгля-
дит беднее по сравнению с прошлой:
серость, однообразие современной за-
стройки невыгодно отличают ее от
древней архитектуры. Правда, спра-
ведливость требует отметить некото-
рые попытки более активного исполь-
зования полихромии в последние годы.
Полихромия — одна из характер-
нейших черт новой западной архитек-
туры. Активное использование цвета
во многих странах имеет свои тради-
ции. Достаточно вспомнить творчество
Ле Корбюзье, Андре Сива и других
а рхитекторов, понявших роль, кото-
рую может играть цвет в архитектуре.
В настоящее время в городах Фран-
ции, Германии, Италии и других стран
цвет используется в масштабе целых
районов. Колористическое решение от-
дельных домов и кварталов часто осу-
ществляется совместно архитекторами,
колористами, дизайнерами (рис.
XXIII, XXIY). Среди примеров вклю-
чения полихромии в современные ур-
банистические образования следует от-
метить кварталы Парижа (Дефанс,
рис. XXY), небольшие города Париж-
ского района (Сержи Понтуаз, Ля
Гранд Борн, Эври) и др. В большин-
стве случаев цвет играет формообра-
зующую роль, способствует созданию
архитектурного образа, раскрывающе-
го функцию сооружений. Во многих
случаях цвет панелей жилых домов
дополняется суперграфикой (рис.
XXYI), которая в данном случае не-
редко играет двойную роль — чисто
функциональную, помогая ориентиро-
ваться в сложной системе переходов и
галерей, и декоративную.
Архитекторам необходимо сформи-
ровать единую концепцию оптималь-
ной светоцветовой среды (будь то ин-
терьер, город или микрорайон) и вы-
работать модель светоцветовой среды
как результат анализа требований оп-
тимальной колористической и световой
среды. На основе такой модели с ис-
пользованием современной методики
проектирования архитектор должен со-
здавать проекты светоцветового реше-
ния отдельных архитектурных комп-
лексов с учетом всех вышеперечислен-
ных факторов и с ориентацией на кон-
кретные строительные и отделочные
материалы и осветительные средства.
Необходима целенаправленная разра-
282 Часть II. Архитектурная светология
Глава 6. Архитектурное цветоведение 283
Рис. XXV'. Жилой район
Дефанс в Париже. Ар-
хит. Э. Айо
Рис. XXVI. Геометриче-
ская суперграфика. Жи-
лой дом в Париже
тированное решение соответствовало
реализованному во избежание ошибок,
связанных с искажением авторского
замысла при переходе от проекта к
натуре, в особенности при воспроиз-
ведении задуманной цветовой компо-
зиции. Архитектору необходимо "ви-
деть” результат его деятельности, если
речь идет о восприятии цвета. Только
аналитическим и расчетным путем в
его практике обойтись, как правило,
невозможно, необходимо еще образное
мышление. Основой для решения мно-
гих задач архитектурного цветоведе-
ния может быть моделирование. С
этой целью в МАрхИ создана лабора-
тория, где есть экспериментальные ус-
тановки, позволяющие моделировать
различные условия зрительного восп-
риятия. Студенты собственноручно мо-
гут изготовлять простые по технике
исполнения макеты из белой и цвет-
ной бумаги, картона и другого легко-
обрабатываемого материала. Еще при
склеивании макета студенты исполь-
зуют различные светопрозрачные
(хроматические и ахроматические) ма-
териалы, необходимые для моделиро-
вания, а также лампы, различные по
размеру, мощности и цветности, кото-
рые искусно вводятся в макет.
Изготовленные макеты помещают
в различные установки в зависимости
от поставленной задачи: это демонст-
рационные кабины цветопередачи
(рис. 6.19), позволяющие моделиро-
вать различные условия разноспект-
рального освещения (в зависимости от
типов ламп, уровней яркости, направ-
ления световых потоков) и наблюде-
ния (в зависимости от цвета фона) и
производить оценку влияния освеще-
ния на восприятие цвета. Для моде-
лирования цветностей излучений раз-
личного спектрального состава служит
лабораторная установка, позволяющая
устанавливать яркостные соотношения
разноцветных стимулов, уравненных
по светлоте (рис. 6.20). Для демонст-
рации аддитивного смешения цветов
используется установка, показанная на
рис. 6.11. Проиллюстрировать возмож-
ности изменяющегося по цветности ес-
тественного света (прямого света сол-
284 Часть II. Архитектурная светология
МАКЕТ
Рис. 6.19. Кабина демонст-
рации цветопередачи
1 — крышка с люминесцент-
ными лампами; 2,3 — лам-
пы накаливания
редко необходимо проведение совмест-
ных объективных и субъективных ис-
следований на моделях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев С.С., Теплое Б.М., Шева-
рев П.А. Цветоведение для архитекторов. — М.;
Л.: ГОНТИ, 1938.
2. Бахарев Д.В. Оптическая теория естествен-
ногосветовогополя//Светотехника. 1990.10:1991.
4, 8; 1992. 2, 4.
3. Гигиенические критерии состояния окру-
жающей среды. Вып. 14. Ультрафиолетовое излу-
чение/Пер. с англ. Н.В. Оболенского. — Женева:
изд-во ВОЗ, 1984.
4. Гусев Н.М. Архитектурная светотехни-
ка.— М., 1949.
5. Гусев Н.М. Основы строительной физи-
ки. — М.: Стройиздат, 1975.
ЦВЕТНОЕ СТЕКЛО
Рис. 6.20. Схема установки
ГЛАЗ НАБЛЮДАТЕЛЯ для моделирования цветностей
световых стимулов
нца, света солнца на закате) и цвет-
ного освещения можно на установке,
схема которой показана на рис. 6.19.
Физико-геометрическое моделиро-
вание (с помощью форэскизов, графи-
ческого моделирования и др.) предус-
матривает объективные методы и сред-
ства решения экспериментальных ко-
лориметрических задач, а физико-
психологическое моделирование бази-
руется на методах субъективных зри-
тельных оценок и результатах прове-
дения экспериментальных исследова-
ний восприятия цвета на моделях. Не-
6. Гусев Н.М., Киреев Н.Н. Освещение про-
мышленных зданий. — М.: Стройиздат, 1968.
7. Гусев Н.М., Макаревич В.Г. Световая ар-
хитектура. — М.: Стройиздат, 1973.
8. Дашкевич Л.Л. Методы расчета инсоляции
при проектировании промышленных зданий. —
М., 1939.
9. Ефимов А.В. Колористика города. — М.:
Стройиздат, 1990.
10. Иванова Н.С., Мигалина И.В. Основы ар-
хитектурного цветоведения: Учеб, пособие для ву-
зов. — М., 1981.
11. Каменская Г.В., Петрова Л.И. и др. Мето-
дические рекомендации по проектированию на-
ружного архитектурного освещения зданий и соо-
ружений/ /ЦНИИЭП инженерного оборудова-
ния. — М., 1977.
Глава 6. Архитектурное цветоведение 285
12. Келер В., Лукхардт В. Свет в архитекту-
ре. — М., 1961.
13. Короев Ю.И., Федоров М.В. Архитекту-
ра и особенности зрительного восприятия. — М.,
1954.
14. Кравец В,И.
Колористическое
рмооб-
разование в архитектуре. — Харьков: Высшая
школа, 1987.
15. Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы све-
тотехники. — М.: Энергоиздат. Ч. I, 1979; ч. II,
1989.
16. Оболенский Н.В. Архитектура и солн-
це. — М.: Стройиздат, 1988.
17. Пономарева Е.С. Цвет в интерьере. —
Минск: Высшая школа, 1984.
18. Степанов Н.Н. Цвет в интерьере. — Киев:
Высшая школа, 1985.
19. Строительные нормы и правила.
СНиП П-4-79 "Естественное и искусственное осве-
щение" .
20. Указания по проектированию цветовой
отделки интерье!
в производственных зданий про-
мышленных предприятий. СН 181-70. — М.:
Стройиздат, 1972.
21. Устинов А. Цвет в производственной сре-
де. — М.: ВНИИТЭ, 1967.
22. Физиология сенсорных систем. Ч. I. Фи-
зиология зрения. — Л.: Наука, 1971.
23. Харкнесс Е., Мехта М. Регулирование
солнечной радиации в зданиях. — М.: Стройиздат,
1984.
24. Щепетков Н.И. Проектирование архи-
тектурного освещения города: Учеб, пособие для
вузов. — М., 1986.
Часть III
АРХИТЕКТУРНАЯ АКУСТИКА
Г л а в а 7. ЗВУКОВАЯ СРЕДА В ГОРОДАХ И ЗДАНИЯХ
Со всех сторон человека окружают
звуки. Слыша звук, человек может ис-
пытывать самые различные эмоции —
радость, страх, беспокойство. Звук со-
ставляет основу речи, т.е. он является
средством общения между людьми.
Музыка представляет собой сложный
комплекс звуков, вызывающий самые
разнообразные ощущения. И, наконец,
существует такая специфическая фор-
ма звука, как шум, который в послед-
ние десятилетия стал бедствием чело-
вечества. Шум вызывает раздражение,
затрудняет восприятие речи и музыки,
а в некоторых случаях является при-
чиной глухоты и различных болезней.
Таким образом, перед проектировщи-
ками стоят две противоположные за-
дачи: первая — создание условий для
наилучшего восприятия речи и музыки
и вторая — всемерное подавление шу-
ма.
Ведущая роль в решении этих за-
дач принадлежит архитекторам, кото-
рые должны иметь представление о
физических и физиологических харак-
теристиках звука и шума, закономер-
ностях их распространения на терри-
ториях и в помещениях, характери-
стиках источников шума, архитектур-
но-планировочных и конструктивных
способах усиления и подавления звука
и шума, а также об имеющихся по
этим вопросам нормативных докумен-
тах.
7.7. Основные понятия
С физической точки зрения
звук — это колебательное движение
в любой материальной, т.е. обладаю-
щей упругостью и инерционностью
среде.
Звуковой волной называют про-
цесс распространения колебательного
движения в среде.
Звуковые волны возникают в том
случае, когда в упругой среде имеется
колеблющееся тело или когда частицы
упругой среды (газообразной, жидкой
или твердой) приходят в колебатель-
ное движение вследствие воздействия
на них какой-либо возмущающей си-
лы. При этом энергия передается от
источника с помощью звуковых волн,
а частицы упругой среды совершают
только колебательные движения по от-
ношению к положению равновесия,
как это показано на рис. 7.1.
При распространении звуковой
волны следует различать два совер-
шенно разных явления: движение ча-
стиц среды в волне и перемещение са-
мой волны в среде. Обычно колеба-
тельные скорости частиц среды в не-
сколько тысяч раз меньше скорости
звука.
Фронтом звуковой волны называ-
ют поверхность, проходящую через ча-
стицы среды, совершающие колебания
в одной и той же фазе. Направление
распространения звука в каждой точке
фронта является нормалью к его по-
верхности. Различают три типа звуко-
вых волн, отличающихся друг от друга
формой фронта: плоские, имеющие
фронт в виде плоскости, нормальной
к направлению распространения, ша-
ровые с фронтом в виде сферы и ци-
линдрические, форма фронта которых
имеет вид боковой поверхности цилин-
дра. Звуковое поле обычно может быть
Глава 7. Звуковая среда в городах и зданиях 287
представлено как поле плоской волны,
если линейные размеры источника ве-
лики по сравнению с длиной излуча-
емой им волны или если рассматри-
ваемая зона звукового поля находится
на достаточно большом (по сравнению
с длиной волны) расстоянии от источ-
ника.
Упругие и инерционные силы су-
ществуют не только в системах с со-
средоточенными параметрами, но и в
сплошных средах. Эти силы обуслов-
лены соответственно упругим взаимо-
действием частиц среды и инерцион-
ными свойствами массы частиц. Упру-
гость и масса как бы распределены по
элементам среды, поэтому сплошные
среды называют системами с распре-
Рис. 7.1. Колебания час-
тиц упругой среды
деленными параметрами. В них также
возможны упругие колебания, состоя-
щие из ряда следующих друг за другом
сжатий и разрежений среды, причем
эти сжатия и разрежения распростра-
няются от источника возмущения с оп-
ределенной скоростью. Этот процесс
распространяющихся в среде механи-
ческих колебаний и называют звуком.
Звуковой процесс возникает, в ча-
стности, в среде окружающей систему,
при ее колебаниях (рис. 7.2). Возврат-
но-поступательное движение ножек
камертона приводит к появлению на
их поверхности периодических сжатий
Рис. 7.2. Возникновение зву-
ка при колебаниях калн‘{тто-
на
I — сжатие; 2 — разрежение
288 Часть III. Архитектурная акустика
и разрежений среды, распространяю-
щихся в окружающем пространстве и
воспринимаемых как звук.
Возбудителями звука могут быть
не только механические колебатель-
ные системы с сосредоточенными па-
раметрами, но также вихревые очаги
и трущиеся поверхности. Звуковые
волны, распространяющиеся в воздухе,
называют воздушным звуком, а коле-
бания звуковых частот, распространя-
ющиеся в достаточно протяженных
твердых телах, — структурным зву-
ком.
В твердых телах конечных разме-
ров (пластины, стержни) звуковой
процесс проявляется в форме звуковой
вибрации. Упругие свойства газообраз-
ных и жидких сред в полной мере ха-
рактеризуются одной упругой постоян-
ной — коэффициентом сжимаемо-
сти или обратной ему величиной —
модулем упругости, В этих средах мо-
жет возникнуть лишь один вид зву-
ковых колебаний — волны сжатия
или продольные, в которых направле-
ние колебаний частиц среды совпадает
с направлением распространения коле-
баний.
Однородные изотропные твердые
среды характеризуются двумя упруги-
ми постоянными: модулем упругости
(Юнга) и модулем сдвига.
Под влиянием второй упругой по-
стоянной в безграничных твердых сре-
дах возможно появление, помимо де-
формаций сжатия, деформаций сдвига
и образование двух видов волн — про-
дольных и поперечных. При возник-
новении поперечных волн колебания
происходят в направлении, перпенди-
кулярном направлению распростране-
ния волн.
Распространение поперечных волн
приобретает особое значение при про-
хождении звука по стержням и пла-
стинам, в которых они являются ко-
лебаниями изгиба. Эти колебания пе-
реносят основную долю энергии, рас-
пространяющуюся, в частности, по ог-
раждающим конструкциям зданий.
Таким образом, любое нарушение
стационарного состояния сплошной
твердой, жидкой или газообразной сре-
ды в какой-либо точке пространства
приводит к появлению возмущений
(волн), распространяющихся от этой
точки. Область пространства, в кото-
рой наблюдаются эти волны, называ-
ется звуковым полем. Физическое со-
стояние среды в звуковом поле или,
точнее, изменение этого состояния,
обусловленное наличием волн, харак-
теризуется обычно звуковым давлени-
ем р — разностью между мгновенным
значением полного давления и сред-
ним давлением, которое наблюдается
в среде при отсутствии звукового поля
(единица измерения — Н/м2). В фазе
сжатия звуковое давление положи-
цательно.
Звуковые волны, возникшие в сре-
де, распространяются от точки возник-
новения (источника звука), и требу-
ется определенное время, чтобы звук
из одной точки достиг другой. Скоро-
сть распространения звука зависит от
характера среды и вида распространя-
ющейся в ней звуковой волны. Так,
скорость звука в воздухе при темпе-
ратуре 20°С составляет 340 м/с. Ско-
рость звука с не следует смешивать с
колебательной скоростью частиц среды
v — знакопеременной величиной, за-
висящей как от частоты, так и от зву-
кового давления.
Длиной звуковой волны / называ-
ют расстояние, измеренное вдоль рас-
пространения звуковой волны между
двумя ближайшими точками звукового
поля, в которых фаза колебания час-
тиц среды одинакова (измеряется в
метрах).
В изотропных средах длина волны
связана с частотой / и скоростью звука
с простой зависимостью
/I = c/f. (7.1)
Глава 7. Звуковая среда в городах и зданиях 289
Рис. 7.3. Зависи-
мость длины звуко-
вых волн от часто-
ты звука при рас-
пространении их в
воздухе
ДЛИНА ВОЛНЫ, М
20 10 5 2 1 0,5 0,1 0,05
|‘ ' -------------------,1^,1^
10 20 50 100 200 500 1000 5000 10000
ЧАСТОТА, Гц
Зависимость длин волн от частоты
показана на рис. 7.3.
При распространении звуковых
волн распространяется и звуковая
энергия.
Наиболее просты плоские звуковые
волны, распространяющиеся от источ-
ника только в одном направлении, при
этом волновые фронты параллельны
друг другу. Такие волны могут рас-
пространяться в длинных трубах, име-
ющих отражающие звук внутренние
поверхности. В этом случае звуковая
энергия распространяется вдоль трубы
практически без затухания.
Любой источник звука может ха-
рактеризоваться звуковой мощностью
Р — количеством звуковой энергии в
ваттах, излучаемой в единицу време-
ни. Звуковая мощность является ос-
новным параметром, характеризую-
щим источник звука или шума.
В качестве основного параметра
звукового поля используется звуковая
энергия, содержащаяся в единице объ-
ема среды. Она называется плотностью
звуковой энергии D и связана с зву-
ковым давлением р формулой
D = р2/р с2, (7.2.)
где jO — плотность среды; с — скорость звука в
среде.
Плотность звуковой энергии — ве-
личина скалярная. Она характеризует
энергию звукового поля в случае не-
определенного направления звуковых
волн (например, в помещениях).
Интенсивность звуковой энергии,
распространяющейся через единицу
площади звукового поля (перпендику-
лярно направлению распространения
волн в том случае, если поле недиф-
фузно) в единицу времени, различна
для различных типов звуковых полей.
Для свободного звукового поля, в
котором звуковые волны приходят
только в одном направлении от источ-
ника, интенсивность звука I опреде-
ляется формулой
/ = p'lfic. (7.3)
Для диффузного звукового поля, которое име-
ет место в идеальной реверберационной камере, где
равновероятен приход звуковых волн из любого на-
правления, общая интенсивность равна нулю. Од-
нако интенсивность звука, проходящего через еди-
ницу плоской поверхности только с одной стороны,
равна
/ = р2/4 рс, (7.4)
где р с — акустическое сопротивление среды
(импеданс) при температуре 20°С, равное для воз-
духа 407 рел (кгм'^с'1).
Значения звукового давления, интенсивности
звука и звуковой мощности источников шума могут
изменяться в широких пределах, например от 2104
до 2'10“5 Н/м2для звукового давления, т.е. в 109раз.
Пользоваться абсолютными значениями та-
ких сильно разнящихся между собой величин
крайне неудобно. В технической акустике принято
оценивать интенсивность звука, звуковое давле-
ние, плотность звуковой энергии и звуковую мощ-
ность не в абсолютных, а в относительных логариф-
мических единицах — децибелах.
Таким образом, вместо шкалы абсолютных
значений перечисленных выше величин обычно
пользуются относительной логарифмической шка-
лой, позволяющей резко сократить диапазон зна-
чений измеряемых величин. Каждому делению та-
кой шкалы соответствует изменение интенсивно-
сти звука, звукового давления или мощности не на
определенное число единиц, а в определенное чис-
ло раз.
Уровень интенсивности звука определяют по
формуле
Li = 10 1g (///о), (7.5)
290 Часть III. Архитектурная акустика
где /о — интенсивность звука, соответствующая не-
которому условно выбираемому пороговому (нуле-
вому) уровню; по международному соглашению
выбрана интенсивность /о “ 10’12Вт/м2, прибли-
женно соответствующая интенсивности едва слы-
шимого звука в частотной области наибольшей чув-
ствительности слуха.
Как следует из формулы (7.3), ин-
тенсивность звука пропорциональна
квадрату звукового давления. Уровень
интенсивности звука можно опреде-
лить также исходя из величины зву-
кового давления по формуле
Li = 10 lg (///о) = Ю 1g (р2/р2) =
= 20 lg (р/ро) = Ь. (7.6)
Вычисляемый по этой формуле
уровень принято называть уровнем
звукового давления. Для того чтобы
уровни звукового давления соответст-
вовали уровням интенсивности, нужно
в качестве пороговой величины звуко-
вого давления рп принять значение
ро ~ 210‘5 Н/м , соответствующее
пороговой интенсивности 10~12 Вт/м2.
Логарифмические единицы уров-
ней являются не абсолютными, а от-
носительными и потому безразмерны-
ми единицами. Однако после того как
пороговые значения /о и ро были стан-
дартизованы, определяемые относи-
тельно них уровни интенсивности и
уровни звукового давления приобрели
смысл абсолютных, так как они одно-
значно определяют соответствующие
абсолютные значения интенсивности и
звукового давления.
Абсолютные уровни звукового дав-
ления в ряде ситуаций приведены ни-
же.
Условия восприятия источника
шума или место
Уровень звукового
давления, дБ
Внутри поезда метро ...................94
Внутри автобуса .......................85
Угол пересечения улиц
со средним движением ..................74
Разговорная речь ......................65
Административное
помещение .............................54
Жилая комната .........................44
Библиотека.............................30
Спальня ночью .........................25
Студия радиовещания ...................15
Порог слышимости .......................0
Кроме уровней интенсивности и
уровней звукового давления в послед-
ние годы широко применяется понятие
уровня звуковой мощности источника
шума, определяемого по формуле
Lp = 10 lg (Р/Ро). (7.7)
В качестве порогового значения
звуковой мощности обычно выбирают
Ро “ 10 12 Вт.
Характеристики направленности
излучения источников шума необхо-
димо знать для расчетов уровней зву-
кового давления на рабочих местах
или в других точках помещения, а
также в тех случаях, когда машины
устанавливают на открытых площад-
ках и их шум может распространиться
на застроенную территорию.
Характеристики направленности излучения
включают угловое распределение относительных
уровней звукового давления или показатель на-
правленности излучения ПН.
Угловое распределение относительных уров-
ней характеризуют значения уровней звукового
давления, измеренные обычно через каждые 30° в
какой-либо плоскости на сферической или по-
лусферической поверхности и отнесенные к од-
ному из измеренных значений, принятому за
основное.
Неравномерность излучения источника шума
в различных направлениях может быть выражена
также показателем направленности
ПН = L — L, (7.8)
Болевой порог ........................134
Пневматический молот..................124
Громкий сигнал
автомобиля (на
расстоянии 1м) .......................114
где L — уровень звукового давления, измеренный в
заданном направлении на фиксированном рассто-
янии от источника, дБ; L — усредненный по всем
направлениям уровень звукового давления на том
же фиксированном расстоянии, дБ.
Глава 7. Звуковая среда в городах и зданиях 291
Рис. 7.4. Спектр шума
I—3 — соответственно низ-
кие, средние и высокие часто-
ты
ЧАСТОТА, Гц
AL,d6
3 2,5 2 1,5 1 0,5 О
Рис. 7.5. Номограмма для
логарифмического суммирова-
ния уровней
Д L — добавка к более высо-
кому уровню
8 9 10 15 20
Показатель направленности ПН
связан с фактором направленности
простым соотношением
ПН = 10 1g Ф . (7.9)
Разложение сложного колебатель-
ного процесса на простейшие состав-
ляющие называют частотным анали-
зом шума, а величины, характеризу-
ющие распределение энергии шума по
частотному диапазону, — его частот-
ным спектром.
Частотный спектр обычно пред-
ставляется в виде распределения уров-
ней (звукового давления, звуковой
мощности) по полосам частот. За сред-
нюю частоту полосы обычно принима-
ют среднегеометрическую частоту
/сР = /7177 (7.Ю)
Частота /1 называется нижней гра-
ничной частотой полосы спектра, а
/2 — верхней граничной частотой.
В практике измерения шумов и
проведения акустических расчетов
принято представлять спектры в поло-
сах частот определенной ширины. По-
лоса частот, у которой отношение
Л//1 = 32, называется октавой. Если
fa.!f\ = = 1,26, то ширина полосы
равна 1/3 октавы. Чаще всего исполь-
зуются спектры шума в октавных по-
лосах частот. На рис. 7.4 показан
спектр шума в октавных полосах ча-
стот со среднегеометрическими часто-
тами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000,
4000 и 8000 Гц.
Часто бывает необходимо сложить
уровни звукового давления двух или
более источников звука или найти
средние уровни звукового давления.
Такое сложение уровней может быть
осуществлено с помощью номограммы,
представленной на рис. 7.5.
Уровни шума различных источни-
ков суммируются последовательно. По
разности уровней шума L\ и Ьг двух
источников с помощью номограммы
определяется величина Л в децибе-
лах, которая добавляется к большему
уровню Li, в результате чего получа-
ется суммарный уровень шума двух
292 Часть III. Архитектурная акустика
источников. Считал полученный уро-
вень уровнем шума некоторого экви-
валентного источника, его суммируют
с уровнем шума третьего источника.
Находят уровень шума источника, эк-
вивалентного первым трем, и так да-
лее до тех пор, пока не будет опре-
делен общий уровень шума всех ис-
точников.
7.2. Звук и слух
Человек воспринимает звук
чаще всего посредством органа слуха.
Органы слуха, т.е. ухо и следующие
за ним органы обработки сигнала на
пути к мозгу, позволяют человеку вос-
принимать звуковой процесс в обшир-
ной области изменений звукового дав-
ления и частоты и различать его по
силе, высоте тона и окраске, а также
узнавать направление его прихода.
Чувствительность этого органа превос-
ходит во многих отношениях свойства
лучшей электроакустической аппара-
туры.
Порог слышимости, например, ле-
жит так низко, что дальнейшее не-
эначительное его снижение привело бы
к восприятию шумов, сопровождаю-
щих пищеварение, тепловое движение
молекул, а также шумов в системе
кровообращения.
Ухо человека состоит из трех ос-
новных частей: наружного уха, сред-
него и внутреннего (рис. 7.6). Наруж-
ное ухо согласовывает импеданс (со-
противление) барабанных перепонок с
импедансом воздуха; согласование
очень хорошее при частоте колебаний
800 Гц, оставаясь достаточно хорошим
и при частотах выше 800 Гц. И только
при частотах ниже 400 Гц согласова-
ние несколько хуже.
Колебания барабанной перепонки механиче-
ским путем через среднее ухо передаются внутрен-
нему уху. Так как внутреннее ухо заполнено лим-
фой, при этом происходит дальнейшее "согласова-
ние*1 импеданса. Колебания барабанной перепонки
преобразуются в колебания со значительно мень-
шей амплитудой, но более высоким давлением во
внутреннем ухе. Наконец, восприятие звука нерв-
ными окончаниями происходит вдоль основной
мембраны улитки внутреннего уха. Здесь же осу-
ществляется в некотором роде частотный анализ
звука.
Весь процесс восприятия звука можно разде-
лить на ряд отдельных процессов, которые сами по
себе очень сложны, поэтому не существует просто-
го и однозначного соотношения между физически
СЛУХОВЫЕ КОСТОЧКИ
ПОЛУОКРУЖНОЙ КАНАЛ
УЛИТКА
НЕРВНЫЕ ВОЛОКНА
ВНЕШНЕЕ УХО
ВНУТРЕННЕЕ УХО
БАРАБАННАЯ
ПЕРЕПОНКА
СРЕДНЕЕ
УХО
СЛУХОВОЙ КАНАЛ
Рис. 7.6. Устройство уха че-
ловека
Глава 7. Звуковая среда в городах и зданиях 293
Рис. 7.7. Кривые равной
громкости для чистых тонов
1 — минимально слышимое
поле при обычном бинаураль-
ном восприятии
ЧАСТОТА
измеренным уровнем звукового давления и воспри-
ятием звука человеком. Например, громкость не-
которого чистого тона может отличаться от громко-
сти другого чистого тона или от их комбинации, да-
же если во всех случаях уровень звукового давле-
ния один и тот же.
Ряд исследователей в течение по-
следних десятилетий изучали воспри-
ятие человеком громкости чистых то-
нов на различных частотах и предло-
жили большое число "диаграмм равной
громкости". Эти кривые явились ре-
зультатом проведения целого ряда
психоакустических экспериментов, по-
этому, естественно, они имеют смысл
только при выполнении некоторых ус-
ловий проведения эксперимента. На-
пример, слушатель должен быть обра-
щен лицом к источнику и находиться
вместе с источником в акустически
свободном поле, а также быть в "нор-
мальном" физическом и психологиче-
ском состоянии. Кроме того, он не дол-
жен "видеть то, что делает" и тем са-
мым влиять на результаты измерений
и т.д.
Система кривых равной громкости,
принятая в качестве стандартной в
международном масштабе, приведена
на рис. 7.7, где показано изменение
уровня громкости чистых тонов с ча-
стотой при постоянном уровне звуко-
вого давления.
Шкала уровней звукового давле-
ния в децибелах отложена по оси ор-
динат. Эта шкала введена на основа-
нии фундаментального психофизиче-
ского закона Вебера—Фехнера, кото-
рый утверждает, что изменение
чувствительности при изменении воз-
буждения обратно пропорционально
значению абсолютного возбуждения,
имевшему место до начала изменения.
Кроме того, эта шкала удобна при
большом динамическом диапазоне зву-
ков, воспринимаемых человеком
(1:1 000 000).
Следует отметить, что если интен-
сивность звука увеличить так, что слу-
шателю он покажется в 2 раза громче,
то повышение уровня звукового дав-
ления не будет соответствовать удво-
ению. В большей части слышимого ди-
апазона в этом случае наблюдается по-
вышение уровня звукового давления
примерно на 10 дБ.
Воспринимаемую человеком гром-
кость измеряют в сонах, и, как уже
было сказано, двукратное изменение
294 Часть III. Архитектурная акустика
УРОВЕНЬ ГРОМКОСТИ, ФОНЫ
Рис. 7.8. Соотношения
между значениями громко-
сти (в сонах) и уровня-
ми громкости (в фонах)
громкости эквивалентно изменению
уровня громкости звука на 10 дБ
(фон). Эта связь (рис. 7.8) принята в
качестве международного стандарта.
На рис. 7.9 для наглядности пока-
зана частотная область восприятия
звука ухом человека.
Большинство шумов содержит зву-
ки почти всех частот слухового диа-
пазона, но они имеют разное распре-
деление уровней звукового давления
по частотам, а также характеризуется
изменением их во времени. По харак-
теру спектра шумы подразделяются на
широкополосные и тональные. По рас-
пределению уровней по частотам шу-
мы могут быть разбиты на низкоча-
стотные — шумы с максимальными
уровнями звукового давления в обла-
сти частот ниже 300 Гц, среднечастот-
ные — шумы с максимальными уров-
нями звукового давления в области ча-
стот 300—800 Гц и высокочастот-
ные — шумы с максимумом звукового
давления в области частот выше
800 Гц.
По временным характеристикам
шумы подразделяются на постоянные,
уровень звука которых изменяется во
времени не более чем на 5 дБА, и
непостоянные, уровень звука которых
изменяется во времени более чем на
5 дБА.
К постоянным шумам можно от-
нести шум постоянно работающих на-
сосных или вентиляционных устано-
ЧАСТОТА, Гц
Рис. 7.9. Области слухового
восприятия
Глава 7. Звуковая среда в городах и зданиях 295
Таблица 7.1. Относительная частотная характеристика коррекции А
Частота, Гц 63
Относительная --26,2
частотная харак-
теристика, дБ
125 250 500 1000 2000 4000 8000
-16,1 -8,6 -3,2 0 +1,2 +1,0 -1,1
вок, а также шум постоянно работа-
ющего оборудования промышленных
предприятий (воздуходувки, компрес-
сорные установки, различные испыта-
тельные стенды).
Непостоянные шумы в свою оче-
редь можно подразделить на следую-
щие: колеблющиеся во времени, уро-
вень звука которых непрерывно изме-
няется; прерывистые, уровень звука
которых резко падает до уровня фо-
нового шума несколько раз за время
наблюдения, причем длительность ин-
тервалов, в течение которых уровень
остается постоянным и превышающим
уровень фонового шума, составляет
1 с и более; импульсные, состоящие
из одного или нескольких следующих
друг за другом ударов длительностью
менее 1 с. К непостоянному, колеб-
лющемуся во времени относится шум
транспортного движения.
Прерывистые шумы — это шумы
от работы лебедки лифтовой установ-
ки, периодически включающихся аг-
регатов холодильных установок, шумы
некоторых непостоянно работающих
установок промышленных предприя-
тий или мастерских.
К импульсным шумам относятся
шум ударов пневматического молотка,
кузнечно-прессового оборудования, по-
этажного лифтового переключателя,
хлопанье дверьми и др.
Методы оценки шума зависят в
первую очередь от его характера. По-
стоянный шум оценивается по уровням
звукового давления в децибелах (дБ)
в октавных полосах частот со средне-
геометрическими частотами 63, 125,
250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.
Этот метод оценки постоянного шума
является основным.
Для оценки непостоянных шумов,
а также для ориентировочной оценки
постоянных используют "уровень зву-
ка" — общий уровень звукового дав-
ления, измеряемый шумомером на ча-
стотной коррекции А, характеризую-
щей приближенно частотную характе-
ристику восприятия шума
человеческим ухом. Относительная ча-
стотная характеристика коррекции А
(шкала А) показывает, на сколько де-
цибел на каждой частоте чувствитель-
ность уха человека отличается от его
чувствительности на частоте 1000 Гц.
При проведении измерений на частот-
ной коррекции А (шкала А) уровни
на низких частотах уменьшаются по
аналогии с уменьшением относитель-
ной чувствительности органа слуха, у
которого на низких частотах слуховая
чувствительность ниже, чем на сред-
них и высоких. Так, при звуке с ча-
стотой 63 Гц измеренный уровень по
шкале "Лин" с прямолинейной частот-
ной характеристикой будет отличаться
от уровня, измеренного по шкале А,
на 26,2 дБ. Относительная частотная
характеристика коррекции А шумоме-
ра приведена в табл. 7.1.
Сопоставление уровней звука по
шкалам А и "Лин" имеет практическое
значение при отсутствии прибора для
измерения спектра шума. В этом слу-
чае по разности уровней можно ори-
ентировочно определить характер шу-
ма. Так, если эта разность мала, то
шум преимущественно высокочастот-
ный; если же она значительна — шум
низкочастотный. Например, для транс-
портного шума разность может состав-
лять 10—15 дБ, что свидетельствует
о его низкочастотном характере.
296 Часть 111. Архитектурная акустика
УРОВЕНЬ ЗВУКОВОГО ДАВЛЕНИЯ, дБ
190
130
120
110
100
90
ВО
70
60
50
90
30
20
Ю
О
~10
10
50 100
500 1000
ЧАСТОТА, Гц
5000 10000
Рис. 7.10. Распределение
различных источников шу-
ма по уровням звукового
давления и частотам
Глава 7, Звуковая среда в городах и зданиях 297
Таблица 7.2. Шкалы звуковой
мощности, уровни звуковой мощности
и звуковая мощность источников шума
Звуко- вая мощ- ность, Вт Уровень звуко- вой МОЩ- НОСТИ, дБ Источник шума Звуко- вая мощ- ность ис- точника шума, Вт
Ю8 200 Ракета Сатурн 5-Ю7
106 180
Самолет с 4 реак- 5 -104
тивными двига-
104 160 гелями
100 140 Большой оркестр 10
1 120 Клепальный моло- 1
ток
0,01 100
10-4 80 Громкий крик IO-3
10-6 60
10“5 40 Обычная беседа 20-10~6
10"10 20 Шепот 10-9
10“12 0
Непостоянные шумы принято оце-
нивать эквивалентными (по энергии)
уровнями звука. Эквивалентный уро-
вень звука Ад экв, дБА, данного не-
постоянного шума — это уровень зву-
ка постоянного широкополосного нс-
Рис. 7.11. Распространение
сфера ческах волновых
фронтов ат точечного ис-
точника
импульсного шума, связанный с изме-
няющимся уровнем звука непостоян-
ного шума Ад, дБА, соотношением
La экв=10 1g (1/D S ю°’1£ dt, (7.11)
О
где Т — время наблюдения; t — текущее время, ко-
торое соответствует La.
Для наглядности на рис. 7.10 по-
казаны распределения различных ис-
точников шума по уровням и часто-
там, а в табл. 7.2 приведены данные
о звуковой мощности и уровнях зву-
ковой мощности различных источни-
ков шума.
7.3. Основные
закономерн ост и
распространение звука
и шума
Распространение шума в от-
крытом пространстве (свободное зву-
ковое поле) и над поверхностью зем-
ли. Источник звука можно рассматри-
вать как точечный, если его размеры
малы по сравнению с расстоянием до
приемника звука. К точечным относят
многие встречающиеся в практике ис-
точники шума, включая промышлен-
ные предприятия, самолеты, дорожные
экипажи. Такие источники чаще всего
излучают сферические звуковые волны
(рис. 7.11).
Как показано на рис. 7.12, в сво-
бодном звуковом поле звуковая энер-
гия расходится во всех направлениях,
и чем дальше от источника шума, тем
больше сферическая поверхность, по
которой она распределена. Если пред-
положить, что затухание в среде от-
сутствует, излучаемая источником
энергия распределяется по поверхно-
сти сферы радиусом г. Поэтому ин-
тенсивность звука равна звуковой
мощности источника Р, деленной на
площадь сферы:
I = Р/4
(7.12)
298 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 7.12. Снижение шума
в свободном звуковом поле
1 — точечный источник мощ-
ностью Р
Г2 ~ 2ГГ РАССТОЯНИЕ ОТ ИСТОЧНИКА ЗВУКА
Рис. 7.13. Снижение звука
от точечного источника
Легко видеть, что интенсивность
обратно пропорциональна квадрату
расстояния между источником шума и
приемником (точкой наблюдения); та-
ким образом, снижение уровня звуко-
вого давления составляет 6 дБ при уд-
воении расстояния от источника
(рис. 7.13).
Протяженный в одном направле-
нии источник шума, который имеет
непрерывное излучение звука, напри-
мер, трубопровод с турбулентным по-
током, или источник шума, который
может состоять из большого числа то-
чечных источников шума, расположен-
ных в ряд, например, транспортный
Глава 7. Звуковая среда в городах и зданиях 299
поток достаточно большой интенсив-
ности, железнодорожный состав или
расположенное в ряд технологическое
оборудование в цехе, называется ли-
нейным источником. Такие источники
обычно излучают цилиндрические зву-
ковые волны.
На рис. 7.14 показано распространение ци-
линдрических волновых фронтов от линейного ис-
точника, который имеет постоянную звуковую
мощность на единицу длины. Энергия, излучаемая
линейным источником, распределяется по цилин-
дрической поверхности (или полуцилиндрической
поверхности в случае расположения источника на
поверхности земли) радиусом г. Интенсивность
звука на расстоянии г равна мощности источника
на единичной длине Р, деленной на площадь еди-
ничной цилиндрической поверхности:
I = РЦкг. (7.13)
В этом случае интенсивность обратно пропор-
циональна расстоянию между источником шума и
приемником (точкой наблюдения), т.е. снижение
уровня звукового давления составляет тольк 3 дБ
при удвоении расстояния от источника.
На распространение шума и звука в атмосфе-
ре над поверхностью земли кроме рассмотренных
выше зависимостей от расстояния влияет целый
ряд других факторов: так, ветровые и температур-
ные градиенты изменяют направление распределе-
ния звуковых волн, турбулентность нарушает их, а
вязкость воздуха вызывает дополнительное погло-
щение. При этом последний фактор в первую оче-
редь влияет на затухание высоких частот.
Кроме того, при распространении шума над
поверхностью земли происходит поглощение звука
поверхностью, которое необходимо учитывать при
расчетах и проектировании.
Распространение шума на терри-
тории застройки — сложный процесс,
характеризующийся такими явления-
ми, как дивергенция, интерференция,
дифракция, рефракция, рассеяние, по-
глощение звука элементами внешней
среды и др. Все эти явления оказы-
вают существенное влияние на звуко-
вое поле застройки и должны учиты-
ваться при его расчете. Особого рас-
смотрения требуют закономерности
распространения звуковых волн таких
наиболее типичных комплексных ис-
точников шума на территории жилой
застройки, как транспортные потоки.
Рис. 7.14. Распространение
звука от линейного источ
ника
1 — линейный источник
мощностью Р, деленной на
длину; А — площадь
В реальных условиях застройки
целесообразно использовать эмпириче-
ские зависимости, установленные на
основе статистической обработки боль-
ших массивов результатов натурных
исследований распространения шума
на примагистральных территориях с
типичными покрытиями. На рис. 7.15
показана зависимость снижения экви-
валентного уровня звука, учитываю-
щая расхождение звуковой энергии и
влияние поверхности территории и по-
глощения звука в воздухе. Снижение
эквивалентного уровня звука транс-
портного потока на расстояниях 25—
500 м под влиянием этих факторов
можно также определить по формуле
ALs = 14 1g 5/25, (7.14)
где 5 — расстояние между осью улицы и расчетной
точкой, м.
Как видно, при каждом удвоении
расстояния снижение эквивалентного
уровня збука составляет 4,2 дБА.
На распространение звуковых волн
в приземном пространстве влияют так-
же зеленые насаждения. Роль расти-
тельности типа травы в затухании зву-
ка заключается лишь в изменении
структуры верхнего слоя почвы, по-
вышении степени ее пористости. Зе-
леные насаждения в виде деревьев и
кустарников наряду с изменением
300 Часть III. Архитектурная акустика
т-----------------------I_1111
7,5 10 15 30 90 50 60 00 100 125 150 195
РАССТОЯНИЕ, М
Рис. 7.15. Снижение экви-
валентного уровня звука
транспортных потоков на
примагистральных террито-
риях в зависимости от
расстояния от оси пер-
вой полосы движения
транспортных средств
при интенсивности движе-
ния, авт!ч:
1 — менее 500; 2 — 500-1000;
3 — 1000—2000; 4 -— свыше
2000
структуры почвы, ведущем к измене-
нию ее импеданса, служат своеобраз-
ными рассеивателями и поглотителями
звуковой энергии.
Большие различия в методических
подходах к исследованию затухания
звука в зеленых насаждениях послу-
жили причиной появления в литера-
туре противоречивых данных об их
эффективности. Так, шумозащитная
эффективность плотной полосы зеле-
ных насаждений шириной 31 м оце-
нена от 5 до 15—25 дБ. Большинство
авторов рассчитывают постоянную за-
тухания звука на единицу расстояния.
В зависимости от ширины, плотности,
дендрологического состава, структуры
полосы и других факторов эта вели-
чина изменяется в больших пределах.
Постоянная затухания звука, из-
меренная для зеленых насаждений ле-
сов и парков, изменяется от 0,01 до
0,065 дБ/м при ширине полос от 10
до 140 м. Максимальное снижение
уровня звука, равное 8,5 дБА, полу-
чено за полосой шириной 90 м. Сни-
жение уровня звука полосами зеленых
насаждений максимальной ширины
(140 м) обы ч но составляет 6—
6,5 дБ А. Затухание шума точечных
источников в зеленых насаждениях
происходит более интенсивно, чем ли-
нейных. Эффективность зеленых на-
саждений в большой степени зависит
также от частотного характера шума,
высоты источника шума и точки при-
ема над поверхностью территории, а
также от типа покрытия поверхности,
относительно которого она определена.
Обширные целенаправленные исс-
ледования снижения зелеными насаж-
дениями шума потоков автомобильного
транспорта и железнодорожных поез-
дов проведены только в последние го-
ды. Они показали, что плотные полосы
деревьев и кустарников шириной 15—
40 м и общей высотой 5—12 м, рас-
положенные вдоль автомобильных и
железнодорожных дорог, позволяют
снизить эквивалентный уровень звука
дополнительно на 2—5 дБА по срав-
нению со снижением этой величины
над участком такой же ширины, но
покрытым травой.
Эффективность полос деревьев и
кустарников можно считать пропорци-
ональной их ширине только в диапа-
зоне высоких частот и лишь с неко-
торым приближением.
В условиях застройки вблизи ис-
точника шума и точки приема, как
правило, расположены здания или ка-
кие-либо сооружения. В этом случае
необходимо учитывать вклад отражен-
Глава 7. Звуковая среда в городах и зданиях 301
ной от их плоскостей звуковой энер-
гии, Если размеры отражающих пло-
скостей значительно превышают длину
звуковой волны, для расчета уровня
шума используют метод мнимых ис-
точников (см. гл. 9).
Значительное влияние на распро-
странение шума оказывают естествен-
ные и искусственные элементы рель-
ефа местности (холмы, насыпи, выем-
ки и т.п.), различные стенки, здания
и другие препятствия, которые чаще
всего рассматриваются как акустиче-
ские или шумозащитные экраны.
Если между источниками шума и
точкой наблюдения располагается та-
кой экран-барьер, то за ним образу-
ется так называемая звуковая тень.
Однако в зоне звуковой тени шум от
источника исключается не полностью.
Происходит частичное огибание зву-
ком препятствия (экрана), которое
объясняется явлением дифракции.
Явление дифракции состоит в том, что соглас-
но принципу Гюйгенса каждый элемент объема
или частица среды, в которой распространяется
звук, становится центром (источником) элемен-
тарных сферических волн. Вследствие этого на-
блюдается частичное проникание звуковой энер-
гии в область звуковой тени за препятствием. Сте-
пень проникания звуковых волн в область звуковой
тени зависит от соотношения между размером пре-
пятствия и длиной волны: чем больше длина звуко-
вой волны, тем меньше при данном размере препят-
ствия область тени за ним. В отчетливой форме
дифракция обнаруживается в том случае, когда
размеры огибаемого препятствия соразмерны с
длиной волны.
Снижение звука благодаря экрани-
рованию может достигать 20 дБА и
более. На сравнительно небольшом
расстоянии за экраном (40—50 м) оно
достаточно велико, поэтому защита от
шума экранирующими препятствиями
представляется наиболее рациональной
из всех имеющихся средств уменьше-
ния шума в открытом воздушном про-
странстве.
Распространение шума в помеще-
нии. В большинстве случаев источники
шума установлены в закрытых поме-
щениях. При излучении шума звуко-
вые волны в помещении распростра-
няются беспрепятственно только до ог-
раждений, затем они многократно от-
ражаются от них. Воздушный объем в
помещении под действием прямых
волн от источника и волн, отраженных
от всех ограждений, приходит в коле-
бательное движение.
С физической точки зрения замк-
нутый воздушный объем, ограничен-
ный поверхностями, способными в той
или иной мере поглощать падающую
на них звуковую энергию, представ-
ляет собой линейную колебательную
систему с определенным спектром соб-
ственных частиц и с декрементами,
характеризующими быстроту затуха-
ния каждого из собственных колебаний
системы.
Если размеры помещения не слиш-
ком малы по сравнению с длиной вол-
ны, то собственные частоты распола-
гаются настолько плотно, что любая
составляющая спектра источника шу-
ма может возбудить целый ряд собст-
венных колебаний объема.
Основным понятием статистической теории
является диффузное звуковое поле, которое харак-
теризуется изотропностью и однородностью
(рис. 7.16).
Первое свойство поля — равенство средних
потоков энергии по различным направлениям, вто-
рое — равномерное распределение звуковой энер-
гии по объему помещения.
После включения источника шума происхо-
дит процесс возрастания содержащейся в помеще-
нии звуковой энергии по закону
cS
------t In (i _ д)
4Р 4И
D (Г) =------[1-е J,
сА
(1Л5)
где Р — звуковая мощность источника шума, Вт;
t — текущее время; А - сс 5 — общее звукопогло-
щение в помещении, м2; с — скорость звука в воз-
духе, м/с; V — объем помещения, м3; S — общая
площадь ограждающих поверхностей, м2; сС —
средний коэффициент звукопоглощения.
С течением времени наступает равновесное
состояние, когда в помещении поглощается столь-
302 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 7.16. Образование 1 — источник шума; 2 —
*диффузност и" звукового по- путь звука
ля
ко же энергии, сколько ее излучает источник, и
плотность энергии в помещении стремится к стаци-
онарному значению.
Do = АР/с А.
(7.16)
После выключения источника начинается об-
ратный процесс поглощения звуковой энергии:
с 5
£>(/) = Doe^ ' (7.17)
Этот процесс можно охарактеризовать време-
нем реверберации 7\ в течение которого плотность
звуковой энергии уменьшается в 106 раз. Из по-
следней формулы легко найти, что время ревербе-
рации Т, с, равно
__ 6 1п10’4 V
cS In (1 — а)
(7.18)
Полагая с = 340 м/с и вычислив постоянную
61п 10'4/с, можно написать
0,163 V
т =-------------------
— 5 In (1 — а)
(7.19)
Эта формула была впервые выведена Эйрин-
гом. При небольших значениях среднего коэффи-
циента звукопоглощения (ос < 0,2) ее можно при-
вести к более простому виду — формуле Сэбина
Т = 0,163/cCS = 0,16317Л. (7.20)
На высоких частотах (выше 2000 Гц) нужно
учитывать, что звуковая энергия поглощается не
только при отражениях, но и на пути свободного
пробега из-за вязкости и теплопроводности возду-
ха. Более общая формула времени реверберации
имеет вид
0,163 V
(7.21)
где m — показатель затухания звука в воздухе.
Расчет уровней звукового давления
в помещении с источником шума мо-
жет ориентировочно проводиться по
формуле
L = Lp — 10 1g А + 6, (7.22)
где Lp — уровень звуковой мощности источника
шума, дБ.
Эквивалентную площадь звукопог-
лощения в помещении можно опреде-
лить, измерив время реверберации в
помещении.
Предположение о диффузности
звукового поля в закрытых помещени-
ях является идеализированным; в
большинстве практических случаев,
когда источники шума установлены в
обычных помещениях (цехах, стендах
испытаний, мастерских и т.п.), звуко-
вое поле не обладает в полной мере
свойствами изотропности и однородно-
сти.
Плотность звуковой энергии в
каждой точке помещения можно раз-
ложить на две части: D = D\ + Z>2.
Первая из них — плотность энергии
в прямой волне, приходящей от ис-
точника шума в точку приема, а вто-
рая — плотность ди(|х^узной энергии,
приносимой в эту точку всей совокуп-
ностью отраженных от ограждений
звуковых волн.
