2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.................................................... 5
1. ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДОЛОГИИ РАСЧЕТА И НОРМИРОВАНИЯ СВЕТОВОЙ СРЕДЫ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ..................................... 10
1.1. Расчет и нормирование инсоляции....................... 10
1.2. Расчет и нормирование естественного освещения......... 29
1.3. Современное состояние расчета инсоляции и естественного
освещения.............................................. 38
Выводы................................................. 51
2. ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЖИМА ИНСОЛЯЦИИ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ............................................. 53
2.1. Колебательная природа инсоляции....................... 53
2.2. Формирование годового режима инсоляции городской застройки
и помещений............................................ 55
2.3. Методика расчета инсоляции............................ 56
2.4. Нормирование инсоляции................................ 66
Выводы................................................. 76
3. СПЕКТРАЛЬНО-КОЛОРИМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ БЕЗОБЛАЧНОЙ АТМОСФЕРЫ КАК ИСТОЧНИК ЕСТЕСТВЕННОГО ОБЛУЧЕНИЯ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ..................................... 78
3.1. Многопараметрическая анизотропная модель небосвода 78
3.2. Оценка точности анизотропной модели небосвода......... 90
3.3. Визуализация спектральной модели безоблачного неба и Солнца. 104 Выводы............................................ 114
4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННОГО РЕЖИМА ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ................................ 117
4.1. Закономерности поступления эффективной солнечной радиации в помещения.......................................... 117
4.2. Радиационный режим открытых пространств в годовых циклах. 134
4.3. Аналитическая модель застройки....................... 136
3
4.4. Экспериментальная проверка радиационной модели в натурных условиях...................................................... 140
4.5.Формирование радиационного режима территорий................. 149
4.6. Экранирующая способность зданий...................... 164
4.7. Режим облучения территорий городской застройки.............. 170
Выводы........................................................ 194
5. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОТРАЖЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СВЕТОВОГО ПОЛЯ В РЕФЛЕКСИВНЫХ ПРОСТРАНСТВАХ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ................................. 196
5.1. Математическое моделирование многократных отражений света.. 196
5.2. Модель плоского поля отраженной составляющей КЕО............ 201
5.3. Модель объемного поля отраженной составляющей КЕО 207
5.4. Оценка достоверности моделирования световых полей на основе
синтеза изображений........................................... 213
Выводы........................................................ 226
6. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРЯМОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ОБЛУЧЕННОСТИ ОТ ОБЛАЧНОГО НЕБА................................. 228
6.1. Математическая модель относительной яркости облачного неба. 228
6.2. КЕО параллактического треугольника конхоидальной яркости. 230
6.3. Моделирование прямой составляющей КЕО в уличной среде.... 232
6.4. Моделирование прямой составляющей КЕО в дворовом пространстве....................................................... 234
6.5. Яркость городской среды..................................... 238
6.6. Моделирование прямой составляющей КЕО в прямоугольном
помещении от неба конхоидальной яркости....................... 249
Выводы........................................................ 253
7. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕГО СВЕТОВОГО ПОЛЯ И ЕГО ИНВАРИАНТОВ В ПОМЕЩЕНИЯХ................................................ 255
7.1. Затеняющее действие застройки на освещенность помещений. 255
7.2. Рефлекторное действие застройки на освещенность помещений... 263
42
может быть наиболее точно рассчитана программой Radiance. Однако в ПО Radiance до сих пор не реализована спектральная модель неба.
В 2000 г. автор Radiance Greg Larson Ward [313, 314] выразил надежду, что независимые программисты наконец реализуют одну из доступных спектральных моделей неба, хотя по его мнению это сопряжено со значительными трудностями. На данный момент существует около десяти таких моделей. Одна из наиболее перспективных была разработана в 1999 г. в университете штата Юта, авторским коллективом в составе: A. J. Preetham, Peter Shirley, Brian Smits [296]. Однако эти модели пока не прошли надежную научную апробацию и не признаны достоверным средством расчета световых полей в атмосфере.
Анализ литературы показал, что на рынке программной продукции в настоящее время предлагается множество программ архитектурно-дизайнерского проектирования и анимационного синтеза изображений. Все они предусматривают возможность изображения интерьеров и городских пейзажей (экстерьеров) в различных условиях естественного диффузного и солнечного освещения сцен. Большинство таких программ вполне обеспечивает художественные качества изображений и не претендует на их физическую достоверность. Для проверки пригодности программ для нормативных расчетов ЕО были отобраны специализированные программы светотехнического и архитектурного проектирования (табл. 1.1), в презентациях которых указывается возможность расчета ЕО. Результаты тестирования представлены в п.7.3. Ниже дается только анализ основных технических возможностей данных программ.
AGÎ32. Коммерческая программа, является усовершенствованной Windows-версией известной DOS-программы AGI. Для расчета результирующей освещенности используется потоковый метод (в терминах КГ - "radiosity"), предложенный в светотехнике Дурньоном в 1928 г. и реализованный им на ЭВМ в 1957 г. Для визуализации зеркального отражения применяется метод трассировки лучей.
43
Таблица 1.1
Программы архитектурного и светотехнического проектирования,
соде ржащие расчеты EO
№ п/п Наименование, номер версии, год выпуска Производитель, Сайт
1. AGi32 1.84,2005 Lighting Analysts. Inc. CIlIA.www.agi32.com
2. Autodesk VIZ, 2005 Autodesk, Inc. США, www.autodesk.com
3. DIALux 4.1.0.0, 2005 DIAL GmbH. ФРГ.www.dialux.com
4. Inspirer Integra. Inc. Япония.www.integra/m
5. LightScape 3.2 Autodesk, Inc. США, www.autodesk.com
6. Lumen Designer1.2.17,2005 США, Lighting Technologies, Inc., www.lighting-technologies.com
7. Lumen Micro 2000.2.0,2001 США, Lighting Technologies, Inc. www.lighting-technologies.com
8. Radiance 3.7.2,2005 Lawrence Berkeley National Laboratory, США radsite.lbl.gov
9. Relux 2005-2,2005 Relux Informatik AG, Швейцария, www.relux.com
10. SuperLite 2,1993 Regents of the University of California, США btech.lbl.gov/tools/
Возможность моделирования объектов внешней среды (ОВС) курсорной наколкой по сканированному растровому изображению генплана не предусмотрена. Векторное изображение генплана и расчетная модель могут быть загружены из файлов в форматах DXF и DWG.
Расчетные помещения представляются в виде объекта с широким выбором конфигурации (прямоугольник, полигон, эллипс и т.д. с плоским, шатровым или сводчатым потолком). Для расчета поля КЕО в помещении требуется задать тип окна «Transition» (проем без заполнения, обычное или рассеивающее стекло и т.д.). Возможно задание ’’виртуальных" окон, не влияющих на коэффициент отражения фасадов зданий, назначенный с учетом их проемности.
- Київ+380960830922