Архитектурная климатография

АРХИТЕКТУРНАЯ 
КЛИМАТОГРАФИЯ

М.С. МЯГКОВ
Л.И. АЛЕКСЕЕВА

Допущено
УМО по образованию в области архитектуры 
в качестве учебного пособия для студентов вузов,
обучающихся по направлению 07.03.01 «Архитектура»

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Министерство образования и науки Российской Федерации 
ФГБОУ ВО «Московский архитектурный институт 
(государственная академия)»

УДК 721.001
ББК 38.113
 
М99

Мягков М.С.
М99  
Архитектурная климатография : учебное пособие / М.С. Мягков, 
Л.И. Алексеева. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 363 с. — (Высшее образование: Бакалавриат).

ISBN 978-5-16-011855-0 (print)
ISBN 978-5-16-104320-2 (online)

Учебное пособие определяет цель, задачи, методику и порядок выполнения анализа климатических условий для архитектурного проектирования. В пособии излагаются сведения о физической сущности климатических параметров, методах их измерения и архитектурно-строительном 
значении, даются источники необходимой для этого информации.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.
Пособие предназначено для студентов и аспирантов всех форм обучения по направлениям 07.03.01 «Архитектура», 07.03.04 «Градостроительство», 07.03.03 «Дизайн архитектурной среды» и смежным специальностям. 
Оно может быть также использовано для широкого круга специалистов, 
работающих в сфере архитектуры и градостроительства.

УДК 721.001
ББК 38.113

А в т о р ы:
Мягков Михаил Сергеевич – канд. техн. наук, профессор Московского 
архитектурного института (государственной академии);
Алексеева Любовь Игоревна – канд. геогр. наук, доцент, старший научный сотрудник Московского государственного университета имени 
М.В. Ломоносова

Р е ц е н з е н т ы:
Вильфанд Р.М. – д-р техн. наук, директор Гидрометцентра России;
Крашенинников А.В. – д-р архитектуры, профессор, директор научнообразовательного центра «Урбанистика» Московского архитектурного 
института (государственной академии)

ISBN 978-5-16-011855-0 (print)
ISBN 978-5-16-104320-2 (online)
© Мягков М.С., 
Алексеева Л.И., 2016

Предисловие

В настоящем учебном пособии сохраняется оправдавшая себя 
методика подготовки студентами курсовой расчетно-графической 
работы по индивидуальному заданию, построенной на анализе фонового климата конкретного населенного пункта — его пофакторной и комплексной оценки с последующей разработкой архитектурно-климатических мероприятий для учета этого климата 
в архитектурном проектировании.
Вместе с тем невозможно оценить воздействие отдельных климатических характеристик и метеоэлементов на архитектурную 
среду, не зная их физической сущности, происхождения, методов 
измерения и т.д. Поэтому в пособии приводятся сведения, касающиеся именно этих вопросов в том объеме, в котором они необходимы архитекторам и градостроителям.
Также в издание включена новая глава — «Пример выполнения 
архитектурно-климатического анализа», цель которой — помочь 
студентам освоить материал учебника «Архитектурная физика» 
и других источников знаний по учету средовых факторов в архитектурном проектировании и ознакомиться с приложениями, в которых собрано большое количество данных по эффективности архитектурных средств регулирования микроклимата.
Настоящее пособие может использоваться при выполнении архитектурно-климатического анализа при подготовке курсовых 
и дипломных проектов бакалавра, магистра, специалиста и будет 
полезно архитекторам в их дальнейшей архитектурной практике. 
Содержащиеся в пособии рекомендации помогут архитекторам — 
студентам, аспирантам и др. — придать вид полноценной проектной работы результатам архитектурно-климатического анализа, 
сделать результаты этого анализа самостоятельным, законченным 
научно-прикладным исследованием.
Изучение данного пособия поможет привить архитекторам и работникам смежных специальностей навыки пользования данными 
из первичных источников информации, использующихся для целей 
архитектуры и строительства, — СП «Строительная климатология» 
и других источников.
Учебное пособие подготовлено с учетом многолетнего опыта 
преподавания в ФГБОУ ВО «Московский архитектурный институт 
(Государственная академия)» предмета «Архитектурная климато

логия», являющегося составной частью дисциплины «Архитектурная физика».
В результате изучения дисциплины студент должен:
•
• знать
 
– основные понятия и термины в области климатологии;
 
– классификации климатов;
 
– климатозащитные функции зданий и типы погод;
•
• уметь
 
– анализировать значения основных климатических параметров;
 
– оценивать микроклимат участка строительства;
 
– выбирать планировку строительных объектов в зависимости 
от типа климата;
•
• владеть
 
– основами строительно-климатического районирования;
 
– способами оценки радиационно-теплового режима территории;
 
– методами определения режима эксплуатации зданий.