Плотность звуковой энергии в помещении
складывается из непосредственно излучаемой ис-
точником составляющей £>i, которая существовала
бы и на открытом воздухе, и плотности энергии
Di — реверберационного звука, созданного в ре-
зультате многократного отражения от ограничива-
Глава 7. Звуковая среда в городах и зданиях 303
Рис. 7.17. Снижение шума
при увеличении расстояния
в реальных помещениях
I — помещение без звукопог-
лощающей облицовки; II —
облицовка на потолке; III —
облицовка на стенах и потол-
ке; IV— свободное поле, сни-
жение на 6 дБ при удвоении
расстояния
ющих помещение поверхностей. Суммарная плот-
ность энергии устанавливается по формуле
Dq =Dy + D2 = -
лу. Тогда уровень звуковою давления в какой-либо
точке, расположенной на расстоянии, большем
граничного радиуса, может быть определен по фор-
муле
4Р
(7.23)
4 (1 - а)
L = L Ч- 101g Г------------------
Р А
(7.24)
4 я г 2 с
где В - А/(1 — А/5) — постоянная помещения.
Как показывает эта формула, вблизи источни-
ка звука мощностью Р уровень звука уменьшается
на 6 дБ при увеличении расстояния в 2 раза.
Для расстояний, превышающих граничный
радиус Ггр, уровень звука должен был бы оставаться
практически постоянным. Однако в реальных ус-
ловиях часто наблюдается непрерывное уменьше-
ние уровня также и при г, значительно превышаю-
щих Ггр, так как сделанное выше предположение о
диффузности звукового поля оправдывается лишь
в редких случаях и, кроме того, большинство источ-
ников излучают несферические волны (рис. 7.17).
Предположим, что источник звука с извест-
ными звуковой мощностью Р и фактором направ-
ленности Ф расположен в какой-либо точке поме-
щения. В зависимости от расположения источника
пространственный угол его излучения Х^будет со-
ставлять 2 при размещении на полуплоско-
сти, тгв двугранном углу и 7г/2 в трехгранном уг-
где Lp — уровень звуковой мощности источника
звука, дБ; «х. — средний коэффициент звукопог-
лощения, дБ; Л — общее звукопоглощение поме-
щения, м2; Ф — фактор направленности источни-
ка звука; Л — пространственный угол излучения
источника звука; г — расстояние от источника зву-
ка до данной точки, м.
Распространение шума в зданиях.
Рассмотрим основные пути распрост-
ранения шума в зданиях (рис. 7.18).
Большинство источников шума созда-
ют воздушный шум, который, падая
на ограждающие помещения конструк-
ции, вызывает их колебания. Послед-
ние являются источником шума в со-
седних помещениях (рис. 7.18, 7).
При ударах по междуэтажному пере-
304 Часть JII. Архитектурная акустика
Рис. 7.18. Распространение
шума в здании
крытию (ходьба, танцы и т.д.) пере-
дача энергии происходит также за счет
колебаний конструкций; такой шум
называют ударным (рис. 7.18, 2).
Пути передачи шума в изолируе-
мое помещение могут быть прямыми
U и 2) и косвенными, т.е. обходными
(3 и 4). Такая передача возможна по-
тому, что колебания, вызванные воз-
душным или ударным шумом, распро-
страняются по конструкциям всего зда-
ния. Вибрирующие (колеблющиеся)
конструкции излучают шум в помеще-
ния, расположенные даже на значи-
тельном расстоянии от источника; та-
кой шум называется структурным.
Структурный шум излучают конструк-
ции, жестко связанные с каким-либо
вибрирующим механизмом, например
вентилятором, насосом, лифтовой ле-
бедкой (4’).
В современных зданиях снижение
массы ограждений, увеличение жест-
кости сопряжений в стыках, уменьше-
ние их числа и применение материа-
лов с малым коэффициентом внутрен-
него трения приводят к тому, что
структурный шум может распростра-
няться на большие расстояния от ис-
точника, создавая дискомфортные ус-
ловия даже в отдаленных от источника
помещениях.
Необходимо также отметить, что
воздушный шум легко распространяет-
ся через различные каналы, воздухо-
воды, щели и неплотности.
Г л а в а 8. ШУМОЗАЩИТА И ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ
В ГОРОДАХ И ЗДАНИЯХ
8.1. Источники шума
и их характеристики
Защита от шума может осу-
ществляться как в источнике возник-
новения шума, так и по пути его рас-
пространения. Для успешного приня-
тия тех или иных мер необходимо
знать шумовые характеристики источ-
ников.
Источники внешнего шума. Горо-
да насыщены многочисленными источ-
никами шума, которые могут быть ус-
ловно разбиты на две большие группы:
отдельные источники и комплексные
источники, состоящие из ряда отдель-
ных источников.
К отдельным источникам шума от-
носятся единичные транспортные сред-
ства, электрические трансформаторы,
заборные или вытяжные отверстия си-
стем вентиляции, установки промыш-
ленных или энергетических предпри-
ятий и др.
К комплексным источникам шума
относятся транспортные потоки на
улицах или дорогах, потоки поездов
на железной дороге, промышленные
Глава 8. Шумозаищта и звукоизоляция в городах и зданиях 305
предприятия с многочисленными ис-
точниками шума, спортивные или иг-
ровые площадки и др.
С физической точки зрения боль-
шая часть отдельных источников шума
может быть представлена в виде то-
чечных излучателей звуковой энергии.
Наиболее универсальной шумовой ха-
рактеристикой отдельных источников,
создающих постоянный шум, являются
октавные уровни звуковой мощности.
В то же время в целях борьбы с шу-
мом градостроительными методами до-
пускается оценивать их суммарным
уровнем звуковой мощности, коррек-
тированным по частотной характери-
стике А. Однако при этом желательно
знать и частотный спектр создаваемого
ими шума.
В некоторых случаях можно шу-
мовую характеристику отдельного ис-
точника, создающего постоянный шум,
представить в виде уровня звука на
определенном расстоянии от него, как
это делается для оценки шумовых ха-
рактеристик автомобилей или самоле-
тов. Сложнее обстоит дело с шумовы-
ми характеристиками комплексных ис-
точников, которые могут создавать как
постоянный, так и непостоянный шум.
Если такой источник шума представ-
ляет собой протяженный в одном на-
правлении излучатель звуковой энер-
гии, например однородный и непре-
рывный поток автомобилей или же-
лезнодорожный состав, то физически
его можно представить в виде линей-
ного источника шума, а шумовой ха-
рактеристикой наиболее целесообразно
считать усредненный уровень звука на
определенном расстоянии от него.
Если комплексный источник, со-
здающий постоянный шум, занимает
большую площадь (например, про-
мышленное предприятие), то физиче-
ски его можно представить в виде по-
верхностного источника шума, а шу-
мовой характеристикой целесообразно
считать или октавный уровень звуко-
вой мощности (суммарный уровень
звуковой мощности, корректированный
по частотной характеристике А), от-
носящийся к воздействию шума про-
мышленного предприятия, или в не-
которых случаях распределение уров-
ней звука вокруг промышленного
предприятия на определенном рассто-
янии от него.
Отдельные источники шума, так
же как и комплексные, могут созда-
вать непостоянный шум. Кроме того,
излучение шума может происходить в
различное время, и часто шумовой ре-
жим окружающей среды определяется
сложным суммированием звуковой
энергии многих источников шума.
На основе многолетних исследова-
ний влияния шума на человека при
воздействии какого-либо одного вида
источников шума, например автомоби-
лей, рельсовых транспортных средств,
самолетов или промышленных пред-
приятий, разработан ряд методов
оценки различных видов шумов, мно-
гие из которых широко применяются.
Если бы в шумовом режиме всегда
преобладал шум одного вида, путани-
ца, связанная с существованием раз-
личных методов оценки, была бы не
столь серьезной. Основным критерием
пригодности той или иной величины
для оценки шума является ее доста-
точно хорошая корреляция с реакцией
людей на воздействие шума. Кроме то-
го, величина, применяемая для оценки
шума или шумовой характеристики
его источника, должна быть достаточ-
но просто измеряемой и удобной для
использования при проведении расчета
и проектировании мероприятий по шу-
моглушению.
Для унификации методов измере-
ний и оценки шума в городской среде
разработан международный стандарт
ISO 1996/1 ’’Акустика. Описание и из-
мерение шума окружающей среды.
Часть I. Основные величины и мето-
дики”. Этим стандартом установлено,
что в качестве исходной величины для
описания шумовых режимов в окру-
306 Часть HI. Архитектурная акустика
жающей среде следует использовать
эквивалентный уровень звука, выра-
жаемый в дБА. Таким образом, наи-
более целесообразно шумовые харак-
теристики как отдельных, так и ком-
плексных источников шума, если они
создают непостоянный шум, представ-
лять в виде эквивалентных уровней
звука на определенном расстоянии от
них либо в виде эквивалентных кор-
ректированных по частотной характе-
ристике А уровней звуковой мощно-
сти.
Важное условие для правильной
оценки шумовой характеристики —
выбор отрезка времени, за который оп-
ределяются эквивалентные уровни
звука источников шума. Если работа
отдельного или комплексного источни-
ка шума имеет циклический характер,
то целесообразно определение его шу-
мовой характеристики за полный цикл
работы, в течение которого происходит
изменение уровней создаваемого им
шума. Если работа отдельного или
комплексного источника шума не име-
ет циклического характера, то наибо-
лее целесообразно его шумовые харак-
теристики относить к дневному и ноч-
ному периодам суток. При этом для
источников, создающих непостоянный
шум, часто бывает необходимо опре-
делять дополнительную шумовую ха-
рактеристику — максимальный уро-
вень звука, создаваемый источниками
шума на определенном расстоянии от
них.
Наиболее сложен и недостаточно изучен воп-
рос прогнозирования шумовых характеристик
комплексных источников шума. Решению этого
вопроса уделяется большое внимание как в нашей
стране, так и за рубежом. Рассмотрим применяе-
мые в настоящее время методы определения шумо-
вых характеристик некоторых из этих источников.
Характерной особенностью шума, создаваемого
транспортным потоком, являются резкие колеба-
ния его уровня, обусловленные неоднородностью
потока транспортных средств и изменением режи-
ма их движения (трогание с места, разгон, движе-
ние, торгиожение) • Уровни звуки в процессе до-
рожного движения изменяются столь быстро и зна-
чительно, что для их измерения и оценки необхо-
димо применение метода статистического анализа.
Рис. 8.1. Номограмма для
определения иумовой ха-
рактеристики потоков
средств автомобильного
транспорта
Однако статистические характеристики шума —
уровни звука, превышаемые за определенный про-
цент времени, — трудно сопоставить с реакцией
населения и использовать при проведении расчета
и проектировании средств защиты от шума. Поэто-
му в качестве шумовой характеристики транспор-
тных потоков в большинстве стран установлен эк-
вивалентный уровень звука на определенном ба-
зисном расстоянии от транспортного потока. Так, в
нашей стране это расстояние в соответствии с
ГОСТ 20444—85 принято равным 7,5 м от оси пер-
вой полосы движения транспортных средств.
Метод натурных измерений шумовой харак-
теристики обычно применяется для установления
ее зависимости от интенсивности, скорости движе-
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 307
Таблица 8.1. Поправка к £дэкв в
зависимости от проезжей части улицы или
дороги
Таблица 8,3. Уровни звука L АэкВ в
зависимости от категории улиц или дорог
Влияющий фактор
Число полос движения
проезжей части улицы
или дороги в обоих
направлениях:
2
4
6
8
Тип покрытия проез-
жей части улицы или
дороги:
асфальтобетонное
цементобетонное
Поправка к £дэкз,
дБ А
+2
+ 1
О
—0,5
0
+3
ния и состава транспортных потоков, а также для
оценки фактического шумового режима магист-
ральных улиц и дорог. При решении задач прогно-
зирования необходимо определение шумовых ха-
рактеристик транспортных потоков расчетным пу-
тем.
Шумовой характеристикой потоков
средств автомобильного транспорта яв-
ляется эквивалентный уровень звука
Лд экв, дБА, на расстоянии 7,5 м от
оси первой полосы движения, который
может быть определен по номограмме
рис. 8.1 в зависимости от средней ча-
совой интенсивности движения 7V,
авт/ч, в течение 8 ч наиболее шум-
ного периода дневного времени суток,
доли числа средств грузового и обще-
ственного транспорта в суммарном
числе средств транспорта в потоке
уэ,%, и средней скорости движения по-
Таблица 8.2. Поправка к
Т.
А экв
Категории
улиц и дорог
Число полос
движения
проезжей
чащи в
обоих на-
правлениях
Шумовая
характе-
ристика
средств ав-
томобиль-
ного транс-
порта
Д&ЯКВ’
Магистральные до-
роги:
скоростные 8 83
6 82
непрерывного 8 80
движения 6 79
регул ир у.е- 6 76
мого движе- 4 75
ния 2 72
саморегули- 4 74
руемого дви- 2 72
жения
Магистральные
улицы:
непрерывного 8 80
движения 6 79
регулируемого 6 78
движения 4 76
2 73
саморегулируе- 4 76
мого движе- 2 73
ния
Дороги промыш- 2 74
ленных и ком-
мунально-склад-
ских районов
тока Ур, км/ч, с учетом поправок, при-
веденных в табл. 8.1 и 8.2.
На стадии разработки технико-
экономических основ развития городов
(ТЭО) шумовую характеристику пото-
ков средств автомобильного транспорта
можно определять по табл. 8.3.
в зависимости от продольного уклона улицы или дороги
Продольный уклон улицы
или дороги, %
Поправка к £дэкв, ДБА
при доле средств грузового и общественного транспорта в суммарном
потоке средств транспорта, %
0 5 20 40 100
20 0,5 1 1 1,5 1,5
40 1 1,5 2,5 2,5 3
60 1 2,5 3,5 4 5
80 1,5 3,5 4,5 5,5 6,5
100 2 4,5 6 7 8
308 Часть J1I. Архитектурная акустика
Таблица 8.4. Шумовые характеристики потока судов
Шумовая характеристика потока судов £дЭкв* ДБА 9
при интенсивности судоходства в обоих направлениях, суд/ч
Вид судна
Пассажирские:
скоростные 60 62
туристские 52 54
внутриго- 49 51
родские и
пригородные
Мотолодки с под- 52 54
весным мотором
Грузовые 55 57
Буксиры 57 59
Суда техническо- 59 61
го флота
4 5 6 8 10
63 64 65 66 67
55 56 57 58 59
52 53 54 55 56
55 56 57 58 59
58 59 60 61 62
60 61 62 63 64
62 63 64 65 66
12 15 20 25 30
68 69 70 71 72
60 61 62 63 64
57 58 59 60 61
60 61 62 63 64
63 64 65 66 67
65 66 67 68 69
67 68 69 70 71
Шумовой характеристикой потоков
средств водного транспорта является
эквивалентный уровень звука Ла экв,
дБА, на расстоянии 25 м от плоскости
борта судов, определяемый по
табл. 8.4 в зависимости от средней ча-
совой интенсивности судоходства,
суд/ч, в течение 8 ч наиболее шум-
ного периода дневного времени суток.
При движении на рассматриваемом
участке водного пути различных видов
судов шумовую характеристику потока
80
70
60
50
12 5 10 20 50
ИНТЕНСИВНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ, ПОЕЗД/Ч
Рис. 8.2. Определение экви-
валентного уровня звука
средств рельсового транс-
порта
а. б — поезда соответствен-
но дальнего и ближнего еле
дования; в — трамваи и от-
крытые линии метрополи-
тена
судов следует определять путем сум-
мирования (по энергии) эквивалент-
ных уровней звука, определенных при
условии движения отдельных видов су-
дов (см. рис. 7.5).
В качестве шумовой характеристи-
ки потока средств рельсового транс-
порта чаще всего также принимается
эквивалентный уровень звука на оп-
ределенном расстоянии от оси. Ориен-
тировочно шумовые характеристики
потоков средств рельсового транспорта
могут быть определены по графикам
рис. 8.2.
Необходимо отметить, что шумо-
вые характеристики средств рельсового
транспорта в значительной мере зави-
сят от конструкции верхнего строения
пути. Например, в зависимости от пу-
тевой конструкции эквивалентные
уровни звука трамваев могут изме-
няться в пределах до 10 дБА.
Шумовой характеристикой трассы
пролета самолетов является приведен-
ный максимальный уровень звука Ла,
дБ А, в расчетной точке, определяемый
по рис. 8.3 и 8.4 в зависимости от
расположения расчетной точки отно-
сительно трассы, взлетно-посадочной
полосы (ВПП) и этапа полета (взлет,
снижение на посадку).
Шумовыми характеристиками про-
мышленных предприятий, теплоэлект-
Глава 8. Шумозаищта и звукоизоляция в городах и зданиях 309
ПОСАДКА
I о 5 W 15 20 25
g УДАЛЕНИЕ ОТ ТОРЦА ВПП, КМ
ь
о
ш
X
«I
ростанций, предприятий по обслужи-
ванию средств транспорта, станций и
других объектов автомобильного, же-
лезнодорожного и водного транспорта,
расположенных на селитебной терри-
тории, являются средний корректиро-
ванный уровень звуковой мощности
Ара, дБА, и максимальный корректи-
рованный уровень звуковой мощности
Ара макс, дБА.
Шумовой характеристикой транс-
форматоров открытых понизительных
Рис. 8.3. Кривые приведен- при взлете и посадке са-
ных максимальных уров- молетов II группы
ней звука на местности
подстанций служит корректированный
уровень звуковой мощности Ара, дБА,
определяемый по табл. 8.5 в зависи-
мости от типовой мощности трансфор-
маторов, MBA.
Данные в табл. 8.5 не распростра-
няются на трансформаторы с выносной
системой охлаждения.
БОКОВОЕ УДАЛЕНИЕ ОТ ПРОЕКЦИИ
ТРАЕКТОРИИ. КМ
БОКОВОЕ УДАЛЕНИЕ ОТ ОСИ ВПП, КМ
Рис. 8.4. Графики для опре-
деления приведенных макси-
мальных уровней звука на
местности для самолетов
II группы
1 — взлет; 2 — посадка
310 Часть HL Архитектурная акустика
Таблица 8.5. Шумовые характеристики
Таблица 8.6. Шумовые характеристики
трансд
рматоров
источников шума
Типовая 10 20 30 40 60 90 100
мощ-
ность
транс-
форма-
тора,
MBA
Коррек- 96 98 100 102 104 106 108
тирован-
ный
уровень
звуко-
вой
МОЩ-
НОСТИ,
дБ А
В шумовом режиме жилой застрой-
ки большое место занимают так на-
зываемые внутриквартальные источни-
ки шума. К ним относятся физкуль-
турные и детские игровые площадки
во дворах жилых микрорайонов, раз-
грузочно-погрузочные площадки в хо-
зяйственных дворах магазинов, сто-
ловых и других учреждений обще-
ственного питания и культурно-быто-
вого обслуживания населения,
мусороуборочные машины, плеска-
тельные бассейны, гаражи, трансфор-
маторыне подстанции и др.
Шумовыми характеристиками ис-
точников шума на территории микро-
районов, кварталов и групп жилых до-
мов являются эквивалентные уровни
звука La экв, дБА, и максимальный
уровень звука La макс, дБА, опреде-
ляемые по табл. 8.6 на расстоянии
7,5 м от границ источников шума.
Промышленные предприятия чаще
всего представляют собой комплексные
источники шума, состоящие из отдель-
ных условно точечных и пространст-
венных источников шума, излучаю-
щих шум как в горизонтальной, так
и в вертикальной плоскостях.
К точечным источникам шума на
промышленных предприятиях могут
быть отнесены заборные и выхлопные
отверстия систем вентиляции и кон-
диционирования воздуха, различных
Источники шума
^-Аэкв’ ^АмакС’
дБА дБА
Игры детей 72
Спортивные игры:
футбол 76
волейбол 68
баскетбол 65
теннис 64
настольный теннис 60
хоккей 65
городки 69
Работа мусороубороч- 83
ной машины
Проезды одиночных
автомобилей внутри
групп жилых домов:
легковых 57
грузовых 67
Разгрузка товаров и
погрузка тары в мага-
зинах:
промышленных то- 60
варов, книжных
мебельных 67
булочно-конди- 60
терских,бакалеях
мясных 7 2
молочных 68
овощи—фрукты 62
вино—соки—воды 72
82
85
78
73
71
71
74
80
91
63
77
71
76
74
80
82
74
89
аэрогазодинамических установок, от-
дельное оборудование, агрегаты и
средства транспорта, эксплуатируемые
на открытом воздухе.
К пространственным источникам
шума на промышленных предприятиях
относятся отдельные здания, излучаю-
щие шум через наружные ограждения
или отдельные его элементы. В неко-
торых случаях к пространственным ис-
точникам шума относят поверхностные
источники шума, представляющие со-
бой отдельное оборудование или агре-
гаты, установленные на малом рассто-
янии друг от друга.
В настоящее время разработан ряд
методов определения шумовых харак-
теристик промышленных предприятий,
однако до сих пор не существует ус-
тановившегося мнения о составе шу-
мовых характеристик промышленных
предприятий, методах их измерения
или расчета, а также о классификации
Глава 8. Шумозаищта и звукоизоляция в городах и зданиях 311
промышленных предприятий по шумо-
вому фактору.
Прежде всего рассмотрим состав
шумовых характеристик промышлен-
ных предприятий. Если промышленное
предприятие представляет собой от-
дельное здание или занимает относи-
тельно небольшую площадь либо име-
ет наибольшее число компактно рас-
положенных источников шума, то наи-
более целесообразно его шумовую
характеристику выразить в октавных
уровнях звуковой мощности или кор-
ректированных по частотной кривой А
уровнях звуковой мощности, а также
в показателях направленности излуче-
ния. Если установки промышленных
предприятий создают непостоянный
шум, то указанные величины должны
быть представлены в виде эквивален-
тных уровней шума. Эквивалентные
уровни шума должны быть установле-
ны за дневной или ночной периоды
или за цикл работы, характеризующий
все шумовое явление.
Если промышленное предприятие
занимает достаточно большую пло-
щадь и состоит из многочисленных ис-
точников шума, то наиболее целесо-
образно его шумовую характеристику
представлять в виде уровней звука или
эквивалентных уровней звука (при
непостоянных шумах) в точках по
контуру предприятия, расположенных
на определенной высоте над поверх-
ностью земли.
Источники шума в жилых, обще-
ственных и промышленных зданиях.
Шумы, возникающие в жилых и об-
щественных зданиях, могут быть под-
разделены на бытовые, связанные с
жизнедеятельностью людей, и механи-
ческие, связанные с работой инженер-
ного и санитарно-технического обору-
дования (лифты, вентиляторы, насосы
и Т.Д.).
Бытовые шумы создаются прожи-
вающими или находящимися в доме
людьми. Громкий разговор, пение, иг-
ра на музыкальных инструментах,
крики и плач детей и особенно работа
телевизоров, радиоприемников, проиг-
рывателей и магнитофонов являются
причиной образования так называемо-
го воздушного шума. При ходьбе, тан-
цах и передвижениях мебели в ограж-
дениях дома возникают звуковые ко-
лебания, которые передаются на кон-
струкции перекрытий, стены и
перегородки и распространяются по
зданию на большое расстояние в виде
структурного шума. Это происходит
из-за очень малого затухания звуковой
энергии в тех материалах, из которых
обычно возводятся конструкции зда-
ний.
Вентиляторы, насосы, лебедки
лифтов и другое механическое обору-
дование зданий являются источниками
как воздушного, так и структурного
шума, возникающего в зданиях. Так,
вентиляционные установки создают
сильный водушный шум, который, ес-
ли не приняты соответствующие меры,
распространяется вместе с потоком
воздуха по вентиляционным каналам
и через вентиляционные решетки про-
никает в комнаты. Помимо этого вен-
тиляторы, как и другое механическое
оборудование, вследствие вибрации
вызывают весьма интенсивные звуко-
вые колебания в перекрытиях и стенах
зданий. Эти колебания в виде струк-
турного шума легко распространяются
по конструкциям здания и излучаются
в помещения, даже далеко располо-
женные от источников шума.
Особенно сильный шум может воз-
никнуть в помещении, над которым
установлены вентиляционные установ-
ки. Часто вентиляционные установки
и насосы располагаются в подвальных
помещениях. Это оборудование, если
оно установлено без принятия соответ-
ствующих звукоизоляционных мер,
вызывает в фундаментах колебания
звуковой частоты, которые передаются
стенам здания и распространяются по
ним, создавая шум в квартирах.
312 Часть III. Архитектурная акустика
Таблица 8.7. Эквивалентные уровни
звука бытовых шумов
Источник звука Уровни Примеча-
звука, ние
дБ А
Радиомузыка 83
Радио речь 70 —
Разговоры людей 66 —
Пылесосы 75
Стиральные машины 68 —
Холодильники 42
Игра на пианино 80 — 1
Электрополотеры 83 —*
Электробритвы 60
Детский плач 78 w—|Ж
Слив воды из крана 44—50 Шум, прони- кающий в ком- нату
Наполнение ванны 36-58 То же
Наполнение бачка водой в туалете 36-67
Удар крышки клапана 42—58 Шум,
мусоропровода прони- кающий
Проход кабины лифта в квар- тиру
34-36 В смеж- ных кварти- ГЧЙ V
Удар дверей лифта 44-52 P«A То же
Лифты, устанавливаемые в много-
этажных зданиях, являются источни-
ками значительного шума, который
возникает при работе лебедки лифта
и движении кабины, от ударов и тол-
чков башмаков по направляющим,
щелканья этажных выключателей и
особенно от ударов дверей шахты и
кабины при их закрывании. Этот шум
распространяется не только по воздуху
в шахте и на лестничной клетке, но
главным образом по конструкциям
здания вследствие жесткого крепления
шахты лифта к стенам и перекрытиям.
Данные об эквивалентных уровнях
звука различных бытовых шумов при-
ведены в табл. 8.7, из которой видно,
что уровни звукового давления раз-
личных источников шумов достигают
весьма высоких значений.
Систематических данных о шумах,
возникающих в результате работы лю-
дей и технологического оборудования
в общественных и административных
зданиях, в настоящее время еще нет.
Что касается шумов, проникающих в
помещения жилых и общественных
зданий в результате работы санитар-
но-технического и инженерного обору-
дования, то они в основном зависят
от эффективности мероприятий по шу-
моглушению.
В зависимости от вида шума при-
нимают различные меры по его сни-
жению при распространении.
К основным методам, используе-
мым при ограничении распространения
шума, относятся: соответствующая
внешняя и внутренняя планировка, ус-
тройство надлежащей звукоизоляции
ограждающих конструкций жилых и
общественных зданий, звукопоглоще-
ние звуковой энергии вдоль путей ее
распространения, надлежащий выбор
оборудования, виброизоляция колеба-
ний технического оборудования от со-
прягающихся с ним ограждений или
коммуникаций.
Рассмотрим подробнее средства, с
помощью которых можно реализовать
перечисленные методы шумоглушения.
Рационально решать планировку
здания таким образом, чтобы все по-
мещения, связанные с возникновением
того или иного шума, были сосредо-
точены в одном месте и удалены от
рабочих и жилых помещений. Так, в
жилых и общественных зданиях ко-
тельные, машинные отделения лифтов,
лифтовые шахты и мусоропроводы, на-
сосные, помещения с вентиляторами,
столовые, буфеты и т.д. не должны
примыкать к жилым и рабочим поме-
щениям.
Кухни, ванные и санузлы рекомен-
дуется объединять в отдельные блоки,
граничащие со стенами лестничных
клеток или с такими же блоками со-
седних квартир.
Жилые комнаты многоэтажных
жилых домов, общежитий и гостиниц,
рабочие комнаты административных
Глава 8. Шу мозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 313
зданий, палаты больниц и санаториев,
классы и аудитории учебных заведе-
ний должны быть отделены от лест-
ничных клеток вспомогательными по-
мещениями (кухнями, ванными, кори-
дорами и т.п.). Гимнастические залы,
мастерские и другие шумные помеще-
ния в учебных заведениях не должны
располагаться в непосредственной бли-
зости от классов, аудиторий и лабо-
раторий.
Основным средством для защиты
помещений жилых и общественных
зданий от шума является надлежащая
звукоизоляция ограждающих конст-
рукций, которая должна обеспечивать
соблюдение нормативных требований
по звукоизоляции. Вопросы звукоизо-
ляции ограждений изложены в п. 8.3.
Во многих помещениях обществен-
ных зданий целесообразно устройство
звукопоглощающих облицовок, напри-
мер в протяженных помещениях типа
коридоров в школах, больницах, гос-
тиницах, что предотвращает распрост-
ранение шума вдоль них. Для сниже-
ния шума в машинописных бюро,
счетных станциях, вычислительных
центрах, административных помеще-
ниях, ресторанах, залах ожидания же-
лезнодорожных вокзалов и аэровокза-
лов, магазинах, столовых и т.д. необ-
ходимо предусматривать звукопогло-
щающие покрытия стен и потолков.
Описание звукопоглощающих облицо-
вок и рекомендации по их примене-
нию приведены в п. 8.3.
В большинстве систем вентиляции
общественных зданий необходимо при-
менение глушителей шума.
Конструкции глушителей могут иметь раз-
личные решения. Наиболее простые из них устро-
ены в виде канала, облицованного внутри звукопог-
лощающим материалом. Крцме того, применяются
пластинчатые, состоящие из ряда параллельных
звукопоглощающих пластин, разделенных воз-
душными промежутками, сотовые, камерные и др.
Вибрации различных машин инженерного и
санитарно-технического оборудования, передаю-
щиеся конструкциям, на которых оно установлено,
или подходящим к нему коммуникациям, являют-
ся причиной возникновения структурного шума,
распространяющегося по конструкциям здания
или даже по грунту на большие расстояния и излу-
чаемого в виде воздушного шума ограждениями в
удаленных тихих помещениях.
Значительного ослабления этого шума можно
добиться, принимая меры по предотвращению рас-
пространения структурного шума путем установки
агрегатов на виброзвукоизоляторах, выполняемых,
например, из пружинных или резиновых аморти-
заторов.
Необходимо также принимать меры по иск-
лючению жестких контактов виброзвукоизолиро-
ванного агрегата с внешними коммуникациями.
Для этого следует предусматривать резиновые
вставки в трубопроводах, подходящих к насосным
установкам, брезентовые или резиновые вставки в
местах присоединения воздуховодов к вентилято-
ру, компенсационные петли на проводах питания
электродвигателей и др.
8.2. Нормирование шума
и звукоизоляции ограждений
Степень шумозащищенности
зданий в первую очередь определяется
нормами допустимого шума для поме-
щения данного назначения. Проника-
ющие в помещения уровни шума от
любых источников не должны превы-
шать нормативных величин. Такие
нормы устанавливаются в главах
СНиП, стандартах или санитарных
нормах.
Нормируемыми параметрами по-
стоянного шума в расчетных точках
являются уровни звукового давления
Л, дБ, в октавных полосах частот со
среднегеометрическими частотами 63,
125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и
8000 Гц. Для ориентировочных расче-
тов допускается использовать уровни
звука Ла, дБА. Нормируемыми пара-
метрами непостоянного шума в рас-
четных точках являются эквивалент-
ные уровни звука Ла экв, дБА, и мак-
симальные уровни звука Ла макс, дБА.
Допустимые уровни шума на ра-
бочих местах в производственных и
вспомогательных зданиях, на площад-
ках промышленных предприятий, в
помещениях общественных зданий
следует принимать по табл. 8.8, а до-
314 Часть J IL Архитектурная акустика
Таблица 8.8. Допустимые уровни шума на рабочих местах
Помещения
— — —------------------------------------
Уровни звукового давления £, дБ, в октавных
полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
1. Рабочие помещения 71
управлений, рабочие
помещения конструк-
торских, проектных
организаций и науч-
но-исследователь-
ских институтов,
здравпункты произ-
водственных пред-
приятий
2. Рабочие помещения 79
управлений и лабора-
торий производст-
венных предприятий
3. Рабочие помещения 83
диспетчерских служб,
кабины наблюдения
и дистанционного
управления с рече-
вой связью по теле-
фону, машинописное
бюро, помещения и
участки точной
сборки
4. Помещения лабо- 94
раторий для проведе-
ния эксперименталь-
ных работ, помещения
для шумных агрегатов
вычислительных машин,
кабины наблюдения
и управления без ре-
чевой связи по теле-
фону, производствен-
ные помещения с ра-
ботами, требующими
повышенного внима-
ния
5. Помещения с по-
стоянными рабочими
местами и рабочими
зонами на производст-
венных предприятиях и
рабочие места на терри-
тории предприятий:
предельно допусти- 99
мые
рекомендуемые 94
61 54
70 68
74 68
87 82
92 86
87 82
1000 2000 4000 8000
49 45 42 40 38
Уровни зву-
ка Лд и
эквивалент-
ные уров-
ни звука
^Аэкв»
ДВА
63 55 52 50 49 60
63 60 57 55 54 65
78 75 73 71 70 80
83 80 78 76 74 85
78 75 73 71 70 80
Максималь-
ные уровни
звука
Ама к с»
дБ А
75
80
95
100
95
Примечания: рекомендуемыми уровнями шума в п,5 данной таблицы следует пользоваться,
если шумовые характеристики технологического оборудования удовлетворяют предельно допусти-
мым шумовым характеристикам (ПДШХ), установленным ГОСТ 12.1.023—80. 2. Для тонального
и импульсного шума допустимые уровни, приведенные в этой таблице, должны быть уменьшены па
5 дБ. 3. Для шума, создаваемого в помещениях установками кондиционирования воздуха, вентиля-
ции и воздушного отопления, допустимые уровни должны быть приняты на 5 дБ (дБА) ниже при-
веденных в данной таблице.
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 3/5
пустимые уровни шума в помещениях
общественных зданий и на территори-
ях застройки — по табл. 8.9 с поправ-
ками по табл. 8.10.
Следует учитывать, что допусти-
мые уровни шума от внешних источ-
ников в помещениях устанавливаются
при условии обеспечения нормативной
вентиляции помещений (для жилых
помещений, палат, классов — при от-
крытых форточках, фрамугах, узких
створках окон).
Эквивалентные и максимальные
уровни звука в дБ А для шума, созда-
ваемого средствами автомобильного,
железнодорожного, авиационного
транспорта, в 2 м от ограждающих
конструкций первого эшелона шумо-
защитных и шумозащищенных зданий
гостиниц, общежитий и жилых зданий,
обращенных в сторону магистральных
улиц общегородского и районного зна-
чения, железных дорог, допускается
принимать на 10 дБА выше (поправ-
ка А = + 10 дБА) указанных в п. 9
и 10 табл. 8.9.
Для шума, создаваемого в поме-
щениях и на территориях, прилегаю-
щих к зданиям, системами кондицио-
нирования воздуха, воздушного отоп-
ления и вентиляции, допустимые
уровни должны быть приняты на 5 дБ
(дБА) ниже [поправка Л ~ -5 дБ
(дБА) ] приведенных в табл. 8.9.
Для шума, создаваемого в поме-
щениях и на территориях, прилегаю-
щих к зданиям, источниками авиаци-
онного шума (самолетами), допусти-
мые максимальные уровни звука дол-
жны быть приняты на 5 дБА выше
(поправка А = +5 дБА) приведенных
в табл. 8.9.
Поправки на место расположения
объекта следует учитывать только для
внешних источников шума в жилых
комнатах квартир, спальных помеще-
ниях домов отдыха и пансионатов,
спальных помещениях детских до-
школьных учреждений и школ-интер-
натов, в домах-интернатах для преста-
релых и инвалидов, палатах больниц
и спальных комнатах санаториев, жи-
лых комнатах общежитий и номерах
гостиниц, а также на территориях жи-
лой застройки.
В жилых и общественных зданиях,
где шумовой режим более или менее
определяется назначением помещения,
предъявляются требования к звукоизо-
ляционным качествам ограждающих
конструкций.
Изоляцией от воздушного шума
называется ослабление звуковой энер-
гии при передаче ее через ограждение.
Ее выражают в виде разностей октав-
ных или 1/3-октавных уровней звуко-
вого давления до и после прохождения
ограждений с учетом звукопоглощения
в изолируемом помещении.
Изоляцией от ударного шума на-
зывается способность перекрытий сни-
жать шум в помещении под перекры-
тием, появляющийся под действием
ударов (хождение, передвижение ме-
бели и т.п.). Изоляцию от ударного
шума выражают в виде октавных
уровней звукового давления в поме-
щении под перекрытием при его воз-
буждении стандартной ударной маши-
ной.
Нормируемыми параметрами зву-
коизоляции ограждающих конструк-
ций жилых и общественных зданий,
а также вспомогательных зданий и по-
мещений промышленных предприятий
являются индекс изоляции воздушного
шума ограждающей конструкции Rw,
дБ, и индекс приведенного уровня
ударного шума под перекрытием Lnw,
дБ.
Индекс изоляции воздушного шума Rw внут-
ренней или наружной ограждающей конструк-
цией с известной (рассчитанной или измеренной)
частотной характеристикой изоляции воздушного
шума следует определять следующим образом: на
график с нормативной частотной характеристикой
изоляции воздушного шума (рис. 8.5) нанести ча-
стотную характеристику изоляции воздушного шу-
ма ограждающей конструкцией и определить сред-
нее неблагоприятное отклонение нанесенной час-
тотной характеристики от нормативной частотной
характеристики.
316 Часть III, Архитектурная акустика
Таблица 8.9. Допустимые уровни шума в помещениях жилых и общественных зданий и на
территории застройки
Помещения или Время су- Уровни звукового давления А, дБ, в октавных Уровни Макси-
территории ток полосах со среднегеометрическими частотами, Гц звука мальные
« —• ——- — —R——► Т-А и уровни
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 экв ива- звука
лентные Амакс»
уровни ДБА
згука
Аэкв»
ДБА
1. Палаты боль- с 7 до 23 ч 59 48 40 34 30 27 25 23 35 50
ниц и санато- с 23 до 7 ч 51 39 31 24 20 17 14 13 25 40
риев, опера-
ционные боль-
ниц
2. Кабинеты вра- — 59 48 40 34 30 27 25 23 35 50
чей поликлиник,
амбулаторий,
диспансеров,
больниц, са-
наториев
3. Классные - 63 52 45 39 35 32 30 28 40 55
помещения,
учебные ка-
бинеты, учи-
тельские ком-
наты, аудито-
рии школ и
других учеб-
ных заведе-
ний, конфе-
ренц-залы,
читательские
залы библио-
тек
4. Жилые ком- с 7 до 23 ч 63 52 45 39 35 32 30 28 40 55
наты квартир, с 23 до 7 ч 55 44 35 29 25 22 20 18 30 45
жилые поме-
щения домов
отдыха, пан-
сионатов, до-
мов-интерна-
тов для преста-
релых и инва-
лидов, спаль-
ные помеще-
ния в детских
дошкольных
учреждениях
и школах-ин-
тернатах
5. Номера гос- с 7 до 23 ч 67 57 49 44 40 37 35 33 45 60
тиницижилые с 23 до 7 ч 59 48 40 34 30 27 25 23 35 50
комнаты об-
щежитий
6. Залы кафе, - 75 66 59 54 50 47 45 43 55 70
ресторанов,
столовых
7. Торговые за- - 79 70 63 58 55 52 50 49 60 75
лы магазинов,
пассажирские за-
лы аэропортов
и вокзалов,
приемные пунк-
Глава 8. Шумозаищта и звукоизоляция в городах и зданиях 317
Продолжение табл. 8.9
Помещения или
территории
Уровни
звука
и
эквива-
лентные
уровни
звука
Аэкв»
дБА
Макси-
мальные
уровни
звука
Амакс*
дБ А
ты предприя-
тий бытового
обслуживания
8. Территории, с 7 до 23 ч 67 57 49 44 40 37 35 33 45
непосредствен- с 23 до 7 ч 59 48 40 34 30 27 25 23 35
но прилегающие
к зданиям боль-
ниц и санаториев
9. Территории, с 7 до 23 ч 75 66 59 54 54 50 47 45 55
непосредствен- с 23 До 7 ч 67 57 49 44 40 37 35 33 45
но прилегаю-
щие к жилым
домам, зданиям
поликлиник,
амбулаторий,
диспансеров,
домов отды-
ха, пансиона-
тов, домов-
интернатов
для престаре-
лых и инвали-
дов, детских
дошкольных
учреждений,
школ и дру-
гих учебных
заведений,
библиотек
10. Территории, с 7 до 23 ч 79 70 63 58 55 52 50 49 60
непосредст- с 23 до 7 ч 71 61 54 49 45 42 40 38 50
венно приле-
гающие к зда-
ниям гостиниц
и общежитий
11. Площадки - 59 48 40 34 30 27 25 23 35
отдыха на тер-
ритории боль-
ниц и санато-
риев
12. Площадки - 67 57 49 44 40 37 35 33 45
отдыха на тер-
ритории микро-
районов и групп
жилых домов,
домов отдыха,
пансионатов,
домов-интерна-
тов для преста-
релых и инва-
лидов, площад-
ки детских до-
школьных уч-
реждений, школ
и других учеб-
ных заведений
60
50
70
60
50
60
318 Часть 1IL Архитектурная акустика
Таблица 8.10. Поправки к допустимым
уровням шума
Влияющий фактор
Поправка Д в
дБ или дБА
Характер шума:
широкополосный 0
тональный, им- —5
пульсный
Место расположения
объекта:
курортный район, места —5
отдыха, туризма, зеленая
зона города
жилой район 0
ш 70
ЧАСТОТА. Гц
Рис. 8.6. Нормативная кривая изоляции ударного шума
Неблагоприятными следует считать отклоне-
ния вниз от нормативной частотной характеристи-
ки. Среднее неблагоприятное отклонение прини-
мают равным 1/16 суммы неблагоприятных откло-
нений. Если среднее неблагоприятное отклонение
превышает 2 дБ, то нормативную частотную ха-
рактеристику смещают вниз (на целое число деци-
бел) так, чтобы среднее неблагоприятное отклоне-
ние от смещенной нормативной частотной харак-
теристики приближалось к 2 дБ, но не превышало
это значение. Тогда за величину индекса Rw, дБ,
принимают ординату в полосе на частоте 500 Гц
смещенной нормативной частотной характеристи-
ки.
Индекс приведенного уровня ударного шума
Lnw под перекрытием с известной (рассчитанной
или измеренной) частотной характеристикой при-
веденного уровня ударного шума следует опреде-
лять следующим образом: на график с нормативной
частотной характеристикой приведенного уровня
ударного шума (рис. 8.6) нанести частотную ха-
рактеристику приведенного уровня ударного шума
под перекрытием и определить среднее неблагоп-
риятное отклонение нанесенной частотной харак-
125 250 500 1000 2000
ЧАСТОТА, Гц
Рис. 8.5. Нормативная кривая изоляции воздушного шума
теристики приведенного уровня ударного шума от
нормативной характеристики.
Неблагоприятными следует считать отклоне-
ния вверх от нормативной частотной характери-
стики. Среднее неблагоприятное отклонение при-
нимают равным 1/16 суммы неблагоприятных от-
клонений. Если среднее неблагоприятное отклоне-
ние превышает 2 дБ, то нормативная кривая
смещается вверх (на целое число децибел) так, что-
бы среднее неблагоприятное отклонение от сме-
щенной нормативной частотной характеристики
приближалось к 2 дБ, но не превышало это значе-
ние. Тогда за индекс приведенного уровня ударного
шума под перекрытием принимают ординату на
частоте 500 Гц смещенной нормативной кривой
приведенного уровня ударного шума. Норматив-
ные индексы изоляции воздушного шума Rw внут-
ренними ограждающими конструкциями и приве-
денного уровня ударного шума под перекрытиями
Lnw жилых и общественных зданий и сооружений
промышленных предприятий приведены в
табл. 8.11.
Наружные ограждающие конструк-
ции оценивают по рассчитанной или
измеренной частотной характеристике
звукоизоляции с помощью индексов
Rw, дБ, предварительно определив тре-
буемую частотную характеристику
изоляции воздушного шума и рассчи-
танный по ней индекс изоляции. До-
пускается оценка изоляции воздушно-
го шума в дБА и при необходимости
определение индекса изоляции воз-
душного шума Rw по величине изоля-
ции воздушного шума в 7?д дБА.
К нормируемым параметрам зву-
коизоляции ограждающих конструк-
ций производственных зданий, а также
Глава 8. Шумозаищпш и звукоизоляция в городах и зданиях 319
Таблица 8.11. Нормативные индексы
звукоизоляции ограждений
Ограждающие конст-
рукции
Индекс
изоля-
ции воз-
душно-
го шума
R'w, дБ
Индекс
приве-
денного
уровня
ударного
шума,
^nw> ДБ
Продолжение табл. 8.11
Ограждающие конст-
рукции
Индекс Индекс
изоля- приве-
ции воз- денного
душно- уровня
го шума ударного
R'w’ «Б шума, ДБ
Жилые здания
1. Перекрытия между по-
мещениями квартир 52 60
2. Перекрытия между
помещениями квартир и
неиспользуемыми чердач-
ными помещениями 49 --
3. Перекрытия между по-
мещениями квартир и
расположенными внизу
магазинами 57 60
4. Перекрытия между по-
мещениями квартир и
расположенными внизу
ресторанами, спортив-
ными залами, кафе и т.п. 62 60
5. Перекрытия между
комнатами в двухэтаж-
ной квартире 43 68
6. Стены и перегородки
между квартирами, поме-
щениями квартиры и лест-
ничными клетками, хол-
лами, коридорами, вес-
тибюлями 52
7. Стены между поме-
щениями квартиры и
магазинами 57
8. Стены между поме-
щениями квартиры и
ресторанами, спортив-
ными залами, кафе и т.п. 62
9. Перегородки без дверей
между комнатами, между
кухней и комнатой в
квартире 43
10. Перегородки между
комнатами и санитарным
узлом одной квартиры 47
11. Входные двери квар-
тир:
а) выходящие на лест-
ничные клетки не-
посредственно к лиф-
там 32 —
б) выходящие в ко-
ридоры, холлы, от-
деляемые от лифтов
другими дверями,или
же в зданиях без лифтов 27 —
Гостиницы
12, Перекрытия между но-
мерами, категории:
первой 50 63
второй 47 65
13. Перекрытия, отделяю-
щие номера от помещений
общего пользования
(вестибюлей, холлов,
буфетов), для номеров
категории:
первой 52 60*
второй 49 73*
14. Перекрытия, отделяю-
щие номера от ресторанов,
кафе, столовых, кухонь,
для номеров категории:
первой 62 43*
второй 57 48*
15. Стены и перегородки
между номерами кате-
гории:
первой 50
второй 47
16. Стены и перегородки,
отделяющие номера от по-
мещений общего пользо-
вания (лестничных кле-
ток, вестибюлей, холлов,
буфетов), для номеров
категории:
первой 52
второй 49
17. Стены и перегородки,
отделяющие номера от
ресторанов, кафе, столо-
вых, кухонь, для номе-
ров категории:
первой 62
второй 57
Здания управлений и общественных
организаций
18. Перекрытия между ра-
бочими комнатами, ка-
бинетами, секретариа-
том и отделяющие рабо-
чие комнаты, кабинеты,
секретариаты от поме-
щений общего пользо-
вания (холлов и вести-
бюлей) 47 68
19. Перекрытия, отделяю-
щие рабочие комнаты, ка-
бинеты от рабочих, не за-
щищаемых от шума по-
мещений (машбюро, те-
летайпных залов и т.п.) 51 63
320 Часть III. Архитектурная акустика
Продолжение табл. 8.11
Продолжение табл. 8.11
Ограждающие конст-
рукции
Индекс
изоля-
ции воз-
душно-
го шума
R'w, ДБ
Индекс
приве-
денного
уровня
ударного
шума,
ДБ
Ограждающие конст-
рукции
Индекс
изоля-
ции воз-
душно-
го шума
дБ
Индекс
приве-
денного
уровня
ударного
шума,
ДБ
20. Стены и перегородки
между рабочими комна-
тами 42
21. Стены и перегородки,
отделяющие рабочие ком-
наты, секретариаты от
помещений общего поль-
зования (лестничных
клеток, вестибюлей,
холлов) 47
22. Стены и перегородки,
отделяющие кабинеты от
рабочих, не защищаемых
от шума помещений и
помещений общего поль-
зования 5 2
Больницы и санатории
23. Перекрытия между па-
латами, кабинетами вра-
чей 47 63
24, Перекрытия между
операционными и отде-
ляющие операционные от
палат и кабинетов 57 63
25. Перекрытия, отделяю-
щие палаты, кабинеты вра-
чей от помещений обще-
го пользования (вестибю-
лей и холлов) 5 2 63
26. Перекрытия, отделяю-
щие палаты, кабинеты от
столовых, кухонь 62 43
27. Стены и перегородки
между палатами, кабине-
тами врачей 47 —
28. Стены и перегородки
между операционными и
отделяющие операцион-
ные от других помещений 52 —
29. Стены и перегородки,
отделяющие палаты и ка-
бинеты от столовых и
кухонь 62
30. Стены и перегородки,
отделяющие палаты и ка-
бинеты от помещений об-
щего пользования (лест-
ничных клеток, вестибю-
лей, холлов) 52
Школы и другие учебные заведения
31. Перекрытия между
классными помещения-
ми, учебными кабине-
тами и отделяющие клас-
сные помещения, учеб-
ные кабинеты и ау-
дитории от помещений
общего пользования
(коридоров, вестибю-
лей, холлов) 47
32. Перекрытия между му-
зыкальными классами
средних учебных заведе-
ний 57
33. Перекрытия между му-
зыкальными классами
высших учебных заве-
дений (исключая танц-
классы) 5 7
34. Перекрытия, разде-
ляющие танцклассы в
средних и высших му-
зыкальных заведениях
от классов (танцкласс
на более высоком эта-
же) 62
35. Стены и перегородки
между классными поме-
щениями, учебными ка-
бинетами и аудиториями
и отделяющие классные
помещения, учебные ка-
бинеты и аудитории от
помещений общего
пользования (лестнич-
ных клеток, холлов,
вестибюлей, рекреа-
ций) 47
36. Стены и перегородки
между музыкальными
классами средних учеб-
ных заведений и отде-
ляющие их от помеще-
ний общего пользова-
ния (лестничных кле-
ток, вестибюлей, хол-
лов, рекреаций) 57
37. Стены и перегородки
между музыкальными
классами высших учеб-
ных заведений 62
63
58
55
50
Детские ясли-сады
38. Перекрытия между
групповыми комнатами
и спальнями и между
другими детскими
комнатами 47 63
39. Перекрытия, отделяю-
щие групповые комнаты
и спальни от кухонь 51 63
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 321
Продолжение табл. 8.11
Продолжение табл. 8.11
Ограждающие конст-
рукции
Индекс
изоля-
ции воз-
душно-
го шума
Индекс
приве-
денного
уровня
ударного
шума,
L , дБ
nw
Ограждающие конст-
рукции
Индекс
изоля-
ции воз-
душно-
го шума
R Л дБ
Индекс
приве-
денного
уровня
ударного
шума,
L , дБ
nw
40. Стены и перегородки
между групповыми ком-
натами, спальнями и
между другими дет-
скими комнатами 47 —
41. Стены и перегородки,
отделяющие групповые
комнаты, спальни от
кухонь 51 —
Вспомогательные здания и помещения
промышленных предприятий
42. Перекрытия между по-
мещениями для отдыха и
учебных занятий, здрав-
пунктами, рабочими
комнатами управлений
и конструкторских бюро,
кабинетами, помещения-
ми общественных орга-
низаций и отделяющие
эти помещения от по-
мещений общего поль-
зования (вестибюлей,
гардеробных) 47 68
43. Перекрытия между
помещениями лаборато-
рий, красных уголков,
залами для собраний,
столовыми и отделяю-
щие эти помещения от
помещений, указанных
в п.45 настоящей таб-
лицы 51 63
44. Стены и перегород-
ки между рабочими ком-
натами управлений,
конструкторских бюро,
кабинетами, помеще-
ниями общественных
организаций 42 —
45. Стены и перегород-
ки между помещениями
для отдыха и учебных за-
нятий, здравпунктами,
отделяющие эти поме-
щения от рабочих ком-
нат управлений и конст-
рукторских бюро, каби-
нетов, помещений об-
щественных организа-
ций и помещений общего
пользования (вестибю-
лей, гардеробных,
лестничных клеток) 47 —
46. Стены и перегородки
между помещениями
лабораторий, красных
уголков, залами для
собраний, столовыми и
отделяющие эти помеще-
ния от помещений об-
щего пользования
(вестибюлей, гарде-
робных, лестничных
клеток) 51
Требования следует предъявлять к передаче
ударного шума в помещение, защищаемое от шума
при ударном воздействии на пол не защищенного от
шума помещения.
