Природно-климатические особенности Узбекистана и их влияние на архитектуру общественных зданий

Естественно-природные и климатические условия отдельных строительных регионов являются важнейшими факторами в формировании архитектуры зданий и сооружений. Под термином «естественно-природные и климатические условия» подразумевается, прежде всего, природный ландшафт, инсоляция, солнечная радиация, температура, влажность воздуха и ветровой режим. По сходности этих факторов вся территория бывшего СССР делится на четыре строительно-климатические зоны, каждая из которых имеет свои, сугубо присущие ей особенности и условия строительства (рис. 3.1). В этой системе зонирования Узбекистан находится в IV строительно-климатической зоне, для которого характерны следующие особенности (рис. 3.2).
Располагаясь в центральной части Средней Азии Узбекистан занимает территорию площадью 447,4 тыс. км2. Его географическое положение (между 45°36' с.ш. и 37°11' с.ш.) соответствует положению таких средиземноморских государств, как Испания, Италия, Греция и Югославия с субтропическим климатом, но в то же время в отличие от них его климатические условия характеризуются признаками резко-континентального климата — жаркое сухое лето и сравнительно суровая зима. Это объясняется, прежде всего, его значительным удалением от теплых морей и океанов с одной стороны, а с другой - открытостью к вторжению потоков холодных масс воздуха с севера.

Для составляющих климата Узбекистана — солнечной радиации, температурно-влажностного и ветровою режимов — характерны следующие особенности: среднегодовое число солнечного сияния здесь колеблется от 2700-2900 на севере до 2800—3130 часов на юге. В июне высота солнечного стояния над уровнем горизонта в Ташкенте составляет 72°, Термезе — 76°, благодаря которому продолжительность дня здесь длится 15 часов в летнее время и не менее 9 часов в зимнее.
Летом среднемесячная температура на равнинах и в предгорьях составляет 25—39°, абсолютные показатели в отдельные месяцы достигают 40—42°. Наиболее прохладными периодами являются весна и осень. Ho и в эти периоды солнечные лучи приносят на землю много энергии и тепла, способные вызвать перегревы воздуха в помещениях, особенно закрытых и плохо проветриваемых. Следует, однако, отметить, что, несмотря на обилие тепла, все же в зимние месяцы здесь температура может опускаться до минус 25° и ниже, и тогда имеют место случаи вынужденных прекращений занятий в школах на этот период.

Своеобразен также и ветровой режим Узбекистана. На большей части его территории господствуют ветры северного и северо-западного направлений, однако скорость этих ветров незначительна (в пределах 2—5 м/сек,). В отдельные периоды года, особенно весной, на большей части горных, предгорных районов и плато Устюрт (прибрежье Аральского моря) ветры достигают скорости 30—40 м/сек. Обычно это кратковременные ветры, продолжающиеся в течение 2—3 дней. Среди них особенно выделяются ветры юга Узбекистана: бекабадского направления, «Коканды» и «Афганец». Последние представляют собой бури, поднимающие огромные массы песка и пыли, перемещая их на большие расстояния. В формировании климата Узбекистана огромная роль выпадает на долю его природного ландшафта. Всю его территорию можно разделить на две части, из которых три четверти занимают равнины, а одна четвертая часть состоит из гор. К самой низкой части республики относятся равнины, расположенные в низовьях Амударьи и по берегам Аральского моря с вертикальными отметками всего 50-100 м над уровнем моря. Западную и северо-западную часть республики занимают равнины, входящие как составная часть в Tyранскую низменность. Самая обширная территория равнин, расположенная в северо-восточной части республики (в основном это Бухарская область), занята пустынями Кызылкум. Песками также занята и часть приаральских равнин. К югу от Кызылкумов песчаный ландшафт постепенно переходит в степной, который состоит из леса и мягких глинистых пород. Почти такую же почвенную структуру имеют обширные территории Каршинской, Нишанской и Джамской степей.
Горная система республики складывается в основном из западных и южных отрогов Тянь-Шаньских и Алайских гор. Встретив на своем пути естественную преграду, северные холодные массы воздуха поднимаются вверх по их склонам, превращаются в пар и выпадают здесь в виде дождя и снега. Понижаясь в северном направлении, горы постепенно переходят в равнинные просторы, заполненные пустынями, степями и оазисами. В силу благоприятных почвенно-климатических условий, предгорья и горные равнины имеют довольно плотные очаги расселения.
Влияние всех этих факторов на формирование архитектуры зданий чрезвычайно велико. Об этом свидетельствуют некоторые обобщения многолетнего опыта строительства современных общественных зданий в условиях Узбекистана.

