Файл: Суханов И.С. Лучистая энергия солнца и архитектура (на примере Средней Азии).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 92
Скачиваний: 0
при определении зон инсоляции следует заменять участками условной горизонтальной плоскости, которые были бы освещены при отсутствии откосов и стен. Количество тепла, вносимого инсоляцией в помеще ние, при этом не изменится. При расчете теплопоступлений площади зоны инсоляции Frlt умножаются на интенсивность прямой радиации,
приходящей на горизонтальную поверхность /„ :
Q* = |
K-/Tn |
•х = ( а 1 |
+ о 2 |
) . 6 - / ; - «с. |
(21) |
Теплопоступления |
от рассеянной |
и отраженной радиации |
равны |
||
произведению площади |
всего |
остекления |
на соответствующий |
поток |
|
радиации и на коэффициент теплопропускания, величина которого для диффузной радиации несколько меньше, чем для прямой [18].
Расчет |
теплопоступлений |
от |
нагретого стекла |
(Q') за |
счет кон |
|||||
векции и излучения |
трудоемок |
[18, 97]. Этот |
компонент |
достигает |
||||||
достаточно больших значений только при теплопоглощающем |
стекле. |
|||||||||
При обычном |
остеклении доля, |
приходящаяся |
на |
теплопоступления |
||||||
от нагретого |
стекла, в суммарном теплоприходе мала, |
и |
ею |
можно |
||||||
пренебречь |
при практических |
расчетах. |
|
|
|
|
|
|||
Изложенные методы энергетических расчетов инсоляции |
могут |
|||||||||
быть использованы для вычисления потоков и |
сумм |
УФ |
радиации, |
|||||||
которые поступают |
на вертикальные и наклонные |
поверхности |
различ |
|||||||
ной ориентации, а также проникают в помещения через светопроемы. При этом нужно учитывать, что коэффициенты пропускания для УФ лучей и альбедо поверхностей в этом участке спектра имеют иные значения. Соответствующие данные приводятся в следующей главе.
Глава III. ВЛИЯНИЕ ИНСОЛЯЦИИ НА ВНУТРЕННИЙ РЕЖИМ ПОМЕЩЕНИЙ
§ 1. Внешние тепловые |
воздействия на здания |
||||
и теплопоступления |
в |
помещения |
|
||
В холодный период |
года |
микроклимат помещений |
стабили |
||
зируется системой отопления. |
В жаркое время |
температурный режим |
|||
помещений, не оборудованных |
искусственным |
охлаждением, |
форми |
||
руется под влиянием внешних факторов, среди которых главную роль
играют солнечная радиация и температура |
|
наружного воздуха. |
|
|||||||||||||||||||||||
|
Прежде чем рассматривать эффективность различных средств |
|||||||||||||||||||||||||
борьбы с летним перегревом, необходимо |
проанализировать |
|
внешние |
|||||||||||||||||||||||
тепловые |
воздействия |
|
на |
здания |
и летний |
режим помещений, |
в кото |
|||||||||||||||||||
рых не используются |
|
меры, направленные |
на смягчение |
микроклимата. |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
|
44 |
характеризует |
приход |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
суммарной |
тепловой |
радиации |
на |
||||||||
|
|
|
|
|
І"5< |
|
|
|
|
|
|
• — |
> |
вертикальные |
поверхности |
различ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
•ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
ной ориентации в Ташкенте летом и |
||||||||||||
і |
3,s |
У* |
• |
• > |
|
, N |
ч N. |
|
|
|
в начале |
осени. Из |
общей |
суммы |
||||||||||||
|
|
/ |
|
|
|
у ч |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
V |
|
|
|
|
|
|
\ |
|
\\ |
|
|
|
теплопоступлений |
на |
горизонталь |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1—,\ |
|
|
|
|
ную поверхность на долю рассеян |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
ч |
|
ной |
радиации |
летом |
падает лишь |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20%. |
В |
|
облучении |
вертикальных |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
•ч |
- |
поверхностей |
соотношение |
состав |
|||||||||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ч, |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ляющих |
иное. |
Наши |
натурные |
ис |
|||||||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
следования |
и |
расчеты, а |
также |
на |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
блюдения |
других |
авторов |
[10, |
35], |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
свидетельствуют, |
что |
в |
потоке |
||||||||
|
ю-юзюз |
з-юз 3 |
зсз |
СЗ |
ссз |
|
радиационного |
тепла, |
поступающе |
|||||||||||||||||
|
О |
р |
и |
е |
|
14 |
(п |
|
а |
ц |
о |
я |
|
го |
на |
вертикальные |
поверхности в |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 44. Дневные |
суммы |
тепла |
от |
сум |
Средней |
|
Азии, диффузная |
радиация |
||||||||||||||||||