Примечание. Для жилых комнат общежи-
тий следует принимать те же значения индексов
изоляции воздушного шума ограждающими конст-
рукциями и приведенного уровня ударного шума
под перекрытиями, что и для ограждающих конст-
рукций квартир в жилых домах.
ограждающих конструкций, отделяю-
щих защищаемые от шума помещения
от помещений с источниками шума,
не перечисленным в табл. 8.11, отно-
сятся величины изоляции воздушного
шума 7?тр, дБ, в октавных полосах ча-
стот со среднегеометрическими часто-
тами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000,
4000 и 8000 Гц, которые рассчитыва-
ются по формулам, приведенным в
СНиП П-12-77 "Защита от шума".
8.3. Проектирование шумо-
защиты и звукоизоляции
Защита от внешних город-
ских шумов. Основным источником
шума в населенных пунктах, оказы-
вающим наибольшее воздействие на
жилую застройку, является транспорт.
322 Часть III. Архитектурная акустика
Транспортный шум в городах возник
в связи с появлением в середине про-
шлого века железных дорог, а затем
и автомобилей. Он особенно возрос за
последние десятилетия. Города, плани-
ровка и застройка которых складыва-
лась веками, оказались не приспособ-
ленными к движению по улицам боль-
шого количества транспортных
средств, а жилая застройка оказалась
не защищенной от транспортного шу-
ма. Возник транспортный кризис, ко-
торый особенно обострился в связи с
небывалым ростом численности авто-
мобилей.
Решение проблем защиты от шума
в городах при наличии автомобильного
транспорта требует коренной реконст-
рукции улично-дорожной сети и изме-
нения сложившихся принципов за-
стройки кварталов.
Для защиты от внешних источни-
ков шума в городах используют сле-
дующие основные методы:
в источнике шума — инженерно-
технические и организационно-адми-
нистративные;
по пути распространения шума в
городской среде от источника до за-
щищаемого объекта — градострои-
тельные и строительно-акустические;
в объекте шумозащиты — конст-
руктивно-строительные (повышение
звукоизолирующих качеств ограждаю-
щих конструкций зданий и сооруже-
ний) и планировочные.
Защита застройки от шума —
сложная проблема, которую нужно
решать архитектурными средствами
путем проведения комплекса градо-
строительных и строительно-акустиче-
ских мероприятий. При разработке
технико-экономического обоснования,
генерального плана города, детальной
планировки его районов, а также про-
ектов застройки жилых микрорайонов
необходимо в первую очередь предус-
матривать градостроительные меры
снижения шума в застройке. Это по-
зволит в некоторых случаях обойтись
без специальных строительно-акусти-
ческих мероприятий по защите от шу-
ма или же снизить затраты на их про-
ведение.
К наиболее эффективным строи-
тельно-акустическим средствам сниже-
ния шума относятся экраны,
и
1умоза-
щитные здания и шумозащитные окна.
Градостроительные методы и
средства защиты от шума. Значи-
тельное снижение шума в жилой за-
стройке может быть обеспечено стро-
гим соблюдением требований строи-
тельных норм и правил по планировке
и застройке городов и других населен-
ных пунктов. Прежде всего необходи-
мо предусматривать четкое функцио-
нальное зонирование территории с от-
делением селитебных, лечебных и ре-
креакционных зон от промышленных
и коммунально-складских зон и основ-
ных транспортных коммуникаций.
Расстояния от границ промышленных
предприятий, являющихся источника-
ми внешнего шума, до жилых зданий,
общежитий, гостиниц, детских до-
школьных учреждений, школ-интерна-
тов, больниц, санаториев, домов отды-
ха, пансионатов не должны быть менее
указанных в табл. 8.12.
Новые аэропорты и аэродромы не-
обходимо размещать за пределами го-
родов и других населенных пунктов.
Наименьшее расстояние от границ
аэродрома до границ селитебной тер-
ритории следует принимать в зависи-
мости от класса аэродрома, располо-
жения взлетно-посадочных полос и
трасс полета относительно населенного
пункта по табл. 8.13.
Возможность уменьшения разры-
вов между аэродромом и селитебной
территорий по сравнению с указанны-
ми в табл. 8.13 при условии проведе-
ния специальных организационно-тех-
нических мероприятий (сокращение
ночных операций, специальные при-
емы пилотирования и др.), а также
применения шумозащитных жилых
Таблица 8.12, Минимально допустимые расстояния
Уровень
звука на гра-
нице про-
мышленно-
го предприя-
тия, дБ А
Минимальное расстояние от границы промышленного предприятия с технологическими процессами, м
с 7 до 23 ч с 23 до 7 ч
до больниц
и санато-
ториев
до жилых
зданий, до-
мов отдыха,
пансионатов,
детских до-
школьных
учреждений
и школ-ин-
тернатов
до гостиниц до других общественных зданий с допусти*
и интернатов мыми уровнями звука в помещениях, дБА
35 Г 401 45 Т 50 П 55 60
до боль-
ниц и са-
наториев
до жилых зданий,
домов отдыха,
пансионатов, дет-
ских дошкольных
учреждений и
школ-интернатов
до гостиниц
и интерна-
тов
40 —» Я " —— — 15 —
45 ** —— — 25
50 15 * м 1 50 15
55 25 -4 15 д * — * 95 25 15
60 50 15 25 15 «к •— 170 50 25
65 95 25 15 50 25 15 310 95 50
70 170 50 25 95 50 25 15 — 565 170 95
75 310 95 50 170 95 50 25 15 1030 310 170
80 565 170 95 310 170 95 50 25 15 1870 565 310
85 1030 310 170 565 310 170 95 50 25 5000 1030 565
90 1870 565 310 1030 565 310 170 95 50 9700 1870 1030
Глава 8. Шумозащшпа и звукоизоляция в
324 Часть HI. Архитектурная акустика
Таблица 8.13. Наименьшие расстояния
от границ аэродромов до границ селитебных
территорий
Направ- Трасса ление оси полета взлет- са моле- но- тов от- посадоч- носи- ной по- тельно лосы от- населен- носи- кого тельно пункта населен- ного пункта Расстояние в зависимости от класса аэродрома, км
I и вне- клас- сный П Ш
Пересе- Пересе- 30 23 17 12 8
кает То же кает Не пере- 16 15 15 15 7
Не пе- секает То же 12 11 11 3 2
ресе-
кает
зданий должна быть подтверждена
расчетом.
Расстояние от границ территории
морских и речных портов до границ
участков жилой застройки при отсут-
ствии специальных средств шумоглу-
шения должно быть не менее 100 м для
пассажирского района порта и не менее
300 м для грузового района порта.
Расстояние от новых железнодо-
рожных линий и станций при новом
строительстве до границ участков жи-
лой застройки без применения специ-
альных средств шумоглушения должно
быть не менее 200 м для железнодо-
рожных линий I и II категорий, не
менее 150 м для железнодорожных
линий III и IY категорий и не менее
100 м для станционных путей, считая
от оси крайнего железнодорожного пути.
Расстояние от автомобильных до-
рог I и II категорий до границ уча-
стков жилой застройки при отсутствии
специальных средств шумоглушения
должно быть не менее 200 м, а от
автомобильных дорог III и IY катего-
рий — не менее 100 м.
Расстояние от автомобильных до-
рог I и II категорий до границ зе-
мельных участков санаторно-курорт-
ных учреждений, больниц и домов от-
дыха при отсутствии специальных
средств шумоглушения должно быть не
менее 500 м, а от автомобильных до-
рог III и IY категорий — не менее
250 м.
Целесообразно предусматривать
совмещение трасс железных и автомо-
бильных дорог. Улицы и дороги дол-
жны быть строго дифференцированы
по назначению, скорости движения и
составу транспортного потока с выде-
лением основного объема грузового
движения на специализированные ма-
гистрали. Территории жилых районов
и зон отдыха не должны пересекаться
скоростными дорогами и дорогами гру-
зового движения. Скоростные дороги
на этих территориях при соответству-
ющем обосновании допускается разме-
щать в выемках, тоннелях и на эста-
кадах. Последние должны быть обору-
дованы шумозащитными экранами или
глухими ограждениями.
При проектировании сети улиц и
дорог следует предусматривать макси-
мально возможное укрупнение межма-
гистральных территЬрий, уменьшение
числа перекрестков и других транспор-
тных узлов, замену их Т-образными
примыканиями, устройство плавных
криволинейных сопряжений улиц. При
отсутствии специальных средств шу-
моглушения жилая застройка должна
располагаться на расстоянии не менее
150 м от края проезжей части скоро-
стных дорог и дорог грузового движе-
ния, не менее 125 м от магистральных
улиц общегородского значения, не ме-
нее 75 м от магистральных улиц рай-
онного значения и не менее 25 м от
жилых улиц. Жилые улицы целесооб-
разно проектировать тупиковыми, пре-
дусматривая в конце каждого тупика
круглые площадки для разворота ав-
томобилей. Трассировка проездов дол-
жна обеспечивать связь жилых и об-
щественных зданий с улицами и не
допускать сквозного проезда автомо-
Глава 8. Шумозаищта и звукоизоляция в городах и зданиях 325
бильного транспорта через территорию
микрорайона. При трассировке маги-
стральных улиц и дорог следует ис-
пользовать шумозащитные свойства
рельефа местности — холмов, оврагов,
балок и т.п.
Функциональное зонирование се-
литебной территории должно предус-
матривать размещение предприятий
торговли, общественного питания, бы-
тового обслуживания, учреждений
коммунального хозяйства, организа-
ций и учреждений управления, финан-
сирования и предприятий связи в зоне,
примыкающей к источникам шума
(рис. 8.7). Жилую застройку, детские
ясли-сады, учреждения здравоохране-
ния, дома-интернаты для престарелых
необходимо размещать в зоне, наибо-
лее удаленной от источников шума.
При разноэтажной застройке сле-
дует соблюдать принцип постепенного
наращивания этажности жилых домов
в глубину межмагистральной террито-
рии. Здания торгово-общественных
центров и блоков обслуживания, раз-
мещаемые на границе микрорайонов
вдоль транспортных магистралей, це-
лесообразно объединять в единые про-
тяженные комплексы. Такое решение
позволяет использовать комплексы уч-
реждений первичного, повседневного и
Рис. 8.7. Шумозащитное
зон ирование межмагистраль-
ной селитебной террито-
рии (жилого района, мик-
рорайона, жилого комплек-
са) в I и II (а) и III
и ГУ (б) строительно-кли-
матических районах
I — городская магистраль;
2 — зона экранирования
транспортного шума здани-
ями нежилого назначения,
шумозащитными жилыми
домами с шумозащитны-
ми окнами или специаль-
ными экранами; 3 — зона
жилой застройки типовы-
ми домами массового стро
ительства; 4 — зона школ,
детских садов и яслей; 5 —
зона экранирования транс-
портного шума шумоза-
щитными жилыми дома-
ми со специальным архи-
тектурно-планировочным
решением
периодического обслуживания в каче-
стве эффективных шумозащитных эк-
ранов и одновременно значительно
расширяет сферу их действия, делая
удобными для попутного пользования
при движении населения на работу и
с работы (рис. 8.8).
Помещения административных, об-
щественных и культурно-просвети-
тельных учреждений с повышенными
требованиями к акустическому ком-
форту — конференц-залы, читальные
залы, зрительные залы театров, кино-
театров, клубов и т.п. — следует раз-
мещать на противоположной от источ-
ников шума стороне зданий, отделяя
их коридорами, фойе, залами кафе и
буфетов, подсобными помещениями.
При необходимости размещения
жилой застройки на границе микро-
районов вдоль транспортных магистра-
лей следует располагать специальные
326 Часть I Л. Архитектурная акустика
Рис. 8.8. Защита иг гранс-
портного шума жилой за-
стройки, примыкающей к ши-
ротной магистрали
1 — шумозащитные жилые до-
ма; 2 — здания торгового назна-
чения, выполняющие роль шу-
мозащитных экранов; 3 — жи-
лые дома массовой застройки;
4 — гаражи индивидуальных
машин; 5 — широтная магист-
раль
шумозащитные жилые здания. Для
обеспечения акустического комфорта
на территории микрорайонов жела-
тельно применять композиционные
приемы группировки жилых зданий,
основанные на создании замкнутого
пространства. Не рекомендуется при-
менение приемов группировки жилых
зданий с раскрытием пространства
микрорайона в сторону источников
шума. Например, постановка жилых
зданий торцами к магистральной ули-
це значительно расширяет зону аку-
стического дискомфорта.
В качестве дополнительного сред-
ства защиты от шума малоэтажной
жилой застройки, площадок отдыха
микрорайонов и групп жилых домов,
площадок детских дошкольных учреж-
дений и участков школ следует пре-
дусматривать формирование вблизи
источников шума специальных шумо-
защитных полос зеленых насаждений.
Чтобы такие полосы обладали замет-
ной эффективностью, кроны деревьев
должны плотно примыкать друг к дру-
гу; пространство под кронами реко-
мендуется заполнять зеленой массой
кустарников. Ширина полос должна
быть не менее 10 м. Некоторое повы-
шение шумозащитной эффективности
достигается при расчленении полосы в
продольном направлении на несколько
частей с просветами между ними ши-
риной 3—4 м.
В качестве зеленых насаждений
следует использовать породы быстро-
растущих крупноразмерных деревьев с
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 327
густоветвящейся низкоопугценной
плотной кроной. Полосы из хвойных
пород деревьев наиболее эффективны
и обладают круглогодичным действи-
ем. Однако в городских условиях эти
деревья растут плохо, поэтому их сле-
дует объединять с деревьями листвен-
ных пород.
Экраны. Понятие ’’экран” принято
относить к любым препятствиям на
пути распространения шума. Экранами
могут служить придорожные подпор-
ные, ограждающие и специальные за-
щитные стенки, а также искусствен-
ные и естественные элементы рельефа
местности: земляные валы, насыпи,
холмы, откосы выемок, оврагов и т.д.
(рис. 8.9). Экранами могут служить
также здания, в помещениях которых
допускаются уровни звука более 40—
50 дБА (здания предприятий бытового
обслуживания населения, торговли,
общественного питания, коммуналь-
ных предприятий и др.), жилые и об-
щественные здания с усиленной зву-
коизоляцией наружных ограждающих
конструкций и с централизованными
или индивидуальными устройствами
приточной вентиляции, совмещенными
с глушителями шума, а также жилые
здания, в которых со стороны источ-
ника шума расположены окна подсоб-
ных помещений.
В мировой практике борьбы с
транспортными шумами наиболее ши-
роко применяются экраны-стенки,
земляные валы и их комбинации. Не-
обходимая шумозащитная эффектив-
ность экранов обеспечивается варьиро-
ванием их высоты, длины, расстояния
между источником шума и экраном.
Снижение уровня звука экраном-стен-
кой в расчетных точках, расположен-
ных на границе звуковой тени, т.е. на
продолжении прямой линии, соединя-
ющей акустический центр источника
шума с вершиной экрана, составляет
около 5 дБА. Поэтому для обеспече-
ния более высокой акустической эф-
фективности вершина экрана должна
Таблица 8.14. Снижение уровня звука
протяженными экранами-стенками
Расстояние меж-
ду экраном и
расчетной точ-
кой, м
Высота экрана,
м
Снижение
уровня зву-
ка экраном,
ДБА
2
10
16
2
20
6
2
50
14
2
100
возвышаться над прямой линией, со-
единяющей акустический центр источ-
ника шума с расчетной точкой. При
проектировании экрана-стенки вдоль
транспортной магистрали для ориенти-
ровочных расчетов повышение его эф-
фективности с увеличением высоты
можно принимать равным в среднем
1,5 дБА на 1 м.
Для увеличения акустической эф-
фективности экрана и уменьшения его
высоты расстояние между источниками
шума и экраном рекомендуется при-
нимать минимальным с учетом обес-
печения безопасности движения и нор-
мальной эксплуатации дороги и транс-
портных средств. Ориентировочные
значения снижения уровня звука про-
тяженными экранами-стенками на вы-
соте 1,5 м от уровня поверхности тер-
ритории при расстоянии между краем
проезжей части дороги и экраном, рав-
ном 3 м, приведены в табл. 8.14. Та-
кие значения акустической эффектив-
ности сохраняются при угле видимости
экранированного участка улицы из
расчетной точки не менее 160°.
В настоящее время известно мно-
жество конструкций экранов-стенок
(рис. 8.10—8.15). Наиболее распрост-
раненными материалами, применяе-
мыми для их строительства, являются
бетон и железобетон. Используются
328 Часть III. Архитектурная акустика
4
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 329
330 Часть Ш. Архитектурная акустика
также сталь, алюминии, различные
пластические материалы, дерево и др.
Необходимая поверхностная плотность
экрана-стенки зависит от требуемой
акустической эффективности и обычно
не превышает 20 кг/м2.
При проектировании экранов-сте-
нок необходимо наряду с требуемой
акустической эффективностью обеспе-
чивать ряд других требований к ним.
Экраны должны быть долговечными,
стойкими к атмосферным воздействи-
ям и вредному влиянию выхлопных
газов, выдерживать снеговые, ветровые
и сейсмические нагрузки. Они должны
отвечать эстетическим требованиям,
быть транспортабельными, простыми
при возведении, монтаже и эксплуа-
тации. Конструкции отдельных эле-
ментов экранов должны обеспечивать
плотное их примыкание между собой
для создания акустически непрозрач-
ного экрана.
Рис. 8.9. Типы экранов
1 — экран-стенка; 2 — экран-
насыпь; 3 — экран-выемка;
4 — экран-терраса; 5,6 —
комбинированные экраны;
5 — выемка с насыпью иди
стенкой; б — насыпь со стен-
кой; 7 — экран-галерея; 8 —
экран-тоннель; 9 — экран -
здание нежилого назначе-
ния; 10— экран — шумоза-
щитный жилой дом
Установка экранов-стенок с аку-
стически жесткой поверхностью с од-
ной стороны от источника шума вы-
зывает некоторое повышение уровня
звука на противоположной стороне за
счет вклада отраженной от экрана зву-
ковой энергии. Например, при распо-
ложении экрана-стенки высотой 5 м
вдоль автомобильной дороги уровень
звука на противоположной стороне до-
роги в зависимости от расстояния от
бордюра повышается на 1 —2 дБА.
При установке экранов-стенок с аку-
стически жесткой поверхностью вдоль
обеих сторон автомобильной дороги
акустическая эффективность экранов
снижается на 1—5 дБА в зависимости
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 331
Рис. 8.10. Акустический эк-
ран вдоль скоростной доро-
ги С47 Л ион - - Сент-Эть-
ен (Франция). Тин — отра-
жающий. материал — желе-
зобетон, высота — 6 м
по отношению к шоссе,
длина — 219 м, общая шу-
мозащитная эффективность
экрана колеблется от 6
до 15 дБА
а — вид со стороны дороги;
б — конструктивная схема;
1 — бетонная плита; 2 — ящик
для электрооборудования; 3 —-
желоб автодороги; 4 — па-
нель; 5 — подпорка
от расстояния между экраном и транс-
портным потоком.
Для устранения нежелательного
действия звука, отраженного от повер-
хностей стенок, разработаны конструк-
тивные решения экранов со звукопог-
лощающими облицовками (рис. 8.16—
8.18). Звукопоглощающие материалы,
используемые для облицовки экранов,
должны обладать стабильными физи-
ко-механическими и акустическими
показателями в течение всего периода
эксплуатации, быть био- и влагостой-
кими, не выделять в окружающую сре-
ду вредных веществ в количествах,
превышающих предельно допустимые
концентрации для атмосферного воз-
духа.
Для защиты звукопоглощающего
материала от попадания влаги необ-
ходимо предусматривать покрытие в
виде пленки. Снаружи экран со зву-
копоглощающей облицовкой необходи-
мо защищать перфорированными лис-
тами из алюминия, стали или пласти-
ка.
Акустическая эффективность экра-
нов-стенок в определенной степени за-
332 Часть IIL Архитектурная акустика
Рис. 8.11. Бетонный экран
по кромке автострады Л86
(Франция). Тип — огражда-
ющий, материал — бетон,
высота — 5,35 м ат вер-
ха до шоссе, фундамент —
литая подушка на подготов-
ке высотой 1,15 м, шумоза-
щитная эффективность
шум автодороги около фаса-
дов зданий с 8 до 20 ч
не превышает 65 дБА
а — конструктивная схема;
б — схема расположения; 1 —
гнутые ребра; 2 — бетонная
подушка
б)
висит от их формы. Наиболее эффек-
тивен Т-образный поперечный
иль экрана.
Земляные валы обладают рядом
преимуществ перед экранами-стенка-
ми. Для их создания, как правило, ис-
пользуются излишки грунта, образую-
щиеся при вертикальной планировке
территории застройки и строительстве
фундаментов зданий. Стоимость соо-
ружения валов в 2—3 раза ниже за-
трат на строительство экранов-стенок.
Кроме того, они придают магистралям
живописный вид. В теле валов можно
располагать гаражи, коллекторы и
другие сооружения. Однако из-за не-
обходимости устройства пологих отко-
сов с уклонами 1:2 или 1:1,5 для их
размещения требуются большие пло-
щади. Поэтому применение таких эк-
ранов целесообразно в основном в при-
городных зонах, где примагистральные
территории не лимитированы. В по-
следние годы разработаны конструк-
ции валов с облицовкой откосов бе-
тонными или каменными элементами,
Глава 8. Шумозаищта и звукоизоляция в городах и зданиях 333
Рис. 8.12. Поглощающий эк-
ран из керамзита. Автодоро-
га БЗ в Сен-Дени (Фран-
ция). Тип — поглощаю-
щий, материал — керам-
зит, высота 3 м по
отношению к шоссе, дли-
на — 400 м. Основание —
продольная балка из бето-
на К ней анкерными бол-
тами крепятся стойки из
алюм иниевых двутавров. К е-
рамзитовые плиты
40x60x5 см на горизонталь-
ных стрингерах, фиксируют-
ся стойками. Шумозащит-
ная эффективность — плат-
ность керамзита и толщи-
на плит позволяют
достигать рекомендованных
показателей при передаче
шума не менее 22 дБА
а — общий вид; б — конструк-
тивная схема; I — стрингер;
2 — керамзит; 3 — стойкий
алюминиевый двутавр
что позволяет значительно увеличить
крутизну откосов и соответственно
уменьшить ширину валов (рис. 8.19).
Размещение магистральных улиц и
дорог в выемках дает возможность ис-
пользовать их откосы в качестве шу-
мозащитных экранов. Однако более
эффективны комбинированные экра-
ны, состоящие из выемки или земля-
ного вала со стенкой поверху. В по-
следние годы разработаны конструк-
ции экранов-стенок с открытыми по-
лостями для размещения земли и
посадки вьющихся растений
(рис. 8.20). С эстетической точки зре-
ния такие экраны более приемлемы,
чем традиционные экраны-стенки.
Шумозащитные жилые здания. В
условиях современных городов с мас-
совой застройкой примагистральных
территорий многоэтажными протяжен-
ными домами для защиты населения
от транспортного шума наиболее це-
лесообразно строительство специаль-
ных жилых зданий, которые принято
называть шумозащитными или шумо-
защищенными. По способам защиты от
шума эти здания можно разделить на
два типа: дома со специальными ар-
хитектурно-планировочной структурой
334 Часть 111. Архитектурная акустика
и объемно-пространственным решени-
ем; дома, окна и балконные двери ко-
торых имеют повышенную звукоизо-
лирующую способность и снабжены
специальными вентиляционными уст-
ройствами, совмещенными с глушите-
лями шума. Возможны и комбинирован-
ные варианты шумозащитных зданий.
Архитектурно-планировочная
структура шумозащитных зданий пер-
вого типа предусматривает ориента-
цию в сторону источников шума окон
подсобных помещений квартир и по-
мещений внеквартирных коммуника-
ций, а также не более одной комнаты
Рис. 8.13. Пейзажный эк-
ран, окаймляющий автодо-
рогу Аб {Франция).
Тип — отражающий, ма-
териал — бетон, высо-
та — 8,5 м от эффектив-
ного уровня до шоссе,
фундамент — монолит-
ный на двух сваях диа-
метром 80 см на каж-
дую опору (или несущее
покрытие). Шумозащитная
эффективность — 800 ос-
новных квартир жилого
района защищено, около
500 пользуются дополни-
тельным улучшением защи-
ты (от 6 до 13 дБА);
только верхние этажи 15-
этажных домов-башен бу-
дут объектом дополнитель-
ной защиты в форме уси-
ления изоляции фасадов
а — конструктивная схема;
б — схема расположения;
1 — земляной вал; 2 — дере-
вянные сваи; 3 — откос; 4 —
экран длиной 862 м; 5 — зо-
на движения; 6 — зона сто-
янок; 7 — открытый переход
Глава 8. Шумозаищта и звукоизоляция в городах и зданиях 335
Рис. 8.14. Акустический эк-
ран вдоль шоссе N 118 в
Бъевре (Франция). Тип —
отражающий, материал —
бетон + стекло, высота —
6 м по отношению к шос-
се. длина 430 м. Наклон-
ные столбы, изготовленные
из белого цемента, закреп-
ленные анкерами и зали-
тые в подушку на месте.
Бетонные панели из бело-
го цемента 5,15x3x15 _м. Шу-
мозащитная эффектив-
ность — уровни шума в
окрестности в нижних эта-
жах защищаемых зданий
снижены на 15 дБА
а — общий вид; б — конструк-
тивная схема
общего пользования в многокомнатных
квартирах. Примерами таких зданий
являются построенные в ряде районов
Москвы 12- и 16-этажные крупнопа-
нельные дома из унифицированных
изделий серии П 55 (проекты разра-
ботаны МНИИТЭП). Общий вид до-
мов этой серии, а также планы этажей
его рядовых и угловых секций пока-
заны на рис. 8.21 и 8.22.
336 Часть IJI. Архитектурная акустика
Рис. 8.15. Прозрачный аку-
стический экран (из стек-
ла) на национальной доро-
ге Ж.14 в квартале Де-
фанс (Франция). Тип
отражающий, материал —
стекло, высота — 4,5 м
от верха до шоссе, дли-
на — 345 м. Листы зака-
ленного стекла склеиваются
между собой силикатным
клеем и по кромкам с де-
коративно-защитной обой-
мой привинчиваются к несу-
щим колоннам с шагом
1,3 м, которые закреплены
на стене анкерными болта-
ми. Неопреновые соедине-
ния исключают прямой кон-
такт с алюминием и бето-
ном. Шумозащитная эффек-
тивность — толщина
стекла 10 мм гарантирует
требуемое ослабление при
передаче транспортного шу-
ма на 22 дБА
а — общий вид; б — конструк-
тивная схема; I — бетонная
стенка; 2 — закаленное стекло,
листы 112x146x10 мм; 3 — алю-
миниевый профиль
200x150x7 мм; 4 — декоратив-
но-защитная обойма, навин-
чиваемая на профиль; 5 —
алюминиевая планка; б — не-
опреновое соединение
Примером шумозащитных зданий
второго типа является каркасно-па-
нельный жилой дом (проект разрабо-
тан "Моспроектом-1") на Б. Тульской
улице в Москве. Шумозащитные кон-
струкции и устройства таких зданий
будут рассмотрены ниже.
По планировочной структуре шу-
мозащитные дома первого типа под-
разделяются на три основные группы:
многосекционные, коридорные и кори-
дорно-секционные. В составе каждой
группы может быть множество разно-
образных решений. Вместе с тем су-
ществуют общие принципы проекти-
рования шумозащитных жилых зда-
ний, разработанные Ю.Д. Окольнич-
никовым и Е.А. Астаниным.
Многосекционные жилые дома
наиболее массовые в жилищном стро-
Глава 5. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 337
ительстве. Они позволяют компоновать
различные по планировке и числу
комнат типы квартир, обладают высо-
кой градостроительной маневренно-
стью. Поэтому одно из основных на-
правлений массового внедрения шумо-
защитных жилых зданий в практику
строительства — разработка шумоза-
щитных блок-секций многосекционных
жилых домов в составе действующих
серий типовых проектов. Архитектур-
но-планировочная структура этих до-
мов характеризуется наличием только
вертикальных внеквартирных связей.
Каждая блок-секция имеет лестнично-
лифтовый узел, с которым непосред-
ственно связаны квартиры. В некото-
рых случаях целесообразны сдвоенные
блок-секции с двумя лестнично-лиф-
товыми узлами. При проектировании
шумозащитных блок-секций нужно
стремиться к увеличению числа квар-
тир и суммарной полезной площади,
приходящейся на один лестнично-лиф-
товый узел, для наиболее эффектив-
ного использования лифтов в доме.
Необходимо предусматривать мак-
симально возможное увеличение ши-
рины корпуса, что имеет большое эко-
номическое значение с точки зрения
удельных расходов строительных ма-
териалов и тепловой энергии на еди-
Рис. 8.16. Общий вид и
конструктивная схема пане-
ли металлического экрана-
стенки со звукопоглощаю-
щей облицовкой
1 — перфорированный профи-
лированный металлический
лист; 2 — минеральная вата;
3 — двутавр; 4 — стальная тру-
ба; 5 — бетонный цоколь; 6 —
фундамент
338 Часть Ill. Архитектурная акустика
Рис. 8.17. Общий вид и
конструктивная схема метал-
лического экрана-стенки со
звукопоглощающей облицовкой
1 — перфорированный профи-
лированный алюминиевый
лист; 2 — минеральная вата;
рированный сталь-
ной лист
ницу полезной площади, особенно в
регионах с суровым климатом и про-
должительным отопительным сезоном.
Двустороннюю ориентацию в блок-
секциях с одним лестнично-лифтовым
узлом могут иметь только две квар-
тиры. Остальные квартиры имеют од-
ностороннюю ориентацию всех поме-
щений в сторону дворового простран-
ства.
Основная сложность проектирова-
ния шумозащитных блок-секций состо-
ит в том, что для размещения окон
жилых комнат требуется более протя-
женный световой фронт, чем для раз-
мещения окон подсобных помещений
квартир и лестнично-лифтовых узлов,
особенно при наличии в блок-секции
многокомнатных квартир. Для созда-
ния компактной архитектурно-плани-
ровочной структуры в шумозащитных
блок-секциях с учетом разницы в по-
требности светового фронта со стороны
дворового пространства и со стороны
источника шума рекомендуются сле-
дующие архитектурно-планировочные
приемы:
размещение большинства подсоб-
ных помещений квартир (передних,
санитарных узлов, внутриквартирных
Глава 8. Шумозащшпа и звукоизоляция в городах и зданиях 339
Рис. 8.18. Конструктивная
схема металлического экрана-
стенки со звукопоглощаю-
щей облицовкой
I — швеллер; 2 — металличе-
ская стойка; 3 — профилиро-
ванный стальной лист; 4 —
минеральная шерсть; 5 — ме-
таллическая сетка; 6 — стяги-
вающая проволока; 7 — бетон-
ный фундамент
коридоров) у наружной стены, обр?
щенной в сторону источника шума;
расположение лестничных клеток
или лестнично-лифтовых узлов длин-
ными сторонами вдоль наружной сте-
ны, обращенной в сторону источника
шума;
применение различных пролетов
для жилых и подсобных помещений,
обеспечивающее при различии площа-
дей жилых и подсобных помещений
некоторое выравнивание их светового
фронта;
использование пропорций в плане
жилых и пособных помещений квар-
тир, а также лестничных клеток и ле-
стнично-лифтовых узлов в пределах
допустимых соотношений для вырав-
нивания светового фронта;
включение в состав жилого дома
дополнительных подсобных помещений
группового пользования;
расположение комнат общего поль-
зования со стороны источника шума,
если норма жилой площади на одного
человека и демографический состав за-
селяемых семей позволяют исключить
из этих комнат спальные места.
Помимо домов с многосекционны-
ми структурами в многоэтажном жи-
лищном строительстве находят приме-
нение коридорные и галерейные дома.
340 Часть JII. Архитектурная акустика
300см
Рис. 8.19. Разрез земляно-
го вала, облицованного бе-
тонными элементам и
Архитектурно-планировочная структу-
ра таких зданий характеризуется на-
личием вертикальных и протяженных
горизонтальных внеквартирных ком-
муникаций. Кроме лестнично-лифто-
вых узлов имеются коридоры и гале-
реи, связывающие их между собой, а
также с квартирами. Такая структура
обеспечивает более рациональное ис-
пользование лестнично-лифтовых уз-
лов. Коридоры и галереи могут раз-
мещаться на каждом этаже или через
один, два и более этажей.
Шумозащитные здания коридорно-
го типа могут быть с центральными и
с боковыми коридорами. Дома с цен-
тральными коридорами характеризу-
ются широким корпусом. Они эконо-
мичны по расходу стеновых строитель-
ных материалов и тепловой энергии
на единицу полезной площади. Дома
с боковыми коридорами имеют одно-
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 341
стороннее расположение квартир и в
связи с этим узкий корпус, особенно
при расположении кухонь в общем ря-
ду с жилыми комнатами и освещении
их естественным светом. Такая пла-
нировочная структура более удобна
для проектирования шумозащитных
жилых зданий по сравнению со струк-
турой, имеющей центральное располо-
жение коридоров.
Дома с боковым расположением
коридоров на каждом этаже без особых
изменений могут применяться как шу-
мозащитные благодаря четкому разде-
лению ориентации окон жилых комнат
с одной стороны и внеквартирных ко-
ридоров — с другой. Однако из-за уз-
кого корпуса они малоэкономичны, и
их применение целесообразно в райо-
нах с жарким климатом, где повышен-
ные теплопотери не имеют существен-
ного значения. В то же время благо-
даря узкому корпусу обеспечивается
сквозное проветривание помещений, а
одностороннее расположение жилых
комнат облегчает их солнцезащиту.
Последовательное размещение кухонь
и жилых комнат в квартирах шумо-
защитных зданий с боковыми коридо-
рами позволяет увеличивать ширину
их корпусов, но связано с необходи-
мостью освещения кухонь вторым све-
том через фрамуги из коридоров или
жилых комнат, что не разрешается
действующими у нас санитарно-гиги-
еническими нормами.
Коридорно-секционные дома или
дома со сложной архитектурно-плани-
ровочной структурой характеризуются
признаками зданий многосекционного
и коридорного типов. Блок-секции та-
ких домов имеют лестнично-лифтовые
узлы и тупиковые коридоры, позволя-
ющие увеличивать число квартир, свя-
занных с ними. Такая структура при-
меняется при проектировании шумо-
защитных зданий для сокращения чис-
ла лестнично-лифтовых узлов,
рационального их использования, об-
щего сокращения всех видов внеквар-
Рис. 8.21. Двенадцатиэгга яс-
ный крупнопанельный шу-
мозащитный жилой дам
серии П55
а — общий вид; б — рядовая
серия П55-2/12; в — угловая
секция П55-4/12; / — план 2—
5-го этажей; II — план 6—12-
го этажей
тирных коммуникаций на единицу по-
лезной площади. Внеквартирные тупи-
ковые коридоры могут быть располо-
жены на каждом этаже, через один
или несколько этажей, в двух или трех
направлениях. Шумозащитные качест-
ва коридорно-секционных домов обес-
печиваются теми же приемами, что и
в домах многосекционного и коридор-
ного типов.
Проектирование шумозащитных
зданий затруднено необходимостью од-
342 Часть IIJ, Архитектурная акустика
_то
схема стыковки секций; /
план 6—12-го этажей; II - -
план 2—5-го этажей
повременного учета требований защи-
ты от шума и обеспечения инсоляции
жилых комнат. Однако эта задача ус-
пешно решается, и уже сейчас наряду
с блок-секциями, предназначенными
для застройки южной, восточной и за-
падной сторон магистральных улиц,
существуют проекты секций с практи-
чески неограниченной ориентацией.
Кроме домов серии П 55 в Москве,
Рис. 8.22. Шестнадцати^
тажный крупнопанельный
жилой дам серии П55
а — общий вид; б — рядовая
секция П55-2/16Н1; в — угло-
вая секция П55-4/16Н1; г —
Киеве, Новосибирске и других городах
построен ряд экспериментальных шу-
мозащитных зданий первого типа. Ре-
зультаты натурных измерений показа-
Глава 8, Шумозаищта и звукоизоляция в городах и зданиях 343
ли их высокую акустическую эффек-
тивность. Снижение уровней транспор-
тного шума, наблюдаемых у фасадов
этих домов, достигает в жилых ком-
натах 30—40 дБА. Следовательно,
шумозащитные здания могут быть ре-
комендованы для застройки магист-
ральных улиц практически с любой
интенсивностью движения транспорт-
ных потоков.
Наряду с обеспечением условий
акустического комфорта для прожива-
ющего в них населения шумозащитные
здания могут служить высокоэффек-
тивными акустическими экранами.
Снижение уровней звука в звуковой
тени таких зданий благодаря экрани-
рованию шума достигает 25 дБ А. Так
как в современном жилищном строи-
тельстве применяются здания большой
этажности, их экранирующая эффек-
тивность в отличие от экранов-стенок
зависит в основном от протяженности
и конфигурации. Звук, проникающий
на территорию застройки через раз-
рывы между домами и дифрагируемый
на их торцах, снижает эффект экра-
нирования и может стать причиной не-
которого превышения допустимых
уровней звука в жилых комнатах
крайних секций. Для выполнения воз-
ложенной на них функции шумоза-
щитные здания должны иметь макси-
мально возможную протяженность.
При необходимости размещения этих
зданий на узких участках сложившей-
ся застройки следует обеспечить их
примыкание к опорным домам. Наи-
более целесообразна П-образная кон-
фигурация шумозащитной застройки.
Поэтому при проектировании шумоза-
щитных зданий должны разрабаты-
ваться в достаточном ассортименте уг-
ловые секции.
Размеры необходимых разрывов
между шумозащитными зданиями сле-
дует прйни^ать минимальными. Для
ограничения । распространения шума
через разрывы рекомендуется разме-
щать напротив них здания торгового
или коммунально-бытового назначе-
ния, в которых допускаются более вы-
сокие уровни звука. При наличии раз-
рывов между шумозащитными здани-
ями с целью свести до минимума не-
желательный вклад отраженной
звуковой энергии в шумовой режим
внутриквартального пространства при
проектировании его застройки реко-
мендуется свободная планировка с
применением небольших по протяжен-
ности зданий. Следует учитывать, что
в звуковой тени шумозащитных зда-
ний может располагаться значительно
более высокая застройка. Однако все
варианты застройки должны быть
обоснованы акустическими расчетами.
Шумозащитные окна. Второй тип
шумозащитных зданий предусматрива-
ет защиту помещений за счет повы-
шения звукоизоляции наружных ог-
раждающих конструкций. Поскольку
наружные ограждения состоят из не-
скольких элементов — наружной сте-
ны, окон, балконных дверей, звуко-
изолирующие свойства которых резко
различаются, их общая звукоизоляция
полностью определяется наиболее сла-
быми элементами, т.е. окнами и бал-
конными дверями. Поэтому, говоря в
дальнейшем о звукоизоляции наруж-
ных ограждений, мы будем иметь в
виду звукоизоляцию этих элементов.
Звукоизоляция окна зависит от ко-
личества и толщины стекол, толщины
воздушного промежутка и плотности
притвора. Стандартное окно со спарен-
ными створками в обычном варианте
с одной уплотняющей прокладкой из
поролона по наплаву внутренней
створки имеет звукоизоляцию Яд =
=24 дБ А. Установка второй прокладки
повышает звукоизоляцию на 1 дБА,
полная герметизация притвора — до
27 дБА, т.е. еще на 2 дБА. Таким об-
разом, резерв звукоизоляции, который
можно было бы использовать за счет
уплотнения притвора путем примене-
ния более совершенных запорных ус-
344 Часть HL Архитектурная акустика
Таблица 8.15. Звукоизоляция окон
Окно
дБА
Одинарное со стеклопаке-
том
Спаренное
Раздельное
Раздельное со стеклопаке-
том
Раздельно-спаренное
Толщина стекла, Воздушный
мм промежуток, мм
Число прокладок
Стандартные окна
4+4 19 2 25
3+3 15 1 23
3+3 57 1 24
3+6 57 1 27
3+3 90 2 28
4+4 90 2 30
3+6 90 2 31
3+3+4 20+75 3 30
4+4+4 20+65 3 32
4+4+4 55+45 3 31
4+4+4 55+106 3 33
Окна с вентиляционными элементами в режиме проветривания
Раздельное (’’Киев- 3+3 90 2
проект”)
Раздельное с клапаном- 4+4 90 2
глушителем (МНИИТЭП)
Конструкция КТБ ”Мос- 4+3+3 92+22 3
оргстройматериалы” и
НИИСФ
Спаренное с вентиля- 3+3 57 1
ционным каналом (НИИСФ)
Раздельное с вентиляцион- 4+4 90 2
ным каналом (НИИСФ)
Раздельное с автономным 4+4 90 2
вентилятором (Мос-
проект-1, НИИСФ)
18
20
21
22
26
30
тройств и прокладок, весьма невелик,
не более 1—2 дБ А.
Довольно часто можно наблюдать
попытки повысить звукоизоляцию ок-
на путем установки третьего стекла,
однако это не всегда приводит к же-
лаемому результату. Третье стекло,
установленное посередине воздушного
промежутка, практически не увеличи-
вает звукоизоляцию. Это первоначаль-
но казавшееся парадоксальным поло-
жение теперь общеизвестно. Оно объ-
ясняется тем, что в данном случае из-
за уменьшения толщины воздушных
промежутков повышается частота ре-
зонанса конструкции и снижается зву-
коизоляция, что практически сводит
на нет выигрыш от увеличения повер-
хностной массы ограждения.
Звукоизоляция окна с тройным ос-
теклением повышается, когда среднее
стекло приближается к одному из
крайних стекол. В этом отношении
удачным вариантом является примене-
ние стеклопакета во внутренней створ-
ке раздельного окна. Однако и при
этих условиях применение окон с
тройным остеклением целесообразно
только в тех случаях, когда это оп-
равдано необходимостью снижения
теплопотерь через окна. Некоторое
увеличение звукоизоляции при этом
будет полезным побочным эффектом.
С чисто акустической точки зрения
вместо установки третьего стекла бо-
лее рационально увеличить толщину
стекол и воздушный промежуток меж-
ду ними.
Возможности увеличения толщины
воздушного промежутка весьма огра-
ничены, поскольку общая толщина
оконного блока лимитируется толщи-
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 345
ной панелей наружных стен современ-
ных жилых и общественных зданий
массового строительства.
Такие способы повышения звуко-
изоляции окон, как эластичное креп-
ление стекол, увеличение числа уп-
лотняющих прокладок более одной у
спаренных окон и двух — у раздель-
ных, звукопоглощение по периметру
межстекольного пространства, практи-
чески малоэффективны.
При решении вопроса повышения
звукоизоляции окон приходится стал-
киваться с проблемой обеспечения
притока воздуха в помещение при за-
крытых окнах. Совершенно очевидно,
что, когда для вентиляции открыва-
ются форточки и узкие створки, не
имеет смысла усиливать звукоизоля-
цию окна.
Поскольку устройство централизо-
ванной принудительной приточной
вентиляции в жилых зданиях в насто-
ящее время нереально, следует при-
менять шумозащитные окна с венти-
ляционными элементами, обеспечива-
ющие требуемое снижение шума в ре-
Рис. 8-23. Конструктивные
схемы некоторых шумоза-
щитных окон
жиме вентиляции.
Ряд конструкций таких окон разработан в по-
следнее время (табл. 8.15 и рис. 8.23). Наиболее
простым из них является окно института "Киевпро-
ект" (рис. 8.23, а), выполненное на базе типового
окна с раздельными переплетами. Отличие его от
типового состоит в том, что
рточка в наружной
створке перенесена в нижнюю часть окна, благода-
ря чему исключено прямое прохождение звука в
помещение. При этом она выполнена в виде сколь-
зящей створки, поднимающейся в режиме венти-
ляции вверх, поскольку, по действующим нормам,
запрещено делать открывающиеся наружу створки
окон в зданиях, имеющих более пяти этажей. Зву-
коизоляция окна оценивается велиичиной Яд -
18 дБА, т.е. она не очень велика, однако это окно
привлекает внимание своей простотой и экономич-
ностью.
Несколько выше звукоизоляция раздельного
окна с клапаном-глушителем конструкции МНИ-
ИТЭП (Яд - 20 дБА). В этой конструкции
(рис. 8.23, г) воздух проходит через канал шири-
ной 6 см, огибающий под прямым углом кассету из
нескольких звукопоглотителей резонаторного ти-
па. Конструкция опробована на нескольких шумо-
защитных жилых зданиях.
Интересна конструкция, разработанная КТБ
"Мосоргстройматериалы" и НИИСФ (рис. 8-23, б).
Это окно с тройным остеклением, в котором воздух
в режиме вентиляции проходит через межстеколь-
ное пространство. Перевод из режима вентиляции
в закрытое положение производится путем переме-
щениясредней створки. В закрытом положении ок-
но имеет такие же сопротивление теплопередаче и
воздухопроницаемость, как стандартное окно с
тройным остеклением. Звукоизоляция в режиме
вентиляции Яд - 21 дБА, в закрытом положении
30 дБА. В режиме вентиляции при перепаде давле-
ния 10 Па через окно поступает 440 м3 воздуха в
1 ч, при перепаде 20 Па — 580 м3/ч.
Еще один вариант шумозащитного окна на ба-
зе типового окна со спаренными створками и кла-
паном (риЬ, 8.23, в): вентиляционный клапан пе-
ределан в вертикальный канал, закрытый с каждой
стороны (наружной и внутренней) разрезанными
по вертикали крышками. В режиме вентиляции
воздух проходит через открытую малую наружную
крышку высотой 200 мм в нижней части окна и
вертикальный канал и поступает в помещение че-
рез открытую малую внутреннюю крышку в верх-
346 Часть HL Архитектурная акустика
ней части окна. Сечение вертикального канала
увеличено до 250x90 мм за счет пристроенного со
стороны помещения короба, выступающего на
120 мм за плоскость окна. Звукоизоляция окна в
режиме вентиляции Ла * 22 дБА при толщине сте-
кол 3 мм. Приток воздуха при перепаде давления
10 Па составляет 140 м3/ч.
Аналогичное шумозащитное окно, выполнен-
ное на базе оконного блока с раздельными створка-
ми, имеет звукоизоляцию Ла в 26 дБА при толщи-
не стекол 4 мм.
Таким образом, рассмотренные
конструкции шумозащитных окон с
вентиляционными элементами имеют
звукоизоляцию Ra от 18 до 26 дБА,
т.е, обеспечивают допустимые уровни
проникающего в помещения жилых и
общественных зданий шума при уров-
нях транспортного шума у фасада на
8—16 дБА выше нормы.
Отметим, что требуемый воздухо-
обмен в помещениях при этом будет
создаваться при температуре наружно-
го воздуха ниже 13—15°С за счет ес-
тественной вытяжки из кухонь, ван-
ных комнат и санузлов квартир. При
более высокой температуре необходи-
мо подключать принудительную вы-
тяжку. Поэтому разработка конструк-
ций шумозащитных вентиляционных
окон для южной климатической зоны
сопряжена с серьезными трудностями.
Методы расчета ожидаемых уров-
ней шума в застройке. Многообразные
способы снижения шума на террито-
риях жилой застройки и в зданиях
должны быть обязательно проверены
акустическим расчетом. Исходными
условиями для этих расчетов являются
санитарные нормы допустимых уров-
ней шума в различных помещениях и
на территории жилых микрорайонов.
Акустический расчет и выбор мероп-
риятий по снижению шума должны
включать следующие этапы:
а) выявление источников шума и
определение их шумовых характери-
стик;
б) выбор точек в помещениях
или на территориях, для которых про-
изводится акустический расчет (рас-
четных точек);
в) определение допустимых уров-
ней звука La доп (в дБА) или допу-
стимых уровней звукового давления
£доп (в дБА) для расчетных точек;
г) определение путей распростра-
нения шума от источников до расчет-
ных точек;
д) определение ожидаемых уров-
ней звука La или уровней звукового
давления L в расчетных точках до про-
ведения мероприятий по снижению
шума с учетом снижения уровней зву-
ка Д La или Д L по пути распрост-
ранения шума;
е) определение требуемого сниже-
ния уровней звука Д La треб или уров-
ней звукового давления Д Z/греб в рас-
четных точках;
ж) выбор мероприятий для обес-
печения требуемого снижения уровней
звука или уровней звукового давления
в расчетных точках;
з) проверочный расчет акустиче-
ской эффективности запроектирован-
ных мероприятий и конструкций.
