Estimation of pedestrian comfort
Комфортность воздушной среды характеризуется объективными расчётными параметрами и напрямую влияет на эффективность использования открытых пространств. Наибольшее значение комфортности традиционно связывается с территории жилых, рекреационных и курортных комплексов, где налицо прямая связь между комфортностью и экономической эффективностью эксплуатации объектов недвижимости. Однако, не следует недооценивать значение комфортности и для офисных комплексов, и для торгово-рекреационных комплексов, в особенности имеющих открытую компоновку типа аутлетов.
Развитие технологий численного моделирования ветровых потоков (CFD-моделирование, от англ. Computational Fluid Dynamics, CFD – вычислительная гидрогазодинамика) сделало возможным применение современных аэродинамических расчётов комфортности в широком спектре архитектурно-строительных проектов.
При обтекании ветровым потоком рельефа местности и объектов застройки, его скорость и направление изменяются. При каждом направлении ветра образуются свои области, где ветер замедляется или, наоборот, ускоряется. Однако, ветер непостоянен и характеризуется неравномерной по сторонам света повторяемостью своих направлений и скоростей, которые для каждой местности известны из результатов многолетних метеонаблюдений. Совмещение результатов расчёта ветровых потоков на все возможные направления ветра (с учётом повторяемости этих направлений) чётко демонстрирует различия ветрового режима между разными участками территории, что обуславливает различие степени комфортности воздушной среды.
Комфортность – это параметр воздушной среды, эффективно управляемый посредством архитектурно-планировочных мероприятий и благоустройства. Своевременная оценка комфортности на этапе концепции или проектирования позволяет оптимизировать генеральный план и предусмотреть необходимые мероприятия по повышению комфортности, чтобы обеспечить эффективное использование открытых пространств.
Пешеходная комфортность
Пешеходная (ветровая) комфортность характеризуется подвижностью воздуха, а именно суммарной продолжительностью периодов, когда скорость ветра в порывах у земли превышает характерные пороговые значения. Чаще всего рассматривается годовой период, но на территориях с сезонным характером использования, таких как курортные комплексы, могут рассматриваться иные временные периоды. Чем выше скорость ветра, тем меньше допускается его продолжительность.
Необходимость оценки комфортности пешеходных зон при разработке архитектурно-планировочных решений городских кварталов, а также при планировании возведения зданий внутри существующих городских кварталов, установлена в преамбуле к разделу 11 СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». При этом критерии комфортности в указанном документе не регламентированы.
В Spectrum R&D в большинстве случаев для оценки пешеходной комфортности рекомендуется применять критерий комфортности, принятый на региональном уровне в МДС 20-1.2006 «Временные рекомендации по назначению нагрузок и воздействий, действующих на многофункциональные высотные здания и комплексы в Москве». Критерий определён по критическим скоростям ветра и предельной продолжительности их появления в виде трёх уровней комфортности, которые должны совместно выполняться.
Уровень комфортности I II III
Скорость, м/с, не более 6 12 20
Продолжительность, час/год, не более 1000 50 5
На практике также применяются критерии, принятые в Евросоюзе и в США, которые отличаются ранжированием классов комфортности и учётом режима эксплуатации территории по виду деятельности: парковки, быстрая ходьба, прогулочная ходьба, стояние, сидение. В отдельных случаях важна количественная оценка возможной силы ветра, которая выполняется по универсальной шкале Бофорта, принятой Всемирной метеорологической организацией для приближенной оценки скорости ветра по его воздействию на наземные предметы или по волнению в открытом море.
Основным результатом аэродинамических расчётов пешеходной комфортности являются карты дискомфортных зон (по каждому уровню комфортности) в виде изополей суммарной продолжительности ветра со скоростями, превосходящими установленные критериями. При необходимости проводится моделирование ветрозащитных мероприятий.
Экологическая комфортность
Экологическая комфортность занимает промежуточное положение между архитектурно-строительной и экологической аэродинамикой. Фактически, это углублённая оценка пешеходной комфортности с учётом расширенного количества параметров воздушной среды, а именно, с учётом концентрации загрязняющих веществ.
В рамках экологической комфортности рассматриваются сосредоточенные или территориально распределённые эмиссии различных загрязняющих веществ, актуальных на исследуемой территории, например, автомобильные эмиссии, распределённые вдоль автодорог.
Поскольку ветровой режим на каждом участке территории отличается, что демонстрирует анализ пешеходной комфортности, концентрация загрязняющих веществ также будет неодинаковой. Учёт этого обстоятельства важен для обеспечения эффективного использования территорий при размещении на генплане площадок пребывания людей на открытом воздухе, таких как детские и спортивные площадки, рекреационные островки, остановки общественного транспорта.
Экологическая комфортность, как и пешеходная (ветровая) комфортность, может быть улучшена с помощью архитектурно-планировочных мероприятий и благоустройства (сооружение ветрозащитных и экологических экранов, рекламных конструкций и архитектурных форм, высадка зелёных насаждений с ветрозащитными и экологическими функциями). Ввиду сложного характера аэродинамики окружающей среды, характер ветрового режима сложно прогнозировать без моделирования. Например, высадка зелёных насаждений может как повысить, так и понизить эффективность рассеяния загрязнений на конкретном защищаемом участке. Поэтому целенаправленное повышение комфортности наиболее эффективно на основе аэродинамического моделирования.
Основным результатом аэродинамических расчётов экологической комфортности являются изополя концентрации загрязняющих веществ и моделирование инженерно-экологических мероприятий.
