Расчет инсоляции

---

Altec Insolations предоставляет возможность производить расчеты объектов с учетом географического положения, траектории движения солнца в определенный момент времени в зависимости от азимута и высоты стояния солнца, объемного решения проектируемых зданий, существующей и проектируемой окружающей застройки, её архитектурных особенностей, моделировать облучение поверхностей солнечным светом. Программа позволяет определить в какое время и на протяжении какого времени поступает (или не поступает) поток солнечных лучей.

Решение задачи инсоляционного анализа.

Программа работает по следующему алгоритму:

Задаются исходные данные. Местоположение участка застройки, автоматически определяются широта и долгота, часовой пояс. Устанавливается расчетная дата в соответствии с ГОСТ Р 57795-2017. С опорой на этот же нормативный документ вводятся показатели определяющие требуемую продолжительность инсолирования окон и площадок для указанной географической широты.

Для анализа выбираются необходимые пользователю расчётные единицы из дерева выбора элементов, ими являются: здание, этаж, квартира, помещение или окно.

Анализ начинается с поиска системой расчетной точки инсоляции для каждого окна. Ее положение зависит от конструкции проема и определяется программой автоматически. Алгоритм поиска трех опорных точек основан на ГОСТ Р 57795-2017. На плане помещения, определяют горизонтальные теневые и световые углы светового проема с учетом вертикальных экранирующих его элементов (выступов на фасаде, вертикальных ограждений лоджий, вертикальных ограждений балконов), но без учета противолежащих объектов и рельефа; фиксируют расчетную точку на пересечении лучей, определяющих горизонтальные теневые углы светового проема помещения. На разрезе помещения определяют вертикальные теневой и световой углы светового проема.

Моделируется кривая движения солнечного диска, заданная параметрами пользовательского ввода (местоположение, дата). В основе принципа воспроизведения лежит полуаналитическая планетарная теория VSOP - математическая модель, описывающая долгосрочные изменения орбит планет. Траектория градуируется на равные участки времени. Этот параметр может быть изменен для увеличения точности вычислений.

В границах теневых углов светового проема программа анализирует загораживаются ли лучи для расчетной точки экранирующими элементами с учетом противостоящих объектов и рельефа. В ходе анализа создаются инсолируемые и затененные сегменты. Таким образом определяется время начала и окончания инсоляции.

Анализируются все выбранные расчетные единицы, с учётом количества комнат, их назначения - квартирографии. Происходит дифференциация квартир на прошедшие инсоляцию и не инсолируемые. Если квартира 1–3 - комнатная, и как минимум в одной комнате выполняется инсоляция, то инсоляция квартиры выполняется. Если в квартире 4 и более комнат, и инсоляция минимум двух из них выполняется, то инсоляция квартиры выполняется. Если инсоляция квартиры, в которой более 1 комнаты, не выполняется, и расчет производится для северной или центральной зоны (расчетная широта >= 48°): Если в квартира 2–3 -комнатная, и инсоляция минимум двух из них снижена не более чем на 0,5 ч, то инсоляция квартиры выполняется. Если в квартире 4 и более комнат, и инсоляция минимум трех комнат из них снижена не более чем на 0,5 ч, то инсоляция квартиры выполняется. Во всех остальных случаях инсоляция квартиры не выполняется.

Расчетной моделью является экспортированный файл Revit в формате glb. На базе этой программы создается модель, главными требованиями к которой являются: наличие стен, перекрытий, световых проемов и квартирография. Также для верности расчета важна правильная ориентация на север информационной модели. Окружающая застройка может представлять собой упрощенные модели зданий - объёмы с истинными габаритами, рассматриваемые как градостроительные затеняющие объекты и шумозащитные препятствия.

Методы поиска горизонтальных и вертикальных световых и теневых углов.

В ПК Altec Insolations реализованы методы поиска горизонтальных и вертикальных световых и теневых углов для различных объемно-пространственных решений. Такой подход позволяет сформулировать требования к базисным функциям программы, обеспечивающим верность расчётов. Выполнение этих требований позволяет получить точные результаты, с минимальной погрешностью.