Используя рекомендуемые выше
приемы планировки, застройки и бла-
гоустройства или шумозащитные уст-
ройства и проверяя их расчетом, про-
ектировщик должен выбрать наиболее
целесообразный вариант для конкрет-
ного решения и обосновать его при-
менение в проекте нового или рекон-
струируемого жилого района, микро-
района, квартала или здания.
Расчетные точки, для которых
проводится расчет ожидаемого шума,
следует выбирать для территорий с
нормируемым шумом (площадки отды-
ха микрорайонов и жилых кварталов,
территории больниц и санаториев) на
расстоянии 2 м от границ территории
и на высоте 1,2 м от поверхности зем-
ли; для зданий, имеющих помещения
с нормируемым шумом, эти точки сле-
дует выбирать или на расстоянии 2 м
от наружного ограждения здания, бли-
жайшего к источнику шума, на уровне
верхнего этажа здания, или в поме-
щении, расположенном на верхнем
Глава 8. Шумозаищта и звукоизоляция в городах и зданиях 347
Рис. 8.24. Снижение уровня
звука в зависимости от рас-
стояния между источником
шума и расчетной точкой
I — источник шума внутри
групп жилых домов; 2 —
транспортные потоки, желез-
нодорожные поезда
7 10 74 20 30 40 5060 88100 200 300 500 1000
РАССТОЯНИЕ ОТ ИСТОЧНИКА ШУМА ДО РАСЧЕТНОЙ ТОЧКИ, М
этаже здания. Эквивалентные уровни
звука La экв используются в качестве
шумовой характеристики в акустиче-
ских расчетах при определении уров-
ней звука в расчетных точках от
транспортных потоков, самолетов и
других источников колеблющегося во
времени шума, расположенных на тер-
ритории городской застройки, а в не-
которых случаях и для источников по-
стоянного шума. Шумовые характери-
стики различных источников шума в
городах приведены в п. 8.1.
Так, для транспортных потоков
шумовая характеристика — расчет-
ный уровень звука на расстоянии
7,5 м от источника шума (крайней по-
лосы движения) £д 7.5 — ориентиро-
вочно определяется в зависимости от
категории улиц и дорог по табл. 8.3.
При необходимости получить более
точное значение расчетного уровня
звука следует пользоваться номограм-
мой рис. 8.1.
Очевидно, что для определения
уровней звука указанным методом не-
обходимо иметь данные, характеризу-
ющие условия движения на той или
иной транспортной магистрали. Такие
данные могут быть получены в Госу-
дарственной автоинспекции города
(ГАИ), из генерального плана разви-
тия города (на перспективу) или путем
натурных наблюдений.
Расчет ожидаемых уровней звука La в расчет-
ных точках при различном их расположении про-
изводится в следующем порядке.
1. Если источник шума и расчетные точки
расположены на территории, то расчет ожидаемых
уровней звука (в дБА) производится по формуле
La тер — La 7,5 — A La рас —
A La зел — A La экр> (8.1)
где La 7,5 — расчетный уровень звука на расстоя-
нии 7,5 м от источника шума, дБЛ; Д La рас —
снижение уровня звука над поверхностью земли за
счет расстояния от источника шума до расчетной
точки, дБА; Д La зел — снижение уровня звука
зелеными насаждениями, дБА; A La экр — сни-
жение уровня звука экранирующими шум соору-
жениями, дБА.
2, Если источник шума расположен на приле-
гающей к защищаемому зданию территории, а
шум проникает через ограждающие конструкции в
изолируемое помещение, где расположены расчет-
ные точки, то ожидаемые уровни звука в них опре-
деляют по формуле
La пом — La тер — Т?А ок, (8.2)
где La тер — уровень^звука на территории на рас-
стоянии 2 м от ограждающих конструкций защи-
щаемого от шума Объекта, дБА, определенный по
формуле (8.1), но без учета снижения уровня звука
полосами зеленых насаждений; /?а ок — снижение
уровня звука конструкцией окна защищаемого от
шума объекта, дБА.
Снижение уровня звука над поверхностью
земли за счет расстояния от источника шума до рас-
четной точки A La рас в дБА находят по графику
(рис. 8.24), который получен в результате обобще-
348 Часть III. Архитектурная акустика
д)
ЭКРАН
РТ
Рис. 8.25. Расчетные схе-
мы для определения сни-
жения уровня звука экра-
нами
а — стена; б — здание; в —
насыпь; г — выемка; ИШ —
источник шума; РТ — рас-
четная точка; Аэф — эффек-
тивная высота
Таблица 8.16. Снижение шума зелеными
насаждениями
Полоса зеленых насаждений Ширина полосы, м
Снижение
уровня звука
ДБ А
Однорядная при шах- 10—15
матной посадке
деревьев внутри
полосы
Тоже 16—20
Двухрядная при 21—25
расстояниях между
рядами 3—5 м; ши-
рина рядов соответ-
ствует однорядной
посадке
Двух- или трехряд- 26— 30
ная при расстоя-
ниях между ряда-
ми 3 м; ширина
соответствует од-
норядной посадке
1-2
2-3
ния результатов натурных исследований в призем-
ном воздушном пространстве для транспортных по-
токов и других источников.
Ориентировочные значения снижения уровня
звука полосами зеленых насаждений A La зел
можно найти в табл. 8.16.
Снижение уровня звука за экранирующими
шум сооружениями A La экр, расположенными
на пути распространения шума от его источников
(транспортные потоки, железнодорожные поезда и
поезда метрополитена), определяется следующим
образом:
а) вычерчивают в произвольном масштабе
принципиальную схему (в разрезе) расположения
источника шума, экранирующего шум сооруже-
ния и расчетной точки (рис. 8.25, а—г). Источник
шума следует изображать точкой ИШ, взятой на
оси, наиболее удаленной от расчетной точки поло-
сы или колеи движения транспорта, на высоте
1,2 м от поверхности проезжей части;
б) графическим путем определяют следую-
щие расстояния в метрах: а — между источником
Глава 8. Шумозащита и Звукоизоляция в городах и зданиях 349
Таблица 8.17. Максимальное снижение шума экраном
I 1 1 1 1 1 1 1 1 5 1 . ! 1 to 1 0,005 0,01 0,02 0,04 0,06 — 0,1 0,14 0,2 0,28 0,36 ;
Д£А экр макс* дБЛ 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Продолжение табл. 8.17
8, м
экр макс’
0,48 0,63
0,83
16 17 18 19 20 21 22
6,0
24
Таблица 8.18. Фактическое снижение шума за экраном
экр макс’ дБА
Фактическое снижение уровня звука за экраном AL А чк._, дБ А, при ссг и
«2 * град.
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
1,2 1,7 2,3
1,7 2,3 3,0
2,2 2,9 3,8
2,4 3,1 4,0
2,6 3,4 4,3
2,8 3,6 4,5
2,9 3,7 4,7
3,1 3,9 4,9
3,3 4,1 5,1
3,5 4,3 5,3
3,0 3,8 4,5
4,0 4,8 5,6
4,8 5,8 6,8
5,1 6,2 7,6
5,4 6,7 8,1
5,7 7,0 8,6
5,9 7,3 9,0
6,1 7,6 9,4
6,3 7,9 9,8
6,5 8,2 10,2
5,1 5,7 6,1
6,5 7,4 8,0
7,8 9,0 10,1
8,8 10,2 11,7
9,7 11,3 13,5
10,4 12,4 15,0
10,8 13,0 16,8
11,3 13,7 18,7
11,9 14,5 20,7
12,6 15,4 22,6
шума и вершиной экрана, b — между расчетной
точкой и вершиной экрана и с — между источни-
ком шума и расчетной точкой;
в) разность длин путей прохождения звуково-
го луча в метрах рассчитывается по форму-
ле (а + Ь) — с;
г) в зависимости от разности длин путей зву-
кового луча по табл. 8.17 определяют максималь-
ное снижение уровня звука A La экр макс, обеспе-
чиваемое экраном, полностью изолирующим рас-
четную точку от проникания шума с боковых сто-
рон экрана;
д) вычерчивают в произвольном масштабе
принципиальную схему расположения в плане
расчетной точки и экрана (рис. 8.25, с?);
е) опускают перпендикуляр из расчетной точ-
ки на экран и соединяют прямыми линиями рас-
четную точку с концами экрана;
ж) определяют углы <Х] и ol? между пер-
пендикулярами и линиями, соединяющими рас-
четную точку с краями экрана;
з) в зависимости от максимального снижения
уровня звука A La экр макс и углов cLi и cL 2
по табл. 8.18 находят фактическое снижение уров-
ня звука A La экр1 и A La экР2-
и) в зависимости от разности меж-
ду A La экр1 и Д La экр2 по табл, 8.19 опреде-
ляют поправку и суммируют ее с меньшим из фак-
тических снижений уровня звука ( A La экр! или
La экр2) •
Полученная величина будет искомым сниже-
нием уровня звука экранирующим шум сооруже-
нием в расчетной точке.
По изложенной методике может
быть рассчитано снижение уровня зву-
ка экранами-зданиями, кавальерами и
откосами выемок.
Если расчетные точки расположе-
ны в помещении, то снижение уровня
звука конструкцией окна 7?а ок опре-
деляется по табл. 8.20.
Для помещений, не обеспеченных
приточно-вытяжной вентиляцией, сни-
жение уровня звука учитывается при
условии открытой форточки или фра-
муги.
Звукоизоляция от воздушного
шума. Для снижения шума, распрост-
раняющегося по воздуху (воздушного
шума), наиболее эффективно устрой-
350 Часть III. Архитектурная акустика
Таблица 8.19. Поправка к меньшему из фактических снижений уровня звука
Разность между Д £д ЭКр ? и Д^д ЭКр2’ 0 2 4 6 8 10 12 14 16 • 18 20 22
Поправка, дБА
О 0,8 1,5 2,0 2,4 2,6 2,8 2,9 2,9 3,0 3,0 3,0
Таблица 8.20. Снижение уровня звука наружными ограждениями с оконными проемами
Тип заполнения оконного проема Толщина, мм Снижение уровня звука /?д ок, дБА при притворах
стекла воздушного промежутка между стеклами 1
без прокладок с уплотняющими прокладками
Открытое окно ——» 5 -
Открытая форточка *— ——г 10 ь
Одинарный переплет 3 — 18 20
6 ——»• 21 23
Спаренный переплет 3 57 22 24
6 и 3 57 26 27
Двойной переплет 3 90 24 28
6 и 3 120 30 31
ство на пути его распространения зву-
коизолирующих преград в виде стен,
перегородок, перекрытий, специаль-
ных звукоизолирующих кожухов, ка-
бин, выгородок и т.д. Сущность зву-
коизоляции ограждения состоит в том,
что большая часть падающей на него
звуковой энергии отражается и лишь
незначительная ее часть (1/1000 и ме-
нее) проникает через ограждение.
Звукоизоляционные качества како-
го-либо ограждения от воздушного шу-
ма определяются коэффициентом зву-
копроницаемости т* — отношением
звуковой мощности, прошедшей через
ограждение, к звуковой мощности, па-
дающей на него:
t — Р Пр/Р пад — Рпр/Риад, (8.3)
где РПр и Рпад — соответственно прошедшая и па-
дающая звуковая мощность; рпр и рпад — соответ-
ственно звуковые давления в прошедшей и падаю-
щей волнах.
Величина R = 10 lg(l/ ) назы-
вается звукоизолирующей способно-
стью ограждения от воздушного звука.
При этом предполагается, что име-
ется диффузное звуковое поле (паде-
ние звуковых волн под любыми угла-
ми на данное ограждение) и отсутст-
вуют косвенные пути распространения
звука.
Практически звукоизолирующая
способность данного ограждения от
воздушного шума R или R’ (штрих
означает, что кроме непосредственной
передачи звука через ограждение, раз-
деляющее два помещения, происходит
еще косвенная передача звука через
прилегающие ограждения) в дБ опре-
деляется по формуле
R = L\ — Li + 10 1g (S/Л), (8.4)
где 1л — средний уровень звукового давления в по-
мещении с источником звука, дБ; Li— то же, в изо-
лируемом помещении, дБ; 5 — площадь огражде-
ния, разделяющего помещение с источником звука
и изолируемое помещение, м2; А — общее звуко
поглощение изолируемого помещения, м\
С точки зрения строительной аку-
стики ограждающие конструкции мо-
гут быть подразделены на однослой-
Глава 8. Шумозаищта и звукоизоляция в городах и зданиях 35 1
ные, колеблющиеся как одно целое, и
многослойные, способные колебаться с
разными для каждого слоя амплиту-
дами.
Акустически однородные однослой-
ные ограждения могут состоять из од-
нородного строительного материала
или нескольких слоев различных, но
по своим технико-акустическим свой-
ствам родственных строительных ма-
териалов, полностью связанных между
собой по всей поверхности (например,
слой каменной кладки и слой штука-
турки), а также имеющих небольшие
пустоты.
Многослойные ограждения состоят
из слоев, не имеющих друг с другом
жесткой связи; между слоями может
быть воздушный промежуток или мо-
гут располагаться мягкие изоляцион-
ные слои.
Механизм передачи звука через
ограждение в общих чертах состоит в
том, что звуковая волна, падающая на
ограждение, приводит его в колеба-
тельное движение с частотой, равной
частоте колебаний частиц воздуха в
волне. В результате ограждающая кон-
струкция сама становится источником
звука и излучает его в изолируемое
помещение. Однако излучаемая звуко-
вая мощность в сотни и более раз
меньше звуковой мощности, падающей
на ограждение со стороны источника
шума.
Звукоизоляция с помощью одно-
слойных ограждений. Многочисленные
экспериментальные исследования по-
казали, что звукоизоляция с исполь-
зованием однослойных ограждений в
первую очередь зависит от их повер-
хностей плотности т в кг/м2 (массы
единицы площади ограждения). Кроме
того, некоторую роль играют модуль
упругости материала ограждения Е и
коэффициент потерь . На рис. 8.26
показана зависимость фактических ин-
дексов изоляции воздушного шума Rw
однослойных стен и перекрытий от по-
верхностной плотности т.
Рис. 8.26. Зависимость фак-
тической изоляции воздуш-
ного шума Rw однослой-
ных стен и перекрытий
ат поверхностной плотно-
сти m
1 — при очень малой изгиб-
ной жесткости или очень
большом внутреннем зату-
хании; 2 — при большой жес-
ткости
Если рассмотреть частотную ха-
рактеристику звукоизоляции, то на
низких частотах (как правило, поряд-
ка нескольких десятков герц) звуко-
изоляция ограждения определяется
возникающими в нем резонансными
явлениями и зависит от жесткости ог-
раждения, его массы и внутреннего
трения в материале.
Вследствие значительных вибраций вблизи
первых частот собственных колебаний звукоизоля-
ция ограждением невелика. Однако этот диапазон
частот не представляет особого практического ин-
тереса, поскольку, как правило, лежит ниже нор-
мируемого диапазона частот, т.е. 63 Гц.
На частотах выше первых двух-трех частот
собственных колебаний плоского ограждения его
звукоизолирующие качества определяются массой
единицы площади ограждений tn. Жесткость кон-
струкции играет при этом весьма малую роль, поэ-
тому в качестве расчетной модели обычно прини-
мают плиту, состоящую из системы не связанных
одна с другой бесконечно малых масс. В этом слу-
чае звукоизоляция R подчинена так называемому
закону массы:
Л = 20 lg (mf) — 47,5, (8.5)
где/— частота колебаний, Гц.
Отсюда видно, что в диапазоне частот, в кото-
ром справедлив закон масс, значение звукоизоля-
ции зависит только от массы и частоты, увеличива-
ясь при каждом удвоении этих параметров на 6 дБ-
352 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 8.27. Пример влия-
ния изгиб ной жесткости
на звукоизоляцию R одно-
родных плит
1 — мягкая плита из резины
толщиной 42 мм (55 кг/м2);
2 — бетонная плит^1 толщи-
ной 25 мм (55 кг/м_); 3 — тео-
ретическая кривая для гиб-
кой плиты;/гр — граничная
частота бетонной плиты
для кривой 2
Рис. 8.28. Зависимость зву-
коизоляции R от часто-
ты для стен с различ-
ной поверхностной плотно-
стью (для каменных и бе-
тонных материалов)
Однако начиная с определенной частоты характер
звукоизоляции меняется: амплитуды колебаний
возрастают, а в некоторой области частот становят-
ся настолько велики, что значение звукоизоляции
резко снижается. Возникает своеобразный про-
странственный резонанс. Явление резонанса в ко-
лебательной системе наступает, как известно, при
совпадении частоты вынужденных колебаний с ча-
стотой собственных колебаний системы (напри-
мер, плиты).
В рассматриваемом случае возникает совпаде-
ние геометрических размеров: след падающей на
ограждение звуковой волны равен длине волны из-
гиба при одной и той же частоте колебаний.
Наименьшая частота, при которой становит-
ся возможным явление совпадения, соответствует
случаю падения звуковой волны вдоль плиты ( 5-
= 90°), Эта частота /гр называется граничной (кри-
тической). Ее находят из условия, что Л п =
" Л , и для сплошных плит толщиной Л, м
/гр = с2/1,8 СпА, (8.6)
где с — скорость звука в воздухе, м/с; сп — скоро-
сть продольной волны в плите, м/с.
Выше граничной частоты звукоизолирующие
качества ограждений определяются явлением вол-
нового совпадения, поскольку каждой частоте вы-
ше граничной соответствует свой угол падения вол-
ны, при котором возникает волновое совпадение и
плита имеет наибольшую звукопроницаемость.
Для хода зависимости звукоизоля-
ции R от частоты большое значение
имеет показанное на рис. 8.27 поло-
жение на оси частот граничной час-
тоты. У тонких ограждений вблизи
граничной частоты звукоизоляция
сильно уменьшается, у толстых ограж-
дений (с поверхностной плотностью
100—400 кг/м2) резонансный участок
кривой становится плоским и может
быть представлен в упрощенном виде
(рис. 8.28).
При ориентировочных расчетах
индекс изоляции воздушного шума Rw
толстых ограждений из каменных ма-
териалов может быть определен по
графику на рис. 8.29.
Двойные конструкции. Под двой-
ными конструкциями понимают две
стены, разделенные воздушным или
любым другим упругомягким слоем.
При правильном исполнении такой
конструкции можно добиться значи-
тельно более высокой звукоизоляции,
чем при использовании однослойной
стены равной массы. Для этого в пер-
вую очередь необходимо наличие уп-
Глава 8. Шумозаищта и звукоизоляция в городах и зданиях 353
Рис. 8.29. Зависимость ин-
декса изоляции воздушного
шума Rw однослойных тол-
стых ограждений от их по-
верхностной платности m
ругомягких прокладок (в большинстве
случаев воздуха) между двумя стена-
ми и отсутствие между ними жестких
соединений.
Поведение такой конструкции
можно понять при рассмотрении
(рис. 8.30) простой модели ’’масса—
упругость—масса'*. Выше резонансной
частоты этой модели отмечается быс-
трый рост звукоизоляции с частотой.
Ниже резонансной частоты несмотря
на наличие промежуточного слоя воз-
духа или материала не удается полу-
чить никаких преимуществ по сравне-
нию с однослойной плитой равной мас-
сы. Вблизи резонанса наблюдается
значительное ухудшение звукоизоля-
ции, которое в некоторых случаях
имеет большое практическое значение.
Поэтому для достижения хорошего
изолирующего действия резонансная
частота должна быть достаточно низ-
кой (например, ниже 100 Гц), что мо-
жет быть достигнуто за счет устрой-
ства большого промежутка d между
стенами или достаточно тяжелых стен.
В ряде случаев, особенно при лег-
ких двойных ограждениях, целесооб-
разно размещать в воздушной полости
звукопоглощающий упругий материал.
В некоторых случаях можно до-
биться существенного повышения зву-
коизоляции достаточно массивного од-
нослойного ограждения путем устрой-
ства дополнительной тонкой легкой
мягкой на изгиб стенки с воздушным
промежутком между ней и огражде-
нием. Установка таких тонких плит
на относе может повысить звукоизо-
ляцию ограждения на 6—10 дБ. В то
же время необходимо отметить, что
облицовка массивного ограждения от-
носительно жестким материалом без
воздушного промежутка может приве-
сти к ухудшению звукоизоляции из-за
возникновения резонансных явлений в
средней части нормируемого диапазона
частот.
Щели и отверстия приводят к зна-
чительному снижению звукоизоляции
конструкциями. Особенность передачи
звука через ограждения с малыми ще-
лями и отверстиями состоит в том,
что при диффузном падении звука в
ряде случаев через такие ограждения
передается больше звуковой энергии,
354 Часть IIL Архитектурная акустика
/VJfSfSVSfSSfSfffSft
w/л
7///J
Рис. 8.30. Принципиальная
схема работы двойной
конструкции при большом
f,rn
(1) и малом (2) расстоя-
нии между плитами одно-
слойного ограждения (3)
чем это соответствует площади отвер-
стия. Бо?лшая передача объясняется
дифракцией звука и резонансными ко-
лебаниями объема воздуха в щели или
отверстии.
Изоляция воздушного шума меж-
дуэтажными перекрытиями в основном
определяется несущей плитой. Конст-
рукция пола практически всегда по-
вышает звукоизоляцию, за исключе-
нием некоторых типов рулонных по-
крытий. Так, при настилке на желе-
зобетонную плиту толщиной 220 мм
линолеума на войлочной подоснове
индекс изоляции воздушного шума
ухудшается на 1—3 дБ. Это объясня-
ется тем, что слоистые линолеумы со-
стоят из верхнего жесткого слоя износа
и упругого слоя подосновы, и их мож-
но рассматривать в виде системы "мас-
са—упругость". В области частот соб-
ственных колебаний пола происходит
довольно существенное ухудшение
звукоизоляции, которое в резонанс-
ной области пропорционально потерям
на внутреннее трение в упругом слое.
Звукоизоляция междуэтажных пе-
рекрытий от ударного шума. Звуко-
изоляционные качества междуэтажных
перекрытий от ударного звука принято
оценивать уровнями звукового давле-
ния шума в помещении под данным
перекрытием при работе на нем стан-
дартной ударной машины. Стандарт-
ная ударная машина представляет со-
бой механизм, имеющий пять распо-
ложенных в ряд молотков массой
500 г каждый, свободно падающих с
высоты 4 см и производящих 10 уда-
ров в секунду.
Практически звукоизоляция пере-
крытий от ударного звука определяет-
ся по формуле
Ln = А — 10 1g (Ло/Л), (8.7)
где Ln — приведенный уровень звукового давления
ударного звука в помещении под перекрытием при
работе на нем стандартной ударной машины, дБ;
L — средний измеренный уровень звукового давле-
ния в помещении под перекрытием, дБ; Л — общее
з^копоглощение помещения под перекрытием,
м , Ло — стандартная величина общего звукопогло-
щения для данного вида помещения (для жилых
помещений принимается равной 10 м2).
Обеспечить нормативные требова-
ния к изоляции от ударного шума с
помощью одних несущих плит прак-
тически невозможно. Так, удвоение
толщины плиты перекрытия снижает
уровень Ln на 9 дБ, а такое же уве-
личение плотности, модуля упругости
и коэффициента потерь повышает изо-
ляцию ударного шума соответственно
на 4,5; 1,5 и 3 дБ. Поэтому приме-
няются различные конструкции полов
(по упругому основанию, по лагам и
упругим прокладкам, рулонные полы).
Применение рулонных слоистых полов
позволяет значительно повысить изо-
ляцию от ударного шума.
Важнейшим способом улучшения
изоляции от ударного шума с по-
мощью перекрытия является устройст-
во так называемого плавающего пола
(стяжки), представляющего собой пли-
ту из бетона, гипса, асфальта или дру-
гих подобных материалов толщиной
30—50 мм, укладываемую на слой уп-
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 355
ругого изоляционного материала тол-
щиной 10—30 мм. Плиты стяжки дол-
жны быть отделены от стен помещения
тонкими упругими прокладками.
Снижение уровня ударного шума приближен-
но рассчитывается по формулам:
Д L = 40 1g <///я),
fR = ifftVS/m'* ,
(8.8)
(8.9)
где ш’ — поверхностная плотность стяжки; S — ди-
намическая жесткость упругого слоя, МН/м\
Из практических соображений варьирование
значений плотности т’ возможно только в малых
пределах, поэтому управление изолирующим дей-
ствием осуществляется в первую очередь динами-
ческой жесткостью упругого слоя. Чем мягче де-
мпфирующий упругий слой, тем выше изоляция
от ударного шума. Приведенные формулы спра-
ведливы только до граничной частоты резонанса и
учитывают передачу звука только в непосредствен-
ной близости от места удара. Выше граничной час-
тоты плавающей стяжки (около 300—400 Гц) на-
чинает играть роль передача звука диффузным по-
лем изгибных волн, из-за чего изолирующее дейст-
вие стяжки падает и становится меньше расчетного
(рис. 8.31, кривая 1).
Определение индекса приведенного уровня
ударного шума Lnw, дБ, под междуэтажным пере-
крытием с полом на звукоизоляционном слое мож-
но проводить по табл. 8.21 в зависимости от индек-
са приведенного уровня ударного шума плиты пе-
рекрытия LnOw, определенного по табл. 8.22, и час-
тоты колебаний лежащего на звукоизоляционном
слое пола /о, Гц, определяемой по формуле
Л> = 1,6 V —---7----------, (8.10)
где Е& — динамический модуль упругости звуко-
изоляционного слоя, Па; А3 — толщина звукоизо-
ляционного слоя в обжатом состоянии, м; tri — по-
верхностная плотность пола (без звукоизоляцион-
ного слоя), кг/м2.
Индекс приведенного уровня ударного шума
Лин>, дБ, под перекрытием без звукоизоляционного
слоя с полом из рулонных материалов определяется
по формуле
Lnw — LnQw — A Lnwy (8.11)
где Lnbw — индекс приведенного уровня ударного
шума для плиты перекрытия, дБ, принимаемый по
табл. 8.22; Д Lnw — величина в дБ, принимаемая
ного шума сл ь пла-
вающим палам, уложен-
ным по двум различным
изолирующим слоям
1 — минеральная плита тол-
щиной 15 мм (S’ =
плиты /; 2 — древесново-
локнистая плита толщиной
25 мм (S’ = 200 МН/м3)
по паспортным данным на применяемый рулонный
материал.
При проектировании ограждающих
конструкций для обеспечения норма-
тивной звукоизоляции необходимо вы-
полнять ряд условий. Так, для сни-
жения поверхностной плотности аку-
стически однородных бетонных конст-
рукций при заданной звукоизоляции
следует использовать элементы из лег-
ких бетонов на пористых заполнителях
и элементы с круглыми пустотами, в
том числе заполненными сыпучими
материалами.
Бетонные элементы ограждений
рекомендуется проектировать из бето-
на плотной структуры, не имеющей
сквозных пор. Элементы из бетона со
сквозной пористостью, например круп-
нопористые, должны иметь наружные
слои из плотного бетона или раствора.
Внутренние стены и перегородки из
кирпича и керамических мелких бло-
ков рекомендуется проектировать ош-
тукатуренными с двух сторон. Элемен-
ты ограждающих конструкций необхо-
356 Часть 1П. Архитектурная акустика
Таблица 8.21. Индексы приведенного ударного шума
Конструкция пола
/о, Гц
Индексы приведенного уровня ударного шума под
перекрытием ДБ, при индексе приведенного
уровня ударного шума плиты перекрытия дБ
88 85 83 81 79 77
1. Деревянные полы по лагам, уложен- 150 59 58 56 55 54 54
ным на звукоизоляционный слой в 220 61 60 58 57 55 54
виде ленточных прокладок с динами- ческим модулем упругости 0,5 —1,2 МПа, при расстоянии между полом и плитой перекрытия 60—70 мм 350 64 62 60 59 57 56
2. Покрытие пола на монолитной стяж- 60 61 58 56 54 51 49
ке или сборных плитах с поверхност- 100 63 60 58 57 56 55
ной плотностью 60 кг/м2 по звуко- 150 68 65 63 61 60 59
изоляционному слою с динамичес- 200 70 68 66 64 62 60
ким модулем упругости 0,3—1,0 МПа 3. То же, по звукоизоляционному слою 150 62 60 58 57 55 53
из песка или шлака с динамическим 250 67 65 63 61 60 59
модулем упругости 8—13 МПа 350 71 69 67 67 64 63
4. Покрытие пола на монолитной 60 59 56 54 52 50 48
стяжке или сборных плитах с по- 100 63 60 58 57 55 53
верхностной плотностью 120 кг/м2 150 67 64 62 60 58 56
по звукоизоляционному слою с ди- намическим модулем упругости 200 68 65 64 62 60 58
0,3-1,0 МПа 5. То же, по звукоизоляционному 150 61 58 56 55 53 52
слою из песка или шлака с динами- 250 65 63 61 59 58 57
ческим модулем упругости 8—13 МПа 350 69 67 65 64 62 61
димо проектировать так, чтобы в них
не было и в процессе эксплуатации
не возникало щелей и трещин.
Звукоизоляционную прослойку пе-
рекрытий следует выполнять в виде
сплошного слоя или полосовых про-
кладок. Полосовые прокладки обычно
используют с целью уменьшения рас-
хода звукоизоляционного материала.
Их принимают шириной 10—20 см и
располагают по контуру и по полю пе-
рекрытия параллельно одной из его
сторон с шагом 30—70 см в зависи-
мости от конструктивных особенностей
несущей части и пола.
Пол на звукоизоляционном слое не
должен иметь жестких связей с несу-
щей частью перекрытия, стенами и
другими конструкциями здания. Дере-
вянный пол или бетонное основание
пола должны быть отделены по кон-
ТУРУ от стен и других конструкций
здания зазором шириной 1—2 см, за-
полненным звукоизоляционным мате-
риалом, например мягкой древесно-во-
локнистой плитой. Плинтусы или гал-
тели следует крепить только к полу
или только к стене. Примыкание пола
на звукоизоляционной прослойке к
стене или перегородке показано на
рис. 8.32.
При проектировании пола с осно-
ванием в виде монолитной стяжки сле-
Таблица 8.22. Индекс приведенного
ударного шума плиты перекрытия
Перекрытия Поверхностная плотность пере- крытия т, кг/м2 I'rtow, Д&
Со сплошными 150 88
и многопус- 200 85
тотными пли- 250 83
тами 300 81
350 79
400 78
450 77
500 76
С раздельны- 150 85
ными потол- 200 81
ками 250 79
300 77
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 357
дует располагать по звукоизоляцион-
ному слою сплошной слой водонепро-
ницаемой бумаги или другого подобно-
го материала с перехлестыванием в
стыках не менее чем на 20 см.
При заданной конструкции несу-
щей части для увеличения звукоизо-
ляции перекрытий с полом на звуко-
изоляционном слое рекомендуются
следующие меры:
уменьшение динамической жестко-
сти звукоизоляционного слоя путем
его утолщения или применения мате-
риала с меньшим динамическим мо-
дулем упругости;
увеличение поверхностной плотно-
сти пола;
применение в составе звукоизоля-
ционного слоя засыпок из песка, шла-
ка и т.п. в дополнение к основному
звукоизоляционному материалу;
увеличение средней толщины про-
межутка между несущей частью и по-
лом.
Двойные стены обычно проектиру-
ют с жесткой связью между элемен-
тами по контуру ограждения (по пе-
риметру или в отдельных точках).
Толщину промежутка между элемен-
тами следует принимать не менее
4 см.
Для увеличения звукоизоляции
двойных стен при заданной конструк-
ции их элементов принимают следу-
ющие конструктивные меры:
увеличение толщины промежутка
между элементами двойной стены;
устранение жесткой связи между
элементами двойной стены, а также
между конструкциями, примыкающи-
ми к ним со стороны изолируемых по-
мещений.
В конструкциях каркасно-обши-
вочных перегородок следует предус-
матривать точечное крепление листов
обшивок к каркасу с шагом не менее
300 мм. Если применяются два слоя
листов для обшивки, то они не должны
быть склеены между собой. Шаг стоек
или расстояние между горизонтальны-
Рис- 8.32. Примыкание по-
ла на звукоизоляционной
прослойке к стене
1 — плита перекрытия; 2 —
стена; 3 — плита-стяжка; 4 —
покрытие пола; 5 — доща-
тый пол; 6 — упругие про-
кладки; 7, 8 — плинтусы
ми связями каркаса рекомендуется
принимать не менее 60 см.
Для увеличения изоляции воздуш-
ного шума стеной (перегородкой), вы-
полненной из железобетона, бетона,
кирпича и т.п., в отдельных случаях
целесообразно использовать дополни-
тельную обшивку на относе. В каче-
стве материала обшивки могут исполь-
зоваться сухая гипсовая штукатурка,
асбоцементные листы, твердые древес-
ночволокнистые плиты и другие лис-
товые материалы, прикрепляемые к
стене по каркасу (например, по дере-
вянным рейкам). Воздушный проме-
жуток между стеной и обшивкой це-
лесообразно принимать толщиной 4—
5 см и заполнять звукопоглощающим
материалом (минераловатными или
стекловолокнистыми плитами и т.п.).
Для обеспечения надлежащей зву-
коизоляции особое внимание следует
уделять стыкам и узлам. Так, стыки
между внутренними ограждающими
конструкциями, а также между ними
358 Часть III. Архитектурная акустика
и другими примыкающими конструк-
циями должны быть устроены таким
образом, чтобы в них отсутствовали и
в процессе эксплуатации здания не
возникали сквозные трещины, щели и
неплотности, которые снижают звуко-
изоляцию ограждений.
Звукопоглощение. В помещениях
за счет многократного отражения от
внутренних поверхностей ограждений,
а также находящихся в нем предметов
интенсивность звука, создаваемая ка-
ким-либо источником, оказывается на
5—15 дБ более высокой, чем интен-
сивность, создаваемая тем же источ-
ником, находящимся на открытом воз-
духе, при этом существенно меняются
тембр и качество звучания. Если в ар-
хитектурной акустике увеличение ин-
тенсивности уровня связано с регули-
рованием условий хорошей слышимо-
сти в помещении и может в одинако-
вой мере рассматриваться и как
полезное, и как вредное, то с позиций
защиты от шума всякое увеличение
звука в помещении является нежела-
тельным.
Обычные строительные материа-
лы — стекло, бетон, штукатурка и
т.п. в общем случае имеют ничтожно
малые коэффициенты звукопоглоще-
ния (чаще всего в диапазоне 0,01 —
0,05), т.е. практически полностью от-
ражают падающие звуковые волны.
Поэтому для устранения отраженной
части звукового поля требуется при-
менение специальных материалов или
конструкций, обладающих значитель-
но более высокими коэффициентами
звукопоглощения и получивших назва-
ние звукопоглощающих.
Таким образом, звукопоглощающие материа-
лы и конструкции служат для снижения энергии
отраженных звуковых волн.
При отражении звуковых волн, падающих на
какую-либо поверхность, в той или иной мере про-
исходит поглощение звуковой энергии. Отношение
отраженной энергии Еотр к падающей Япад
Еотр/Епад (8.12)
называется коэ
ttji
ициентом отражения, а отноше-
ние поглощенной энергии к падающей
сС — (Ел ад — £отр) / ^пад
(8.13)
называется коэффициентом звукопоглощения
данной поверхности.
Из приведенных формул следует, что эти ко-
эффициенты связаны между собой соотношени-
ем ос - 1 — Ji . При падении звуковых волн на
открытый проем звуковая энергия не отражается,
и коэффициент звукопоглощения ос равен еди-
нице.
Под звукопоглощающими конст-
рукциями следует понимать устройст-
ва, которые служат для поглощения
звука. Основное назначение звукопог-
лощающих конструкций заключается в
снижении энергии отраженных звуко-
вых волн при их падении на поверх-
ность.
В соответствии с основным назна-
чением звукопоглощающие конструк-
ции могут служить для обеспечения
надлежащего времени реверберации в
помещениях различного назначения и
надлежащего распределения уровней
полезного сигнала по площади поме-
щения зрелищного назначения, а так-
же для снижения уровней шума в дан-
ном помещении и предотвращения
распространения звука вдоль протя-
женных помещений, шахт и каналов.
Звукопоглощающими следует на-
зывать те конструкции, у которых ко-
эффициент звукопоглощения ot боль-
ше 0,2,
Звукопоглощающие конструкции
могут применяться:
в учебных, спортивных, зрелищ-
ных и иных зданиях для создания наи-
лучших акустических условий воспри-
ятия речи и музыки;
в производственных цехах, контор-
ских и других помещениях обществен-
ного назначения (машинописных бю-
ро, машиносчетных станциях, админи-
стративных помещениях, ресторанах,
залах ожидания вокзалов и аэровок-
залов, магазинах, столовых, банках,
отделениях связи и т.д.) для умень-
шения шума;
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 359
в протяженных помещениях типа
коридоров (в школах, больницах, го-
стиницах и т.д ) для предотвращения
распространения шума вдоль них;
в каналах, воздуховодах и шахтах
для снижения шума, распространяю-
щегося по ним;
в специальных конструкциях глу-
шителей шума;
для облицовки выгородок, экранов
и кожухов около источников шума,
для улучшения звукоизоляционных
свойств кожухов и др.,
в специальных звукомерных за-
глушенных камерах для создания ус-
ловий, близких к условиям свободного
поля.
Как обязательное мероприятие по
снижению шума в помещении акусти-
ческая облицовка поверхностей ограж-
дающих конструкций должна приме-
няться в следующих помещениях: в
цехах текстильной и трикотажной про-
мышленности; в цехах искусственного
волокна; в цехах кузнечно-прессовых,
проволочно-волочильных, цехах заво-
дов по изготовлению железобетонных
изделий и других шумных цехах; в
помещениях машинописных бюро; в
коридорах и холлах школ, больниц,
гостиниц, пансионатов и т.п.; в поме-
щениях и залах ожидания аэровокза-
лов и железнодорожных вокзалов; в
спортивных залах и плавательных бас-
сейнах; в звукоизолирующих кабинах
и боксах.
В настоящее время стандартизиро-
вана классификация звукопоглощаю-
щих материалов и изделий по вели-
чине коэффициента звукопоглощения
в определенном диапазоне частот. Ма-
териалы и изделия с d > 0,8 в диа-
пазоне низких (63, 125, 250 Гц), сред-
них (500, 1000 Гц) и высоких (2000,
4000 и 8000 Гц) частот отнесены к
первому классу звукопоглотителей,
обеспечивающих максимальное сниже-
ние уровня звукового давления. Для
второго класса в тех же диапазонах
частот величина ot лежит в преде-
лах 0,4—0,8, а для третьего — 0,2—
0,4.
Использование этого основного
акустического признака позволило сре-
ди многообразия применяющихся сей-
час конструкций звукопоглощающих
облицовок выделить три основные
группы, охватывающие все виды вы-
пускаемых в на
ей стране изделий и
и
отличающиеся специфическими при-
знаками как конструктивного, так и
акустического характера.
К первой группе звукопоглощаю-
щих элементов, получивших наиболь-
шее распространение и названных
плоскими, относятся элементы, изго-
товленные из материалов полной за-
водской готовности (плиты типа ”Ак-
мигран”, ПА/С, ПА/О и др.), а также
выполненные в виде съемных кассет
из перфорированных (металлических,
асбестоцементных, гипсовых) покры-
тий со звукопоглощающими слоями из
ультратонкого стекло- и базальтового
волокна или минераловатных плит
различных модификаций. Конструк-
тивные элементы этой группы харак-
теризуются коэффициентами звуко-
поглощения, как правило, не превы-
шающими 0,8—0,9, и с учетом огра-
ниченности занимаемой ими в
помещении площади обеспечиваемый
такой облицовкой средний коэффици-
ент звукопоглощения в большинстве
случаев не превышает 0,5.
Вторую группу звукопоглощающих
элементов составляют так называемые
объемные звукопоглощающие элемен-
ты, отличающиеся повышенным (по
сравнению с плоскими элементами) на
50—70% коэффициентом звукопогло-
щения за счет дополнительного погло-
щения вследствие явлений дифракции
звуковых волн и более развитой по-
верхности поглощения. Конструкция
объемных элементов относительно
проста. Каждый элемент состоит из
металлического каркаса, обтянутого
дюралюминиевой просечно-вытяжной
сеткой и заполненного ультратонким
360 Часть III. Архитектурная акустика
# Я
и)
з) 7//7/////////7///А
стекловолокном в оболочке из стекло-
ткани. Два таких элемента длиной до
3 м, шириной 0,3 м и высотой сече-
ния 0,25—0,35 м составляют панель
потолка общей площадью около
1,5 м2. Относительно небольшая масса
панели (до 15 кг) позволяет легко
осуществлять ее монтаж даже в усло-
виях действующего цеха.
В последнее время разработана
конструкция объемного элемента, в
которой полностью отказались от кар-
каса, использовав для его изготовле-
ния самонесущие декоративные мине-
Рис. 833, Схемы звукопог-
лощающих конструкции и
их частотные характери-
стики
а — открытый проем; б —
бетон, кирпич, штукатурка;
в — пористый поглотитель
вплотную; г — пористый по-
глотитель на относе; д — по-
ристый поглотитель вплот-
ную с перфорированным
покрытием; е, ж, з — резо-
нансные звукопоглотители;
и — многослойный резонан-
сный звукопоглотитель; 1 —
с воздушным промежут-
ком; 2 — без воздушного
промежутка
раловатные плиты в декоративной обо-
лочке из стеклоткани, стеклохолста
или стеклопластика.
Третья группа звукопоглощающих
элементов, являющаяся по существу
одной из новых форм объемного эле-
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 361
Рис. 8.34. Подвесные потол-
ки из плит "Акмигран"
или минераловатных пл иг
а — с каркасом из стальных
профилей; б — с каркасом из
П-образных стальных профи-
лей; в ~ с каркасом из двутав-
ровых алюминиевых профи-
лей; г — со стальным карка-
сом в двух уровнях; I — на-
правляющий или
второстепенный профиль кар-
каса; 2 — лицевые элементы;
3 — проволочная подвеска;
4 — дюбель; 5 — главный
профиль каркаса; 6 — проф-
иль-шпонка; 7—соединитель-
ный элемент профилей карка-
са
мента, два размера которого значи-
тельно превосходят третий, была вы-
делена в самостоятельную из-за иск-
лючительной простоты изготовления и
монтажа, экономичности, удовлетво-
рительного внешнего вида и высоких
огнестойких качеств и получила на-
звание элементов кулисного типа.
Схемы применяемых плоских звуко-
поглощающих конструкций и их час-
тотные характеристики показаны на
рис. 8.33.
Конструктивно звукопоглощающие
элементы кулисного типа существуют
в виде двух модификаций. Самонесу-
щая конструкция выполняется из по-
лужестких минераловатных плит в за-
щитной оболочке из стеклоткани.
Крепление и подвеска плит к потолку
помещения осуществляются с по-
мощью несложной проволочной систе-
мы крюков, пропущенных через спе-
циальную металлическую гильзу, за-
прессованную в тело плиты на опре-
деленных расстояниях от ее верхней
кромки.
Во втором варианте используется
сварной металлический каркас, обтя-
нутый защитной пленкой или стекло-
тканью (иногда перфорированным па-
винолом — той же стеклотканью с на-
несенными на нее чередующимися по-
лосами пластмассы) и заполненный
ультратонким стекловолокном.
Условный коэффициент звукопог-
лощения системы поглотителей кулис-
ного типа (приведенная к 1 м2 повер-
хности ограждения величина звукопог-
лощения) достигает 2—2,5, т.е. они
значительно превосходят по своей эф-
фективности элементы первой группы.
Как отмечалось выше, звукопогло-
щающие облицовки и штучные погло-
тители предназначены для акустиче-
ской обработки помещений производ-
ственного и общественного назначе-
ния. Акустическая обработка
проводится в производственных поме-
щениях для снижения уровней шума
за счет уменьшения интенсивности от-
раженных звуковых волн от ограни-
чивающих эти помещения плоскостей,
а в помещениях зданий общественного
назначения — для снижения уровня
шума, уменьшения гулкости, улучше-
ния разборчивости речи и создания
акустического комфорта.
Звукопоглощающие облицовки и
штучные поглотители, как правило,
применяются в сочетании с другими
362 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 8.35. Подвесные по-
толки из алюминиевых
сплавов
а — с панелями 600x600 мм;
б — с рейками 300x6000 мм;
в - с рейками 100,
150x4500 мм с нательника-
ми; 1 — пружина уплотне-
ния; 2 — дюбель-винт; 3 —
лицевой элемент; 4 — про-
кладочный слой; 5 — подве-
ска; 6 — минеральная вата;
7 — соединительная наклад-
ка: 8 — несущий профиль;
9 — пружина крепления;
10 — деталь регулировки
уровня потолка по высоте;
II — нащельник
средствами ограничения производст-
венного шума. Необходимость и тре-
буемый объем акустической ообработ-
ки помещений следует определять с
учетом ранее запроектированных спо-
собов борьбы с шумом (звукоизолиру-
ющие кожухи, выгородки, экраны).
Эффективность применения аку-
стической облицовки в шумных поме-
щениях определяется звукопоглощаю-
щими свойствами выбранных конст-
рукций, способами их размещения,
геометрическими размерами помеще-
ний и местом расположения источни-
ков шума.
Максимально достигаемое сниже-
ние уровня
ума в зоне отраженного
звукового поля (на достаточном уда-
лении от источника шума) при аку-
стической обработке помещения прак-
тически не может превышать 8 дБ по
общему уровню, а в отдельных октав-
ных полосах частот — 12—15 дБ.
В помещениях вытянутой формы,
длина которых более чем в 5 раз пре-
восходит высоту,
эффективность при-
менения акустической облицовки бу-
дет больше, чем в аналогичных поме-
щениях кубической формы. При раз-
мещении акустической облицовки
только на потолке она будет эффек-
тивно работать при высоте помещения
не более 6 м.
Необходимость и целесообразность
применения акустической облицовки
помещений для снижения уровня шу-
ма выявляются акустическим расче-
том. Наиболее целесообразно приме-
нять акустическую облицовку поме-
щений там, где коэффициент зву-
копоглощения в октавной полосе с
частотой 1000 Гц не превышает
0,15—0,2.
Звукопоглощающие облицовки,
как правило, размещают на потолке
помещения, а в некоторых случаях и
на верхних частях стен. Для достиже-
ния максимального поглощения реко-
мендуется облицовывать не менее 60%
общей площади ограничивающих по-
мещение поверхностей. При высоте
помещения больше 6 м целесообразно
предусматривать такое устройство под-
весного потолка, чтобы звукопоглоща-
ющая облицовка находилась на мини-
мальном удалении от источника шума.
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 363
Рис. 8.36, Кулисное звукопог-
лощающее устройство в зда-
ниях с шедовым покрыти-
ем (каркас из однопролет-
ных гибких нитей)
а, б — поперечный и продоль-
ный разрезы здания; в — уз-
лы; 1 — кулисный звукопог-
лощающий элемент; 2 • - трос
для подвески кулис; 3 — ри-
гель; 4 — подвеска ригеля; 5 —
устройство для крепления
троса
Если стены помещения или пере-
крытия запроектированы светопроз-
рачными и площадь свободных повер-
хностей недостаточна для размещения
плоской звукопоглощающей облицов-
ки, рекомендуется применять штучные
(объемные) звукопоглотители различ-
ных конструкций как самостоятель-
ные, так и для акустической отделки
помещений. В помещениях с формой,
близкой к кубической, звукопоглоща-
ющие конструкции следует размещать
на потолке и верхних частях стен. В
плоских и длинных помещениях зву-
копоглощающие конструкции следует
размещать на потолке и двух или трех
смежных стенах (или на значительной
части стен). При выполнении акусти-
ческой облицовки стен целесообразно
размещать звукопоглощающие конст-
рукции отдельными участками (поло-
сами). Ширина участков (полос) с об-
лицовкой и без нее должна быть оди-
наковой. Звукопоглощающие облицов-
ки выполняются чаще всего в виде
подвесного потолка. Конструктивные
узлы подвесных потолков из плит "Ак-
мигран" и жестких минераловатных
364 Часть III. Архитектурная акустика
плит с декоративным покрытием по-
казаны на рис. 8.34.
Широко применяются подвесные
потолки из алюминиевых сплавов со
звукопоглотителем из минераловатных
плит (рис. 8.35).
В зданиях при больших пролетах
покрытий и расстояниях между колон-
нами более 7—8 м целесообразно не-
сущие элементы каркасов кулис вы-
полнять в виде гибких нитей из сталь-
ных тросов, крепящихся концами к
конструкциям здания (рис. 8.36). На
концах тросов должны устанавливать-
ся натяжные устройства.
8.4. Моделирование
шумозащиты
и звукоизоляции
Моделирование с использованием за-
конов подобия позволяет исследовать на моделях
процессы, происходящие в значительных по разме-
рам застройках городской территории, помещени-
ях, зданиях, ограждающих конструкциях, и найти
их оптимальные параметры. По результатам еди-
ничного эксперимента можно получить количест-
венные данные о процессах и необходимые количе-
ственные характеристики для целого класса подо-
бных объектов при сходных условиях. В строитель-
ной акустике чаще всего моделируются процессы
распространения звука в условиях городской за-
стройки, в помещениях типа цехов и зрительных
залов, а также процессы распространения звука и
вибраций в ограждающих и несущих конструкци-
ях зданий.
Исследования закономерностей распростра-
нения шума в больших помещениях и на террито-
риях городской застройки могут проводиться как
теоретическим, так и экспериментальным путем.
При этом приходится считаться с тем, что расчет-
ные
рмулы, полученные теоретическим путем,
зачастую не могут учесть все особенности явлений
и обеспечить достаточную точность расчетов. Поэ-
ет собой замену изучения явления в натуре изуче-
нием аналогичного явления на модели меньшего
масштаба. Два явления могут считаться подобны-
ми, если по заданным характеристикам одного
можно получить характеристики другого простым
пересчетом, что аналогично переходу от одной си-
стемы единиц измерения к другой системе.