Существенным фактором, оказывающим влияние на проектное решение общественных зданий, является яркость небосвода, которая представляет собой характерную особенность жарких регионов, в т.ч. и Узбекистана. Эта яркость здесь настолько велика, что даже в помещениях с глубокой планировочной структурой в дальних от окна точках сохраняется нормальный уровень естественной освещенности. Это свойство светового климата республики проектировщиками используется для сокращения длины зданий. Так, например, при использовании в школе квадратных классов с параметрами 7,4x7,2 м длина учебных корпусов сокращается примерно на 20% по сравнению со школами, в которых используются классы прямоугольной формы с параметрами сторон 6,0x9,0 м (рис. 3.3).
Высокая яркость небосвода позволяет также сократить площадь оконных проемов примерно на 12% без риска снижения уровня комфортной освещенности в рабочих помещениях по сравнению с оконными проемами школ средней полосы России.
Одной из главных проблем в проектно-строительной практике общественных зданий является борьба с перегревом помещений. Приемов и мер борьбы в этом плане насчитывается множество. Важное место среди них занимает вопрос ориентации зданий по сторонам света. По мнению специалистов в области светотехники и строительной физики наиболее оптимальной и наиболее комфортной являются южная, юго-восточная и юго-западная ориентации. Это объясняется тем, что в означенных границах ориентаций положение солнцестояния по отношению к наружным ограждающим конструкциям зданий составляет 72° и оказывает наименьшее тепловое воздействие на них (рис. 3.4).

Следующей мерой борьбы с перегревом является использование средств защиты от прямых попаданий солнечных лучей вглубь помещений. Таковыми являются системы солнцезащитных устройств. Отечественный и зарубежный опыт строительства общественных зданий свидетельствует о чрезвычайном множестве систем и типов солнцезащитных устройств. При детальном изучении можно найти у них общие черты, на основе которых представляется возможным разделить их на три основные типы: вертикальные, горизонтальные и коробчатые (универсальные) (рис. 3.5). Первый тип солнцезащитного устройства используется в зданиях с окнами, обращенными на южную, юго-западную и юго-восточную стороны горизонта; второй тип используется в зданиях, ориентированных на западную и восточную стороны горизонта, в целях противодействия восходящим и заходящим солнечным лучам; третий тип предназначается для любых ориентаций зданий, т.к. его устройство позволяет отражать солнечные лучи, поступающие с любых направлений.
Солнцезащитные системы подразделяются также на стационарные и трансформирующиеся типы. Последний тип имеет наибольшую притягательность для применения в строительстве, поскольку их конструкция позволяет при необходимости пропускать в помещения солнечные лучи в целях очищения воздуха от болезнетворных бактерий в любое время, когда в этом появится необходимость. Солнцезащитные устройства в странах с жарким климатом, в т.ч. в Узбекистане, являются неотъемлемой частью жилых и общественных зданий и встречаются во множестве вариантах форм и конструктивных решений. Основным материалом их изготовления являются: древесина, металл, алюминий, пластмасса, железобетон и др. Однако наряду с этими традиционными типами солнцезащитных систем строительной практикой отработаны формы борьбы с перегревом естественными планировочными средствами самих зданий; устройством глубоких проемов, балконов, лоджий, открытых галерей, рекреаций и пр. В целом солнцезащитные устройства в районах с жарким климатом являются активными в формировании образа южной архитектуры. Подтверждением сказанному являются приведенные примеры (рис. 3.6).

Мировая практика строительства зданий в жарких климатических районах выработала наиболее эффективный способ борьбы с перегревом помещений на основе системы сквозного проветривания. Главным принципом этой системы является одностороннее размещение помещений относительно коммуникаций (коридоров или рекреаций) (рис. 3.7). При таком планировочном решение создаются условия для беспрепятственной циркуляции воздуха и заметного снижения температуры и влажности в помещениях. Этот опыт в настоящее время находит широкое применение в проектных решениях общественных зданий и особенно в учебно-воспитательных учреждениях Узбекистана благодаря тому, что способствует значительной экономии материальных затрат за счет снижения расходов на устройство искусственных средств регулирования микроклимата.

Природно-климатическими условиями Узбекистана была также вызвана необходимость ввести в проектно-строительную практику зданий с блочными и павильонными планировочными структурами. Такая необходимость была обусловлена, прежде всего, высокой степенью вариабельности и гибкости их композиционных решений, которая позволяет без особых затруднений адаптироваться к сложным условиям горного рельефа или районов с повышенной пылеветровой активностью (рис. 3.8). Из вышеизложенного можно сделать вывод о роли природных условий в формировании своеобразных архитектурно-планировочных и образных характеристик общественных зданий, строящихся в регионах с жарким климатом, в том числе и в Узбекистане. Правильный учет этих факторов при работе над проектом позволит архитектору найти соответствующий местным природно-климатическим условиям региона оптимальный вариант планировочного решения и правдивый архитектурно-художественный образ того или иного типа общественного здания.