В нижеприведенной таблице описаны разные типы светопроёмов и их затенений. Описывается алгоритм, по которому происходит расчёт в сервисе. Прилагается графическое отображение поиска расчётной точки, реализованного в AltecInsolations. Представлены планы и разрезы из модели Revit, которая впоследствии экспортировалась для подсчёта инсоляции.

На чертежах используются следующие обозначения:

α - горизонтальный световой угол светопроёма (план);

β - вертикальный световой угол светопроёма, построенный через расчетную точку в плане (разрез);

γ - вертикальный световой угол светопроёма, построенный через произвольную точку в плане (разрез);

L1 - длина козырька над расчётной точкой в разрезе;

L2 - длина козырька над произвольной точкой в разрезе.

В графе примечание отмечается соответствие подхода требованиям ГОСТ Р 57795-2017 "Здания и сооружения. Методы расчета продолжительности инсоляции". А также описаны распространённые случаи, не описанные в упомянутом нормативном документе, приводится их обоснование.

Оконный проём
Алгоритм AltecInsolations:	Графическое отображение::
От внутренней границы светопроема в плане пускаем лучи по диагонали к противолежащим границам наружного края светопроема. Пересечение этих лучей - координата расчётной точки по горизонтали. От нижнего края переплета в разрезе ведём луч к верхнему краю. Проецируем определенную в плане горизонтальную точку на луч в разрезе, получаем положение расчетной точки инсоляции. Определяем продолжительность инсоляции.
Фрагмент плана	Фрагмент разреза 1- 1
Примечание
Метод определения расчётной точки соответствует ГОСТ Р 57795-2017 "Здания и сооружения. Методы расчета продолжительности инсоляции".

Несколько оконных проёмов
Алгоритм AltecInsolations:	Графическое отображение::
От внутренней границы светопроема в плане пускаем лучи по диагонали к противолежащим границам наружного края светопроема. Пересечение этих лучей - координата расчётной точки по горизонтали. От нижнего края переплета в разрезе ведём луч к верхнему краю. Проецируем определенную в плане горизонтальную точку на луч в разрезе, получаем положение расчетной точки инсоляции. Так же для второго окна. Определяем продолжительность инсоляции, объединяя временные промежутки для каждого из светопроемов.
Фрагмент плана	Фрагмент разреза 1- 1
Примечание
Метод определения расчётной точки соответствует ГОСТ Р 57795-2017 "Здания и сооружения. Методы расчета продолжительности инсоляции".

С затенением от козырька (балкона)
Алгоритм AltecInsolations:	Графическое отображение::
От внутренней границы светопроема в плане пускаем лучи по диагонали к противолежащим границам наружного края светопроема. Пересечение этих лучей - координата расчётной точки по горизонтали. От нижнего края переплета в разрезе ведём луч нижней границе козырька. Проецируем определенную в плане горизонтальную точку на луч в разрезе, получаем положение расчетной точки инсоляции. Определяем продолжительность инсоляции.
Фрагмент плана	Фрагмент разреза 1- 1
Примечание
Метод определения расчётной точки соответствует ГОСТ Р 57795-2017 "Здания и сооружения. Методы расчета продолжительности инсоляции".

С лоджией
Алгоритм AltecInsolations:	Графическое отображение::
От внутренней границы светопроема в плане пускаем лучи по диагонали к противолежащим границам наружных стен лоджии. Пересечение этих лучей - координата расчётной точки по горизонтали. От нижнего края переплета в разрезе ведём луч к нижней границе козырька лоджии. Проецируем определенную в плане горизонтальную точку на луч в разрезе, получаем положение расчетной точки инсоляции. Определяем продолжительность инсоляции.
Фрагмент плана	Фрагмент разреза 1- 1
Примечание
Метод определения расчётной точки соответствует ГОСТ Р 57795-2017 "Здания и сооружения. Методы расчета продолжительности инсоляции".