Теоретические основы моделирова-
ния в настоящее время достаточно хо-
рошо разработаны. Найденные соотно-
шения позволяют сформулировать ос-
новные принципы акустического моде-
лирования.
1. Необходимо сохранить геометрические ха-
рактеристики области, в которой исследуется про-
цесс, в модели и натуре путем сохранения геомет-
рического подобия тех частей модели и натуры, в
которых существует звуковое поле.
2. В модели и натуре должно быть сохранено
отношение размеров к длине звуковых волн. Это оз-
начает, ЧТО /нат/j? нат " мод.
Так каку? нат “ Снат//нат И у( мод “ Смод//мод, где Снат
и Смод — скорости звука в натуре и модели,
то /нат/нат/Снат — /мод/мод/Смод»
Если модель и натура находятся в одной и той
же среде (например, в воздухе при комнатной тем-
пературе) , Т.е. Снат - Смод - С, где Снат И Смод — СКО-
РОСТИ звука в натуре и модели, то частота звука об-
ратно пропорциональна размерам модели. Напри-
мер, если модель выполняется в масштабе 1:10, то
при частоте звука в натуре 500 Гц модель нужно ис-
пытывать при частоте 5000 Гц.
3. В модели и натуре на сходственных часто-
тах безразмерные импедансы всех сходственных
граничных поверхностей должны сохраняться оди-
наковыми:
L ~ L при
мод нат н
I с
нат мод
мод j Агат.
мод снат
тому необходима широкая проверка теоретических
положений экспериментальными исследования-
ми. Однако и при проведении их в натурных усло-
виях часто трудно бывает выделить влияние от-
дельных факторов, определяющих закономерно-
сти распространения шума. Кроме того, такие исс-
ледования обычно бывают трудоемкими и
громоздкими.
Для исследования процессов распростране-
ния шума весьма полезно использовать методы мо-
делирования. Прямое моделирование представлfl-
Рассмотрим более подробно, как практически
можно выполнять три перечисленных условия при
моделировании распространения шума в помеще-
ниях больших объемов и городской застройке.
Выполнение требований геометрического по-
добия модели и натуры обычно не встречает боль-
ших затруднений. Масштаб модели большого про-
мышленного цеха или городской застройки наибо-
лее целесообразно принять равным Г. 10. В этих ус-
ловиях размеры модели помещения в плане могут
Глава 8. Шумозащшпа и звукоизоляция в городах и зданиях 365
колебаться от 1 до 10 м, а по высоте — от 0,5 до 3 м;
модели городской застройки не будут превышать
размеры 100x100 м в плане и 3—4 м по высоте. Та-
кой масштаб моделирования позволяет проводить
модельные исследования на не слишком высоких
частотах /мод, лежащих ниже 5—8 кГц. На более
высоких частотах уже нельзя пренебрегать затуха-
нием звука в воздухе, которое может полностью на-
рушить подобие, так как это затухание пропорци-
онально квадрату частоты. При этом как в модели,
так и в натуре воздух может иметь одинаковые тем-
пературу и влажность.
Наиболее трудно выполнить условие равенст-
ва импедансов граничных поверхностей. Однако
при упрощенном моделировании можно ограни-
читься условием равенства коэффициентов звуко-
поглощения граничных поверхностей.
Не менее важен выбор источников звука для
моделирования, излучающих на частотах 5—8 кГц
достаточно большую акустическую мощность. Эта
мощность должна обеспечивать в моделях помеще-
ний или моделях городской застройки уровни шу-
ма, лежащие выше шумового фона и в диапазоне
измерений аппаратуры для измерений шума.
Исследования на моделях помещений можно
разделить на две группы. Во-первых, модели ис-
пользуются для проверки теоретических формул,
их уточнения и получения эмпирических зависи-
мостей, поскольку экспериментальные исследова-
ния в действующих цехах затруднены или вообще
невозможны и только на моделях можно легко из-
менять отдельные параметры помещения (форму,
звукопоглощение, рассеиватели и т.п.), изучая их
влияние на звуковое поле.
Во-вторых, уменьшенные модели применя-
ются на стадии проектирования отдельных поме-
щений сложной формы — концертных залов,
аудиторий и т.п. — для оптимизации их акустиче-
ского качества. К такого рода моделям предъявля-
ются повышенные требования, поскольку необхо-
димо обеспечить подобие нестационарных звуко-
вых полей в натуре и в модели. Для этого по воз-
можности обеспечивается подобие граничных
условий на ограждающих поверхностях, условий
дифракции, затухания в воздухе.
Моделирование распространения шума в жи-
лой застройке может осуществляться в масштабе от
1:5до 1:20. Выбор масштаба определяется конкрет-
ными условиями поставленной задачи. При этом
следует принимать во внимание, что слишком
крупный масштаб затрудняет изготовление, транс-
портирование и установку моделей и увеличивает
стоимость работ, а слишком мелкий не позволяет
правильно воспроизвести натуру и приводит к
большим погрешностям при измерениях. Исходя из
этих соображений и размеров рабочей площадки
заглушенной камеры или акустического полигона
обычно принимают масштаб 1:10.
В настоящее время для оценки и нормирова-
ния транспортного шума широко используются
уровни звука в дБА. Поэтому исследования на мо-
делях жилой застройки следует вести на частотах
звука, характерных для спектров транспортного
шума и притом таких, уровни звука на которых в
той или иной степени эквивалентны по значению и
характеру изменениям уровня, измеряемым по
кривой коррекции А. Специальные исследования
показали, что такими частотами в спектрах шума
автотранспортных потоков и железнодорожных
поездов являются соответственно 500 и 800 Гц
(5000 и 8000 Гц на модели).
В качестве материала для моделей зданий по
практическим соображениям чаще всего использу-
ют фанеру. Сравнение коэффициентов звукопог-
лощения строительных материалов, применяемых
для облицовки жилых домов, и фанеры толщиной
4 мм на моделируемых частотах показало, что эти
коэффициенты отличаются незначительно, т.е.
фанера вполне пригодна для подобных исследова-
ний. Для изготовления моделей зданий ее набива-
ют на жесткий каркас из деревянных брусков.
Обычно модели устанавливаются на асфаль-
товой или бетонной поверхностях рабочей площад-
ки, которые достаточно точно моделируют поверх-
ность территории жилой застройки.
Источники шума, используемые для имити-
рования шума транспортных потоков, в процессе
исследований на акустическом полигоне неодно-
кратно менялись и совершенствовались. Выбор ис-
точников шума определяется достаточно высокой
звуковой мощностью на частотах 5000 и 8000 Гц,
ненаправленностью, соответствием размеров излу-
чающей поверхности источников шума размерам
автомобилей, стабильностью работы во времени.
Всем перечисленным требованиям отвечает
электромеханический шариковый источник шума,
разработанный специально для исследований на
моделях. Уровни звуковой мощности такого источ-
ника на частотах 5000 и 8000 Гц составляют 76—
78 дБ. Для имитации линейного источника шума,
т.е. шума автотранспортных потоков и железнодо-
рожных поездов, использовали 20 таких источни-
ков, устанавливая их в ряд на расстоянии 2 м друг
от друга соответственно приведенному минималь-
ному разрыву между автомобилями в транспорт-
ном потоке при многорядном движении. На
рис. 8.37 представлена кривая снижения уровня
звукового давления, создаваемого этим источни-
ком, на высоте 0,3 м над рабочей площадкой поли-
гона. Полученная кривая близка к теоретической
кривой снижения уровня звука от линейного ис-
точника шума на открытой территории в натурных
условиях.
Все измерения проводились в безветренную
погоду при температуре воздуха 15—20°С и отно-
сительной влажности воздуха 50—60%.
Для обоснования разработанной методики мо-
делирования проведены исследования шумового
режима жилой застройки ряда микрорайонов Мо-
сквы, Волгограда и Волжского и их моделей. Ис-
точниками шума при измерениях в натурных усло-
виях служили как точечные источники типа пере-
366 Часть III. Архитектурная акустика
15 30 60 120 150
РАССТОЯНИЕ ОТ ИСТОЧНИКА ШУМА, М
Рис. 8.37. Снижение шу-
ма с расстоянием на час-
тоте 500 Гц
I — натура; 2 — модель
звукового давления в камерах высокого и низкого
уровня, отделенных друг от друга испытываемой
конструкцией, на сходственных частотах будет в
модели и натуре одинаковой.
Если исследуется передача звука по конструк-
циям, то необходимо правильно моделировать узлы
примыкания. У ровни виброскорости будут в исход-
ных точках модели и натуры отличаться на одну и
ту же величину. Метод моделирования звукоизоля-
ции предполагает, что коэффициенты потерь мате-
риалов конструкции мало зависят от частоты. Это
условие выполняется для большинства строитель-
ных и конструкционных материалов, если масштаб
моделирования не слишком мал (1:5—Г. 20).
носной бензиновой электростанции АБ-1, так и ав-
тотранспортные потоки и железнодорожные поез-
да. В качестве примера можно привести результаты
исследования распространения шума железнодо-
рожных поездов на территории жилого квартала,
расположенного вблизи линии Ярославской же-
лезной дороги между платформами "Заветы Ильи-
ча" и "Правда", и на его модели.
Сравнение результатов измерений в натуре и
на модели удобно производить по относительным
уровням звукового давления, представляющим со-
бой разность между уровнями в какой-то постоян-
ной точке (такой точкой обычно является место ус-
тановки микрофона, контролирующего стабиль-
ность работы источников шума) и уровнями в точ-
ках на территории застройки. Сравнение
представленных в качестве примера на рис. 8.38
относительных уровней звукового давления, изме-
ренных в натуре и на бетонной площадке полигона,
показывает правомочность применения метода мо-
делирования для решения поставленной задачи.
При моделировании звукоизолирующих кон-
струкций модельдолжна быть подобна натуре. Как
однослойные, так и слоистые звукоизолирующие
конструкции должны быть изготовлены из одних и
тех же материалов, но все их размеры должны быть
изменены в соответствии с масштабом моделирова-
ния (как и частота звука). Тогда разность уровней
8.5. Технико-экономическая
эффект ивност ь
мероприятий
по шумозащите
и звукоизоляции
Мероприятия по борьбе с шумом носят
прежде всею социальный характер, так как на-
правлены на сохранение здоровья людей. В то же
время эти мероприятия дают и большой экономи-
ческий эффект.
Годовые приведенные затраты 3 на осуществ-
ление мероприятий по борьбе с шумом определяют
по формуле
3 = С + ЕнХ,
(8.14)
где С — годовые эксплуатационные расходы,
тыс руб/год; Ен = 0,12 — нормативный коэффи-
циент эффективности капитальных вложений;
К — капитальные вложения по варианту шумоза-
щитных мероприятий, тыс. руб.
Выбор мероприятий по борьбе с шумом необ-
ходимо производить на основе многовариантного
анализа ожидаемых затрат с целью получения
максимального значения годового экономического
эффекта:
НОМЕРА ТОЧЕК
Рис. 8.38. Сравнение отно-
сительных уровней звуково-
го давления в натуре и
модели (штриховая ли-
ния — натура, сплошные
линии — модель)
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция в городах и зданиях 367
Таблица 8.23. Оценка годового
экономического ущерба для дневного
времени
Таблица 8,24. Оценка годового
экономического ущерба для ночного
времени
Аэквд
в жилых
помеще-
ниях,
дБ А
50
55
60
65
70
Итого
В (?), Ад (Z),
руб/чел.-год чел.
7 (челтод)
B(Z)Afl(Z),
руб /год
А экв н
в жилых
помеще-
ниях,
ДБА
А (I), ЛГ (Г) „
XL
руб/чел.-год чел.
/ (челтод)
руб /год
26,7 40,0 5000 123500
6000 240000
58,7 4000 218800
85,2 114,1 2500 213600
2500 285250
*— 20006 1080550
30 5,2
35 12,9
40 25,9
45 47,7
50 84,4
Итого —
5000 26000
6000 77400
4000 103600
2500 119250
2500 211000
20000 438250
макс
Э ~ (Р—3) максимум, <8.15)
Л(/)^(/); (8.18)
= 30 дБА
где 3 — годовые приведенные затраты,
тыс. руб/год; Р — годовой экономический резуль-
тат от мероприятий по борьбе с шумом,
тыс. руб/год.
Экономическая эффективность капитальных
вложений в мероприятия по борьбе с шумом опре-
деляется сроком их окупаемости Т, годы:
Т = К/(Р—С).
(8.16)
где К •— единовременные капитальные вложения
на мероприятия по шумозащите; С — текущие
издержки (эксплуатационные расходы).
Мероприятия экономически оправданы, если
значение Т оказывается меньше нормативного сро-
ка окупаемости вложений: Т = 1/£н в 1/0,12 =
-8,3 года.
Для определения годового ущерба от действия
транспортного или иного шума на население необ-
ходимо построить карты шума и подсчитать число
людей, проживающих на участках с теми или ины-
ми эквивалентными уровнями шума.
Экономическую оценку годового У ущерба от
действия шума на население в условиях жилых по-
мещений на расчетной территории определяют по
формуле
Ун + Уд,
(8.17)
где индексы "н” и ”д" означают ночное и дневное
время.
Величины Ун и Уд определяют по формулам
макс
/4 экв
2 (8.19)
Л = 40 ДБА
где Л/н(/) и Ад(/) — число людей, проживающих на
расчетной территории в комнатах, в которых экви-
валентный уровень шума в ночное и дневное время
Дхэкв, дБА, находится в пределах выше нор-
мативных значений A(Z) и В([) — размерные мно-
жители, значение которых определяют по приве-
денной в табл. 1 прил. 1 "Временной типовой мето-
дике определения экономической эффективности
осуществления природоохранных мероприятий и
оценки экономического ущерба, причиняемого на-
родному хозяйству загрязнением окружающей сре-
ды" (М.: Экономика, 1986).
Пример. Определить годовой экономический
ущерб от действия транспортного шума на населе-
ние микрорайона численностью 20 тыс. чел. Значе-
ния £а экв д и La экв и в жилых помещениях соот-
ветственно равны 70 и 50 дБА.
Значения Ад(/) и AH(Z) приведены в табл. 8.23
и 8.24, а множители А(0 и В(0 взяты из упомяну-
той выше таблицы.
Общий годовой экономический ущерб от дей-
ствия транспортного шума на население микрорай-
она У- 1080550 + 438250-= 1518800 руб/год.
Зная годовой экономический ущерб от дейст-
вия шума, можно более обоснованно назначать ме-
роприятия по борьбе с ним и расчитать экономиче-
скую эффективность мероприятий по шумоглу-
шению, как разность ущербов с и без мероприятий
по шумоглушению.
368 Часть III. Архитектурная акустика
Г л а в а 9. АКУСТИКА ЗАЛОВ
Акустическое качество зала
или открытого театра полностью оп-
ределяется его архитектурными пара-
метрами: формой, размерами, очерта-
нием и отделкой поверхностей. Пра-
вильный с точки зрения акустических
требований выбор этих параметров яв-
ляется гарантией хорошей акустики
будущего сооружения. Тесная связь
архитектурных форм культурно-зре-
лищных сооружений с акустикой про-
слеживается на протяжении практиче-
ски всей истории архитектуры.
Древние греки, хорошо знавшие
геометрию, по всей вероятности, име-
ли определенное представление о за-
кономерностях распространения звука.
Об этом свидетельствуют сохранивши-
еся до наших дней открытые греческие
театры (рис. 9.1). Крутой подъем ам-
фитеатра обеспечивал не только хоро-
шую видимость происходящего на сце-
не, но и хорошую слышимость прямого
звука. Каменные поверхности орхест-
ры, сцены и скенея (стены позади сце-
ны) позволяли направить к слушате-
лям звуковые отражения, усиливаю-
щие прямой звук.
Туристов, посещающих античные
театры, поражает, что на расстоянии
50—70 м хорошо слышно гида. Нель-
зя, однако, забывать, что и сегодня
уровни шума в зонах расположения
античных театров очень невысокие,
чем и объясняется хорошая слыши-
мость речи гида. Следует отметить,
что в современных залах, когда они
не заполнены, даже при далеко не
идеальной акустике артиста довольно
хорошо слышно со сцены. Картина ме-
няется при заполнении зала, когда по-
является шумовой фон. Недаром греки
во время представлений использовали
актерские маски — своего рода мега-
фоны, а хор на орхестре повторял сло-
ва актеров.
Часто акустику греческих театров
связывают с таинственными "звучащи-
ми вазами", которые обычно устанав-
ливались у первых рядов или под ме-
стами для слушателей. Витрувий в
своем трактате утверждал, что эти со-
суды, имевшие достаточно узкое гор-
ло, должны были усиливать звук. Он
также отмечал, что сосуды были на-
строены на разную высоту звука.
Механизм действия "звучащих ваз"
впоследствии объяснил Гельмгольц. По
его имени они называются резонато-
рами Гельмгольца. В основном эти со-
суды играют роль поглотителей звука
низких частот, улучшая тем самым
разборчивость речи. Такие резонаторы
обнаружены в старых французских,
русских и скандинавских культовых
сооружениях. Являясь в основном зву-
копоглотителями, резонаторы Гельм-
гольца при их слабом демпфировании
способны давать послезвучание на ча-
стоте резонанса. В этом случае "зву-
чащие вазы" в греческих театрах мог-
ли служить в качестве системы неко-
торого местного усиления звука.
Акустика открытых греческих те-
атров получила дальнейшее развитие
в Древнем Риме. В римских театрах
сценическая часть дополнена звукоот-
ражающим козырьком и боковыми по-
верхностями (рис. 9.2), благодаря че-
му структура звуковых отражений в
амфитеатре значительно обогащалась.
Нередко верхняя часть театра затяги-
валась солнцезащитным тентом, слу-
жившим одновременно и звукоотража-
ющей поверхностью. При наличии
тента открытый театр преобразовывал-
ся в закрытое помещение.
Средневековье не внесло большого
вклада в развитие архитектурной аку-
стики. Хотя построенные в те годы ка-
федральные соборы до сих пор с ус-
пехом используются для хоровых вы-
ступлений и исполнения органной му-
Глава 9. Акустика залов 369
зыки, их архитектура определялась от-
нюдь не требованиями акустики. Сле-
дует отметить плохую разборчивость
речи в средневековых соборах вслед-
ствие их чрезмерной гулкости. Поэто-
му для улучшения слышимости речи
проповедника его кафедра размеща-
лась обычно высоко, а над ней устра-
ивался звукоотражающий козырек.
Тем самым обеспечивалась интенсив-
ность прямого звука, поддержанного
ранними звуковыми отражениями. Се-
годня большинство этих соборов обо-
рудовано системами звукоусиления.
Хорошая акустическая репутация
оперных и концертных залов XVIII—
XIX вв. едва ли является результатом
их акустической проработки. Скорее,
это результат совпадения функцио-
нальных и эстетических требований с
акустическими, хотя, безусловно, при
сооружении этих залов учитывался оп-
ределенный акустический опыт. Мно-
гоярусная система классических опер-
ных залов позволяла при их значи-
тельной вместимости (до 3 тыс. слу-
шателей) обеспечить сравнительно не-
большое удаление зрителей от сцены
(рис. 9.3). Эта система обеспечивала
также хорошее рассеяние звуков раз-
ных частот, что важно для повышения
диффузности звукового поля и ослаб-
ления концентрации звука от вогну-
тых стен.
Весьма благоприятными для аку-
стики оказались архитектурные пара-
метры старых концертных залов. Это
относится к форме залов, основным
размерам и отделке (рис. 9.4). Срав-
нительно небольшая ширина при пря-
моугольном плане и значительной вы-
соте обеспечивали существенный вклад
важных боковых ранних отражений в
формирование звукового поля. Благо-
даря богатому членению внутренних
поверхностей и отсутствию звукопог-
лотителей в классических залах, как
правило, наблюдались значительное
время реверберации и высокая степень
диффузности звукового поля.
370 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 9.2. Римский театр в
Оранже
Научный подход к вопросам аку-
стического решения залов наметился
в конце XIX столетия. Теоретические
основы акустики были разработаны
лордом Рэлеем и изложены в его книге
"Теория звука", вышедшей в 1877 г.
Начало развитию архитектурной аку-
стики в ее практическом аспекте по-
ложили более поздние работы Сэбина,
связанные с исследованием ревербера-
ции звука в закрытых помещениях.
Введенное им время реверберации дол-
го оставалось практически единствен-
ным критерием оценки акустики по-
мещений различного назначения. Од-
нако постепенно выяснилось, что вре-
мя реверберации явно недостаточно
для акустической оценки залов и осо-
бенно отдельных зон слушательских
мест в них. Это заставило исследова-
телей искать новые дополнительные
критерии акустического качества по-
мещений.
С развитием электронной техники
появилась возможность более подробно
анализировать начальную часть ревер-
берационного процесса, характеризую-
щуюся так называемой структурой
Глава 9. Акустика залов 371
Рис. 9.3. Зал театра "Ла
Скала" в Милане. Продоль-
ный разрез и план
5 0 10 20м
i--------1------------------1__________________।
ранних звуковых отражений. Важную
роль здесь сыграли импульсные аку-
стические измерения, послужившие
основой разработки большого числа
локальных акустических критериев.
Следует отметить, что значительная
часть существующих в настоящее вре-
мя критериев (что очень важно для
акустического проектирования) изме-
ряется на уменьшенных моделях за-
лов. В последние годы все более ши-
рокое распространение получают ме-
тоды моделирования акустики помеще-
ний на ЭВМ.
Развитие архитектурной акустики
как науки оказало весьма существен-
ное влияние на проектирование заль-
ных помещений. Широкое распростра-
нение получили формы залов, напо-
минающие рупор. Ширина таких залов
увеличивается по мере удаления от
сцены, а потолок формируется таким
образом, чтобы большую долю отра-
женного звука направить на удален-
ные места (рис. 9.5). Такие формы с
акустической точки зрения оказались бо-
лее подходящими для многоцелевых за-
лов и залов с речевыми программами.
372 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 9.4. Зал Музыкального
общества в Вене. Продоль-
ный разрез и план
5 0 10 20м
I_______1_____________|____________I
5 0 10 20м
i______।____________i____________i
Рис. 9.5. Зал филармонии
в Ливерпуле. Продольный
разрез и план
Глава 9. Акустика залов 373
Важным элементом архитектуры
стали специальные звукоотражающие
поверхности, являющиеся частью
внутренней поверхности зала или под-
вешиваемые под его потолком. Такие
поверхности, располагаемые обычно
около сцены, позволяют улучшить
распределение отраженного звука и
уменьшить его запаздывание. В случае
универсальных и речевых залов эти
поверхности делаются достаточно
большими и слабо расчлененными.
Подвесные звукоотражатели нередко
используются и для ослабления фоку-
сирующего эффекта вогнутого потол-
ка.
Требование высокой диффузности
звукового поля, особенно важное для
музыкальных залов, обусловило силь-
ное членение поверхностей, обеспечи-
вающее рассеяние отраженного звука.
Звукорассеивающие структуры, весьма
разнообразные по своему характеру,
стали неотъемлемой частью интерьера
многих залов. Очень часто звукорас-
сеивающие структуры размещаются на
вогнутых поверхностях с целью уст-
ранения их фокусирующего действия.
Повышению диффузности звукового
поля и обогащению структуры ран-
них отражений способствует также си-
стема вертикальных стенок в зоне слу-
шательских мест. Такие стенки созда-
ются в результате расположения мест
отдельными участками на разной вы-
соте.
Весьма характерной особенностью
современных залов является примене-
ние звукопоглощающей отделки внут-
ренних поверхностей для корректиров-
ки времени реверберации и ослабления
вредных звуковых отражений. В по-
следние годы довольно широко исполь-
зуются акустические трансформации,
в ходе которых меняются объем зала,
количество звукопоглощения в нем и
расположение звукоотражающих по-
верхностей. Акустические трансформа-
ции позволяют приспосабливать зал к
различным звуковым программам.
Наиболее распространенный тип
трансформации — устройство сцени-
ческой оркестровой раковины (см.
рис. 9.52).
Необходимо отметить, что, несмот-
ря на весь современный арсенал
средств прогнозирования и оценки
акустического качества залов, успех
достигается далеко не всегда. Неудачи
здесь — не такое уж редкое явление,
особенно если речь идет о музыкаль-
ном зале. Поэтому иногда высказыва-
ется мнение, что архитектурная аку-
стика является искусством, которым
владели древние зодчие и секреты ко-
торого в настоя
tee время утеряны.
В
п
поддержку такого мнения обычно ссы-
лаются на акустику античных театров
и старых концертных и оперных залов.
Действительно, культурно-зрелищ-
ные сооружения прошлого имеют, как
правило, хорошую акустику. Тем не
менее оснований для идеализации этих
сооружений нет. Так, время ревербе-
рации классических оперных залов
обычно меньше рекомендуемого, а
акустические условия в глубине ярусов
весьма далеки от оптимальных. Неред-
ко отмечается и ухудшение слышимо-
сти в центральной части партера. Да-
леко не все концертные залы, постро-
енные в XIX в., оказались удачными
с акустической точки зрения.
Если рассматривать современное
строительство залов, то здесь помимо
явных просчетов специалистов можно
указать две причины акустических не-
удач. Во-первых, довольно часто воп-
росам акустики при проектировании
не уделяется должного внимания, и
рекомендации специалистов не выпол-
няются или выполняются не полно-
стью. Во-вторых, сегодня коренным
образом изменились условия создания
театров и концертных залов. Прежде
всего значительно возросла их вмести-
мость, которая раньше редко превы-
шала 1000 мест. В современном кон-
цертном или театральном зале требу-
ется обеспечить хорошую видимость,
374 Часть III. Архитектурная акустика
комфортность мест, хорошую вентиля-
цию и освещение, разместить разно-
образное оборудование, и, наконец,
обеспечить универсальность использо-
вания зала. Все это в значительной
степени осложняет решение акустиче-
ских задач. Не следует также забывать
о том, что современная тенденция раз-
вития архитектуры (проектирование
широких и низких залов) неблагопри-
ятна для акустики. Определенная
трудность заключается также в том,
что еще не установлены однозначные
связи между объективными акустиче-
скими характеристиками музыкальных
залов и их субъективной оценкой.
9.1. Основные акустические
характеристики залов
На современном этапе разви-
тия архитектурной акустики основны-
ми акустическими характеристиками
залов являются время реверберации,
структура звуковых отражений и диф-
фузность звукового поля. Эти харак-
теристики имеют четкую связь как с
архитектурно-строительными парамет-
рами зала, так и с субъективной оцен-
кой условий слухового восприятия зву-
ковых программ.
Время реверберации. Как было от-
мечено в п. 7.3, при условии диффуз-
ности звукового поля помещения про-
цессы нарастания и спадания плотно-
сти звуковой энергии подчиняются оп-
ределенным законам. Процесс
спадания плотности звуковой энергии,
называемый реверберацией, является в
этом случае экспоненциальным. При
переходе к уровню сигнала (уровню
звукового давления) процесс спадания
будет прямолинейным и более растя-
нутым во времени, чем процесс нара-
стания. На рис. 9.6 показаны измене-
ния плотности звуковой энергии и ее
уровня в процессах нарастания звука
и реверберации. Для слухового восп-
риятия более существенно изменение
Рис. 9.6. Нарастание зву-
ка и реверберация в за-
крытом помещении
а — изменение плотности
звуковой энергии; б — изме-
нение уровня плотности зву-
ковой энергии; 1 — процесс
нарастания; 2 — стационар-
ное состояние; 3 — ревербе-
рация
уровня сигнала, а не его интенсивно-
сти. Поэтому процесс реверберации иг-
рает в акустике залов особенно важ-
ную роль.
Для количественной оценки ревер-
берации Сэбин еще в конце прошлого
столетия предложил использовать вре-
мя реверберации (см. п. 7.3), которое
до сих пор остается одним из важней-
ших критериев акустического качества
закрытого помещения. Не давая доста-
точной информации об условиях слы-
шимости на отдельных местах зала,
время реверберации хорошо характе-
ризует его общую гулкость. За годы
развития архитектурной акустики ус-
тановлены зависимости оптимума ре-
верберации от объема и функциональ-
ного назначения залов. Ценные свой-
ства времени реверберации — практи-
ческая возможность проведения
успешного расчета при акустическом
проектировании и сравнительная про-
стота измерения. Широкое использо-
вание времени реверберации в акусти-
Глава 9. Акустика залов 375
Рис. 9.7. Пример записи давления в процессе ревер-
спадания уровня звукового берации
ке помещений привело к стандартиза-
ции метода измерения этого парамет-
ра. Наряду с международным стан-
дартом ИСО 3382—75 во многих стра-
нах имеются свои национальные стан-
дарты. В нашей стране измерение
времени реверберации также регла-
ментировано стандартом (ГОСТ
24146—90).
Согласно ГОСТ 24146—90 время
реверберации измеряется путем записи
с помощью логарифмического самопис-
ца процесса спадания уровня звуково-
го давления в зале. Время ревербера-
ции определяется из участка этой за-
писи, соответствующего спаданию
уровня на 35 дБ после выключения
источника звука с последующей апп-
роксимацией спадания до 60 дБ, при-
чем первые 5 дБ спадания не учиты-
ваются. Для повышения диффузности
звукового поля используется источник
звука со многими частотными состав-
ляющими в октавной или третьоктав-
ной полосах частот. Результаты изме-
рения относят к среднегеометрическим
частотам полос. Запись спадания уров-
ня звукового давления имеет неизбеж-
ные флюктуации, но ее общий ход в
указанном интервале должен аппрок-
симироваться прямой линией. В про-
тивном случае нельзя говорить о ка-
ком-либо определенном времени ре-
верберации. Пример записи спадания
уровня звукового давления показан на
рис. 9.7. Запись сделана на равномер-
но движущейся бумажной ленте. Как
видно из рисунка, уровень уменьша-
ется на 30 дБ в течение 0,7 с. Отсюда
время реверберации Т = 0,7-2 = 1,4 с.
Структура звуковых отражений.
Как уже отмечалось, время ревербе-
рации является общей акустической
характеристикой зала. В то же время
хорошо известно, что акустические ус-
ловия в различных зонах зала далеко
не одинаковы. Довольно часто залы с
одним и тем же временем ревербера-
ции имеют совершенно различную
акустическую репутацию. Это в пер-
вую очередь связано с тем, что на-
чальный участок реверберационного
процесса различен в разных точках од-
ного зала и в разных залах. Данный
участок, обычно называемый структу-
рой звуковых отражений, определяется
уровнями и запаздыванием отражений
по отношению к прямому звуку, а
также направлением их прихода в точ-
ку приема. Помимо взаимного поло-
жения источника и приемника звука
структура отражений самым тесным
образом связана с размерами зала, а
также с очертаниями и отделкой его
внутренних поверхностей.
Формирование структуры звуковых
отражений показано на рис. 9.8,а. К
расположенному в зале слушателю
сначала приходит прямой звук от ис-
точника (оратора, артиста). Путь этого
звука самый короткий. Затем посту-
пают однократные и многократные от-
ражения от отдельных внутренних по-
верхностей зала. Время их запаздыва-
ния по отношению к прямому звуку
определяется разностью путей, прой-
денных соответствующим отражением
и прямым звуком. Разделив эту раз-
ность на скорость звука, мы получим
время запаздывания отражения. Уров-
ни отражений зависят от длины прой-
денного пути и от звукоотражающих
свойств внутренних поверхностей зала.
Чем больше пройденный путь и мень-
376 Часть 111. Архитектурная акустика
О At1 At,MC
ше коэффициент звукоотражения, тем
меньше уровень отражения.
Важное значение имеет время за-
паздывания первого отражения AZi,
поступающего к слушателю вслед за
прямым звуком (рис. 9.8,6). Этот вре-
менной интервал обычно бывает са-
мым значительным, хотя в некоторых
случаях бывает велик интервал между
последующими отражениями. С тече-
нием времени число отражений воз-
растает, интервал между ними
уменьшается и, наконец, они слива-
ются в так называемый ревербераци-
онный "хвост". Этот "хвост” определя-
ет время реверберации зала и является
общим для всех его зон.
Картина, аналогичная изображен-
ной на рис. 9.8, получается в резуль-
Рис. 9.8. Формирование
структуры звуковых отра-
жений в зале
а — отражение звука от по-
верхностей зала; б — струк-
тура звуковых отражений;
1 — прямой звук; 2—5 — от-
ражения: 2 — от передней
стены; 3 — от козырька; 4 —
от потолка; 5 — от боковой
стены; 6 — реверберацион-
ный "хвост"; t — время за-
паздывания
тате проведения в зале импульсных
измерений, блок-схема которых изо-
бражена на рис. 9.9. В ходе измерений
воздушный объем зала возбуждается
коротким звуковым импульсом, источ-
ник которого обычно располагается на
сцене или на эстраде. Сигнал, приня-
тый микрофоном в исследуемой точке
зала, после усиления и логарифмиро-
вания подается на осциллограф для
непосредственного наблюдения или
фотографирования. Этот сигнал, назы-
Глава 9. Акустика залов 377
Рис. 9.9. Блок-схема импульс-
ных измерении
СП — стартовый пистолет;
ИР — искровой разрядник;
ИМ — измерительный микро-
фон; МУ — микрофонный
усилитель; ЛК — логарифми-
рующий каскад; ЭЗО — элект-
ронный запоминающий ос-
циллограф; МС — микрофон
синхронизации
ваемый импульсным откликом зала
p(t), дает нам последовательность при-
хода и уровни импульсов, соответст-
вующих прямому звуку и отдельным
отражениям от внутренних поверхно-
стей. Так как звуковой импульс яв-
ляется знакопеременным, то амплиту-
ды импульсов располагаются по обе
стороны от осевой линии. При анализе
рассматривают обычно одну половину
осциллограммы, как правило, верх-
нюю.
Помимо визуального анализа ос-
циллограмм часто проводится и соот-
ветствующая обработка импульсных
откликов зала для получения количе-
ственных критериев акустического ка-
чества. Наиболее распространенными
являются энергетические критерии,
определяемые на основе функции
X
Е(х) = J p2{t)dt, (9.1)
о
которая равна сумме квадратов звуко-
вых давлений отдельных отражений,
поступивших в точку приема к мо-
менту времени х. В последние годы
для нахождения Е(х) используется вы-
числительная техника, обеспечиваю-
щая оперативность обработки импуль-
сных откликов и возможность непос-
редственного получения данных в виде
таблиц и графиков.
Диффузность звукового ПОЛЯ.
Важное значение в акустике залов
имеет понятие "диффузного звукового
поля", характеризуемого тем, что во
всех точках поля усредненные во вре-
мени уровень звукового давления и
поток приходящей по любому направ-
лению звуковой энергии постоянны.
Постоянство уровня звукового давле-
ния называют однородностью поля, а
постоянство потока звуковой энер-
гии — изотропностью поля. Диффуз-
ное звуковое поле, в котором выпол-
няются эти два условия, представляет
собой идеализацию, которую нельзя
полностью реализовать в залах. Тем
не менее, для создания хорошей аку-
стики важно обеспечить в зале доста-
точно высокую степень диффузности.
Диффузное звуковое поле является,
как указывалось, предпосылкой спра-
ведливости статистической теории ре-
верберации, в частности экспоненци-
альности реверберационного процесса.
Мероприятия по повышению диффуз-
ности звука в залах описаны в п. 9.3.
Существует целый ряд довольно
сложных методов оценки диффузности
поля, связанных или с проверкой ус-
ловия изотропности, или с измерени-
ями корреляции между звуковыми
давлениями в двух точках зала. Про-
стой метод оценки диффузности, ос-
нованный на проверке условия одно-
родности звукового поля, разработан
в Научно-исследовательском институте
строительной физики. При оценке
диффузности по этому методу в раз-
личных точках зала, находящихся в
378 Часть Ill. Архитектурная акустика
1000 Гц
---О
1
-
Рис. 9.10. Изменение уров-
ня звукового давления
вдоль зала
зоне преобладания отраженного звука,
проводятся измерения уровней звуко-
вого давления при работе ненаправ-
ленного источника звука. Источник
располагается на сцене и излучает по-
лосы белого шума со средними гео-
метрическими частотами 250 и
1000 Гц. Преобладание отраженного
звука принято на расстояниях от ис-
точника , превышающих
(9.2)
где Хобщ — общая площадь внутренних поверхно-
стей зала, м2; сё — средний коэффициент звуко-
поглощения.
На этих расстояниях при полной
диффузности отраженного звука уро-
вень звукового давления в пределах
точности измерений должен оставаться
постоянным, а при неполной диффуз-
ности — изменяться от зоны к зоне
зала. Обычно уровень звукового дав-
ления понижается, хотя при наличии
в зале вогнутых поверхностей он мо-
жет возрастать. В качестве примера на
рис. 9.10 показано изменение уровней
звукового давления вдоль зала. Жир-
ная горизонтальная линия представля-
ет уровень звукового давления для
идеально диффузного поля на рассто-
янии, превышающем г. Однородность
звукового поля в целом по залу можно
характеризовать средним абсолютным
отклонением A~L от уровня, соот-
ветствующего полностью диффузному
звуковому полю. О значительном на-
рушении диффузности свидетельству-
ют значения A L > 3 дБ.
9.2. Оценка акустического
качества залов
Акустическое качество зала
(зоны слушательских мест) в конеч-
ном счете определяется субъективной
оценкой условий слухового восприятия
речевых и музыкальных программ.
Объективные параметры звукового по-
ля надежно характеризуют акустику
зала лишь в том случае, когда между
ними и субъективными критериями су-
ществуют достаточно прочные корре-
ляционные связи. Такие связи в на-
стоящее время установлены для залов
с речевыми программами. В области
акустики музыкальных залов поиски
связей субъективных и объективных
оценок все еще остаются предметом
исследований.
Слышимость речи. Основной субъ-
ективный фактор, определяющий ка-
чество передачи речи в помещении, —
ее разборчивость. Для определения
разборчивости речи применяются так
называемые артикуляционные испыта-
ния, позволяющие получить разборчи-
вость в процентах. В ходе испытаний
в помещение с помощью диктора или
фонограммы передается испытатель-
ный текст, а слушатели, находящиеся
в помещении, записывают этот текст.
Отношение правильно записанных на
слух фонетических элементов к обще-
му количеству переданных и опреде-
ляет процент разборчивости.
Накопленный опыт и результаты
многочисленных исследований показа-
ли, что для хорошей разборчивости
требуется достаточно высокий уровень
речи, низкий уровень шума, неболь-
шое время реверберации и структура
отражений, характеризующаяся нали-
чием интенсивных ранних отражений
при отсутствии поздних интенсивных
Глава 9. Акустика залов 379
Рис. 9.11. Зависимость
KL от уровней речи Lp
и шума Ьш для спект-
ров шума
а — пустого зала; б — запол-
ненного зала
отражений (типа эха). Существующие
в настоящее время методы объектив-
ной оценки разборчивости в той или
иной степени связаны с перечисленны-
ми акустическими характеристиками.
Применительно к залам с естест-
венной акустикой для оценки и про-
гнозирования разборчивости наиболее
часто используется формула
(9.3)
Рс = 96£/Ля,
где Рс — слоговая разборчивость, %; кь — коэффи-
циент, учитывающий влияние уровней речи и шу-
ма; кк — коэффициент, учитывающий влияние
реверберации.
Коэффициент кь определяется по
диаграммам в зависимости от уровней
речи Lp и шума Лш. Эти диаграммы,
представленные на рис. 9.11, позволя-
ют получить кг для спектров шума
пустого и заполненного залов. Уровни
речи и шума на данном слушательском
месте определяются путем измерений
или расчета.
Для определения коэффициента кя
существует ряд способов, основанных,
как правило, на оценке импульсного
отклика зала р(0. Наиболее известный
из них базируется на предложенной
Р. Тиле величине четкости, представ-
ляющей собой отношение полезной
энергии £50 ко всей энергии Е
импульсного отклика:
50
мс
J Р2 (П dt
О
(9.4)
оо
J p2(r)dt
о
К полезной энергии относятся
энергия прямого звука и энергия от-
ражений, запаздывающих по отноше-
нию к прямому звуку не более чем
на 50 мс. Коэффициент кя в этом слу-
чае равен примерно Следует
отметить, что сама по себе четкость
Dr достаточно хорошо связана с раз-
борчивостью речи. На рис. 9.12 пока-
зана экспериментальная зависимость
слоговой разборчивости от четкости.
Звучание музыки. В отличие от
речевых программ, основу субъектив-
ной оценки которых составляет раз-
борчивость речи, оценка качества зву-
чания музыки в зале осуществляется
380 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 9.12. Зависимость сло-
говой разборчивости Рс
от четкости D
по целому раду субъективных крите-
риев. Наиболее распространенными
критериями являются реверберация
(гулкость зала), ясность, пространст-
венность, громкость и тембр звучания.
Между этими критериями и парамет-
рами звукового поля в настоящее вре-
мя установлены определенные связи.
Гулкость зала — понятие, харак-
теризующее длительность процесса за-
тухания звука на месте прослушива-
ния. Субъективная оценка зависит от
вида музыки (органная, симфониче-
ская, камерная) и ее стиля. Основйым
объективным показателем гулкости по-
мещения является стандартное время
реверберации 7.
Ясность звучания характеризует
разделение звуков отдельных инстру-
ментов или групп инструментов как
во времени (особенно при быстрых
пассажах), так и в звуке одновременно
играющих инструментов. Для оценки
ясности чаще всего используется ин-
декс ясности
80 мс
J P2(t)dt (9.5)
С.о =101* --------------
f p2(t)dt
80мс
Область оптимальных значений
Сео составляет от -1 до +3 дБ.
Пространственность звучания —
субъективный параметр, характеризу-
ющий ощущение закрытого простран-
ства. Это ощущение ранее связывалось
со временем реверберации или соот-
ношением энергии ранних и поздних
отражений в импульсном отклике.
Увеличение времени реверберации или
преобладание энергии поздних отраже-
ний сопровождается увеличением про-
странственного впечатления. Более
поздние исследования выявили очень
важную роль ранних боковых отраже-
ний в формировании пространственно-
го впечатления. Было установлено, что
ощущение пространства возрастает с
увеличением энергии боковых отраже-
ний, причем отражения, приходящие
по направлению оси уха слушателя,
вызывают наибольшее пространствен-
ное впечатление. Пространственный
эффект не меняется, если запаздыва-
ние отражений находится в пределах
8—100 мс, а также в том случае, ког-
да небольшое число интенсивных от-
ражений заменяется большим числом
слабых отражений, имеющих такую
же общую энергию.
Отражения от потолка не увели-
чивают пространственного впечатле-
ния, однако и не оказывают маскиру-
ющего действия на отражения от бо-
ковых стен. Потолочные отражения
увеличивают ясность звучания. Боко-
вые отражения с запаздыванием 25—
80 мс увеличивают как пространст-
венность, так и ясность звучания. Для
объективной оценки пространственно-
сти предложен целый рад критериев,
наиболее простым из которых является
критерий В. Йордана
80мс
J PR<T)dt
L. = 101g ----------. (9.6)
80 мс
J
0
Глава 9. Акустика залов 381
1
Буквенными индексами в этом вы-
ражении обозначены виды диаграмм
направленности микрофона, использу-
емого для получения импульсных от-
кликов помещений (К — круговая ди-
аграмма, R — диаграмма направлен-
ности в виде восьмерки). При прове-
дении измерений направленный
микрофон располагается таким обра-
зом, чтобы ось его минимальной чув-
ствительности была направлена на ис-
точник звука. Выражение под знаком
логарифма характеризует отношение
энергии, поступившей с боковых на-
правлений за время от 25 до 80 мс,
ко всей энергии, пришедшей в точку
измерения за 80 мс. Оптимальное зна-
чение Lj находится в области от -5
до -7 дБ.
Громкость звучания — субъектив-
ный критерий, характеризующий
громкость источника музыки при игре
фортиссимо по отношению к некото-
рой ожидаемой громкости на месте
прослушивания. Субъективное ощуще-
ние силы звука (громкость) прямо
пропорционально плотности звуковой
энергии в стационарном состоянии.
Стационарная плотность звуковой
энергии на слушательском месте мо-
жет быть определена путем измерения
уровня звукового давления Lsr при
возбуждении воздушного объема поме-
щения стационарным звуковым сигна-
лом (шумом) или путем измерения об-
щей энергии импульсного отклика Е<^
= ТP2(t)dt ~ \p\t)dt ,(9.7)
о о
где Т — время реверберации помещения.
Так как при оценке акустического
качества нас прежде всего интересует
влияние самого помещения, то Zst и
Е обычно нормируются на величи-
ну, пропорциональную мощности ис-
точника звука (относительная гром-
кость Д£). При стационарном воз-
буждении звукового поля относитель-
ная громкость
ЛЬ = Lst — Lp, (9.8)
где Lsv — общий уровень звукового давления на
слушательском месте; Lp — общий уровень звуко-
вой мощности источника.
Оптимальные значения Д L за-
висят от объема зала и составляют от
-5 до -10 дБ для залов объемом около
1000 м3 и от -8 до -16 дБ для залов
объемом 15000 м .
Тембр звучания — понятие, ха-
рактеризующее восприятие отдельных
составляющих спектра звука музы-
кального источника на месте прослу-
шивания. Речь идет о том, в какой
степени свойства помещения изменяют
типичный тембр данного источника.
Тембр звучания до сих пор связывался
только с частотной характеристикой
времени реверберации T(f), причем
для музыкальных помещений считает-
ся весьма желательным подъем T(f) в
сторону низких частот. В качестве оп-
тимального обычно рекомендуется та-
кой подъем, при котором время ревер-
берации на частоте 125 Гц возрастает
примерно на 20 % по сравнению со
временем реверберации на частотах
500-1000 Гц.
Более целесообразно использовать
для объективной оценки тембра час-
тотную характеристику передачи
(ЧХП) звука от источника к течке
приема
A(f) = Lt — Lio, (9.9)
где L — уровень звукового давления в Z-й полосе
частот; Ло — опорный уровень звукового давления
в i-й полосе частот, определенный путем усредне-
ния по сфере радиусом 1 м, описанной вокруг ис-
точника.
Звуковое поле при определении
ЧХП возбуждается стационарным сиг-
налом (шумом). Уровни звукового дав-
ления измеряются с помощью ненап-
на в 1/3-октавных
полосах частот в диапазоне 63—
8000 Гц. Источник звука располагает-
ся на сцене зала. При оценке тембра
382 Часть IIL Архитектурная акустика
ние локализации источника звука,
тембровые искажения и шумы.
Эхо. Поздние звуковые отражения
при определенных условиях могут вы-
звать эхо — заметное на слух повто-
рение прямого звука. Заметность эха
и его мешающее действие зависят от
ряда объективных параметров. Наибо-
лее важными из них являются время
запаздывания и интенсивность отраже-
и
ния по отно
ению к прямому звуку,
а также тип звукового сигнала. Взаи-
мосвязь этих трех параметров харак-
Рис. 9.13. Оптимальная
форма характеристики A(f)
на основе A(f) определяется частотная
зависимость
Ai<f) - A(f) — Ло, (9.10)
где Ло — среднее значение величин Л, полученных
в данной точке зала во всем частотном диапазоне
измерений.
Зависимость Л1(/) не должна су-
щественно отклоняться от оптималь-
ной кривой, изображенной на
рис. 9.13 (пределы допустимых откло-
нений показаны штриховкой).
Очень важным условием нормаль-
ного восприятия как речи, так и му-
зыки является отсутствие мешающих
акустических факторов, к которым от-
носятся эхо, порхающее эхо, наруше-
теризуют пороги заметности эха
(рис. 9.14), усредненные по данным
измерений многих авторов. Наиболее
низкий порог — для речи, а наиболее
высокий — для медленных скрипич-
ных пассажей. Эхо, заметное при ре-
чевом сигнале, может совсем не ме-
шать при исполнении музыкальных
произведений.
На субъективную оценку эха вли-
яют и другие физические параметры
звукового поля. Ослаблению эха спо-
собствуют, например, достаточно ин-
тенсивные промежуточные отражения,
расположенные (по времени запазды-
вания) между эхом и прямым звуком,
а также уменьшение абсолютного
уровня прямого звука.
Глава 9. Акустика залов 383
Рис. 9.15. Пороги мешающе-
го действия эха по дан-
ным Болта и Дока
Оценку заметности эха можно про-
водить с использованием пороговых
кривых (см. рис. 9.14), если имеются
данные о запаздывании и относитель-
ном уровне эхоопасного отражения.
Для оценки мешающего действия эха
удобна диаграмма, представленная на
рис. 9.15. Совмещая эту диаграмму с
осциллограммой импульсного отклика
зала, по пересечению наиболее харак-
терных отражений с соответствующим
порогом можно определить, какому
проценту слушателей будет мешать
эхо.
Порхающее эхо. Многократное,
или порхающее, эхо представляет со-
бой периодическую последовательность
эха. Порхающим обычно считается, по
крайней мере, трехкратное эхо. Ми-
нимальный временной интервал (пе-
риод), при котором возникает порха-
ющее эхо, зависит от разницы в уров-
нях предыдущего и последующего от-
ражений, а также от типа звукового
сигнала. Для речи этот интервал бли-
зок к 50 мс, а для музыки — к
100 мс. Мешающее действие порхаю-
щего эха (как и однократного) умень-
шается при наличии промежуточных
отражений.
Нарушение локализации источни-
ка звука. Правильная локализация ис-
точника звука (совпадение зрительно-
го образа со слуховым) особенно важна
в речевых помещениях. В концертных
залах требование правильной локали-
зации не столь жесткое, некоторое
"рассеяние” звукового образа иногда
даже желательно. Тем не менее силь-
ное нарушение локализации недопу-
стимо и в этом случае.
Причиной нарушения локализации
источника звука является, как прави-
ло, значительная концентрация отра-
жений, направление прихода которых
отличается от направления прихода
прямого звука. При значительном за-
паздывании эти отражения могут так-
же вызвать эхо. В залах, где эхо или
концентрация отражений отсутствуют,
нарушения локализации обычно не на-
блюдается.
Искажение тембра. Искажение
первоначального звукового сигнала мо-
жет возникнуть при наличии порхаю-
щего эха, если период последователь-
ности отражений меньше 20 мс (час-
тота более 50 Гц). В этом случае слу-
шатель помимо основного сигнала
воспринимает тон, частота которого
равна частоте последовательности.