Введение

Архитектура, как и все другие виды культурной и хозяйственной 
деятельности и жизни общества, возникла, развивалась и развивается в контексте реальных природно-климатических условий, 
имеющих существенную пространственную и временную неоднородность. Поэтому архитектура не может не отображать специфики 
воздействия природно-климатических факторов на архитектурностроительную деятельность человека.
Изучением климата занимается климатология. Как известно, 
климатология (от др.-греч. κλίμα (род. п. κλίματος) — наклон и др.греч. Λόγος — учение, наука) — наука о климате, его типах,  
обусловленности, распределении по земной поверхности и изменениях во времени. Ранее, будучи подразделом метеорологии, она 
относилась к географическим наукам, так как изучение климата 
сводилось к рассмотрению его с географической точки зрения. 
Сейчас климатология представляет собой мультидисциплинарную 
науку — самостоятельный раздел наук об атмосфере. Большое 
практическое значение климатологии явилось причиной возникновения ряда прикладных климатологических дисциплин, пограничных с другими науками. Примером таких дисциплин и является 
архитектурная климатология — учение о влиянии климата на архитектурно-строительную и градостроительную деятельность человека.
Давно ставшее привычным словосочетание «архитектурная климатология» в большинстве случаев употребляется неправомерно. 
Однако под этим названием скрывается другая отрасль учения 
о климате — климатография. Графия (от греч. grapho — пишу), конечная часть сложных существительных, вносящая значения: научная дисциплина или ее раздел, основы которых названы в первой 
части слова. Пример: климатография России, климатография 
Южной Америки и т.д. Таким образом, содержанием климатографии является фактический материал о типах климата и их распределении по земному шару, полученный из статистической обработки многолетних рядов метеорологических наблюдений. Отсюда 
видно, что архитектурная климатология в том виде, в котором она 
существует сейчас, по своей сути является климатографией.
Разъяснение этих понятий (климатология и климатография) 
применительно к архитектуре очень важно с методологической 
точки зрения, поскольку позволяет перейти от одностороннего вос

приятия климата как внешнего воздействия на архитектурную 
среду «здесь и сейчас» к более глубокому архитектурно-климатическому анализу в его пространственном и временном измерениях.
Упрощенно можно сказать, что архитектурная климатография — 
это часть архитектурной климатологии, лишенная двух составляющих: знаний о причинах формирования климата (в том числе 
микроклимата участков суши, охваченных хозяйственной деятельностью человека, в частности — архитектурно-строительной) 
и знаний об изменениях климата во времени и влиянии этих изменений на развитие архитектуры. Однако для обучения студентов- 
архитекторов в базовом объеме, предусмотренном рабочей программой дисциплины «архитектурная физика», такого упрощенного 
подхода вполне достаточно и указанными частями архитектурной 
климатологии можно пренебречь.
Итак, архитектурная климатография — наука, позволяющая 
раскрыть взаимосвязь климатических условий с архитектурой 
зданий и планировкой населенных мест. Архитектурная климатография, так же как и архитектурная климатология, является частью 
архитектурной физики и опирается на типологию архитектурных 
сооружений, включая народное зодчество, общую климатологию, 
экологию, гигиену, строительную физику, экономику, эстетику.
Архитектура, или зодчество, — это искусство строить здания, 
сооружения и их комплексы (в том числе города, населенные 
пункты) для обслуживания социально-бытовых и идейно-художественных потребностей человека. В отличие от природной среды, 
это среда, искусственно созданная человеком. При создании архитектурных произведений творческое, художественное начало объединяется с научным знанием; искусство и наука, в частности инженерная наука и техника, выступают как неразрывное целое. Естественно, что зодчество связано со многими самостоятельными 
научными направлениями. В то же время, как писал Антонио Палладио в своих «Четырех книгах об архитектуре»: «Будучи (подобно 
другим искусствам) подражательницей природы, архитектура не 
терпит, чтобы какая-то ее часть была чужда природе и далека от 
того, что свойственно природе».
В центре всех архитектурных построений городской среды и, 
в частности, жилых образований, стоит человек, на поведение, здоровье и удовлетворенность жизнью которого микроклиматические 
условия этой среды оказывают самое сильное влияние, так как 
здесь люди проводят основную часть своей жизни.
В городах, и особенно в жилых кварталах, следует использовать 
все возможности для создания комфортных условий. При этом 