Частично остекленная лоджия (балкон), с горизонтальным барьером
Алгоритм AltecInsolations:	Графическое отображение::
От внутренней границы светопроема в плане на уровне конца барьера, пускаем лучи по диагонали к противолежащим границам наружных стен лоджии. Затем проецируем лучи на нижнюю границу светопроема. Пересечение этих лучей - координата расчётной точки по горизонтали. От нижнего края переплета в разрезе ведём луч к нижней границе козырька лоджии. Проецируем определенную в плане горизонтальную точку на луч в разрезе, получаем положение расчетной точки инсоляции. Из расчетной точки пускаем луч - касательную к внутренней границе барьера, чтобы исключить загороженный им сектор инсолирования. Определяем продолжительность инсоляции.
Фрагмент плана	Фрагмент разреза 1- 1
Примечание
Данный метод не описан в ГОСТ Р 57795-2017 "Здания и сооружения. Методы расчета продолжительности инсоляции”. Принцип основан на алгоритме поиска расчётной точки для лоджии, но поскольку происходит затенение барьером, мы должны учесть образующийся сектор затенения и исключить это время из общей продолжительности инсолирования светопроёма.

С затеняющим выступом
Алгоритм AltecInsolations:	Графическое отображение::
От внутренней границы светопроема в плане пускаем луч по диагонали к противолежащей границе наружного края светопроема и к прилежащему выступу соответственно. Пересечение этих лучей - координата расчётной точки по горизонтали. От нижнего края переплета в разрезе ведём луч к верхнему краю. Проецируем определенную в плане горизонтальную точку на луч в разрезе, получаем положение расчетной точки инсоляции. Определяем продолжительность инсоляции.
Фрагмент плана	Фрагмент разреза 1- 1
Примечание
Метод определения расчётной точки соответствует ГОСТ Р 57795-2017 "Здания и сооружения. Методы расчета продолжительности инсоляции”.

С затеняющими выступами
Алгоритм AltecInsolations:	Графическое отображение::
От внутренней границы светопроема в плане пускаем лучи по диагонали к противолежащим затеняющим выступам. Пересечение этих лучей - координата расчётной точки по горизонтали. От нижнего края переплета в разрезе ведём луч к верхнему краю. Проецируем определенную в плане горизонтальную точку на луч в разрезе, получаем положение расчетной точки инсоляции. Определяем продолжительность инсоляции.
Фрагмент плана	Фрагмент разреза 1- 1
Примечание
Данный метод не описан в ГОСТ Р 57795-2017 "Здания и сооружения. Методы расчета продолжительности инсоляции”. Основываясь на принципе поиска точки для оконного проёма с одним затеняющим выступом, был определён способ поиска расчётной точки для светопроёма с двумя прилегающими выступами, изложенный выше.

С необычной формой козырька
Алгоритм AltecInsolations:	Графическое отображение::
От внутренней границы светопроема в плане пускаем лучи по диагонали к противолежащим границам наружного края светопроема. Пересечение этих лучей - координата расчётной точки по горизонтали. От нижнего края переплета в разрезе ведём луч нижней границе козырька. Проецируем определенную в плане горизонтальную точку на луч в разрезе, получаем положение расчетной точки инсоляции. Определяем продолжительность инсоляции. Программа учитывает изменения конфигурации козырька и исключает лучи, прегражденные конструкцией.
Фрагмент плана	Фрагмент разреза 1- 1
Примечание
Данный метод не описан в ГОСТ Р 57795-2017 "Здания и сооружения. Методы расчета продолжительности инсоляции”. Недочёт ручного расчёта в том, что разрез осуществляется через плоскость, заданную расчётной точкой в плане. Но, поскольку форма козырька изменяется, то длина затеняющего элемента является переменной. Сервис учитывает изменения формы, пуская лучи с заданной периодичностью по касательной к затеняющему элементу. Это позволяет точно проанализировать влияние козырька на инсолирование светопроёма.