Аналогичный эффект наблюдается при
отражении звука от поверхностей,
имеющих членения с мелким регуляр-
ным шагом. Свидетельством тембро-
вых искажений являются также резкие
384 Часть III. Архитектурная акустика
пики и провалы в частотных характе-
ристиках реверберации или звукопе-
редачи.
Мешающие шумы. В условиях экс-
плуатации шумовой режим залов оп-
ределяется шумом, создаваемым пуб-
ликой, и проникающими шумами.
Шум, создаваемый людьми, находящи-
мися внутри зала, не нормируется, так
как в основном зависит от их дисцип-
линированности и физического состо-
яния (например, большое число про-
стуженных в зале) или может быть
связан с жестким полом помещения
(шорох), наличием жестких старых
кресел (скрип), а также с плохой аку-
стикой, вызывающей нервозность слу-
шателей. Обычно уровень шума пуб-
лики в паузах составляет 40—50 дБА.
Когда говорят о мешающих шумах,
то, как правило, имеют в виду шумы,
проникающие в зал из соседних по-
мещений или с улицы, а также со-
здаваемые различным инженерным
оборудованием здания. Измеренные
уровни проникающего шума в октав-
ных полосах частот в диапазоне 63—
8000 Гц не должны превышать значе-
ний, указанных в СНиП П-12-77. Уро-
вень проникающего шума в концерт-
ных залах должен быть не более
35 дБА, а в остальных залах — не
более 40 дБА.
Несовершенное исполнение. К су-
щественному ухудшению качества вос-
приятия речи и особенно музыки мо-
жет привести несовершенство испол-
нения, связанное с несоблюдением в
исполнительской зоне необходимых
акустических условий. Трудность здесь
заключается в отсутствии четкого оп-
ределения этих условий.
9.3. Общие принципы
акустического
проектирования залов
Акустическое решение вновь
проектируемого или реконструируемо-
го зала зависит от его назначения и
вместимости (см. пп. 9.4—9.6). Одна-
ко арсенал методов, используемых при
акустическом проектировании, являет-
ся общим для залов различного про-
филя. В этот арсенал обычно входят
требования к основным архитектурно-
строительным параметрам зала, а так-
же расчеты времени реверберации и
геометрических отражений. Дополне-
нием расчетных методов, а часто и ос-
новным средством акустического реше-
ния зала служит применение техники
моделирования. С помощью всех этих
средств выбираются и корректируются
объем зала, его форма, а также очер-
тания и отделка внутренних поверх-
ностей. Независимо от назначения за-
ла в нем должны быть обеспечены до-
статочно низкий уровень шума, отсут-
ствие эха, порхающего эха и
тембровых искажений.
Ос новн ые а рхитекту рно -строи -
тельные параметры зала. Размеры за-
ла, зависящие от его вместимости и
назначения, должны удовлетворять со-
ответствующим нормам. Рекомендации
по выбору воздушного объема и длины
залов различного назначения даны в
пп. 9.4—9.6. По акустическим сообра-
жениям отношение длины зала к его
средней ширине следует принимать бо-
лее 1 и не более 2. В тех же пределах
рекомендуется принимать и отношение
средней ширины зала к его средней
высоте.
В залах вместимостью более 600
слушателей целесообразно устройство
одного или нескольких балконов. По-
мимо сокращения длины зала устрой-
ство балконов повышает диффузность
звукового поля на низких частотах, на
которых обычные элементы отделки не
дают достаточного рассеивания. Про-
ектируя балконы, необходимо следить
за тем, чтобы. отношение выноса бал-
кона а\ к средней высоте подбалкон-
ной пазухи Л1 не превышало 1,5
(рис. 9.16). Это требование относится
и к устройству лож. Для пазухи над
балконом (если нет вышележащего
Глава 9. Акустика залов 385
а,/2
a1Hl5h1
#2 * 2h%
Рис. 9.16. Пазухи над бал- 1 — вариант наклонного по-
конам и под ним толка
балкона) отношение ailhi может быть
увеличено до 2. При соблюдении этих
требований можно ожидать создания
благоприятных акустических условий
на местах, расположенных на балконе
и под ним.
Пол партера и балкона должен
иметь профиль, обеспечивающий хо-
рошую видимость эстрады или сцены.
Это важно и для акустики зала, так
как при соблюдении указанного тре-
бования уменьшаются поглощение
прямого звука при его распростране-
нии над сидящими слушателями и эк-
ранирование слушателями друг друга.
С этой же целью высота эстрады или
авансцены над уровнем прилегающего
пола партера должна быть не менее
1 м. Профиль пола партера и балко-
нов строится по правилам архитектур-
ного проектирования зрительных за-
лов.
Расчет времени реверберации. Оп-
тимальное время реверберации на
средних частотах (500-1000 Гц) для
залов различного назначения в зави-
симости от их объема показано на
рис. 9.17. Расчет времени ревербера-
ции позволяет установить, требуется
ли для обеспечения оптимума ревер-
берации в проектируемом зале изме-
нить его объем или отделку. В прак-
тике акустического проектирования
время реверберации рассчитывается,
как правило, по классическим форму-
лам, чаще всего по формуле Эйринга.
Эти формулы, как уже отмечалось,
справедливы только тогда, когда зву-
ковое поле зала можно считать доста-
точно диффузным.
Условиями обеспечения достаточно
диффузного звукового поля являются
хорошие пропорции зала (отсутствие
резкой разницы в основных размерах),
непараллельность стен, равномерное
распределение звукопоглотителя и
членение значительной части внутрен-
них поверхностей. Несоблюдение этих
условий ведет к нарушению диффуз-
ности звукового поля, при котором мы
уже не можем пользоваться классиче-
скими формулами и обеспечить строго
определенное время реверберации.
При проектировании концертных и
оперных залов, а также залов, в ко-
торых применяются различные узко-
полосные звукопоглотители, расчет
времени реверберации следует произ-
водить на частотах 125, 250, 500,
1000, 2000 и 4000 Гц. В остальных
случаях достаточно рассчитать время
реверберации для 125, 500 и
2000 Гц.
Для расчета времени реверберации
зала надо предварительно подсчитать
его воздушный объем У, м3, общую
площадь внутренних поверхностей
5общ, м2, и общую ЭПЗ (эквивалент-
ною площадь звукопоглощения) Аобщ,
м . Общая ЭПЗ на частоте, для ко-
торой ведется расчет, находится по
формуле
386 Часть IIL Архитектурная акустика
Аобщ — Z cCS + Е 4 +
Рис. 9.17. Зависимость опти-
мального времени ревербера-
ции на средних частотах
(500-1000 Гц) для залов раз-
личного назначения от их
объема
1 — залы для ораторий и ор-
ганной музыки; 2 — залы для
исполнения симфонической
музыки; 3 — залы для испол-
нения камерной музыки, за-
лы оперных театров; 4 — за-
лы многоцелевого назначе-
ния, залы музыкально-драма-
тических театров,
спортивные залы; 5 — лекци-
онные залы, залы заседаний,
залы драматических театров,
кинозалы
+ ^доб^общ?
(9.11)
где Sets — сумма произведений площадей от-
дельных поверхностей S, м2, на их коэффициент
звукопоглощения сС для данной частоты; X А —
сумма ЭПЗ, м~, слушателей и кресел; сСдоб — ко-
эффициент добавочного звукопоглощения, учиты-
вающий добавочное звукопоглощение, вызывае-
мое прониканием звуковых волн в различные щели
и отверстия, а также колебаниями разнообразных
гибких элементов. Этот коэффициент учитывает
также поглощение звука осветительной аппарату-
рой и другим оборудованием зала.
поглощение (например, многочислен-
ные щели и отверстия на внутренних
поверхностях зала, многочисленные
гибкие элементы — гибкие абажуры
и панели светильников и т.п.), следует
эти значения увеличить примерно на
30%, а в залах, где эти условия вы-
ражены слабо, примерно на 30%
уменьшить.
После нахождения Лобщ подсчиты-
вается оё — средний коэффициент
звукопоглощения внутренней поверх-
ности зала на данной частоте:
Коэффициенты
звукопоглощения
различных материалов и конструкций,
а также ЭПЗ слушателей и кресел да-
ны в табл. III.la, III.16, III.1в При-
ложения. Приведенные в таблицах
41 общ/5 общ.
(9.12)
значения получены путем измерения
реверберационным методом, дающим
коэффициент звукопоглощения, усред-
ненный для разнообразных направле-
ний падения звуковых волн. Эти зна-
Время реверберации зала Т в се-
кундах на частотах до 1000 Гц нахо-
дится по формуле Эйринга
Т = 0,163У/5общ Ч> ( ос ),(9.13)
чения взяты в среднем по разным дан-
ным, с округлением.
Коэффициент добавочного звуко-
поглощения оСдоб в среднем может
быть принят равным 0,09 на частоте
125 Гц, 0,07 на частоте 250 Гц и
0,05 на частотах 500-4000 Гц. Для за-
где 9? (“ -1п(1— сС) — функция среднего ко-
эффициента звукопоглощения оС , значения кото-
рой приведены в табл. Ш.2 Приложения.
На частотах выше 1000 Гц суще-
ственное значение имеет поглощение
звука в воздушном объеме зала, и вре-
мя реверберации здесь вычисляется по
формуле
лов, в которых сильно выражены ус-
ловия, вызывающие добавочное звуко-
Т ~0,163г/ [5общ )+
+ 4/пУ], (9.14)
Глава 9. Акустика залов 387
где т — коэффициент, м"1, учитывающий погло-
щение звука в воздухе и зависящий от температуры
и относительной влажности воздуха. Значения ко-
эффициента т приведены в табл. III.3 Приложе-
ния.
При расчете времени реверберации
зала, как правило, принимается запол-
нение слушателями 70% общего числа
мест, а ЭПЗ остальных мест прини-
мается как для пустых кресел. Соглас-
но опытным данным, при заполнении
слушателями мест сверх 70% ЭПЗ
уже не возрастает. Для залов, где наи-
более вероятно заполнение слушателя-
ми менее 70% мест, расчетное запол-
нение в процентах следует соответст-
венно уменьшать. ЭПЗ слушателей в
настоящее время часто рассчитывают
исходя из коэффициента звукопогло-
щения площади пола, занятой слуша-
телями, с некоторыми добавками на
края этой площади. Рекомендуемый
расчет по ЭПЗ, приходящейся на од-
ного слушателя, более прост и при
обычной площади пола около 0,6 м2
на слушателя дает не менее точный
результат.
Для того чтобы время ревербера-
ции меньше зависело от заполнения
мест, целесообразно оборудовать зал
мягкими или полумягкими креслами,
обитыми воздухопроницаемой тканью.
В залах с жесткими креслами, обла-
дающими незначительным звукопогло-
щением, время реверберации малоза-
полненного зала сильно возрастает по
сравнению с заполненным; в таких
случаях следует обращать особое вни-
мание на то, чтобы расчетное время
реверберации не было завышенным по
сравнению с рекомендуемым на
рис. 9.17.
При расчете времени реверберации
в зале со сценой, оборудованной ко-
лосниками, декорациями, задником и
кулисами и отделенной от зала пор-
талом, объем и площади внутренних
поверхностей сцены не учитываются,
а вводится площадь проема сцены с
коэффициентами звукопоглощения,
приведенными в табл. III.1а Приложе-
ния.
Время реверберации следует под-
считывать с учетом предполагаемой
отделки зала для частот 125, 250, 500
и 1000 Гц по формуле (9.13), а для
частот 2000 и 4000 Гц — по формуле
(9.14). Если оно окажется меньше ре-
комендуемого (см. рис. 9.17), следует
увеличить объем зала, если больше —
убавить по возможности объем и уве-
личить звукопоглощение. Регулировку
объема зала следует производить на
ранних стадиях проектирования зда-
ния.
Выяснить, насколько требуется из-
менить общую ЭПЗ зала, можно сле-
дующим образом. Исходя из требуе-
мого времени реверберации Т вычис-
ляем <р(оС) для частот 125, 250, 500
и 1000 Гц в соответствии с формулой
(9.13):
(0(<х) = 0,163У/Т5общ, (9.15)
а для частот 2000 и 4000 Гц — в со-
ответствии с формулой (9.14):
у?(с?С) “ (0,163—4Тт) х
х Г/Т5общ. (9.16)
Из табл. III.2 Приложения по най-
денному значению (р (оС ) определя-
ем средний коэффициент звукопогло-
щения cL , после чего подсчитываем
требуемую общую ЭПЗ зала Лобщ =
=с<5общ. Сравнив это значение с име-
ющейся при намеченной отделке зала
общей ЭПЗ, видим, насколько следует
изменить имеющуюся ЭПЗ для дости-
жения рекомендуемого времени ревер-
берации. Окончательный результат
должен быть выражен в виде времени
реверберации, рассчитанного по фор-
мулам (9.13) и (9.14). Полученные
расчетные значения времени ревербе-
рации следует округлять с точностью
до 0,05 с.
388 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 9.18. Участки потол-
ка и стен зала, пригод-
ные для размещения зву-
копоглотителя (продоль-
ный разрез и план)
1 — прямой звук; 2 — отра-
женный звук; 3 — зоны раз
мещения звукопоглотите-
ля; Q — источник звука
Необходимо заметить, что увели-
чение звукопоглощения, вызываемое
обычно завышенным объемом зала,
приводит (при постоянной мощности
источника) к снижению уровня звуко-
вого давления на площади слушатель-
ских мест. Ввиду ограниченной мощ-
ности источников звука в залах с ес-
тественной акустикой такое снижение
крайне нежелательно. При правильно
выбранном объеме зала, приходящемся
на одно слушательское место, для до-
стижения рекомендуемого времени ре-
верберации обычно не требуется ис-
пользование специальных звукопогло-
щающих материалов. В тех случаях,
когда в соответствии с расчетом вре-
мени реверберации требуется неболь-
шое увеличение общего звукопоглоще-
ния,
ще всего это достигается пу-
тем применения тонких деревянных
панелей, увеличивающих звукопогло-
щение преимущественно на низких ча-
стотах, и тканевых портьер и дорожек,
поглощающих в основном средние и
высокие частоты.
Если все же возникает необходи-
мость в применении специальных зву-
копоглощающих материалов и конст-
рукций, то их следует размещать на
тех частях внутренней поверхности за-
ла, которые не дают первых малоза-
паздывающих отражений к слушате-
лям. Такими частями являются верх-
няя зона стен и зона по периметру
потолка (рис. 9.18). Размещать звуко-
поглотитель в этих зонах целесообраз-
но участками площадью 1—5 м , что
увеличивает эффективность звукопог-
лотителя и дает некоторое рассеивание
отраженного звука. Поверхности стен
и потолка на балконе и под балконом
не следует отделывать звукопоглоща-
ющими материалами. Сплошная зву-
копоглощающая отделка задней стены
(в помещениях без балконов) может
быть допущена в том случае, когда от
нее поступают к слушателям отраже-
ния с большим временем запаздыва-
ния. В залах, оборудованных кино-
установками (особенно многоканаль-
ными) , за киноэкраном следует раз-
мещать эффективный
звукопоглотитель.
Расчет геометрических отраже-
ний. В инженерной практике расчет
геометрических отражений (главным
образом первых) является основным
способом контроля правильности вы-
бора
рмы зала и очертаний
его
внутренних поверхностей. Расчет
включает проверку допустимости при-
менения геометрических отражений,
их построение, а также определение
запаздывания A t и уровня д L
отражений по отношению к прямому
звуку.
Данные расчета позволяют проана-
лизировать как структуру первых от-
ражений в отдельных точках (зонах)
зала,' так и распределение этих отра-
жений по всей площади слушатель-
ских мест. Расчет геометрических от-
ражений необходим также для оценки
Глава 9. Акустика залов 389
опасности возникновения эха и пор-
хающего эха.
При определенных условиях, о ко-
торых говорится далее, можно вместо
звуковых волн рассматривать звуковые
лучи, в направлении которых распро-
страняются эти волны. Распростране-
ние таких лучей аналогично распро-
странению световых лучей в геомет-
рической оптике. Построение геомет-
рических (лучевых) отражений
широко применяется в архитектурной
акустике. Законы геометрического от-
ражения хорошо известны из оптики:
1) падающий и отраженный от какой-
либо точки поверхности лучи образу-
ют равные углы (угол падения и угол
отражения) с нормалью к отражающей
поверхности в этой точке; 2) падаю-
щий и отраженный лучи лежат совме-
стно с нормалью в одной плоскости
(лучевая плоскость).
Допустимость применения геомет-
рических отражений зависит от длины
звуковой волны, размеров отражаю-
щей поверхности и ее расположения
Рис. 9Л9. Отражение зву-
ка от прямоугольного от-
ражателя
(9.17)
где Л — длина звуковой волны, то абсолютное от-
клонение фактического уровня звукового давления
в точке приема М от уровня, соответствующего
строго геометрическому отражению, не превысит,
дБ,
по отношению к источнику звука и
точке приема. При этом отражающая
поверхность должна быть достаточно
жесткой и иметь поверхностную массу
не менее 20 кг/м2 в залах с музы-
кальными
10 кг/м2
программами и не менее
в залах с речевыми програм-
A L - 4,4(1/и +1 /v).
(9.18)
мами. Коэффициент звукопоглощения
поверхности для рассматриваемых ча-
стот не должен превышать 0,1. На
рис. 9.19 отражающая поверхность
взята в виде прямоугольного плоского
отражателя со сторонами, равными 2а
и 2Ь. Центр его совпадает с точкой
геометрического отражения О, а сто-
рона 2а параллельна лучевой плоско-
сти Р, в которой лежат падающий луч
QO, отраженный лучом ОМ, и нор-
маль ON; Ro — расстояние от источ-
ника Q до точки О; R — расстояние
от точки О до точки М; у — углы
падения и отражения.
Если ввести безразмерные величи-
ны
Применение геометрических отра-
жений можно считать допустимым, ес-
ли ДА не более 5 дБ, а наименьшая
сторона отражателя не менее чем в
1,5 раза превышает длину волны Л .
Если форма и ориентировка отра-
жателя отличаются от показанных на
рис. 9.19, то расчет значительно ус-
ложняется. Для ориентировочной
оценки отклонения от геометрической
акустики можно приближенно исполь-
зовать формулу (9.18), вписав в от-
ражатель прямоугольник, удовлетворя-
ющий рис. 9.19. Формула (9.18) при-
менима и для криволинейного отража-
теля, если его наименьший радиус
390 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 9.20. Построение гео-
метрических отражений
от плоскости
Рис. 9.21. Построение гео-
ст криволинейной поверх-
метрического отражения
ноет и
кривизны не менее чем в 2 раза пре-
вышает длину волны Л .
Поверхности, дающие направлен-
ные отражения, следует проектировать
таким образом, чтобы приведенные
выше условия применимости геомет-
рических отражений выполнялись, по
крайней мере, для частот, превышаю-
щих 300—400 Гц (т.е. для звуковых
волн длиной примерно 1 м и менее).
Если условия применимости геометри-
ческих отражений выполнены, то их
построение допустимо не только от
центра отражателя, но и от других то-
чек его поверхности, удаленных от
краев отражателя не менее чем на по-
ловину длины волны Л . При задан-
ном требовании 1 1 м это означа-
ет, что точки геометрического отраже-
ния должны браться не ближе 0,5 м
от краев отражающей поверхности.
При построении геометрических
отражений от плоскости удобен прием,
показанный на рис. 9.20. Здесь ис-
пользуется мнимый источник Qi, сим-
метричный с действительным точеч-
ным источником Q по отношению к
отражающей плоскости и находящийся
по другую ее сторону. Для построения
мнимого источника необходимо опу-
стить из точки Q перпендикуляр QA
на отражающую плоскость и на про-
должении его отложить отрезок AQi,
равный отрезку QA. Прямые, прове-
денные из мнимого источника Qi, по-
сле пересечения ими отражающей пло-
скости удовлетворяют условию равен-
ства углов падения и отражения, т.е.
являются искомыми отраженными лу-
чами, создаваемыми действительным
источником Q. Метод мнимых источ-
ников применим и при построении от-
ражений от криволинейных поверхно-
стей. Если требуется найти отражение
от какой-либо точки О кривой повер-
хности С (рис. 9.21) при заданном по-
ложении источника Q, то следует в
точке О построить плоскость Тк, ка-
сательную к поверхности С. Мнимый
источник в этом случае — точка Qi,
симметричная источнику относительно
касательной плоскости; продолжение
ОМ прямой QiO после пересечения ее
с поверхностью С является искомым
отраженным лучом. Здесь для каждой
точки отражающей поверхности при-
ходится находить свой мнимый источ-
ник Qi, в отличие от плоскости, у
которой для отражения от любой ее
точки мнимый источник один и тот
же (при заданном положении источ-
ника Q).
Рассмотренные приемы построения
геометрических отражений относятся к
Глава 9. Акустика залов 391
случаям, когда лучевая плоскость па-
раллельна одной из плоскостей проек-
ций (вертикальной или горизонталь-
ной). Не представляет трудности по-
строение отраженного луча в тех слу-
чаях , когда лучевая плоскость не
параллельна плоскости проекции, но
ей параллельна нормаль к отражаю-
щей поверхности в точке отражения.
Это равносильно тому, что касатель-
ная плоскость к отражающей поверх-
ности (в той же точке) перпендику-
лярна плоскости проекции.
Для примера на рис. 9.22 дано по-
строение геометрического отражения
от отражателя в виде цилиндрической
поверхности с произвольной криволи-
нейной направляющей и с образую-
щими, перпендикулярными к верти-
кальной плоскости проекции. Отража-
тель помещен над верхним порталом
зала. Точечный источник звука задан
его проекциями q и qf, Требуется найти
геометрическое отражение от некото-
рой точки отражателя, имеющей про-
екции а и at В данном случае каса-
тельная плоскость к поверхности от-
ражателя в этой точке перпендикуляр-
на вертикальной плоскости проекции;
вертикальная проекция этой касатель-
ной плоскости есть прямая t't! Пря-
мые q*а* и q а являются вертикальной
и горизонтальной проекциями луча,
исходящего из источника и достигаю-
щего точки отражения.
Вертикальную проекцию мнимого
источника q\ находим, опустив из точ-
ки //перпендикуляр q'О' на прямую
С/'и отложив на его продолжении от-
резок О </, равный отрезку q'Ot Снося
точку q\ на горизонтальную прямую,
проходящую через точку q, находим
горизонтальную проекцию мнимого ис-
точника q\, Продолжения прямых q\a
и q\a, лежащие вправо от точек а* и
а, являются соответственно вертикаль-
ной и горизонтальной проекциями от-
раженного луча.
Вертикальная проекция отражен-
ного луча пересекает в точке е'повер-
Рис. 9.22. Построение гео-
метри чес кого отражения
при касательной плоско-
сти, перпендикулярной к
плоскости проекций
хность слушательских мест, проходя-
щую на 1,2 м выше пола зала. Снося
точку е7на горизонтальную проекцию
отраженного луча, находим горизон-
тальную проекцию е точки пересече-
ния отраженного луча с поверхностью
мест. Длина ломаной линии, имеющей
проекции q а е и qae, равна полному
пути отраженного звука от источ-
ника до точки приема с проекциями
е и et Эта длина равна расстоянию от
мнимого источника до точки приема.
Прямая с проекциями q е и q е'дает
путь прямого звука. Как видно из
рис, 9,22, длина пути отраженного
звука (от источника до точки при-
ема)
4)тр
(9.19)
где/— точка пересечения горизонтальной прямой,
проведенной через точку et с вертикальной прямой
№
392 Часть III. Архитектурная акустика
1,2 — соответственно выпук-
лый и плоский отражатели
Рис. 9.23. Схема к расче-
ту коэффициента к
Длина пути прямого звука
/пр = ^(де)2, + te*ei)2*
(9.20)
где ei — точка пересечения горизонтальной пря-
мой, проведенной через точку с вертикальной
прямой е 'е.
Если для рассматриваемой точки
помещения построены геометрические
отражения от поверхностей зала, то
нетрудно определить и запаздывания
этих отражений. Так, для приведен-
ного выше примера
Дг = 1ооо мс, (9.21)
С
где с — скорость звука, м/с.
Относительный уровень геометри-
ческого отражения в случае направ-
ленного источника звука определяется
по формуле
(9.22)
где rd — расстояние от источника звука до точки
приема, м; г'— расстояние от источника звука до
точки отражения, м; г"- расстояние от точки отра-
жения до точки приема, м; Фа — коэффициент на-
правленности источника звука для угла между его
акустической осью и направлением на точку при-
ема; Ф1 — коэффициент направленности источни-
ка звука для угла между его акустической осью и
прямой г'; Ji— коэффициент звукоотражен и я по-
верхности; к — коэффициент концентрации (рас-
сеяния) отраженного звука.
В случае ненаправленного источ-
ника звука формула (9.22) приобре-
тает вид:
(9.23)
При отражении от выпуклой по-
верхности £<1, при отражении от вог-
нутой к> 1, а при отражении от пло-
ской к - 1. Для расчета коэффициента
к в случае выпуклой или вогнутой от-
ражающей поверхности может быть
использован довольно простой прием.
Путем графических построений выде-
ляется (в зоне слушательских мест)
площадь 5, которую рассматриваемая
криволинейная поверхность обеспечи-
вает первыми отражениями и на ко-
торой находится наша расчетная точка
(точка приема). Затем определяется
площадь 5о из условия, что рассмат-
риваемая отражающая поверхность яв-
ляется при тех же ее размерах пло-
ской. Отношение So/S и дает нам ко-
эффициент к. Для цилиндрического
звукоотражателя, изображенного на
рис. 9.23, коэффициент к - lo/L
Устранение мешающих акустиче-
ских факторов. Мешающие акустиче-
ские факторы рассмотрены в п. 9.2. К
наиболее важным из них относятся
эхо, порхающее эхо и высокий уровень
проникающих шумов. Эти факторы
способны ухудшить или даже сделать
невозможным восприятие полезного
звукового сигнала. Кроме того, как
было отмечено, эхо является основной
причиной нарушения правильной ло-
кализации источника звука, а порха-
ющее эхо может привести к искаже-
нию тембра. Меры по предотвращению
перечисленных дефектов необходимо
принять на стадии проектирования,
так как в готовом зале их устранение
Глава 9. Акустика залов 393
представляет трудную, а порой и прак-
тически невыполнимую задачу.
Наибольшую опасность с точки
зрения образования эха представляют
вогнутые поверхности, концентрирую-
щие отраженный звук в небольшой об-
ласти зала. Расположение области и
степень концентрации отраженного
звука зависят от взаимного положения
центра кривизны поверхности и источ-
ника звука. Наиболее неблагоприят-
ный вариант, когда центр кривизны
находится вблизи источника, показан
на рис. 9.24,а. Значительное запазды-
вание отраженного звука приводит в
этом случае к образованию слышимого
эха. На практике указанный вариант
часто встречается при вогнутой задней
стене или купольном покрытии зала.
Ситуация улучшается при увели-
чении расстояния между центром кри-
визны и источником звука. Если рас-
стояние от поверхности до источника
значительно больше радиуса кривизны
(рис. 9.24,6), то область концентрации
располагается вблизи поверхности и
отраженный звук имеет, как правило,
небольшое запаздывание. При таких
условиях для зоны расположения ис-
точника вогнутая поверхность может
играть даже звукорассеивающую роль
(например, высоко расположенный ку-
пол с небольшим радиусом кривизны).
Опасность образования эха ослабевает,
если расстояние от поверхности до ис-
точника не менее чем в 2 раза меньше
радиуса кривизны (рис. 9.24,в, г).
В рассмотренных случаях речь шла
о первых отражениях от вогнутых по-
верхностей. Вогнутые поверхности в
зале могут быть также причиной кон-
центрации вторых отражений, имею-
щих, как правило, весьма значитель-
ное запаздывание. Такой эффект на-
блюдается в залах с вогнутой задней
стеной (с круглой или овальной фор-
мой зала) при горизонтальном или на-
клонном потолке (рис. 9.25). Поздние
отражения от угла между вогнутой
стеной и потолком концентрируются в
а)
г
S)
Рис. 9.24. Отражение зву-
ка аг вогнутой поверхно-
сти при различном взаим-
ном положении источни-
ка и центра кривизны
Q — источник звука; О —
центр кривизны; Ф — фо-
кус; г— радиус кривизны
передней зоне зала, вызывая сильное
эхо. Круглая (овальная) форма плана
зала неприемлема не только из-за
опасности эхообразования. Первые от-
ражения от стен таких залов практи-
чески не попадают к слушателям
(рис. 9.25,в).
Концентрация отраженного звука
при его большом запаздывании при-
водит, как указывалось, к сильному
эху, но и при меньшем запаздывании
получается неприятная местная нерав-
номерность звукового поля. При про-
394 Часть III. Архитектурная акустика
а)
Рис. 9.25. Распределение
звуковых отражений в за-
ле с круглой формой пла-
на
а — продольный разрез, го-
пизонтальный потолок;
б — продольный разрез, на-
клонный потолок; в — план
Л 2 — концентрация соот-
ветственно первых и вто-
рых отражений
ектировании зала, естественно, лучше
всего избегать вогнутых поверхностей.
Если вогнутые поверхности все-таки
заложены в проект, то необходимо
принять меры по ликвидации или, по
крайней мере, ослаблению их вредного
действия. Для борьбы с концентрацией
отраженного звука изменяют геомет-
рию вогнутой поверхности или приме-
няют звукопоглощающую отделку ли-
бо членение поверхности. Возможна,
разумеется, комбинация этих средств.
При проектировании залов с вогнуты-
ми поверхностями следует привлекать
специалистов-акустиков. Весьма по-
лезно, а порой и необходимо здесь ис-
пользование техники масштабного мо-
делирования.
Изменение геометрии вогнутой по-
верхности означает в основном изме-
нение расположения центра ее кривиз-
ны по отношению к положению ис-
точника звука. В литературе обычно
рекомендуется располагать центр кри-
визны вогнутой поверхности на рас-
стоянии от нее, превышающем, по
крайней мере, в 2 раза расстояние от
поверхности до источника звука (см.
рис. 9.24,в). Однако двукратное пре-
вышение в ряде случаев может ока-
заться недостаточным, особенно при
слабости промежуточных отражений,
приходящих в рассматриваемую зону
зала. Так, если вогнутой поверхностью
является задняя стена зала или барьер
балкона, то интенсивность отраженной
волны при двукратном превышении
будет убывать значительно медленнее,
чем при сферическом распростране-
нии. Такое отражение, имея значи-
тельное запаздывание, может вызвать
эхо на сцене и в первых рядах пар-
тера, так как эти зоны бывают обыч-
но лишены интенсивных промежуточ-
ных отражений. Достаточно простым
способом ослабления эха в данном слу-
чае является наклон задней стены к
поверхности слушательских мест. Угол
наклона подбирается таким образом,
чтобы отраженный от стены звук по-
падал к слушателям последних рядов
с возможно меньшим запаздыванием.
Для ослабления эха, вызванного
отражением звука от угла между вог-
нутой задней стеной и потолком зала
(см. рис. 9.25), можно использовать
различные типы примыкания потолка
Глава 9. Акустика залов 395
к стене, показанные на рис. 9.26.
Приведенные варианты, разумеется,
применимы и при решении примыка-
ния потолка к задней стене балкона
и под балконом. Следует отметить, что
эхо на сцене и в передней зоне зала
возможно и при плоской задней стене.
Обычно такое эхо не является ощути-
мой помехой и легко устраняется с по-
мощью показанных на рис. 9.26 при-
емов.
Ослабления концентрации отра-
женного звука можно также добиться
путем использования звукопоглощаю-
щей отделки вогнутой поверхности.
Однако применение звукопоглотителя
может оказаться нежелательным, если
оно приводит к уменьшению времени
реверберации помещения по сравне-
нию с оптимальным. Кроме того, для
эффективного ослабления концентра-
ции очень часто требуется звукопог-
лотитель с такими высокими коэффи-
циентами звукопоглощения, обеспе-
чить которые бывает довольно трудно.
Так, для снижения уровня позднего
отражения на 20 дБ требуется обес-
печить коэффициент звукопоглощения
вогнутой поверхности ct = 0,99.
Достаточно эффективным средст-
вом ослабления концентрации являет-
ся членение вогнутой поверхности.
Выбирая членения, необходимо учиты-
вать, что хорошо рассеиваются звуко-
вые волны, длина которых близка к
размерам детали. Особенно пригодны
для этой цели элементы с криволи-
нейным выпуклым сечением, которые
рассеивают также и более короткие
волны. При использовании периодиче-
ски расположенных элементов рассеи-
вание звука зависит не только от фор-
мы и размеров их сечений, но и от
их шага (рис. 9.27).
Заштрихованная область на рисун-
ке показывает примерные пределы, в
которых лежат размеры пилястр и их
шаг, дающие существенное рассеива-
ние отраженного звука в указанных
на этом рисунке областях частот. Пи-
Рис. 9,26. Рациональные
типы примыкания потол-
ка к задней стене
а — наклон задней стены;
б — наклон примыкающего
к стене участка потолка; в —
наклон участка потолка и за-
дней стены; г — острый
угол между потолком и за-
дней стеной
лястры выпуклого и треугольного се-
чения (типы III и II) рассеивают от-
раженный звук также и на более вы-
соких частотах, чем показано на ри-
сунке. Мелкие элементы размером
10—20 см рассеивают лишь на часто-
396 Часть IIJ. Архитектурная акустика
1900- 700~
350~ 250- 175- 125-
3900 1700
850 600 925 300
d,CM
75-150
50-100
95-90
90-80
35-70
30-60
25-50
20-90
15’30
10-20
50
150 200
Рис. 9.27. Ориентировочные
размеры периодических чле-
нений, обеспечивающие рассе-
яние отраженного звука раз-
ных частот
Ь — ширина элемента; d —
глубина профилировки; £ —
период членения
100
300 900 500
тах выше 1000 Гц. Эффективное рас-
сеивание в области частот 200—
600 Гц дают пилястры размером 1 —
2 м по ширине и 0,5—1 м по глубине
при шаге членения 2—4 м. Если их
очертание подвергнуть дальнейшему
членению, т.е. придать крупным эле-
ментам дополнительную мелкую дета-
лировку или сделать их выпуклой
формы, то будет достигнуто рассеива-
ние в широком диапазоне звуковых
частот. Пилообразные членения глу-
биной 12—15 см и с шагом 1,2—1,5 м
эффективны начиная с 600 Гц.
Рассеивающий эффект членений
улучшается, если их шаг нерегулярен,
т.е. расстояния между смежными чле-
нениями неодинаковы по всей повер-
хности. Членение с мелким регуляр-
ным шагом 5—20 см вызывает пери-
одические отражения коротких им-
пульсов (например, ударов, хлопков и
тл.), в результате чего возникает не-
приятное подсвистывание, искажаю-
щее звук. Поэтому отделок с таким
членением следует избегать. В случае
круглой или овальной формы плана
зала весьма целесообразно использо-
вать крупные выпуклые членения с
нерегулярным шагом (рис. 9.28).
Концентрация звука является так-
же причиной образования интенсивно-
го порхающего эха. Этот эффект, воз-
никающий при многократном отраже-
нии звука между параллельными глад-
кими плоскостями (обычно между
боковыми стенами помещения), уси-
ливается, если напротив плоскости
размещается вогнутая поверхность. На
практике это встречается в залах со
сводчатым или куполообразным потол-;
ком и плоским горизонтальным полом.
Глава 9. Акустика залов 397
Еще более интенсивным бывает пор-
хающее эхо при расположении двух
вогнутых поверхностей друг против
друга. Увеличение радиуса кривизны
вогнутых поверхностей или небольшое
отклонение противоположных стен от
параллельности (в пределах 5°) не да-
ет существенного ослабления порхаю-
щего эха. Большего успеха здесь мож-
но добиться путем применения звуко-
поглощающей отделки (если она тре-
буется также и для снижения времени
реверберации) или путем расчленения,
по крайней мере, одной из противо-
положных поверхностей.
Как было отмечено в п. 9.2, уров-
ни проникающих шумов в зальных по-
мещениях не должны превышать зна-
чений, указанных в СНиП 11-12-77.
Для того чтобы выполнить это требо-
вание, при проектировании помеще-
ний, как правило, необходимо пре-
дусмотреть ряд шумозащитных мероп-
риятий. Методы расчета и проектиро-
вания этих мероприятий достаточно
подробно изложены в гл. 8. Поэтому
мы ограничимся только перечислением
основных вопросов шумозащиты, на
которые необходимо обратить внима-
ние при акустическом решении поме-
щения.
Особенно важное значение с точки
зрения шумозащиты имеют располо-
жение здания и его внутренняя пла-
нировка. Крайне нежелательно распо-
лагать здание, в котором имеется зал,
на шумной магистрали. Если такое
расположение все же неизбежно, то
здание должно отступать от красной
линии. Внутренняя планировка здания
должна быть такова, чтобы зал нахо-
дился возможно дальше от шумных
проездов и других сильных источников
шума, а между залом и улицами раз-
мещались вспомогательные помещения
(фойе, вестибюли и т.п.), защищаю-
щие зал от непосредственного прони-
кания уличного шума. Если зал имеет
окна, то они не должны быть обра-
щены в сторону шумных проездов и
Рис. 9.28. Эффективное
членение стен при круг-
лой форме плана зала
их следует устраивать с двойными
плотными переплетами.
При разработке внутренней плани-
ровки здания необходимо строго сле-
дить за тем, чтобы помещения с шум-
ным оборудованием (например, венти-
ляционные камеры с вентиляторами,
насосные, холодильные установки,
шахты лифтов и их машинные поме-
щения, трансформаторные, котельные,
туалеты и т.п.) не примыкали к залу
и другим помещениям, требующим за-
щиты от шума. Если окружающие зал
помещения нуждаются по своему ха-
рактеру в защите от шумов, то должна
быть обеспечена изоляция помещений
от проникающего из зала звука. Для
повышения звукоизоляции между за-
лом и фойе входы в зал должны иметь
плотно закрывающиеся двери. Лучшая
звукоизоляция достигается путем уст-
ройства тамбуров с двумя дверями. Ус-
тройство тамбуров или коридоров, от-
деляющих зал от фойе, особенно ре-
комендуется, если предполагается ис-
пользование фойе (например, для
оркестра) одновременно с залом.
Современные залы, как правило,
оборудуются установками вентиляции
398 Часть I IL Архитектурная акустика
и кондиционирования, которые пред-
ставляют собой наиболее распростра -
ненные источники проникающих шу-
мов. При проектировании установок
вентиляции или кондиционирования
воздуха для изоляции зала от их шума
предусматривают следующие основные
мероприятия: а) монтаж вентилято-
ров, насосов и компрессоров совместно
с их двигателями на амортизаторах
для изоляции колебаний, передающих-
ся строительным конструкциям зда-
ния; б) устройство вставок из проре-
зиненной ткани в местах присоедине-
ния воздуховодов к вентиляторам и
вставок из резинового шланга в местах
присоединения трубопроводов к насо-
сам; в) устройство глушителей для за-
глушения аэродинамических шумов,
распространяющихся по воздуховодам;
г) ограничение скорости воздуха для
снижения шумообразования в воздухо-
водах и решетках; д) надлежащая
звукоизоляция ограждающих конст-
рукций помещений, в которых распо-
ложены вентиляторы и насосы.
В залах, оборудованных киноуста-
новками, при демонстрации фильмов
может мешать шум кинопроекторов.
Для изоляции зала от этого шума про-
екционные окна должны иметь стекла
толщиной не менее 6 мм, герметиче-
ски закрывающие оконный проем с по-
мощью резинового уплотнения по кон-
туру. Смотровые окна должны иметь
два таких стекла. В оконном проеме
торцы стены между этими стеклами
рекомендуется отделывать звукопогло-
щающим материалом. Проекторы сле-
дует устанавливать на резиновых
амортизаторах, ослабляющих звуковые
колебания, передающиеся полу. Пото-
лок кинопроекционной рекомендуется
отделывать для снижения шума зву-
копоглотителем.
9.4. Залы для речевых
программ
Основным показателем аку-
стического качества данной группы за-
лов является разборчивость речи. Тре-
бование высокой разборчивости речи,
для практики акустического проекти-
рования означает, что необходимо до-
биться в помещении небольшого вре-
мени реверберации и обеспечить слу-
шательские места интенсивным пря-
мым звуком и интенсивными
малозапаздывающими отражениями.
Выполнение этих условий, как прави-
ло, гарантирует хорошее восприятие
речевых программ. Применение техни-
ки моделирования целесообразно лишь
в тех случаях, когда внутренние по-
верхности помещения сильно расчле-
нены или включают большие вогнутые
элементы.
Рекомендуемое время ревербера-
ции на средних частотах (500—
1000 Гц) в зависимости от объема за-
ла, предназначенного для речевых вы-
ступлений, показано на рис. 9.17. На
частотах ниже 500 Гц целесообразно
сохранение значений времени ревер-
берации, показанных на этом рисунке.
Допустимо также некоторое увеличе-
ние указанных значений с таким рас-
четом, чтобы время реверберации на
частоте 125 Гц возрастало не более
чем на 30% по сравнению со временем
реверберации на частоте 500 Гц. Сле-
дует отметить, что время ревербера-
ции, соответствующее рис. 9.17, обес-
печивается без применения значитель-
ного числа специальных звукопоглоти-
телей, если объем, приходящийся на
одно место, не превышает 5 м3 (ре-
комендуется 4—5 м3). При этом, как
и в залах иного назначения, целесо-
образно использование мягких (полу-
мягких) кресел с тем, чтобы время ре-
верберации меньше зависело от степе-
ни заполнения помещения слушателя-
ми.
Глава 9. Акустика залов 399
Решая задачу обеспечения слуша-
тельских мест интенсивным прямым
звуком, приходится учитывать влия-
ние нескольких факторов. Прежде все-
го интенсивность прямого звука
уменьшается по мере удаления точки
приема от источника звука. Кроме то-
го, прямой звук при распространении
над сидящими слушателями претерпе-
вает дополнительное ослабление за
счет скользящего звукопоглощения, а
на высоких частотах — вследствие
экранирующего действия голов слуша-
телей. Большую роль играет также ха-
рактеристика направленности голоса
оратора (а ртиста).
Влияние скользящего поглощения
и экранирования слушателями друг
друга значительно уменьшается при
достаточно большой высоте сцены над
уровнем пола первого ряда и профиле
пола зала (в партере и на балконах),
обеспечивающем хорошую видимость
происходящего на сцене. Высоту сцены
целесообразно выбирать не менее 1 м,
так как в этом случае высота источ-
ника звука над уровнем голов слуша-
телей первого ряда получается не ме-
нее 1,5 м. При такой высоте источ-
ника влияние скользящего поглощения
будет небольшим.
Несколько сложнее решаются воп-
росы, связанные с удалением слуша-
телей от источника звука и влиянием
направленности человеческого голоса.
С точки зрения максимального при-
ближения слушателей к источнику
звука наиболее целесообразна вееро-
образная форма зала. Однако при та-
кой форме зала на боковых местах ин-
тенсивность прямого звука резко па-
дает вследствие направленности чело-
веческого голоса. Кроме того, при
веерообразной форме зала слушатели
лишаются боковых отражений, а за-
дняя стена может вызвать эхо
(рис. 9.29). Ослабление прямого звука
наблюдается также в ’’лежачих" залах
(залы большой ширины при относи-
тельно небольшой длине). В таких за-
Рис. 9.29. Веерообразная
форма плана зала
1 — зона ослабления прямо
го звука
Рис. 9.30. Зал большой 1—зона ослабления прямо-
ширины при относитель- го звука
но небольшой длине
лах также возрастает запаздывание
звуковых отражений от боковых стен
(рис. 9.30).
В театральном зале без сцениче-
ской коробки можно значительно со-
кратить удаление слушателей от ис-
точника путем размещения слушатель-
ских мест вокруг сцены. Однако часть
слушателей при этом оказывается по-
зади актера, и направленность его го-
лоса сказывается еще больше. Весьма
целесообразный способ сокращения
расстояния между слушателями и ис-
полнителями — устройство балконов.
Очень важным условием является
обеспечение слушательских мест ин-
тенсивными малозапаздывающими от-
400 Часть IIL Архитектурная акустика
а — прямоугольные пиляст-
ры и ребра; б -- пилястры и
ребра с прямым углом
Рис. 9.31. Отражения от
поперечных пилястр и ре-
бер
ражениями (интенсивными обычно
считаются геометрические отражения
от внутренних поверхностей помеще-
ния). Такие отражения необходимы на
слушательских местах, расположенных
на расстояниях от источника звука,
превышающих 8 м. При этом жела-
тельно, чтобы на этих местах запаз-
дывание первого отражения, приходя-
щего вслед за прямым звуком, не пре-
вышало 20 мс. Временные интервалы
между последующими интенсивными
отражениями также не должны быть
больше 20 мс. Если считать, как это
принято, границей полезности отраже-
ний 50 мс, то указанные требования
означают, что на любое слушательское
место, удаленное от источника звука
более чем на 8 м, должно приходить
не менее двух интенсивных отраже-
ний. При проектировании зала следует
стремиться к тому, чтобы число ин-
тенсивных отражений, приходящих в
интервале первых 50 мс, было по воз-
можности большим, особенно на уда-
ленных от источника звука местах.
Внутренние поверхности, дающие
малозапаздывающие отражения, не
следует подвергать сильному члене-
нию. В частности, не рекомендуется
устройство больших поперечных пря-
моугольных пилястр или ребер
(рис. 9.31,а). Такие элементы вызы-
вают обратные отражения звука к ис-
точнику, причем возникают показан-
ные на рисунке зоны, лишенные гео-
метрических отражений. Это наблюда-
ется также у пилястр или ребер
любого профиля, имеющих прямой
угол со стороны источника
(рис. 9.31,6).
Лекционные залы. Вместимость
лекционного зала не должна превы-
шать 400 мест, а его длина — 20 м.
При максимальном объеме на одно ме-
сто, составляющем 5 м3, указанному
пределу вместимости соответствует об-
щий объем помещения, равный
2000 м3. В практике известны приме-
ры удачно решенных лекционных за-
лов на 500 мест, эксплуатируемых в
условиях естественной акустики. Од-
нако при вместимости зала более 400
слушателей, как правило, становится
необходимым усиление речи лектора.
При проектировании небольших
лекционных залов (до 200 мест) до-
вольно просто обеспечить хорошую
разборчивость речи. В этих случаях
используют плоский горизонтальный
потолок и принимают прямоугольную
форму плана. В более крупных лек-
ционных залах устройство плоского го-
ризонтального потолка уже нецелесо-
образно. Отражения от передней части
такого потолка попадают в первые ря-
ды слушательских мест, для которых
достаточная разборчивость обеспечива-
ется прямым звуком. Кроме того, ряды
мест в больших лекционных залах
обычно круто поднимаются к задней
стене, в результате чего при горизон-
тальном потолке высота в передней
части помещения, а следовательно и
запаздывание отраженного от потолка
звука получаются слишком большими.
Задняя часть горизонтального потолка
вместе с вертикальной задней стеной
служит причиной неблагоприятного
Глава 9. Акустика залов 401
10'12
Рис. 9.32. Рекомендуемая
форма лекционного зала
а — продольный разрез; б —
план
обратного отражения к источнику (см.
рис. 9.25,а).
Распределение звука, отраженного
передней частью потолка, можно
улучшить путем устройства скоса или
специального звукоотражателя, подве-
шенного под потолком (рис. 9.32,я).
Для улучшения распределения звука,
отраженного от задней части потолка,
целесообразно использовать один из
вариантов примыкания потолка к за-
дней стене (см. рис. 9.26). Эти вари-
анты помимо ослабления обратного от-
ражения позволяют значительно улуч-
шить разборчивость на задних местах,
так как отраженный звук попадает на
эти места с небольшим запаздыванием.
В больших лекционных залах весь-
ма существенной становится также
форма плана. При плоских параллель-
ных боковых стенах отражения от их
участков, прилегающих к зоне распо-
Рис. 9.33. Целесообразная тельной длине лекционно-
форма потолка при значи- го зала
ложения источника звука, попадают в
передние ряды слушательских мест,
причем часто с большим запаздывани-
ем по отношению к прямому звуку.
Как и в случае плоского горизонталь-
ного потолка, положение улучшается,
если участки боковых стен в передней
зоне помещения скашиваются, как это
показано на рис. 9.32,6. Ориентация
скошенных участков подбирается та-
ким образом, чтобы отражения от
каждого из них попадали в противо-
положный дальний угол зала. Остав-
шимся участкам боковых стен также
целесообразно придать небольшой скос
(10—12°). Это увеличит долю отра-
женного звука, поступающего на уда-
ленные от источника места, и ослабит
эффект порхающего эха. При значи-
тельной длине зала или отсутствии бо-
ковых отражений очень полезно уст-
ройство потолка, концентрация отра-
жений от которого усиливается по ме-
ре удаления от источника звука
(рис. 9.33).
Залы драматических театров. В
отличие от лекционных залов источ-
ники звука (актеры) в драматических
театрах, как правило, располагаются
в пространстве колосниковой сцены^
оборудованной мягкими декорациями
и связанной с залом сравнительно не-
большим сценическим проемом. Поэ-
тому большая доля излучаемой акте-
рами звуковой энергии теряется в сце-
нической коробке и лишь меньшая до-
ля попадает в зрительный зал. При
402 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 9.34. Распределение
первых отражений от пло-
ского горизонтального по-
толка и параллельных бо-
ковых стен (продольный
разрез и план)
1 — зона мест без первых от-
ражений
этом из-за направленности человече-
ского голоса излучаемая в зал доля
звуковой энергии становится еще
меньше в тех случаях, когда актер от-
ворачивается от зала. В то же время
актеры обладают по сравнению с лек-
торами гораздо более сильным и хо-
рошо поставленным голосом, и, что
особенно важно, во время спектакля
уровень шума в зале театра обычно ни-
же, чем в лекционном помещении, так
как внимание слушателей приковано
к происходящему на сцене. Последние
два фактора позволяют компенсиро-
вать неблагоприятные условия излуче-
ния звука и делать залы театров зна-
чительно больших размеров, чем лек-
ционные.
Максимальная вместимость зала
драматического театра составляет 1200
слушателей, а наибольшее расстояние
от последнего ряда до плоскости пор-
тала — 27 м. Следует, естественно,
стремиться к тому, чтобы сократить
указанное предельное расстояние.