в понятие комфорта должны входить не только факторы, действующие на организм человека активно (а нередко — агрессивно) 
и вследствие этого уже подлежащие нормированию в существующей нормативно-правовой базе по проектной подготовке 
строительства и дальнейшей эксплуатации зданий и территорий, но 
и факторы, которые пока не имеют жестких нормативных регламентаций. В то же время их воздействие существенно влияет на 
здоровье человека, на состояние его нервной системы. К таким 
факторам относятся эстетические качества городской среды и микроклимат, определяющий комфортность и безопасность условий 
пребывания человека на открытых пространствах города.
Архитектура как среда, постоянно окружающая человека и на 
него воздействующая, играет не меньшую, а, по мнению ряда специалистов, большую роль, чем медицина, которая хотя и приходит 
к нам на помощь в критические моменты, но в целом не может соперничать с зодчеством по степени воздействия на условия жизни 
и творчества человека. Визуальное неудовлетворение городской 
средой, особенно жилой, может вызывать у людей раздражение 
и агрессивное состояние. Оно является одной из причин, способствующих психическим заболеваниям: например, некоторые 
формы невроза связаны с отсутствием необходимых условий уединенности, ощущения комфорта и покоя. Не только функциональная сторона архитектуры важна для здоровья, не менее важны 
возможности эстетического воздействия на человека, которые 
могут сыграть значительную роль в изменении состояния здоровья 
и психического статуса человека.
Вопрос о красоте застройки, об эстетике города непосредственно связан с проблемой «микроклимат — архитектура». С одной 
стороны, говорить об архитектуре, игнорируя ее эстетическое значение, было бы неправильно, поскольку красота — неотъемлемая 
часть архитектуры. Известна «формула» архитектуры как единства 
пользы, прочности и красоты. С другой стороны, как будет показано в настоящем учебном пособии, вопросы улучшения микроклимата непосредственно связаны с архитектурой города. Многолетний отечественный и мировой опыт строительства городов 
и жилой застройки свидетельствует о том, что отбор средств оптимизации микроклиматических условий осуществляется проектантами с учетом их эффективности и одновременно с учетом интересов эстетики застройки.

Глава 1 
АтмосферА и климАт

1.1. АтмосферА и Атмосферный Воздух

Все процессы жизнедеятельности живых организмов так или 
иначе связаны с воздушной средой, воздухом, входящим в состав 
атмосферы. Благодаря газам, входящим в атмосферу, происходит 
основной метаболизм, протекают окислительно-восстановительные реакции, связанные с превращением органического вещества в неорганическое и обратно. Атмосферные газы участвуют 
как в биологическом круговороте веществ на нашей планете, так 
и в неорганических процессах преобразования одних минеральных 
веществ в другие. Человек дышит атмосферным воздухом, обменивается с ним энергией и веществами. Человек, растения, здания 
и сооружения испытывают на себе механическое воздействие во 
время движения атмосферного воздуха, вступают с атмосферными 
газами в химические реакции и т.д. Все процессы хозяйственной 
деятельности человека протекают в атмосфере и зависят от нее. Вот 
почему атмосфера — это не просто некоторое абстрактное понятие 
из естествознания, а важная составляющая той среды, в которой 
происходит градостроительная и архитектурная деятельность. 
Именно поэтому архитектор должен иметь хотя бы самое общее понятие о том, что же такое атмосфера Земли, из чего она состоит 
и какими основными свойствами обладает.
Атмосфера является предметом изучения науки метеорологии, 
и наиболее полное определение этого понятие следующее: атмосфера — это газовая оболочка Земли с содержащимися в ней аэрозольными частицами, движущаяся вместе с Землей в мировом пространстве как единое целое и одновременно принимающая участие во 
вращении Земли.
Это определение уже многое говорит нам об атмосфере, указывая, во-первых, на ее состав; во-вторых, — на сложное движение, 
в котором атмосфера принимает участие. То, что метеорологические процессы протекают на движущейся и вращающейся Земле, 
вызывает появление поворотного ускорения (так называемой силы 
Кориолиса), которое оказывает непосредственное влияние на формирование типов климата, дифференциацию климатических параметров на различных участках поверхности Земли.

Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите со 
средней скоростью 29,8 км/с, одновременно вращаясь вокруг своей 
оси с запада на восток. Плоскость вращения Земли вокруг Солнца 
носит название плоскости эклиптики. Земная ось наклонена к плоскости эклиптики под углом 66°34ʹ.• Благодаря вращению Земли 
вокруг Солнца и наклону земной оси по отношению к плоскости 
эклиптики происходит смена времен года.
Основные сведения о состоянии атмосферы получают из метеонаблюдений, являющихся основным методом исследования в метеорологии. Эти наблюдения проводятся на метеорологических станциях, где круглосуточно следят за состоянием атмосферы, восемь 
раз в сутки (каждые три часа начиная с 00 часов по единому времени нулевого меридиана), проводя синхронные по всей Земле наблюдения однотипными приборами по единой методике (последнее 
замечание относится к России и странам СНГ). Результаты этих 
наблюдений немедленно передаются в органы национальных служб 
погоды и мировые центры данных (МЦД), где по ним составляются 
синоптические карты и другие материалы, использующиеся для 
предсказания погоды и иных народно-хозяйственных нужд (прогноза загрязнения воздуха, целей сельского хозяйства, территориального планирования и управления и т.п.). Таким образом, важность метеорологических наблюдений при описании состояния 
атмосферы трудно переоценить. Даже при математическом моделировании, которое в последние десятилетия наряду с наблюдениями 
также стало основным инструментом изучения атмосферы, в качестве начальных данных используют результаты фактических наблюдений.
Атмосфера состоит из смеси газов, называемой воздухом, и как 
всякий газ воздух характеризуется составом, давлением, температурой и плотностью. Рассмотрим эти основные физические и химические характеристики воздуха.
В смеси газов, составляющих атмосферный воздух, одни имеют 
постоянную концентрацию, другие — переменную. В табл. 1.1 приводится состав сухого атмосферного воздуха у поверхности Земли, 
т.е. воздуха, не содержащего водяной пар. В отличие от всех постоянных составных частей воздуха, содержание водяного пара 
у земной поверхности меняется в очень значительных пределах — 
от сотых долей до первых нескольких процентов по массе. Поэтому 
в метеорологии принято отдельно рассматривать состав сухого 
и влажного воздуха.

Таблица 1.1

состав сухого воздуха вблизи земной поверхности

Газ
Объемное  
содержание*, %

Плотность  
по отношению 
к воздуху

Азот (N2)

Кислород (O2)

Аргон (Ar)

Углекислый газ (CO2)

Неон (Ne)

Гелий (He)

Криптон (Kr)

Водород (H2)

Ксенон (Xe)

Озон (O3)

Сухой воздух

78,084

20,946

0,934

0,033

1,818 ⋅ 10-3

5,239 ⋅ 10-4

1,14 ⋅ 10-4

5 ⋅ 10-5

8,7 ⋅ 10-6

10-6—10-5

—

0,967

1,105

1,379

1,529

0,695

0,138

2,868

0,070

4,524

1,624

1,000

*  Объемное содержание — это выраженное в процентах отношение объема, 
занимаемого данной составляющей, к общему объему смеси при условии 
приведения их к одинаковым давлению и температуре.

Как видно из таблицы, сухой воздух на 99% состоит их двухатомных молекул азота N2 (78% по объему) и кислорода O2 (21%), 
оставшийся 1% почти целиком приходится на аргон (0,93%). Всего 
0,03% объема приходится на углекислый газ, содержание же других 
газов составляет тысячные, миллионные и миллиардные доли процента (в таблице приведены частично), причем все они сохраняют 
свое газообразное состояние при наблюдающихся в атмосфере температурах и давлении.
Кроме водяного пара существенно меняется содержание в воздухе углекислого газа и озона. Это очень важные составные части 
атмосферы, значение которых определяется, прежде всего, тем, что 
они сильно поглощают лучистую энергию и тем самым оказывают 
значительное воздействие на температурный режим атмосферы, 
поверхности Земли и всего, что на ней расположено.
Вода в атмосфере является примером термодинамически активной примеси. Водяной пар ощутимо влияет на плотность воздуха и стратификацию атмосферы. Он способен конденсироваться 
(или сублимироваться) на имеющихся в атмосфере взвешенных 
частицах, образуя облака и туманы, выделяя при этом большое ко