Рис. 9.35. Распределение
первых отражений ст
сильно скошенных припор-
тальных поверхностей (про-
дольный разрез и план)
1 — зона мест без первых от-
ражений
Наиболее рациональным способом, как
уже отмечалось, является устройство
балконов. В качестве максимального
объема зала драматического театра,
соответствующего предельной вмести-
мости, можно рекомендовать 6000 м3.
Как и в случае большого лекци-
онного зала, плоский горизонтальный
потолок и плоские параллельные бо-
ковые стены не являются оптималь-
ным решением. Помимо отмеченных
выше недостатков такое решение при
расположении источника в глубине
сцены может привести к отсутствию
первых отражений на значительной
площади слушательских мест
(рис. 9.34). К такому же результату
приводит сильный скос припортальных
поверхностей (рис. 9.35). Эти поверх-
ности в зале драматического театра
следует делать выпуклыми с тем, что-
бы слушательские места обеспечива-
Глава 9. Акустика залов 403
а]
Рис. 9,36, Звукоагражаю- а -- продольный разрез; б —
щие поверхности в пере- план
дней части потолка и бо-
ковых стен
лись первыми отражениями при рас-
положении источника как на авансце-
не, так и в глубине сцены
(рис. 9.36,а). На припортальных по-
верхностях не должно быть крупных
отверстий и звукорассеивающих струк-
тур. Более удаленные от портала уча-
стки боковых стен целесообразно ска-
шивать, как это показано на
рис. 9.36,6.
При размещении осветительной га-
лереи необходимо следить за тем, что-
бы отражения от козырька над порта-
лом и от последующей части потолка
перекрывали друг друга. Это требова-
ние относится и к другим смежным
элементам поверхностей зала, дающим
первые отражения к слушателям (на-
пример, к секциям дотолка). Перекры-
тие отражений обеспечивается путем
соответствующего наклона соседних
элементов или придания им выпуклой
а — наклонные секции; б —
выпуклые секции
Рис, 9.37. Распределение
первых отражений аг ко-
зырька над порталом и
секций потолка
формы (рис. 9.37). Размеры элементов
должны удовлетворять условиям при-
менимости геометрических отражений.
Так же, как и припортальные повер-
хности, эти элементы не должны
иметь больших отверстий и сильного
членения.
Существенное значение для аку-
стики зала драматического театра, как
и любого зала с колосниковой сценой,
имеет оборудование сцены. Увеличе-
ние количества мягких кулис и деко-
раций на сцене может несколько
уменьшить время реверберации зала.
Напротив, использование в основном
твердых (фанерных) декораций не-
сколько увеличивает время ревербера-
ции зала. Кроме того, фанерные де-
корации могут направить в зал полез-
ные звуковые отражения. Для этого,
однако, декорации должны размещать-
ся не слишком далеко от основного
места действия (не более 7 м) и не
должны иметь больших вогнутых по-
верхностей.
404 Часть III, Архитектурная акустика
9.5, Залы для музыкальных
программ
В залах, предназначенных
для исполнения музыкальных про-
грамм, необходимо обеспечить боль-
шое время реверберации, усиливающее
пространственное впечатление при
восприятии музыки. Кроме того, тре-
бования к структуре звуковых отра-
жений здесь не столь однозначны, как
в помещениях для речевых программ.
Если для разборчивости речи увели-
чение интенсивности прямого звука и
малозапаздывающих отражений явля-
ется весьма положительным фактором,
то для восприятия музыки это может
оказаться нежелательным, так как
приведет к слишком большой ясности
звучания, при которой снижается про-
странственное впечатление. В свою
очередь рост пространственного впе-
чатления может вызвать некоторую
потерю ясности звучания.
Положение осложняется еще тем,
что слушателей можно разделить на
две группы. Одни из них предпочита-
ют большую ясность звучания, другие
отдают предпочтение большей про-
странственности и громкости. Качество
восприятия музыки в значительной
мере зависит также от того, в каких
акустических условиях находятся ис-
полнители (певцы и музыканты). Все
это делает акустическое проектирова-
ние помещения с музыкальными про-
граммами довольно сложной задачей,
решение которой значительно облегча-
ет использование техники моделирова-
ния.
Для акустического проектирования
музыкальных залов очень важны ре-
зультаты исследований последних лет,
свидетельствующие о том, что повы-
шения ясности звучания при одновре-
менном увеличении пространственного
впечатления можно добиться путем
увеличения энергии отражений от бо-
ковых стен. Запаздывание этих отра-
жений должно находиться в области
25—80 мс.
Концертные залы. Оптимальное
время реверберации концертного зала
помимо его объема зависит от вида
исполняемой музыки (см. рис. 9.17).
Самое большое время реверберации
требуется для органной музыки, не-
н
ской и сравнительно небольшое — для
камерной. При этом определенную
роль играет и характер исполняемой
музыки: для музыки барокко предпоч-
тительнее меньшая реверберация, а
для романтической музыки — боль-
шая. Частотная характеристика време-
ни реверберации во всех случаях дол-
жна быть с некоторым подъемом в сто-
рону низких частот. Обычно рекомен-
дуется, чтобы время реверберации на
частоте 125 Гц увеличивалось на 20%
по сравнению со временем ревербера-
ции на частоте 500 Гц.
Вид музыкальной программы при-
ходится учитывать не только при оп-
ределении оптимального времени ре-
верберации, но и при выборе основных
архитектурно-строительных парамет-
ров зала. В концертном зале, предназ-
наченном преимущественно для орган-
ной музыки, объем на одно место дол-
жен составлять 10—12 м3, в зале для
симфонического оркестра с обычной
программой — 8—10 м3 и в зале для
камерной музыки — 6—7 м3. Совре-
менный зал для симфонических кон-
цертов обычно проектируется на
1500—2000 мест, причем 2000 мест
считается верхней границей вместимо-
сти. Объемы, соответствующие этим
вместимостям, составляют 12 000—
20 000 м3. В качестве верхних пред-
елов вместимости и объема залов ка-
мерной музыки рекомендуются соот-
ветственно 400 мест и 3000 м3. Опре-
деленные ограничения накладываются
также на длину концертного зала, ко-
торая в зале для симфонической му-
зыки не должна превышать 45 м, а в
зале для камерной музыки — 20 м.
Глава 9. Акустика залов 405
При выборе времени реверберации
в области средних частот Т500, объема
V и максимальной высоты зала Лмакс
целесообразно использовать соотноше-
ние
(У/Т500)1/3/Лмакс = 1,25. (9.24)
Это соотношение характерно для
концертных залов с хорошей акусти-
кой, причем в первую очередь для ста-
рых концертных залов, построенных
главным образом в прошлом веке.
Следует отметить, что акустическое
качество старых залов в целом оце-
нивается гораздо выше, чем современ-
ных. Основные причины такой оценки
становятся ясными из сравнения ар-
хитектурно-акустических параметров
старых и новых залов.
Для прошлого века типичны кон-
цертные залы прямоугольной формы с
горизонтальными полом и потолком
(рис. 9.38). С трех сторон зал обычно
огибается узким балконом или гале-
реей. Весьма характерны малая шири-
на залов (в среднем 20 м) при зна-
чительной высоте (в среднем 17 м) и
сильное расчленение поверхностей
стен и потолка, связанное с исполь-
зованием в интерьере ордерной систе-
мы, часто к тому же имеющей бароч-
ную интерпретацию. Основными мате-
риалами отделки служили штукатурка
по кирпичу или дереву, массивное де-
рево и паркет. Все эти материалы, как
и устанавливавшиеся в старых залах
деревянные кресла с кожаной обивкой,
обладают малым звукопоглощением.
Новые принципы архитектуры
XX в., выразившиеся в отказе от де-
коративных стилей прошлого, оказали
существенное влияние на интерьер му-
зыкальных залов. На смену прямо-
угольному плану пришла веерообраз-
ная форма со всем многообразием ее
вариантов, а на смену сильно расчле-
ненным поверхностям — большие и
гладкие поверхности. Разрез зала при-
нял характерную форму, часто напо-
Рис. 9.38. Типичная фор- шлого столетия (продоль-
на концертного зала про- ный разрез и план)
минающую рупор, весьма распростра-
ненными стали крутой подъем рядов
и глубокие балконы (рис. 9.39). Воз-
росла ширина залов (до 30—40 м) и
уменьшилась высота (в среднем до
15 м). Для регулирования времени ре-
верберации в залы стали вносить до-
полнительное звукопоглощение в виде
специальных звукопоглощающих мате-
риалов и конструкций. Часто исполь-
зуются очень мягкие кресла и сплош-
ное ковровое покрытие пола.
Эти изменения, естественно, отра-
зились на акустических параметрах
залов. Время реверберации старых за-
лов, как правило, значительно выше,
чем новых (в среднем на 0,3 с). Более
высокая в старых залах и степень диф-
фузности звукового поля, причем раз-
нообразие размеров членений стен и
потолка старых залов (от нескольких
сантиметров до 2—3 м) обеспечивает
диффузное отражение звука в широ-
ком диапазоне частот.
Весьма характерное различие ста-
рых и новых залов заключается в
структуре ранних звуковых отраже-
ний. В старых залах в силу их малой
406 Часть III. Архитектурная акустика
40м . 15м
Рис. 9.40. План кинокон~
цертного зала Дворца
культуры в Зеленограде
же зал при этом имеет сильно расхо-
дящиеся стены, то боковые отражения
поступают к слушателям по направ-
лениям, близким к направлениям при-
хода прямого звука (см. рис. 9.39). В
результате этого ослабевает простран-
ственный э
ект,
очень важный для
Рис. 9.39. Типичная фор- ного зала (продольный
ма современного концерт- разрез и план)
ширины и значительной высоты в ин-
тервале запаздываний 25—80 мс к
слушателям приходят главным обра-
зом отражения от боковых стен, при-
чем направления прихода этих отра-
жений значительно отличаются от на-
правлений прихода прямого звука (см.
рис. 9.38). Запаздывание первых от-
ражений от стен меньше запаздывания
первых потолочных отражений. Такую
структуру отражений, увеличивающую
одновременно ясность и пространст-
венность звучания, в современных за-
лах обеспечить очень трудно.
Значительная ширина современ-
ных залов приводит к слишком боль-
шому запаздыванию боковых отраже-
ний и к их ослаблению за счет сколь-
зящего звукопоглощения. К слушате-
лям сначала поступают первые
отражения от низкого потолка, кото-
рые маскируют более поздние и сла-
бые отражения от боковых стен. Если
восприятия музыки. К дальнейшему
ослаблению пространственности приво-
дит форма потолка, дающая направ-
ленные отражения к слушателям. Ме-
ста над и под глубокими балконами
залов, как правило, неудовлетвори-
тельны с точки зрения пространствен-
ного впечатления, громкости и тембра
звучания.
Имеется несколько способов, по-
зволяющих увеличить долю боковой
энергии, поступающей на слушатель-
ские места современного концертного
зала. При значительной ширине по-
мещения можно получить дополни-
тельные боковые отражения, разме-
стив слушателей отдельными зонами
на разных уровнях с таким расчетом,
чтобы между этими зонами образова-
лись вертикальные звукоотражающие
стенки. Такой прием использован в
ряде залов, в частности в зале филар-
монии в Берлине, а также в зале но-
Глава 9. Акустика залов 407
Рис. 9.41. Распределение
первых отражений от бо-
ковых стен зала трапецие
видной формы
а — гладкие боковые стены;
б — боковые стены, расчле-
ненные на секции
вого Дворца культуры в Зеленограде
(рис. 9.40).
В зале, имеющем трапециевидную
форму плана и сравнительно неболь-
Рис. 9.42. Увеличение до-
ли боковой энергии с по-
мощью продольных члене-
ний потолка
а — потолок с поперечными
членениями или без члене-
ний; б — потолок с продоль-
ными членениями
шую ширину, увеличения боковой
энергии можно добиться путем разбив-
ки боковых стен на секции, размеры
которых позволяют получить направ-
ленные (геометрические) отражения
(рис. 9.41). Этот способ довольно ча-
сто применяется в практике акустиче-
ского решения концертных залов. В
качестве варианта можно также ис-
пользовать сильное расчленение боко-
вых стен (например, в виде пилястр
или вертикальных пилонов).
Увеличению доли боковой энергии
могут существенно способствовать бо-
ковые балконы и система продольных
членений потолка (рис. 9.42). Такие
членения позволяют направить более
значительную часть отраженного от
потолка звука на боковые стены, а от
них — на слушательские места.
Очень важной частью концертного
зала является зона расположения ор-
кестра, включающая эстраду (оркест-
ровый подиум) и окружающие ее по-
408 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 9.43. Вариант реше-
ния эстрадной части кон-
цертного зала (продоль-
ный разрез и план)
верхности стен и потолка. Эти повер-
хности должны быть сформированы та-
ким образом, чтобы отражения от них
поступали не только к слушателям, но
и к музыкантам (рис. 9.43).
Отраженный звук, попадающий к
слушателям, в основном увеличивает
ясность звучания. Однако, если боко-
вые стены эстрады не слишком расхо-
дятся, то отражения от них могут так-
же способствовать повышению про-
странственного впечатления. Отраже-
ния от стен и потолка эстрады,
поступающие к музыкантам, улучша-
ют для них условия взаимной слыши-
мости и слышимости собственного ис-
полнения. Хотя вопросы акустики зо-
ны исполнения и нуждаются в даль-
нейшем изучении, необходимость та-
ких отражений не вызывает сомнений.
Задачу распределения отраженного
звука между слушательской и испол-
нительской зонами наиболее целесооб-
разно решать путем расчленения по-
верхности вокруг эстрады или выпол-
нения этих поверхностей в виде вы-
пуклых элементов (см. рис. 9.43).
Ширина эстрады концертного зала,
как показывает опыт, не должна пре-
вышать 18 м, а ее глубина и высота
потолка над ней — 12 м.
В последние годы получила разви-
тие тенденция к размещению слуша-
тельских мест вокруг оркестра. При
таком варианте значительно сокраща-
ется расстояние от эстрады до послед-
него ряда, однако возникает проблема
отражающих поверхностей вокруг ор-
кестра. Эта проблема в значительной
степени решается путем некоторого за-
глубления оркестра, позволяющего со-
здать вокруг него небольшие звукоот-
ражающие стенки. Кроме того, можно
использовать подвесные звукоотража-
тели или понижение потолка над ор-
кестром.
Залы оперных театров. В отличие
от концертного зала в зале оперного
театра помимо хорошего звучания му-
зыки необходимо обеспечить хорошую
разборчивость пения и речитатива. В
связи с этим время реверберации в за-
ле оперного театра должно быть мень-
ше, чем в зале, предназначенном для
симфонических концертов (см.
рис. 9.17). В то же время рекоменду-
ется такой же подъем частотной ха-
рактеристики времени реверберации,
как и в концертном зале.
Для того чтобы достичь значений
времени реверберации, соответствую-
щих рис. 9.17, объем зала, приходя-
щийся на одно место, должен состав-
лять 6—7 м . Максимальной вмести-
мостью зала современного оперного те-
Глава 9. Акустика залов 409
атра обычно считается 1500—1700
мест. Отсюда максимальный объем
зала составляет 10 000—12 000 м3.
Следует отметить, что залы старых
оперных театров в основном имеют не-
большой объем на одно место (около
5 м3), а отсюда и небольшое время
реверберации (1,3 с на средних час-
тотах). Для залов, отличающихся хо-
рошей акустикой, также существует
оптимальное соотношение между объ-
емом, временем реверберации и наи-
большей высотой:
(У/Т500)1/3/Ймакс =1,1. (9.25)
Наряду с соответствующим време-
нем реверберации в зале оперного те-
атра требуется обеспечить слушатель-
ские места интенсивными отражения-
ми с небольшим запаздыванием по от-
ношению к прямому звуку. Эти задачи
решаются таким же способом, как и
для зала драматического театра. Так
как оперные певцы обладают более
сильными голосами, чем драматиче-
ские актеры, то в зале оперного театра
допускается большее удаление слуша-
телей последнего ряда от сцены. В ка-
честве предельного удаления послед-
него ряда от плоскости портала реко-
мендуется 35 м. Запаздывание первого
интенсивного отражения и интервалы
между последующими интенсивными
отражениями могут быть увеличены до
35 мс. Очень важно, чтобы интенсив-
ные малозапаздывающие отражения
поступали к слушателям преимущест-
венно с боков, повышая как ясность,
так и пространственность звучания.
Следует отметить, что в залах ста-
рых оперных театров, несмотря на не-
большое время реверберации, про-
странственное впечатление довольно
хорошее. Это связано, по всей веро-
ятности, с эффектом боковых отраже-
ний. Благодаря сравнительно неболь-
шой ширине залов, особенно в при-
портальной части, к слушателям сна-
чала поступают малозапаздывающие
боковые отражения, а отражения от
высокого потолка приходят значитель-
но позже. При общей положительной
оценке акустику классических опер-
ных залов все же нельзя считать со-
вершенной. В глубине лож, как пра-
вило, отмечаются недостаточные про-
странственность, громкость и измене-
ние тембра звучания. В центральной
части партера залов нередко наблюда-
ется снижение ясности (четкости) зву-
чания, связанное с малой интенсивно-
стью отражений от сильно расчленен-
ных боковых стен. Недостатком старых
залов является небольшое время ре-
верберации.
При акустическом проектировании
зала оперного театра приходится ре-
шать ряд специфических задач. Преж-
де всего это касается правильного ба-
ланса между звучанием голоса певца
со сцены и звучанием оркестра, рас-
положенного в оркестровой яме. На-
рушение баланса обычно заключается
в том, что оркестр, акустическая мощ-
ность которого в сотни раз превосходит
и
давляет" певца. Помимо обеспечения
правильного баланса необходимо со-
здать условия для хорошей взаимной
слышимости музыкантов, а также му-
зыкантов и певцов. И, наконец, как
музыканты, так и певцы должны слы-
шать собственное исполнение. Успеш-
ное решение всех перечисленных за-
дач в первую очередь связано с пра-
вильным выбором параметров припор-
тальной зоны зала, которая включает
поверхности потолка и стен, примы-
кающие к порталу, а также оркестро-
вую яму.
В современной практике примыка-
ющие к порталу части потолка и стен
часто делают в виде выпуклых звуко-
отражателей, дающих направленные
отражения к слушателям. В целом та-
и
этом необходимо учитывать отмечен-
ную специфику оперы. Звукоотража-
тель (козырек) над порталом, направ-
410 Часть 111. Архитектурная акустика
Рис. 9.44. Неблагоприят-
ная (а) и благоприятная
(б) формы звукоагражаю-
щего козырька над порта
лам
ляющий большую долю отраженного
звука на удаленные от сцены места,
в зале оперного театра едва ли целе-
сообразен. При расположении певца на
сцене, особенно в ее глубине, первые
отражения от такого козырька не по-
падают в переднюю зону слушательских
мест (рис. 9.44,а). Напротив, звук ор-
кестра, отраженный от козырька, на-
правляется в передние ряды партера и
маскирует звучание голоса певца.
Более выгоден для правильного ба-
ланса — вариант козырька, изобра-
женный на рис. 9.44,6. В этом случае
звук певца, отраженный от козырька,
направляется в переднюю зону мест,
а отраженный звук оркестра возвра-
Рис. 9.45. Благоприятные
очертания боковых стен
зала оперного театра
щается к музыкантам, улучшая усло-
вия взаимной слышимости и слыши-
мости собственного исполнения. При
таком варианте улучшается также вза-
имная слышимость музыкантов и пев-
цов. По аналогичным соображениям
боковые припортальные стенки не дол-
жны сильно раскрываться в сторону
зала. Желательно, чтобы направление
этих стенок в плане было близким к
продольной оси зала (рис. 9.45). Та-
кая ориентация боковых стенок позво-
лит также увеличить долю поступаю-
щих к слушателям боковых отраже-
ний. По всей вероятности, полезно не-
которое расчленение поверхностей
козырька и боковых припортальных
стенок с тем, чтобы часть отраженного
звука возвра
далась на сцену и улуч-
и
шала для певцов слышимость собст-
венного исполнения.
Созданию оптимального баланса
между певцами и оркестром способст-
вует также частичное перекрытие ор-
кестровой ямы (рис. 9.46). Над при-
мыкающей к сцене частью ямы уст-
раивается навес, вынос которого не
должен превосходить 1/3 ширины
ямы. За счет уменьшения излучения
звука непосредственно в зал и в сто-
рону козырька над порталом навес по-
зволяет ’’приглушить'* расположенные
Глава 9, А кустика залов 411
Рис. 9.46. Схематический
разрез оркестровой ямы
отмечено, акустические условия, не-
обходимые для этих программ, не
только различны, но и во многом про-
тивоположны. Остальные виды про-
грамм занимают промежуточное поло-
жение (пение) или требуют условий,
близких к условиям, необходимым для
речевых программ (кинопоказ, мероп-
риятия со звукоусилением). Самой
распространенной категорией помеще-
ний, в которых приходится ре
ать за-
и
под ним громкие инструменты оркест-
ра (например, медные духовые). Такой
навес способствует также улучшению
взаимной слышимости музыкантов.
Часть ямы, примыкающая к сцене, не-
редко делается более глубокой, что
также полезно для "приглушения"
громких инструментов. Общее увели-
чение глубины оркестровой ямы, при-
званное уменьшить громкость оркест-
рового звучания, нельзя считать целе-
сообразным. Это приведет к ухудше-
нию излучения высоких частот, в
результате чего слушатели, особенно
в первых рядах, могут ощущать поте-
рю блеска звучания.
Вблизи басовых инструментов в
оркестровой яме целесообразно разме-
щать низкочастотный звукопоглоти-
тель. Помимо улучшения частотного
баланса излучаемого из ямы звука это
создает более благоприятные условия
для музыкантов, особенно если они
располагаются под навесом. Пол орке-
стровой ямы следует делать дощатым
с воздушным промежутком под ним
не менее 0,5 м, а внутренние повер-
хности ямы полезно облицевать дере-
вом.
9.6. Залы с совмещением
речевых и музыкальных
программ
Совмещение речевых и музы-
кальных программ представляет собой
весьма сложную задачу. Как уже было
дачу совмещения различных звуковых
программ, в первую очередь речевых
и музыкальных, являются залы мно-
гоцелевого назначения или, как их ча-
сто называют, универсальные залы. К
помещениям, в которых совмещаются
различные звуковые программы
(прежде всего речь и музыка), можно
также отнести залы музыкально-дра-
матических театров, кинотеатров и
крытых спортивных сооружений.
Залы многоцелевого назначения.
Акустическое решение многоцелевого
зала зависит от его вместимости и
конкретной программы использования.
Чаще всего в практике проектирова-
ния и строительства принимается ком-
промиссное решение. В зале обеспечи-
вается сравнительно небольшое время
реверберации (см. рис. 9.17), а его
внутренние поверхности формируются
таким образом, чтобы часть из них
направляла к слушателям интенсив-
ные малозапаздывающие отражения,
увеличивающие ясность звучания, в то
время как другая часть создавала не-
направленное, рассеянное отражение
звука, повышающее диффузность зву-
кового поля. Это достигается при по-
мощи различной степени расчленения
отдельных поверхностей зала. Эффек-
тивному членению следует подвергать
участки, не дающие первых малоза-
паздывающих отражений (см.
рис. 9.18). Остальные поверхности,
особенно поверхности, примыкающие
к сцене, не должны иметь сильных
членений.
422 Часть III. Архитектурная акустика
Вариант размещения поверхностей
с различной степенью членения при-
веден на рис. 9.47. Как и в музыкаль-
ных залах, ранние отражения жела-
тельно получить преимущественно от
боковых стен. Наряду с увеличением
ясности звучания это позволит уси-
лить пространственное впечатление.
Запаздывание первого интенсивного
отражения, а также интервалы между
последующими интенсивными отраже-
ниями по возможности не должны пре-
вышать 30 мс на всей площади слу-
шательских мест.
Наиболее оправданно компромисс-
ное решение для многоцелевых залов
средней вместимости (до 1200 слуша-
телей). В таких залах нет особой не-
обходимости в большом времени ре-
верберации, так как симфонические
концерты здесь — довольно редкое яв-
ление. Кроме того, при выступлении
симфонического оркестра в сравни-
тельно небольшом помещении с боль-
шой реверберацией звучание произво-
дит впечатление "грузности’'. Размеры
залов, как правило, позволяют обес-
печить требуемое запаздывание интен-
сивных первых отражений на всей
площади слушательских мест. Практи-
ка показывает, что в многоцелевых за-
лах средней вместимости возможно со-
здание компромиссных акустических
условий, вполне приемлемых для раз-
личных видов звуковых программ.
Принципы компромиссного акустиче-
ского решения многоцелевых залов
средней вместимости применимы и для
залов музыкально-драматических те-
атров.
В крупных многоцелевых залах
вопрос совмещения различных звуко-
вых программ значительно осложняет-
ся. Наряду с необходимостью регули-
рования времени реверберации здесь
часто возникают трудности с обеспе-
чением слушательских мест малоза-
паздывающими первыми отражениями.
Тенденция к строительству широких
залов, а также требования кинотехно-
Рис. 9.47, Пример располо- ное и рассеянное отраже-
жения поверхностен зала, ние звука (продольный раз-
обеспечивающих направлен- рез и план)
логии приводят к тому, что ширина
зала в передней части нередко состав-
ляет 30—40 м, а высота — 10 м и
более. При таких размерах запазды-
вание первых отражений, поступаю-
щих в переднюю зону мест, значи-
тельно превосходит 30 мс. Компромис-
сное решение в залах подобного типа
далеко не всегда оказывается целесо-
образным.
В настоящее время помимо комп-
ромиссного варианта имеется еще два
подхода к акустическому решению
многоцелевых залов. Первый из них
связан с использованием средств элек-
троакустики. В зале обеспечивается
время реверберации, необходимое для
проведения речевых мероприятий и
кинопоказа (см. рис. 9.17). Увеличе-
ние времени реверберации при испол-
нении концертных программ осущест-
Глава 9. Акустика залов 413
вляется с помощью систем искусствен-
ной реверберации (амбиофонии). При
применении этого способа достигаются
оперативность и широкие пределы ре-
гулирования времени реверберации.
Обеспечение слушательских мест ма-
лозапаздывающими отражениями
(формирование оптимальной структу-
ры отражении) реализуется с помощью
высококачественных громкоговорите-
лей, устанавливаемых в местах, отку-
да естественные звуковые отражения
приходят слишком поздно. Регулируя
запаздывание и уровень звука гром-
коговорителей по отношению к пря-
мому звуку, можно добиться естест-
венности звучания и правильной ло-
кализации основного источника звука
(певца, музыканта). С помощью гром-
коговорителей, установленных на бо-
ковых стенах зала, возможна имита-
ция боковых отражений, важных для
качественного звучания музыки.
Электроакустическое решение тре-
бует сложной, дорогостоящей аппара-
туры, очень квалифицированного об-
служивания и исключает использова-
ние зала для музыкальных программ
в условиях естественной акустики. Это
решение становится неизбежным в за-
лах вместимостью более 3 тыс. слу-
шателей, когда обеспечение естествен-
ной слышимости оркестра связано с
трудностями. Характерным примером
большого многоцелевого зала, акусти-
ка которого решена с помощью зву-
котехнических средств, является зал
Кремлевского Дворца съездов, вмеща-
ющий 6 тыс. зрителей.
Второй подход к акустическому ре-
шению крупных многоцелевых залов
основан на использовании средств ар-
хитектурной акустики. Эти средства
включают переменное звукопоглоще-
ние, а также трансформации звукоот-
ражающих поверхностей и объема за-
ла. Переменное звукопоглощение слу-
жит для регулирования времени ре-
верберации зала. Объем и отделку
зала выбирают таким образом, чтобы
обеспечить в нем время реверберации,
рекомендуемое для исполнения симфо-
нической музыки. Уменьшения гулко-
сти добиваются путем внесения в ре-
верберирующее пространство зала эф-
фективного широкополосного звуко-
поглотителя.
Возможные изменения частотной
характеристики времени ревербера-
ции, возникающие при внесении в зал
звукопоглотителя, не играют большой
роли для речевых программ, кинопо-
каза и мероприятий со звукоусилени-
ем. При тщательном подборе и про-
верке звукопоглотителя эти изменения
могут быть заранее учтены, и пере-
менное звукопоглощение в известных
пределах можно использовать для ре-
гулирования времени реверберации
при различных видах музыкальных ис-
полнений.
Обеспечение достаточно большой
разницы в реверберации (0,6—0,7 с)
зависит от количества звукопоглоти-
теля, характеристик используемого
материала и способа его размещения
на поверхности зала. Чаще всего ис-
пользуют способ, когда слой пористого
звукопоглотителя, располагающийся
обычно в верхних частях боковых стен
(см. рис. 9.18), прикрывается повора-
чивающимися звукоотражающими па-
нелями типа жалюзи (рис. 9.48). По-
ворот панели закрывает или открывает
поверхность звукопоглотителя. Иногда
одна сторона панели делается звуко-
поглощающей, а другая — звукоотра-
жающей (рис. 9.49). При повороте па-
нелей на 180° звукопоглощение в зале
меняется.
Эти способы, однако, имеют суще-
ственный недостаток. Из-за неизбеж-
ных щелей между панелями эффек-
тивность переменного поглощения,
особенно в области низких частот,
сильно снижается. Для уменьшения
влияния щелей панели должны быть
больших размеров. Более удачным ре-
шением является полное удаление зву-
копоглотителя из реверберирующего
414 Часть Ш. Архитектурная акустика
Рис. 9.48 Прикрытие эвуко-
поглитителя (1) поворачиваю-
щимися панелями
пространства зала. Это может быть
осуществлено в виде механических си-
стем раздвижных, подъемно-опускных
или наматываемых на катушку штор
(рис. 9.50). Шторы должны убираться
в короба или шкафы, а щель, через
которую они пападают в зал, должна
хорошо закрываться. Для того чтобы
обеспечить достаточное поглощение в
области низких частот, не следует ос-
тавлять зазор между краями смежных
штор.
Масса ткани для штор должна
быть не менее 1 кг/м2, а сопротивле-
ние продуванию должно находиться в
пределах от 1 до 3 р с. Кроме того,
ткань следует располагать на опреде-
ленном расстоянии от стены (не менее
200 мм). Из эстетических соображе-
ний ткань обычно приходится прикры-
вать декоративной решеткой, которую
Рис. 9.49. Поворачивающие-
ся панели со звукопогло-
щающей отделкой одной
стороны
1 — звукопоглотитель
необходимо делать достаточно редкой
и нерегулярной. Ткань для перемен-
ного звукопоглощения должна также
обладать достаточной механической
прочностью, не давать вредной в са-
нитарно-гигиеническом отношении пы-
ли, быть огнестойкой и не поражаться
молью. Шерстяные ткани типа техни-
ческого сукна менее желательны, так
как требуют комбинированной пропит-
ки — защиты от возгорания и моли.
Успешнее могут быть использованы
льняные ткани. Наиболее подходящи-
ми поверхностями для размещения пе-
ременного звукопоглотителя являются
верхние части стен зала.
Задача трансформации отражаю-
щих поверхностей заключается в обес-
печении слушательских мест (особенно
передней зоны) интенсивными малоза-
паздывающими отражениями, необхо-
димыми для звуковых программ, про-
ходящих в условиях естественной аку-
стики. Обычно эта задача решается
путем трансформации примыкающих к
сцене поверхностей потолка и стен,
т.е. путем уменьшения в требуемых
случаях высоты и ширины зала в его
передней части. Чаще всего предлага-
ется вариант устройства подъемно-опу-
скного участка потолка (звукоотража-
теля) над авансценой (рис. 9.51).
Снижение звукоотражателя, при-
званное уменьшить запаздывание от-
ражений, оказывается полезным и с
точки зрения расположения громкого-
Глава 9. Акустика залов 415
Рис. 9.50. Звукопоглощение
шторы
а — наматываемые на катуш-
ку; б — раздвижные; 1 — нама-
тывающаяся штора; 2 — деко-
ративная решетка; 3 — раз-
движная штора
ворителей системы звукоусиления.
При более низком расположении гром-
коговорителей, опускаемых вместе со
звукоотражателем, обеспечивается
лучшая локализация первичного ис-
точника звука, а микрофон лучше эк-
ранируется от прямого звука громко-
говорителей.
Несмотря на акустическую эффек-
тивность, трансформации отражающих
поверхностей в парадной, зрительской
части зала осуществляются довольно
редко. Гораздо более распространен-
ным вариантом является устройство
оркестровой раковины, которая монти-
руется на сцене зала из отдельных
элементов, имеющих достаточные же-
сткость и массу. Желательно, чтобы
поверхностная масса этих элементов
составляла 20 кг/м2; в любом случае
она должна быть не менее 10 кг/м2
(чаще всего элементы раковины изго-
товляются из дерева с соответствую-
щей огнезащитной пропиткой). При
выборе размеров и формы оркестровой
раковины следует использовать реко-
мендации, касающиеся проектирова-
ния эстрады концертного зала (см.
рис. 9.43). Устройство раковины по-
зволяет в определенной мере решить
вопрос уменьшения запаздывания пер-
вых отражений, обеспечить слушате-
лей дополнительными (в частности,
боковыми) отражениями и улучшить
акустические условия для исполните-
лей.
Рис. 9.51. трансформация
потолка в передней час-
ти зала
а — вариант кинозала; б —
вариант концертного зала;
1 — опускаемая часть потол
ка
416 Часть III. Архитектурная акустика
1 — трансформируемая ра-
ковина; 2 — опускаемая
часть потолка
Рис. 9.52. Трансформация
объема зала
При этом запись осуществляется с та-
ким расчетом, чтобы характер звуча-
ния соответствовал изображаемой на
экране обстановке (гулкое звучание в
боль
ом помещении, "сухое”
— в от-
крытом пространстве или маленькой
комнате). Так как этот характер не
должен меняться при воспроизведении
записи, то в залах кинотеатров обычно
стремятся обеспечить сравнительно не-
воль
ое время реверберации.
и
и
Если добиться минимального числа
щелей между элементами раковины,
то наряду с полезными отражениями
можно, как показывает опыт, увели-
чить время реверберации зала в обла-
сти средних частот примерно на 0,2 с.
Элементы раковины со стороны, обра-
щенной к сцене, целесообразно отде-
лать звукопоглотителем с тем, чтобы
в разобранном состоянии раковина
увеличивала звукопоглощение на сце-
не. Увеличение звукопоглощения в
пространстве сцены весьма полезно
для кинопоказа и мероприятий со зву-
коусилением.
При переходе от одного вида ис-
пользования зала к другому (напри-
мер, от симфонического концерта к
оперному спектаклю и наоборот) мо-
жет быть также использована транс-
формация объема. Такая трансформа-
ция обычно сопровождается изменени-
ем вместимости помещения и удаления
слушателей от сцены. Уменьшение
объема наиболее просто осуществляет-
ся путем отгораживания дальней части
зала разборной перегородкой. Иногда
для уменьшения объема отделяется
верхний балкон с помощью опускаю-
щейся части потолка (рис. 9.52).
Залы кинотеатров. Особенностью
кинозала является отсутствие первич-
ного источника звука. Зрители восп-
ринимают заранее записанный звуко-
вой сигнал, воспроизводимый в зале с
помощью заэкранных громкоговорите-
лей и громкоговорителей эффектов.
Как показывает опыт, приемлемое
для кинозалов время реверберации
практически соответствует рекоменду-
емому для речи (см. рис. 9.17). Час-
тотная характеристика времени ревер-
берации может быть ровной или с не-
которым подъемом в сторону низких
частот. Возрастание времени ревербе-
рации на частоте 125 Гц не должно
превышать 20% (по сравнению со вре-
менем реверберации на частоте
500 Гц). Для кинозала при рекомен-
дуемом объеме на одно место (4—
6 м3) и наличии мягких кресел с тка-
невой обивкой спинки и сиденья зна-
чения времени реверберации, соответ-
ствующие кривой на рис. 9.17, могут
быть обеспечены без значительной
звукопоглощающей отделки интерьера.
При наличии в зале жестких кресел
количество специальной звукопогло-
щающей отделки существенно возра-
стет.
При размещении требуемого коли-
чества звукопоглотителя на поверхно-
стях кинозала не следует располагать
звукопоглотитель на участках потолка
и стен, дающих малозапаздывающие
отражения, особенно к зрителям цен-
тральных и задних мест (рис. 9.53).
Отражения от этих участков позволя-
ют компенсировать уменьшение уров-
ня прямого звука, связанное с удале-
нием от заэкранных громкоговорите-
лей. При полной звукопоглощающей
отделке указанных участков для обес-
печения достаточной громкости в по-
следних рядах приходится увеличивать
усиление, в результате чего громкость
Глава 9. Акустика залов 417
Рис. 9.53. Размещение му-
копоглатителя (1) на внут-
ренних поверхностях зала
кинотеатра
Снижение времени реверберации и
ослабление поздних отражений явля-
ется также необходимым условием хо-
рошей работы системы озвучения, осо-
бенно если предусмотрено использова-
ние
мик
нов. Система озвучения
обычно устраивается в тех случаях,
когда требуется передача речевой ин-
формации или музыкальное сопровож-
дение спортивных мероприятий. В
спортивных залах, имеющих места для
зрителей, практически всегда необхо-
в передних рядах оказывается чрез-
мерной. Как уже отмечалось, при ста-
ционарном экране требуется звукопог-
лощающая отделка стены за экраном.
Спортивные залы. Создание ком-
фортных акустических условий в спор-
тивных залах означает прежде всего
обеспечение достаточной разборчиво-
сти речи и снижения уровня шума,
возникающего при проведении различ-
ных спортивных мероприятий. Следует
отметить, что снижение уровня шума
помимо улучшения акустических ус-
ловий для спортсменов и зрителей спо-
собствует повышению разборчивости
речи. В залах, предназначенных для
проведения соревнований в присутст-
вии зрителей и для видов спорта, тре-
бующих музыкального сопровождения,
необходимо также обеспечить хорошее
звучание музыки.
Спортивные залы, сооруженные
без учета акустических требований,
имеют, как правило, слишком большое
время реверберации, снижающее раз-
борчивость речи, повышающее уровень
шума и ухудшающее звучание музы-
ки. Поэтому основная задача акусти-
ческого решения спортивного зала —
уменьшение времени реверберации до
значений, соответствующих рекомен-
дуемым для многоцелевых залов (см.
рис. 9.17). Кроме того, в больших
спортивных залах часто возникает не-
обходимость подавления поздних зву-
ковых отражений, вызывающих эхо
или порхающее эхо.
дима система озвучения.
Размеры спортивного зала выбира-
ются в соответствии с технологически-
ми требованиями, зависисящими от
вида спорта. Увеличение размеров
сверх технологической необходимости
крайне нежелательно, так как ведет
к росту времени реверберации и за-
паздывания отраженного звука. Если
размеры зала, а следовательно и его
воздушный объем соответствуют тех-
нологическим требованиям, то основ-
ным средством снижения времени ре-
верберации служит звукопоглощающая
отделка внутренних поверхностей. При
выборе звукопоглощающей отделки,
необходимой для снижения времени
реверберации в спортивных залах, ча-
сто возникают трудности. Первая из
них связана с тем, что расчет времени
реверберации, на основе которого вы-
бирается звукопоглощающая отделка в
несоразмерных (плоских и длинных)
залах, является лишь ориентировоч-
ным. Вторая трудность заключается в
том, что при вертикальных отражаю-
щих стенах звукопоглощающая отдел-
ка потолка не приводит к ожидаемому
(расчетному) снижению времени ре-
верберации.
В спортивных залах с вертикаль-
ными отражающими стенами звуко-
поглотитель следует равномерно рас-
пределять по внутренним поверхно-
стям. Если звукопоглотитель распола-
гается только на потолке (наиболее
распространенный вариант), то для по-
вышения его эффективности можно
418 Часть IIL Архитектурная акустика
Рис. 9.54. Разрез спортив-
ного зала
а — наклон стен к потолку;
б — членение стен; 1 — зву-
копоглотитель
рекомендовать наклон вертикальных
стен к звукопоглощающему потолку
или их расчленение (рис. 9.54). При
наклоне всех стен к потолку скос дол-
жен составлять 3—4°, а при наклоне
только двух смежных стен — 6—8°.
В случае расчленения вертикальных
стен следует использовать систему го-
ризонтальных членений, обеспечиваю-
щих рассеянное отражение звука в до-
статочно широком диапазоне частот.
Вертикальные членения эффекта не
дают. Наклон стен к звукопоглощаю-
щему потолку может комбинироваться
с их расчленением и звукопоглощаю-
щей отделкой. Решение в каждом кон-
кретном случае выбирается с учетом
архитектурных и конструктивных осо-
бенностей зала.
При выборе типа звукопоглотителя
для отделки спортивного зала, учиты-
вая широкополосный характер шума,
следует отдавать предпочтение мате-
риалам и конструкциям, имеющим ко-
эффициент звукопоглощения 0,6 в ди-
апазоне частот 125—4000 Гц. Если
свободных внутренних поверхностей
зала не хватает для размещения тре-
буемой по расчету звукопоглощающей
облицовки, то следует применять зву-
копоглотители кулисного типа (см.
табл. III. 16 Приложения).
Звукопоглотители кулисного типа
обеспечивают большее звукопоглоще-
ние, чем плоские облицовки, занима-
ющие такую же площадь внутренней
поверхности зала. Как звукопоглоща-
ющие облицовки, так и кулисные зву-
копоглотители при необходимости сле-
дует защищать от механического по-
вреждения дополнительным экраном в
виде металлической сетки или деко-
ративной решетки из любого матери-
ала, обладающего достаточной прочно-
стью. Желательно, чтобы коэффици-
ент перфорации декоративной решетки
был не менее 0,7. В бассейнах пори-
стый звукопоглотитель следует обер-
тывать в пленку толщиной не более
30 мкм.
В больших спортивных залах не-
редко возникает необходимость ослаб-
ления эха или порхающего эха. Эти
неблагоприятные акустические эффек-
ты особенно характерны для спортив-
ных залов, которые большей частью
имеют параллельные стены, значи-
тельную длину, а также вогнутые по-
верхности, расположенные напротив
плоских поверхностей (потолок и пол).
Средства ослабления эха и порхающе-
го эха рассмотрены в п. 9.3. Следует
отметить, что мероприятия, направ-
ленные на повышение эффективности
звукопоглощающего потолка, полезны
и для ослабления эффектов эха и пор-
хающего эха.
9.7. Моделирование
акустики залов
Применение техники модели-
рования для проектирования акустики
залов имеет довольно длительную ис-
торию. Первыми стали использоваться
водяные и оптические модели. Водя-
ные модели дают только двухмерную
картину распространения звука, при-
чем в силу дисперсии волн на повер-
хности жидкости эта картина получа-
ется размытой. Оптические модели
применимы только для исследования
Глава 9. Акустика залов 419
стационарных звуковых процессов,
причем на очень высоких частотах. В
акустике залов, как известно, основное
значение имеют переходные процессы.
В настоящее время оба типа моделей
практически не используются.
Послевоенное развитие архитек-
турной акустики характеризуется ши-
роким внедрением методов исследова-
ния звуковых воздушных колебаний в
уменьшенных (масштабных) моделях
залов. Особенно эффективным оказа-
лось масштабное моделирование при
решении практических задач акустики
залов. В последние годы интенсивно
используется электроакустическое мо-
делирование звуковых процессов в за-
глушенных камерах, а также модели-
рование акустики залов на ЭВМ.
Масштабное моделирование. Для
того чтобы получить в масштабной мо-
дели близкую к реальной картину по-
ведения звука, необходимо соблюсти
условия подобия звуковых колебаний
в зале и его модели. Если выполнена
геометрически точная модель зала в
линейном масштабе щ (например, ni =
« 1/20), то в этой модели подобие
должно осуществляться на частоте
/м = /ор/rii. Обеспечение подобия при
масштабном моделировании связано с
двумя трудностями. Первая из них
обусловлена граничными условиями, а
вторая — поглощением звука в воз-
духе. Полное подобие граничных ус-
ловий означает равенство импедансов
поверхностей зала и его модели. Так
как на практике этого добиться чрез-
вычайно трудно, то обычно ограничи-
ваются равенством реверберационных
коэффициентов звукопоглощения по-
верхностей модели и оригинала на со-
ответствующих частотах /м = /ор/ш*
Подобие поглощения звука в воз-
духе при заданной температуре и
влажности соблюдается в том случае,
если показатели затухания щор в зале
на частоте /ор и в модели на, со-
ответствующей частоте /м = /ор/ni бу-
дут связаны соотношением =
= тори/. Для этого требуется, чтобы
показатель затухания звука в воздухе
т был прямо пропорционален частоте.
В действительности показатель зату-
хания растет при увеличении частоты
гораздо быстрее.
При модельных измерениях в пе-
реходном режиме (импульсные изме-
рения, измерения времени ревербера-
ции) влияние поглощения звука мож-
но исключить путем расчетной кор-
рекции или с помощью специального
компенсирующего усилителя в прием-
ном тракте. В случае стационарных и
натуральных сигналов влияние погло-
щения можно только уменьшить, ис-
пользуя для этого почти полное вы-
сушивание воздуха в модели или по-
вышение его относительной влажности
почти до 100%. Этой же цели можно
достичь путем замены воздуха в мо-
дели другим газом с меньшим пока-
зателем затухания.
Несмотря на отмеченные трудно-
сти с соблюдением подобия звуковые
процессы в масштабной модели доста-
точно хорошо соответствуют звуковым
процессам, проходящим в моделируе-
мом зале. При использовании масш-
табного моделирования приходится ре-
шать три взаимосвязанные задачи: вы-
бор масштаба модели, подбор матери-
алов для нее и определение комплекса
акустических исследований, которые
будут проводиться в модели.
В практике моделирования приме-
няются масштабы моделей от 1/8 до
1/40. Выбор масштаба моделирования
зависит от задач исследований и раз-
меров моделируемого зала. Масштабы
1/30—1/40 применяют в тех случаях,
когда требуется получить качественное
представление о структуре звуковых
отражений в ограниченном сверху ди-
апазоне частот.
Масштабы 1 / 8—1/10 используются
при необходимости детального иссле-
дования звуковых процессов в широ-
ком диапазоне частот, а также при
проведении субъективной оценки аку-
420 Часть III. Архитектурная акустика
стического качества залов. При работе
с моделями масштаба 1/8—1/10 наря-
ду с импульсными обязательно исполь-
зуются стационарные и натуральные
сигналы. В связи с этим приходится
осуществлять мероприятия по ослаб-
лению поглощения звука в воздухе,
которые требуют специального обору-
дования и герметизации моделей. Для
проведения самих исследований (осо-
бенно субъективной оценки) необходи-
ма уникальная акустическая аппара-
тура. Все это делает моделирование в
масштабе 1 / 8—1/10 чрезвычайно
сложной и дорогостоящей процедурой.
Разумным компромиссом, как по-
казала практика, является масштаб
щ = 1/20. Модель в таком масштабе
позволяет на основе импульсных из-
мерений проводить количественную
объективную оценку акустического ка-
чества залов. Применение импульсных
сигналов, как было отмечено, дает воз-
можность исключить влияние погло-
щения звука в воздухе. Модель зала
в масштабе щ = 1/20 получается срав-
нительно небольшой, достаточно про-
стой и дешевой. Так как верхним
пределом модельного диапазона частот
считают 100 кГц, при таком масштабе
в натуре будут охвачены частоты до
5 кГц. Детали интерьера размером ме-
нее 5 см будут сказываться на часто-
тах выше 5 кГц и поэтому в модели
не воспроизводятся.
Основным условием подбора мате-
риалов при масштабном моделирова-
нии является, как указывалось, подо-
бие коэффициентов звукопоглощения
соответствующих поверхностей поме-
щения-оригинала и модели. С точки
зрения подбора материалов внутрен-
ние поверхности любого зала следует
разделить на три группы: звукоотра-
жающие поверхности, поверхности со
звукопоглощающей облицовкой и по-
верхность слушательских мест.
К первой группе относятся ошту-
катуренные поверхности (по твердому
основанию или металлической сетке),
поверхности, выполненные из массив-
ного дерева, бетона, естественного
камня, облицовочного кирпича, гипсо-
вых неперфорированных плит, кера-
мики и т.п. Коэффициенты поглоще-
ния таких поверхностей в диапазоне
100—5000 Гц составляют 0,02—0,06.
Получить такие же коэффициенты в
частотном диапазоне модели принци-
пиально невозможно. Дело в том, что
каждая твердая поверхность обеспечи-
вает некоторое минимальное звукопог-
лощение, возрастающее с частотой,
°^мин ~ 1,810'VZ’ (9.26)
Коэффициенты ниже <^мин в мо-
дели получить уже нельзя. Для ими-
тации звукоотражающих поверхностей
обычно используют лакированный
гипс, оргстекло, стекло и полистирол.
Коэффициенты звукопоглощения этих
материалов мало отличаются друг от
друга и близки к <ХМин. Таким обра-
зом, имитируя звукоотражающие по-
верхности помещения-оригинала, при-
ходится принимать существенно боль-
шие коэффициенты звукопоглощения.
Так, поверхность, выполненная и
штукатурки и окрашенная масляж
краской, обеспечивает « 0,02 ьа
частоте 2000 Гц. Выполнив эту повер-
хность в модели из оргстекла, получим
на соответствующей частоте 40 кГц
(т = 1/20) <Х - 0,04, т.е. в 2 раза
больше. Следует, однако, отметить,
что на результаты акустических изме-
рений в модели такая разница не ока-
зывает значительного влияния вслед-
ствие малых абсолютных значений ко-
эффициентов звукопоглощения.
При имитации поверхностей вто-
рой группы такая разница в коэффи-
циентах звукопоглощения совершенно
недопустима, так как приводит к
очень большим ошибкам в результатах
модельных акустических измерений.
Поэтому при подборе звукопоглощаю-
щих материалов для внутренних по-
верхностей модели необходимо стре-
Глава 9. Акустика залов 421
миться к тому, чтобы коэффициенты
звукопоглощения эффективных мо-
дельных поглотителей не отличались
от натурных более чем на 10%. Под-
бор, как правило, осуществляют с ис-
пользованием обычных материалов
(ткани, пленки, войлок, вата, поролон
и т.п.). Из этих материалов на основе
измерения коэффициента звукопогло-
щения ос в модели реверберацион-
ной камеры выбирают те, которые
обеспечивают требуемое значение и
частотную зависимость ос . На
рис. 9.55 и 9.56 в качестве примера
приведены частотные характеристики
двух материалов, используемых при
моделировании.
Для имитации поверхности слуша-
тельских мест в моделях масштаба
ni - 1/20 удачным оказалось приме-
нение слоя ваты толщиной около
10 мм. Частотная характеристика
такого слоя показана на рис. 9.57
(кривая 7). Здесь же дана частотная
характеристика сС площади заня-
тых слушательских мест плотностью
0,6 м2 на место (кривая 2). Видно
очень хорошее совпадение обеих ха-
рактеристик.
Как уже отмечалось, модели в
масштабе щ = 1/20 применяются для
объективной оценки акустического ка-
чества залов. Основу этой оценки со-
ставляют импульсные модельные из-
мерения, блок-схема которых практи-
чески не отличается от блок-схемы на-
турных импульсных измерений (см.
рис. 9.9). Разница заключается только
в типах источника и приемника звука.
При измерениях в модели использу-
ются специальный (модельный) искро-
вой разрядник и измерительный мик-
рофон малого диаметра (1/4 или 1/8
дюйма).
Наиболее часто в ходе модельных
импульсных измерений проводится ви-
зуальный анализ импульсных осцил-
лограмм p(t). Эти осциллограммы,
снимаемые (как и в натуре) в лога-
рифмическом масштабе, особенно
Рис. 9.55. Частотная ха-
рактеристика коэффициен-
та звукопоглощения oL
слоя поролона толщиной
3 мм
Рис. 9.56. Частотная ха-
рактеристика коэффициен-
та звукопоглощения с<
слоя поролона толщиной
12 мм, покрытого плен-
кой толщиной 50 мкм
(НАТУРА)
Рис. 9.57. Частотные ха-
рактеристики коэффициен-
тов звукопоглощения СХ.
занятых слушательск их
мест и слоя ваты
(н1 = 1/20)
422 Часть III. Архитектурная акустика
Рис. 9.58. Осциллограммы,
снятые в Универсальном за-
ле в Гаване
а — модель; б - - натура
удобны для модельных измерений. За-
крывая те или иные поверхности мо-
дели звукопоглотителями, можно вы-
яснить, какие именно поверхности да-
ют сильно запаздывающие отражения,
вызывают концентрацию отраженного
звука или другие дефекты структуры
отражений. Изменив очертания какой-
либо поверхности модели или внеся в
модель новую отражающую поверх-
ность, можно оперативно оценить до-
стигаемый эффект.
Как показывает опыт импульсных
измерений, между осциллограммами,
снятыми при одинаковых условиях в
натуре и в модели, имеется вполне
хорошее соответствие. В виде примера
на рис. 9.58 приведены две осцилло-
граммы, полученные в зале и его мас-
штабной модели. В модели, как и в
зале, можно также получить энерге-
тические критерии акустического ка-
чества на основе функции (9.1). При
измерениях времени реверберации в
приемный тракт вводится фильтр.
Электроакустическое моделирова-
ние. Этот способ моделирования зву-
ковых процессов является в основном
инструментом субъективных акустиче-
ских исследований. Для проведения
таких исследований создается много-
канальная электроакустическая уста-
новка, громкоговорители которой рас-
полагаются в заглушенной камере вок-
руг места прослушивания. Установка
позволяет создавать различные звуко-
вые поля и оперативно менять их па-
раметры. С помощью установки можно
воссоздавать акустические условия за-
крытого помещения, имитируя прямой
звук, звуковые отражения и ревербе-
рацию. При этом имеется возможность
изменения уровня, спектра и направ-
ления прихода прямого и отраженного
звуков, а также изменения уровня,
продолжительности и частотной харак-
Глава 9. Акустика залов 423
теристики реверберации. Испытуемый,
располагающийся в заглушенной ка-
мере на месте прослушивания, оцени-
вает предлагаемые ему различные зву-
ковые картины.
Блок-схема установки электроаку-
стического моделирования, разрабо-
танной и осуществленной в НИИСФ,
показана на рис. 9.59. Установка та-
кого рода является пока единственной
в стране. Сигнал (сухая запись речи
или музыки) поступает на коммута-
ционный щит непосредственно или че-
рез линию задержки, имеющую на вы-
ходе шесть каналов, в каждом из ко-
торых время задержки может быть ус-
тановлено в пределах от 1,6 до 300 мс.
Далее сигналы идут на пульт усиления
и частотной коррекции, причем сиг-
нал, имитирующий реверберацию,
предварительно проходит через листо-
вой ревербератор, который обеспечи-
вает изменение времени реверберации
на частоте 500 Гц от 1 до 4 с. На
пульте осуществляются усиление, ча-
стотная коррекция и слуховой конт-
роль сигнала в отдельных каналах.
Рис. 9.59. Блок-схема уста~
новк и электроакустическо-
го моделирования
М — магнитофон; ЦЛЗ —
цифровая линия задержки;
ГШ — генератор шума;
MK1LL — матричный комму-
тационный щит; ЛР — лис-
товой ревербератор;
ПУ ЧК — пульт усиления и
частотной коррекции; Г —
громкоговоритель; ПУ — пе-
реговорное устройство;
ИМ — измерительный мик-
рофон: МУ -- микрофон-
ный усилитель; ПФ — поло-
совой фильтр; 30 — запоми-
нающий осциллограф
С пульта сигналы подаются на
громкоговорители, расположенные в
заглушенной камере вокруг испытуе-
мого. Громкоговоритель Г\ имирирует
прямой звук, громкоговорители Гг и
Г% имитируют отражения от боковых
стен, громкоговоритель Г§ — отраже-
ние от задней стены, а громкоговори-
тель Гд — отражение от потолка.
Громкоговорители Гз, Г4, Гв и Р? вос-
создают реверберирующий звук. В лю-
бой канал установки можно подавать
и подмешивать шумовой сигнал с ге-
нератора шума. Предусмотрена также
возможность переговоров испытуемого
с оператором. Контроль сигнала в точ-
ке прослушивания осуществляется с
помощью специального контрольно-из-
мерительного тракта.
424 Часть III. Архитектурная акустика
С использованием электроакусти-
ческого моделирования у нас в стране
и за рубежом решен ряд важных за-
дач, связанных с влиянием параметров
звукового поля на восприятие звуко-
вых сигналов, в первую очередь на-
туральных. Следует отметить, что
электроакустическое моделирование в
комбинации с масштабным позволяет
проводить субъективную оценку аку-
стического качества проектируемого
зала. В модели зала, выполненной в
масштабе щ - 1/20, проводятся им-
пульсные измерения, в результате ко-
торых в различных точках модели оп-
ределяются уровни, запаздывание и
направление прихода наиболее интен-
сивных отражений, а также время ре-
верберации зала. Затем с помощью
электроакустической установки для
каждой точки импульсных измерений
формируется звуковая картина, соот-
ветствующая значениям указанных
параметров. Эта картина предъявляет-
ся слушателям для оценки.
Математическое моделирование.
Моделирование акустики залов на
ЭВМ основано на принципах геомет-
рической оптики, в соответствии с ко-
торыми распространение звука рас-
сматривается как движение звуковых
лучей (см. п. 9.3). Это, естественно,
накладывает определенные ограниче-
ния на практическое применение ма-
тематического моделирования. Суще-
ствуют два основных метода модели-
рования: прослеживания звуковых лу-
чей и мнимых источников. Программы
расчета по обоим методам включают
математическое описание зала, источ-
ника и приемной поверхности, расчет
движения звуковых лучей и расчет
акустических характеристик зала.
При использовании метода просле-
живания звуковых лучей зал форми-
руется из плоских ограждающих по-
верхностей. В память ЭВМ вводятся
размеры, расположение и коэффици-
енты звукоотражения этих поверхно-
стей. Источник звука принимается то-
чечным в пространстве и импульсным
во времени. При этом непрерывный
фронт излучения звука заменяется
четным числом звуковых лучей, рав-
номерно распределенных по сфериче-
ской поверхности, окружающей источ-
ник. Эта поверхность разбивается на
одинаковые участки, число которых
соответствует числу звуковых лучей.
Каждому из лучей приписывается доля
энергии излучения, пропорциональная
площади участка. Путь каждого луча
обычно прослеживается до его пересе-
чения с приемной поверхностью (по-
верхностью слушательских мест).
При пересечении луча и приемной
поверхности фиксируются координаты
точки пересечения, направление и
время прихода луча, его энергетиче-
ский вес, длина пройденного пути,
число отражений, а также начальное
направление луча источника. В ре-
зультате могут быть рассчитаны ход
и время реверберации, а также полу-
чены упрощенные картины импульс-
ных откликов зала и различные кри-
терии акустического качества.
Метод мнимых источников исполь-
зуется для исследования залов прямо-
угольной формы с плоскими и глад-
кими внутренними поверхностями. Ис-
точник звука также принимается то-
чечным в пространстве и импульсным
во времени. В данном случае не тре-
буется дискретизации источника (за-
мена непрерывного фронта излучения
отдельными лучами), так как строится
пространственная решетка мнимых ис-
точников. Процесс моделирования дви-
жения звуковых лучей сводится к со-
единению прямыми линиями приемни-
ка звука и мнимых источников. Это
позволяет достаточно просто опреде-
лить плотность звуковой энергии и за-
паздывание звука, соответствующие
каждому лучу, соединяющему мнимый
источник и точку приема. По этим
данным строится импульсный отклик
зала и рассчитываются акустические
критерии.
Глава 9. Акустика залов 425
9.8. Системы озвучения
залов
Система озвучения зала пред-
ставляет собой совокупность электро-
акустических и усилительных уст-
ройств, предназначенных для воспро-
изведения и усиления звукового сиг-
нала. Системы озвучения делятся на
системы звуковоспроизведения и сис-
темы звукоусиления. Последние отли-
чаются от систем воспроизведения на-
личием микрофонов, располагающихся
обычно на сцене или на эстраде. Зву-
коусиление применяется в тех случа-
ях, когда мощность первичного источ-
ника (оратора, певца, музыканта) не-
достаточна для создания необходимого
уровня звукового сигнала на площади
слушательских мест. Для обычных ре-
чевых программ (речь оратора) звуко-
усиление требуется уже при объеме
более 2000 м3. При высоких уровнях
шума и переглушенности зала звуко-
усиление может потребоваться и при
меньших объемах.
В настоящее время системами зву-
коусиления оборудуются практически
все зрительные залы как целевого, так
и многоцелевого назначения. В залах,
эксплуатируемых в основном в режиме
естественной акустики (залы драмати-
ческих и оперных театров, концертные
залы), системы звукоусиления исполь-
зуются при проведении собраний, кон-
ференций , эстрадных концертов, а
также для создания различных звуко-
вых эффектов.
Требования к системам озвуче-
ния. Система озвучения должна преж-
де всего обеспечивать необходимый
уровень звука на площади слушатель-
ских мест. Максимальный уровень, ко-
торый должна создавать система, оп-
ределяется из условия естественности
звучания первичного источника звука.
Для музыкальных программ такой
уровень составляет 90—94 дБ, что со-
ответствует уровню звука симфониче-
ского оркестра в центральной зоне за-
ла. Для речевых программ максималь-
ный уровень должен составлять 80—
8 6 дБ. Такой уровень обеспечивает
оратор на расстоянии 1 —1,5 м. Наря-
ду с необходимым уровнем звука си-
стема озвучения должна обеспечивать
и достаточно равномерное его распре-
деление по площади слушательских
мест. Разница между максимальным и
минимальным уровнями, создаваемы-
ми системой на площади мест, не дол-
жна превышать 6 дБ для музыки и
8 дБ для речи. В случае речевых про-
грамм должна быть также обеспечена
соответствующая разборчивость речи.
Расположение громкоговорителей в
зале не должно приводить к появле-
нию заметного или мешающего эха.
Этот эффект может возникнуть, если
звук ближайшего к слушателю гром-
коговорителя приходит значительно
раньше звука первичного источника
или другого громкоговорителя. Для
оценки опасности эхообразования, как
и в случае естественной акустики,
можно пользоваться пороговыми кри-
выми, приведенными на рис. 9.14. Эф-
фект эха в системах озвучения устра-
няется (при неизменном расположении
громкоговорителей) с помощью задер-
жки электрического сигнала, поступа-
ющего на ближайший к слушателю
громкоговоритель или группу громко-
говорителей.
С расположением громкоговорите-
лей связано и требование правильной
локализации первичного источника
звука. Нарушение локализации часто
встречается в широких залах при рас-
положении громкоговорителей по бо-
кам сцены или на боковых стенах.
Способом ослабления этого эффекта
является устройство дополнительной
группы громкоговорителей, располо-
женной над первичным источником.
Такую группу обычно называют вер-
хним звуковым порталом. Уровень
звука, создаваемый верхним порталом,
должен быть преобладающим.
426 Часть Ш. Архитектурная акустика
Рис. 9.60. Оптимальная фор-
ма частотной характеристи-
ки звукопередачи в зале с
системой озвучения
И, наконец, очень важное требо-
вание, которому должна удовлетворять
система озвучения, — отсутствие тем-
бровых искажений. При проверке вы-
полнения этого требования на вход си-
стемы подаются электрические сигна-
лы постоянного уровня, но различной
частоты. Это могут быть синусоидаль-
ный сигнал с плавно меняющейся ча-
стотой или третьоктавные полосы "ро-
зового” шума. Изменения уровня зву-
кового сигнала, принятого в различ-
ных точках зала, не должны выходить
за пределы области, показанной на
рис. 9.60.
Типы систем озвучения. В зави-
симости от расположения громкогово-
рителей по отношению к озвучиваемой
площади системы озвучения подразде-
ляются на сосредоточенные (централи-
зованные), зональные и распределен-
ные.
Громкоговорители сосредоточенных
систем располагаются в пределах ог-
раниченного пространства на сравни-
тельно небольшом расстоянии друг от
друга. В зрительных залах громкого-
ворители сосредоточенной системы
размещаются обычно над верхним пор-
талом и по его бокам (рис. 9.61). Если
слушательские места охватывают об-
ласть расположения первичного источ-
ника звука, то громкоговорители могут
быть сгруппированы в звуковую люс-
тру (рис. 9.62). Сосредоточенная сис-
тема обеспечивает хорошую локализа-
цию источника и используется при
стереофоническом озвучении залов.
Однако сосредоточенные системы не
всегда позволяют обеспечить требуе-
мую неравномерность звукового поля.
Зональные системы чаще всего ис-
пользуются в комбинации с сосредо-
точенными для "подзвучки" определен-
ных зон зала. Это позволяет обеспе-
чить требуемые уровень и неравномер-
ность на всей площади слушательских
мест. Зонами подзвучки обычно явля-
Рис. 9.61. Сосредоточен-
ная система расположе-
ния громкоговорителей
(продольный разрез и
план)
Глава 9. Акустика залов 427
редних рядов; 3 — группа
подзвучки мест балкона;
4 — группа подзвучки про
странства под балконом
Рис. 9,62. Расположение
громкоговорителей в виде
люстры
ются передние ряды партера, а также
места на балконах и под балконами
(рис. 9.63). Группа громкоговорите-
лей, размещаемых в барьере сцены,
помимо повышения уровня звука
улучшает для передней зоны мест пар-
тера локализацию первичного источ-
ника звука. Зональные группы гром-
коговорителей на боковых стенах за-
лов используются для создания объем-
ного звучания (повышения прост-
ранственного впечатления). Электри-
ческие сигналы поступают на громко-
говорители зональных систем, как
правило, через линии задержки.
Распределенные системы озвуче-
ния устраиваются обычно в залах зна-
чительной длины или малой высоты.
В первом случае громкоговорители
располагаются в виде цепочек
(рис. 9.64), а во втором — в узлах
регулярной сетки, на которую разби-
вается поверхность потолка
(рис. 9.65). Шаг цепочки громкогово-
рителей должен выбираться с таким
расчетом, чтобы запаздывание сигна-
лов соседних громкоговорителей не
вызывало эха. К распределенным си-
стемам следует отнести и кресельную
систему, используемую в основном для
усиления речевых программ. При кре-
сельной системе небольшой громкого-
воритель размещается в спинке каж-
дого кресла, обеспечивая прямым зву-
ком сидящего позади слушателя.
В практике проектирования и стро-
ительства крупных многоцелевых за-
Рис. 9.63. Комбинация со-
средоточенной и зональ-
ной систем расположения
громкоговорителей
1 — централизованная груп-
па; 2 — группа подзвучки пе-
Рис. 9.64. Распределенная
система расположения
громкоговорителей в длин-
ном зале (продольный раз-
рез и план)
Рис. 9.65. Распределенная
система расположения
громкоговорителей в широ-
ком зале с низким потол-
ком (продольный разрез
и план}
428 Часть HL Архитектурная акустика
Рис. 9.66. Мероприятия по
ослаблению акустической об-
ратной связи
1 — членение или звукопогло-
щающая отделка; 2 — члене-
ние
лов в настоящее время используется
комбинация разных систем, включаю-
щая централизованную группу гром-
коговорителей, зональные группы,
громкоговорители эффектов, кресель-
ные громкоговорители и громкоговори-
тели искусственной реверберации (ам-
биофонии).
Акустические мероприятия в за-
лах с системами звукоусиления. При
работе в зале системы звукоусиления
помимо звука первичного источника
на микрофон воздействуют прямой
звук громкоговорителя и звуковые от-
ражения от поверхностей (рис. 9.66).
В результате возникает так называе-
мая акустическая обратная связь, ко-
торая может привести к нарушению
нормального режима работы системы
звукоусиления. Для того чтобы обес-
печить надежность работы системы,
при акустическом проектировании за-
ла необходимо предусмотреть ряд до-
полнительных мероприятий.
Прежде всего не следует завышать
время реверберации по сравнению с
оптимальным. Громкоговорители цен-
трализованной группы должны разме-
щаться таким образом, чтобы прямой
звук от них не попадал в зону рас-
положения
мик
Средний ко-
эффициент звукопоглощения поверх-
ностей зала, примыкающих к местам
расположения микрофонов, должен
быть не ниже (целесообразно несколь-
ко выше), чем в целом по залу. Это
условие выполняется в залах с выде-
ленным сценическим объемом, в ко-
тором практически всегда имеются за-
навесы, кулисы и декорации. В залах,
где зрительская часть и сцена решены
в виде единого объема, целесообразно
предусмотреть звукопоглощающую от-
делку или расчленение примыкающих
к сцене поверхностей стен и потолка
(см. рис. 9.66), которые не должны
быть вогнутыми. Если зал использу-
ется для концертных исполнений в ес-
тественном звучании, то звукопогло-
щение в сценической части необходи-
мо делать переменным (см. п. 9.6).
Для повышения надежности рабо-
ты системы звукоусиления весьма по-
лезно ослабить приходящие на сцену
отражения от задней стены зала или
от угла между задней стеной и потол-
ком. Ослабить такие отражения можно
с помощью приемов, показанных на
рис. 9.26, или путем расчленения за-
дней стены (см. рис. 9.66). При раз-
работке архитектурно-акустического
решения зала, особенно околосцениче-
ского пространства, необходимо пре-
дусмотреть места для расположения
громкоговорителей. Декоративные ре-
шетки, прикрывающие отверстия для
громкоговорителей, должны иметь пер-
форацию не менее 70%. Наибольший
размер поперечного сечения стержней
решетки не должен превышать 1 см.
Глава 9. Акустика залов 429
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Градостроительные меры борьбы с шу-
мом / Г.Л. Осипов, В.Г. Прутков, И.А. Шишкин,
И.Л. Карагодина. — М.: Стройиздат, 1975. —
214с.
2. Защита от шума в градостроительстве /
Г.Л. Осипов, В.Е. Коробков, А.Д. Климухин и др. /
Под ред. Г.Л. Осипова. — М.: Стройиздат, 1993. —
96с. — (Справ, проектировщика).
3. Ковригин С.Д., Крышов С.П. Архитектур-
но-строительная акустика. — М.: Высшая школа,
1986.— 255 с.
4. Макриненко Л.И. Акустика помещений
общественных зданий. — М.: Стройиздат, 1986. —
176 с.
5. Снижение шума в зданиях и жилых райо-
нах / Под ред. Г.Л. Осипова и Е.Я. Юдина. — М.:
Стройиздат, 1987. — 558 с.
6. СНиП П-12-77. Глава "Защита от шума".—
М.: Стройиздат, 1978. — 49 с.
7. Справочник по защите от шума и вибраций
жилых и общественных зданий / Под ред. В.И. За-
борова. — Киев: Буд1вельник, 1984. — 158 с.
?7°
10е
15 м
Юм
Юм
55
40
45
7J
J/7
54
50
апРеля
ЖениеП,1 w
"““'“""’"Л1,.1К
22’-’™A«r»0,r5ftl
45
90
16
14
41
18
Ю
Условный
ЧДСЫ дна
47 высота
"°тия сол
22 апрЕЛя
п₽ило^ЕНИя
Приложения 431
432 Приложения
45 40 25 30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
__, П Р и л о Ж е н и е П. 2. Графики 1—II для расчета естественного освещения помещений по методу А.М. Данилюка и график III (НИИСФ) для расчета
среднего значения КЕО в помещениях с верхним освещением
Приложения 433
434 Приложения
Таблица Hl.la. Коэффициенты звукопоглощения некоторых материалов и конструкций
Материалы и конструкции
Коэффициент звукопоглощения для частоты, Гц
125 250 500 1000 2000 4000
Обычные материалы и конструкции
1. Кирпичная кладка без расшивки
швов
2. То же, с расшивкой швов
3. Стены оштукатуренные, окрашен-
ные клеевой краской
4. То же, окрашенные масляной
краской
5. Штукатурка по металлической
сетке с воздушной полостью позади
6. Бетон с железнением поверхности
7. Мрамор, гранит и другие камен-
ные породы шлифованные
8. Травертин
9. Метлахская плитка
10. Панель деревянная толщиной
5—10 мм с воздушной прослойкой1
50—150 мм
11. Плиты древесно-стружечные неок-
рашенные толщиной 20 мм с воздуш-
ной прослойкой 50—150 мм
12. Плиты твердые древесно-волок-
нистые толщиной 4 мм, плотностью
1000 кг/м3, с воздушной прослой-
кой 50—150 мм
13. Штукатурка гипсовая сухая
толщиной 10 мм с воздушной про-
слойкой 50—150 мм
14. Переплеты оконные застеклен-
ные
15. Светопрозрачные ограждения из
стеклоблоков
16. Пол паркетный
17. Пол дощатый на лагах
18. Линолеум на твердой основе
19. Ковер шерстяной толщиной 9 мм
по бетону
20. То же, на войлочной подкладке
толщиной 3 мм
21. Портьеры хлопчатобумажные на
подкладке со складками, поверхно-
стная плотность ткани 0,5 кг/м2
0,15
0,03
0,02
0,01
0,04
0,01
0,01
0,02
0,01
0,3
0,1
0,3
0,3
0,3
0,01
0,04
0,1
0,02
0,09
0,11
0,05
0,19 0,29 0,28 0,38 0,46
0,03 0,03 0,04 0,05 0,06
0,02 0,02 0,03 0,04 0,04
0,01 0,01 0,02 0,02 0,02
0,05 0,06 0,08 0,04 0,06
0,01 0,01 0,02 0,02 0,02
0,01 0,01 0,01 0,01 0,02
0,03 0,03 0,03 0,035 0,04
0,01 0,02 0,02 0,02 0,03
0,15 0,06 0,05 0,04 0,04
0,08 0,05 0,05 0,08 0,1
0,16 0,08 0,05
0,04 0,08
22. Портьеры плюшевые со складка- 0,15
ми, поверхностная плотность ткани
0,65 кг/м2
23. Фибролит толщиной 50 мм с воз- 0,2
душной прослойкой 50—100 мм
24. Вентиляционные решетки 0,3
25. Вода в ванне бассейна 0,01
26. Проем сцены, оборудованной 0,2
декорациями
27. Киноэкран 0,3
0,25 0,1
0,08 0,05 0,04
0,2 0,15 0,1 0,06 0,04
0,02 0,02 0,06 0,06 0,06
0,04 0,07 0,06 0,06 0,07
0,1 0,1 0,08 0,08 0,09
0,02 0,03 0,03 0,04 0,04
0,08 0,21 0,26 0,27 0,37
0,14 0,37 0,43 0,27 0,3
0,3 0,45 0,7 0,65 0,5
0,35 0,55 0,7 0,7 0,65
0,45 0,45 0,5 О’,6 0,65
0,42 0,5 0,5 0,5 0,51
0,01 0,013 0,015 0,02 0,025
0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
0,4 0,4
Покрытия полов спортивных залов
28.’’Тарафлекс. Спорт М” 0,02 0,03 0,03 0,08 0,06 0,03
29. Искусственная трава фирмы ’’Поли гр ас” 0,07 0,07 0,075 0,1 0,39 0,52
30. ’’Астротурф” 0,1 0,15 0,3 0,5 0,7 0,5
31. ’’Пуластик” 0,05 0,12 0,2 0,2 0,15 0,1
32. ’’Спортан” пористый 0,05 0,06 0,07 0,1 0,3 0,5
33. ’’Спортан” 0,04 0,05 0,08 0,18 0,2 0,3
Приложения 435
Материалы и конструкции
Продолжение табл. JILla
Коэффициент звукопоглощения для частоты, Гц
125 250 500 1000 2000 4000
34. ’’Риздор”
35. ”Тартан”
0,02 0,03 0,04 0,18 0,25 0,17
0,02 0,03 0,06 0,1 0,18 0,17
Специальные звукопоглощающие материалы и конструкции
36. Плиты гипсовые перфорирован-
ные с пористым заполнителем, раз-
мер 810x810x26 мм:
без воздушной прослойки 0,05
с воздушной прослойкой, мм:
50 0,05
100 0,15
200 0,25
37. Плиты пористые акустические
’’Акмигран”, размер 300x300x20 мм:
без воздушной прослойки 0,05
с воздушной прослойкой, мм:
50 0,15
100 0,25
200 0,35
38. Плиты ’’Сила к пор”:
без воздушной прослойки 0,2
с воздушной прослойкой 100 мм 0,5
39. Минские плиты А-1:
без воздушной прослойки 0,1
с воздушной прослойкой 200 мм 0,4
40 Плиты ’’Москва”:
без воздушной прослойки 0,1
с воздушной прослойкой 100 мм 0,2
41, Плиты ’’Мелодия”:
без воздушной прослойки 0,15
с воздушной прослойкой 100 мм 0,25
42. Фибролит толщиной около 50 мм 0,2
с воздушной прослойкой 50—100 мм
43. Слой пористого звукопоглотите- 0,4
ля* 2 толщиной не менее 100 мм, покры-
тый стеклотканью3 или мешковиной и
деревянными рейками4 шириной
20—25 мм, толщиной 10—12 мм и рас-
стоянием между ними 15—20 мм
44. То же, вместо реек гипсовые 0,4
перфорированные плиты размером
400x400x10 и 500x500x10 мм, с
отверстиями диаметром 10 мм и
шагом 24 мм
0,2 0,45 0,75 0,55 0,35
0,4 0,75 0,55 0,55 0,3
0,6 0,75 0,55 0,5 0,3
0,65 0,65 0,6 0,55 0,3
0,15 0,5 0,65 0,65 0,7
0,55 0,55 0,65 0,65 0,7
0,55 0,55 0,65 0,65 0,7
0,6 0,6 0,65 0,7 0,75
0,5 0,65 0,6 0,6 0,6
0,7 0,6 0,55 0,55 0,6
0,3 0,6 0,7 0,8 0,8
0,65 0,65 0,7 0,75 о;75
0,25 0,8 0,6 0,5 0,35
0,6 0,6 0,5 0,35 0,3
0,25 0,8 0,4 0,2 0,2
0,5 0,6 0,45 0,3 0,3
0,45 0,45 0,5 0,6 0,65
0,7 0,8 0,8 0,75 0,65
0,7 0,75 0,6 0,45 0,3
^Имеется в виду воздушная прослойка позади плит.
2Слой пористого звукопоглотителя: 1) плиты ППМ-80 плотностью 80—100 кг/м3 с диаметром вс
л окна 8 мкм; 2) супертонкое базальтовое волокно плотностью 20 кг/м3 с диаметром волоки
1 мкм; 3) супертонкое стекловолокно плотностью 15 кг/м3 с диаметром волокна 2 мкм.
’Ткани: 1) ТСТ-6; 2) А-1; 3) ЭЗ-100.
^Вместо реек можно применять алюминиевые перфорированные панели размером 500x500 мм Вих
ненского завода металлоконструкций.
436 Приложения
Таблица Ш.16. Звукопоглощение кулис из минеральной плиты ПП-80 (ПП-100) размером
1000x500x40 мм в оболочке из стеклоткани1 ЭЗ-100
Схема расположения кулис в плане
Звукопоглощение, м2, на 1 м2 поверхности для
частоты, Гц
250 500 1000
4000
2000
Ъ = 0,3 м 1,0 1.4 2,0 2.7 2,3 1,9
Ь — 0,5 м 0,8 1.0 1,5 1,9 1,7 1,5
b ~ 0,8 м 0,6 0,6 1,2 1,4 1,4 1,2
b - 1,0 м 0,4 0,5 0,8 L2 1Д 1,1
а =0,25 м 0,9 1,7 2,4 2,6 2,7 2,4
Ъ = 0,25 м а = 0.5 м 0,6 0,8 1,2 1,6 1,6 1,6
b — 0,5 м а — 0,3 м 0,8 1,0
1,6 2,2 2,0 1,9
Ъ = 0,5 м а = 1,0 м 0,4 0,8
1,1 1,3 1,4 1,3
Ь = 0,5 м и = 0,5 м £ - 1,0 м 0,4 0,5
0,8 1,0 1,0 0,9
0,7
1,0 1,5 1,8 1,7 1,7
а = 0,5 м
Ъ — 0,5 м
1
Плиты могут быть помещены в кассеты из перфорированного металла (процент перфорации не ме-
нее 25) или из просечно-вытяжной сетки.
Таблица I1L 1в. Эквивалентная площадь звукопоглощения слушателей и кресел
Слушатели и кресла
..... I I I .. Ш
Слушатель в кресле:
мягком и Полумягком
жестком
Кресло:
мягкое с пористым заполнителем
сиденья и спинки, обитое воздухо-
проницаемой тканью
полумягкое, обитое воздухопрони-
цаемой тканью
полумягкое, обитое искусственной
кожей
жесткое, с фанерной спинкой и си-
деньем
Эквивалентная площадь звукопоглощения,
м2, на частоте, Гц
125 250 500 1000 2000 4000
0,25 0,3 0,4 0,45 0,45 0,4
0,2 0,25 0,3 0,35 0,35 0,35
0,15 0,2 0,2 0,25 0,3 0,3
0,08 0,1 0,15 0,15 0,2 0,2
0,08 0,1 0,12 0,1 0,1 0,08
0,02 0,02 0,03 0,04 0,04 0,05
Приложения 437
Таблица III.2. Значения функции <р(0) = — 1п(1 — а) для расчет? времени реверберации
а 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0,0 0,00 0.01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09
0,1 0,10 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,19 0,20 0,21
0,2 0,22 0,24 0,25 0,26 0,27 0,29 0,30 0,32 0,33 0,34
0,3 0,36 0,37 0,39 0,40 0,42 0,43 0,45 0,46 0,48 0,49
0,4 0,51 0,53 0,54 0,56 0,58 0,60 0,62 0,64 0,65 0,67
0,5 0,69 0,71 0,73 0,76 0,78 0,80 0,82 0,84 0,87 0,89
0,6 0,92 0,94 0,97 0,99 1,02 1,05 1,08 1,11 1,14 1,17
0,7 1,20 1,24 1,27 1,31 1,35 1,39 1,43 1,47 1,51 1,56
0,8 1,61 1,66 1,72 1,77 1,83 1,90 1,97 2,04 2,12 2,21
Пример: для 0 = 0,37 находим из таблицы (р(а) = 0,46.
Таблица Ш.З. Значения коэффициента тп,
м~1, для учета поглощения звука в воздухе
при температуре 20°С
Относительная m при частоте, Гц
влажность воз- -----------,-----------
духа, % 2000 4000
30
40
50
60
70
80
90
0,0029
0,0026
0,0024
0,0022
0,0021
0,0020
0,0020
0,0094
0,0071
0,0061
0,0056
0,0053
0,0051
0,0050
ПРЕДМЕТНО-ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ
Аалто А. 9, 16, 166
аберрация 48
адаптация
- глаза 49, 98
- цветовая 249, 252
акустика 368, 413, 418
- моделирование 418
- - масштабное 419
- - математическое 424
- - электроакустическое 422
Алисов Б.П. 32, 33
альбедо 88, 93
Альберти 7, 9
Аристотель 244
Ахмедов А. 220
аэрация 20, 28
Бабурин К.Е. 91
Бахарев Д.В. 121
Беликова В.К. 206
Беннет Д. 118
блескость
- дискомфортная 68, 97, 98
- отраженная 68
- периферическая 68
- прямая 68
- слепящая 68
Брунов Н.И. 10
Вавилов С.И. 139, 267
ветер 15, 39
ветрозащита 29
Витрувий 7, 9,
влажность воздуха 14, 20, 39
- - абсолютная 15
- - относительная 14
Воейков 11
Воронов В.В. 117, 201
“Гелиоклиматрон“ 240
Гельмгольц Г. 244
Гершун А.А. 169
Гете 254
Гивони Б. 18, 20
Глаголева Т.А. 91
графики Данилюка 70
Гропиус В. 10, 271
гулкость зала 380
Гусев Н.М. 91, 201
Данциг Н.М. 206
Дашкевич Л.Л. 205, 238
дискомфорт 84
дифракция 48, 301
длина волны доминирующая 246
Ефимов А. 278
Жолтовский И.В. 7, 53
закон
- Вебера-Фехнера 60, 61, 293
- проекции телесного угла 69
- светотехнического подобия 70
звук 287, 288, 292, 294, 407, 408
- интенсивность 298
звукоизоляция 350-358
- моделирование 364
- эффективность 366
звуковая вибрация 288
- волна 286, 288, 297, 298, 301
- - фронт 286
- тень 301
- энергия 289, 302, 374
звуковое давление 290
- отражение 375
- поле 288, 297, 373, 385, 405
- - диффузное 301, 377
звукопоглощение 358, 388, 406
звучание музыки 379
Предметно-именной указатель 439
- громкость 381
- пространственность 380
- тембр 381
- - искажение 383
- ясность 380
зрение 46-48, 57, 62
излучение
- инфракрасное 63
- монохроматическое 63
- сложное 63
- спектр 63
- ультрафиолетовое 63
изоветры 25
изогиеты 25
изотермы 25
инсографик 215, 216
инсоляция 10, 15, 27, 81, 94, 205, 206, 207,
210, 212, 215, 242,
- моделирование 238
“Инсолятор-НИИСФ“ 238
иррадиация 56
источники света
- - газоразрядные 135, 136, 263
------ксеноновые 144, 263
----люминисцентные 136- 142
- - металлогалогенные 263
------натриевые 142-144, 263
- - тепловые 131, 262
- шума 297, 301, 304
- - характеристика 304- -311
Калитин Н.Н. 91
Кан Л. 7, 9
Катани Е. 118
климат 14, 15
- горный 33
- световой 87
климатический пояс 32
- арктический 36
- субарктический 35
- субтропический 34
- субэкваториальный 33
- тропический 32
- умеренный 35
- экваториальный 32
климатическое районирование 15, 20
климатология 12, 13
климатозащита
- средства 12
колориметрия 254
комфортность освещения 71
константность цветовое приятия 246
контраст 57, 58
- пороговый 60, 62
- светотени 97, 98
- яркостный 60, 93
констрастная чувствительность 61
Корзин О.А. 238
коэффициент
- естественной освещенности (КЕО) 67-
70, 76, 77, 80-82, 85, 86, 94, 100, 108,
110-112, 129
- звукоотражения 376
- звукопоглощения 302, 358, 359, 361,
386, 387, 419, 420, 421, 428
- контраста 93
- отражения 66, 95
- - спектральный 253
- пропускания 95
- - спектральный 254
- сжимаемости 288
- солнечности 94
- яркости 66
Крюйтгофф 276
курватура 53, 56
Лазарев Д.Н. 234
лампы накаливания 132-135
Ле Корбюзье 7, 11
Лодыгин А.Н. 130, 177
Ломоносов М.В. 130, 242
Максвелл Дж. 242
Манселл А. 254
Микеланджело 10
Милн Г. 18, 20
микроклимат 16
Мис ван дер Роэ 8, 10
метод светомоделирования
- масштабного 200
440 Предметно-именной указатель
- объемного 203
модуль сдвига 288
- упругости (Юнга) 288
насыщенность светом 98
Никольская Н.П. 91
Нувель Ж. 118
Оболенский Н.В. 205
Олгей В. 18, 20
окно 73, 74, 77, 113
оптическая иллюзия 52
- коррекция 53, 56
оптический обман 50
Оствальд В. 254
освещение 56, 57, 68, 71,85, 97, 99, 108, 129,
158, 173
- диффузное 92, 93
- интенсивность 185
- контрастность 97, 98
- приемы 86
- системы 73-74
- цветность 185
освещенность 66, 67, 70, 87, 88, 91, 92, 94,
95, 97, 99, 171
ослепленность 98
острота различения 62
отражение геометрическое 388-392
оценка круга горизонта 41
- микроклимата 42, .43
Павлинов П.Я. 10
Палладио 7
Пенроз 56
Пеньеторн 56
Петров В.В. 130
погода
- типы 15, 26-31
Полянский А.Т. 82
порог слышимости 292
приборы осветительные 129
- световые 144, 146-158
прием Сиджера 81
прозрачность воздуха 93, 95
Рабкин Е.Б. 254, 267
Райт ФЛ. 10, 149
реверберация 370, 374, 375, 385, 387, 398,
403, 404, 408, 409, 412, 413, 428
режим
- радиационно-тепловой 15
- тепловетровой 15
- тепловлажностный 15
Репьев И. 130
роза ветров 41,42
Рэлей 370
Самсонова В.Г. 63
свет 46, 50, 57, 245
- функции 96, 97
светлота 60, 62, 159, 184, 248, 249
световая композиция 184
- солнечная постоянная 87
- среда 46, 64, 84, 85
световое поле 171
световой климат 87
- порог 59
- поток 64, 171
- эквивалент 88
светопроем 73, 77, 81, 91, 94
светотень 189
сила света 64, 65
слух 292
слышимость 378
смешение цветов
- аддитивное 258
- субтрактивное 260
снегоперенос 15
солнечная радиация 14, 25, 36, 43
солнечное излучение 87
солнечные карты 211
солнцезащита 84, 230, 231
солнцезащитные средства 219
- устройства 109, 212, 219, 221
спектры излучений 99
Стасов В.П. 53
Стоун Р. 83
Суфло Ж. 56
Суханов И.С. 92
Сэбин 370, 374
таблица колеров 269
Предметно-именной указатель 441
температура воздуха 14, 16, 38
теплоусвоен ие 17
угловой размер 58
- - пороговый 62
установки
- гел иоосветите л ьные 119
- оптические 119
Устинов А. 266
фонарь 73, 75-78, 82, 108, 113, 233
Харкнесс Е. 8, 10
Худяков К.В. 201
цвет 46, 57, 99, 244, 245, 266, 267
- воспроизведение 258
- количество 251
- параметры 250
- чистота 257
цветность 276
цветовая гамма 250
- тональность 251
- яркость 250
цветовой
- контраст одновременный 251
- - последовательный 252
- тон 257
- фон 246
цветовое приятие 283
цветопередача 99, 136, 253, 262, 264
- индекс 253
Чиколев В.Н. 130
Чиркин Г.Е. 202
Шагинян М. 191
Шапин А.С. 201
Шпаковский А.И. 130
шум 290, 294
- бытовой 311
- воздушный 303
- затухание 300
- импульсный 295
- механический 311
- непостоянный 297
- постоянный 294
- прерывистый 295
- структурный 304
- ударный 304
- уровень 291, 313-318, 346, 402
шумозащита 321-327, 397
- моделирование 364
- эффективность 366
шумозащитные здания 333
- окна 343
Щепетков Н.И. 185, 201
экран (экран-стенка) 327-332
энтазис 53, 56
эстетика освещения 72
Эрисман Ф. 206
эффект
- вуалирующий 61
- Гельмгольца-Кольрауша 248
- Пуркинье 48, 49
эхо 382, 383, 392, 394
- порхающее 383, 396, 401
Юнг Т. 244
Яблочков П.Н. 130
Яремчук Ю.Р. 202
яркость 57, 58, 60, 62, 64-66, 70, 92, 97, 98,
117, 159, 161, 162, 166, 174, 176, 184, 194,
248, 249
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ............................5
Введение. Предмет и место архитектурной
физики в творческом методе архитектора ... 7
Часть I. Архитектурная климатология . . 12
Глава 1. Климат и архитектура .........12
Глава 2. Климатический анализ .........15
Часть II. Архитектурная светология ....46
Глава 3. Светоцветовая среда — основа-
восприятия архитектуры ................46
3.1. Свет, зрение и архитектура....46
3.2. Основные величины, единицы
и законы ..........................63
Глава 4. Архитектурное освещение ......71
4.1. Системы естественного освещения
помещений..........................73
4.2. Световой климат ..............87
4.3. Количественные и качественные
характеристики освещения ..........96
4.4. Нормирование естественного
освещения помещений ...............99
4.5. Расчет естественного освещения
помещений.........................110
4.6. Оптическая теория естественного
светового поля ...................121
4.7. Источники искусственного света и
осветительные приборы.............129
4.8. Нормирование и проектирование
искусственного освещения..........158
4.9. Совмещенное освещение
помещений.........................173
4.10. Нормирование и проектирование
освещения городов ................177
4.11. Моделирование архитектурного
освещения ........................196
Глава 5. Инсоляция и солнцезащита
в архитектуре ........................205
5.1. Основные понятия ............205
5.2. Нормирование и проектирование
инсоляции застройки...............209
5.3. Солнцезащита и светорегулирование
в городах и зданиях ..............219
5.4. Моделирование инсоляции .... 238
5.5. Экономическая эффективность
нормирования инсоляции
и солнцезащиты ..................242
Глава 6. Архитектурное цветоведение . . 244
6.1. Основные понятия ...........244
6.2. Систематизация цветов.
Колориметрическая система МКО ... 254
6.3. Воспроизведение цвета ......258
6.4. Нормирование и проектирование
цвета ......................... 266
Часть III. Архитектурная акустика....286
Глава 7. Звуковая среда в городах
изданиях ............................286
7.1. Основные понятия ...........286
7.2. Звук и слух ................292
7.3. Основные закономерности
распространения звука и шума .... 297
Глава 8. Шумозащита и звукоизоляция
в городах и зданиях .............. 304
8.1. Источники шума и их характери-
стики ...........................304
8.2. Нормирование шума и звукоизо-
ляции ограждений ................313
8.3. Проектирование шумозащиты
и звукоизоляции..................321
8.4. Моделирование шумозащиты
и звукоизоляции..................364
8.5. Технико-экономическая
эффективность мероприятий
по шумозащите и звукоизоляции . . . 366
Глава 9. Акустика залов ........... 368
9.1. Основные акустические
характеристики залов............371
9.2. Оценка акустического качества
залов ..........................378
9.3. Общие принципы акустического
проектирования залов............384
9.4. Залы для речевых программ .... 398
9.5. Залы для музыкальных
программ .......................404
9.6. Залы с совмещением речевых
и музыкальных программ..........411
9.7. Моделирование акустики залов . . 418
9.8. Системы озвучания залов ...425
Приложения .........................430
Предметно-именной указатель ........438
Вышли в свет в издательстве «Архитектура-С»
в 2006-2007 гг.
Арнхейм Р.
Искусство и визуальное восприятие. Стереотипное издание
Благовещенский Ф.А., Букина Е.Ф.
Архитектурные конструкции. Учебник
Благовидова Н.Г.
Часовни в архитектурно-планировочной среде города. Учебное пособие
Безухова Л.Н., Юма1улова Л.А.
Шрифт в работе архитектора. Учебное пособие
Вершинин В.И.
Эволюция промышленной архитектуры
Виньола Дж.
Правило пяти ордеров архитектуры. Учебное пособие
Витрувий
Десять книг об архитектуре
Гельфонд А.Л.
Архитектурное проектирование общественных зданий и сооружений.
Учебное пособие
Гологорский Е.Г., Доценко А.И., Ильин А.С.
Эксплуатация и ремонт оборудования предприятий стройиндустрии. Учебник
Грашин А.А.
Краткий курс стилевой эволюции мебели. Учебное пособие
Дыховичный Ю.А. и др.
Архитектурные конструкции МАЛОэтажн. жил. зданий. Учебное пособие
Дыховичный Ю.А. и др.
Архитектурные конструкции МНОГОэтажных зданий. Учебное пособие
Ермолаев АП. и др.
Основы пластической культуры архитектора-дизайнера. Учебное пособие
Жук П.М.
Оценка качества строительных материалов в соответствии с требованиями
зарубежных стандартов. Учебное пособие
Забелина Е.В.
Поиск новых форм в ландшафтной архитектуре. Учебное пособие
Змеул С.Г., Махаиько Б.А.
Архитектурная типология зданий и сооружений. Учебник
Зуева П.П., Шишкина И.В.
Торговые здания Москвы советского периода 1920-1980. Учебное пособие
Инженерные конструкции. Под редакцией В.В. Ермолова. Учебное пособие
Климухин А. Г.
Начертательная геометрия
Князева В.П.
Экологические аспекты выбора материала в архитектурном проектировании
Коллектив авторов
Технология строительного производства и охрана труда
Короев Ю.И.
Начертательная геометрия. Учебник
Короев Ю.И., Орса Ю.И.
Сборник задач и заданий по начертательной геометрии. Учебное пособие
Косицкий Я.В.
Архитектурно-планировочное развитие городов. Учебное пособие
Косицкий Я.В., Благовидова Н.Г.
Основы теории планировки и застройки городов. Учебное пособие
Кутухтин Е.Г., Коробков В.А.
Конструкции промышленных и сельскохозяйственных зданий и сооружений.
Учебное пособие
Лебедева Н.В.
Фермы, арки, тонкостенные пространственные конструкции. Учебное пособие
Лециус Е.П.
Построение теней и перспективы ряда архитектурных форм. Учебное пособие
Лисициан М.В.
Архитектурное проектирование жилых зданий. Учебное пособие
Митюгов Е.А.
Металлические конструкции гидросооружений. Учебное пособие
Михаловский И.Б.
Теория классических архитектурных форм. Учебное пособие
Мусатов А.А.
Архитектура античной Греции и античного Рима. Учебное пособие
Наназашвили И.Х., Литовченко В.А.
Кадастр и оценка земельной собственности. Учебное пособие
Новикова Н.В.
Архитектура теплиц и оранжерей. Учебное пособие
Новиков В.А.
Архитектурная организация сельской среды. Учебное пособие
Нойферт П., Нефф Л.
Проектирование и строительство. Перевод с нем.
Палладио Андреа.
Четыре книги об архитектуре
Па
in 1
гн Е.М.
Инженерная геология. Учебное пособие
Рунге В.Ф.
История дизайна, науки и техники. Книга первая. Учебное пособие
Рунге В.Ф.
История дизайна, науки и техники. Книга вторая. Учебное пособие
Рунге В.Ф, Манусевич Ю.П.
Эргономика в дизайне среды. Учебное пособие
Согоян Н.Ш.
Иллюстрированный словарь архитектурных терминов и понятий. Учебное пособие
Соколова Т.Н., Рудская Л.А., Соколов А.Л.
Архитектурные обмеры. Учебное пособие
Сосновский В.А., Русакова Н.С.
Прикладные методы градостроительных исследований. Учебное пособие
Стецкий С.В.
Англо-русский словарь но строительству и архитектуре
Ткачев В.Н.
Архитектурный дизайн. Учебное пособие
Туполев М.С. и др.
Конструкции гражданских зданий. Учебное пособие
Хан-Магомедов С.О.
Александр Веснин и конструктивизм
Хан-Магомедов С.О.
Дом-мастерская архитектора Константина Мельникова
Хан-Магомедов С.О.
Константин Мельников
Хан-Магомедов С.О.
Моисей Гинзбург (серия «Творцы авангарда»)
Хан-Магомедов С.О.
Николай Ладовский (серия «Творцы авангарда»)
Хан-Магомедов С.О.
Николай Милютин (серия «Творцы авангарда»)
Хан-Магомедов С.О.
Илья Голосов (серия «Творцы авангарда»)
Хихлуха Л.В., Багиров Р.Д., Моисеева С.Б., Согомонян Н.М.
Архитектура российского села. Учебное пособие
Шерешевский И.А.
Конструирование гражданских зданий. Учебное пособие
Шерешевский И.А. Жилые здания. Учебное пособие
Шерешевский И.А.
Конструирование промышленных зданий и сооружений. Учебное пособие
Шимко В.Т.
Архитектурно-дизайнерское проектирование городской среды. Учебник
Шубенков М.В.
Структурные закономерности архитектурного формообразования.
Учебное пособие
Щепетков Н.И.
Световой дизайн города. Учебное пособие
Учебное издание
Л»
hi:
:евич Владимир Константинович
Макриненко Леонид Иосифович
Мигалина Инесса Валентиновна
Оболенский Николай Владимирович
Осипов Александр Георгиевич
Щепетков Николай Иванович
АРХИТЕКТУРНАЯ ФИЗИКА
Подписано в печать 05Л 1.2007. Формат 70x100 1/16.
Бумага офсетная. Гарнитура Dutch. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 36,12. Уч.-изд. л. 40,54. Изд. № А-05. Заказ Т-1581.
ООО Издательство «Архитектура-С»
107031, Москва, ул. Рождественка, 11
Отдел реализации (495) 628-51-64
E-mail: archit-s@yandex.ru
www.architecture-s.ru
Отпечатано в полном соответствии с качеством
предоставленного электронного оригинал-макета
в типографии ОАО ПИК «Идел-Пресс».
420066, г. Казань, ул. Декабристов, 2.