марной радиации, поступающей на вер |
составляет в июле при южной ориен |
|||||||||||||||||||||||||
тикальные поверхности |
в |
июне (I), |
июле |
тации |
половину, |
а |
при |
западной |
||||||||||||||||||
(2), августе (3), сентябре (4), и дневные |
и |
восточной ориентациях — третью |
||||||||||||||||||||||||
теплопоступления |
|
через |
|
|
светопроемы |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
в |
июле |
(5). |
|
|
|
|
часть. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
74
Все приведенные выше данные (рис. 41, 44) определяют радиацион ный режим вертикальных поверхностей при естественных условиях облачности. В безоблачные дни, как показали наши наблюдения, теп-
лопоступления |
могут |
достигать 800 ккал/м2 |
час на |
западную |
поверх |
|||
ность. Приход |
тепла |
на |
горизонтальную |
поверхность |
иногда |
состав |
||
ляет более 900 ккал/м-час. |
Аналогичные величины получены и другими |
|||||||
исследователями в разных пунктах Средней Азии [9]. |
|
|||||||
Столь большие теплопоступления от солнечной радиации к наруж |
||||||||
ным поверхностям зданий в сочетании с высокой температурой |
воздуха |
|||||||
и вызывают |
летний |
перегрев, если не применяется |
комплекс мер по |
|||||
смягчению |
микроклимата. |
|
|
|
|
|
||
Наружные поверхности зданий, нагреваясь под влиянием солнеч |
||||||||
ной радиации |
(Іс) и температуры наружного воздуха |
(tH), часть тепла |
||||||
отдают конвекцией и излучением в окружающую среду. Все эти теп
ловые воздействия |
могут |
быть |
выражены |
посредством |
суммарной |
|||||||||||||
(условной) |
температуры |
|
|
[130]: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
te = |
t№ + |
f |
|
^ |
|
|
|
|
|
|
(22) |
|
so, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
"о SO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
|
||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ю/ |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. чN4 \ |
|||||
~ |
sol |
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ö |
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ |
••ч \ \ |
|||
О |
V |
s'" |
|
Су"; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•4 |
s\ |
||
4 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
V/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
ß |
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 20 |
i1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
0,65 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
<ь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
10 - |
|
|
OßS |
2,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
t |
|
0,45 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
0,45 |
2,9 |
|
|
|
|
14 |
15 |
|
|
|
|
|
|||
|
\ |
8 |
9 |
10 |
II |
12 |
13 |
16 |
17 |
18 |
19,, |
|||||||
|
|
6 |
7 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Время |
|
|
дня |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 45. Зависимость суммарной температуры |
|
от |
времени |
|||||||||||||||
дня, |
ориентации |
|
поверхности, |
коэффициента |
|
поглощения |
||||||||||||
тепла |
солнечной |
|
|
радиации |
(р) |
и |
скорости |
ветра |
(ѵ) в |
июле |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
в |
Ташкенте. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
75
здесь р — коэффициент |
поглощения тепла солнечной радиации, равный |
||||||||
1 |
— а, |
где |
а — альбедо поверхности; |
|
|
||||
<*„ — коэффициент |
теплообмена |
у |
наружной |
поверхности, |
|||||
ккал/м2час |
• град. |
|
|
|
|
|
|||
Зависимость суммарной температуры в*июле месяце |
в |
Ташкенте |
|||||||
от времени |
дня, |
ориентации, |
скорости |
ветра и альбедо |
поверхности |
||||
показана на |
'рис. 45. |
Нижняя |
линия дает |
представление |
о |
суточном |
|||
изменении температуры наружного воздуха по средним |
многолетним |
||||||||
данным. Следующие |
за |
ней тонкие линии, |
почти повторяющие форму |
||||||
температурной кривой, определяют суммарную температуру при воз действии на ограждения рассеянной радиации. При облучении поверх ностей прямой радиацией суммарная температура может возрасти более чем на 30°. Суммарная тем пература меньше зависит от ориентации, чем теплопоступления от суммарной и особен но от прямой радиации. В от личие от радиации суммарная температура для ориентации, симметричных относительно направления север —юг, не сов падает, отличаясь на 6-*-8°, что вызвано ходом температуры
наружного воздуха.
|
|
|
|
|
|
|
Воздействие высоких сум |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
марных |
температур |
на |
несве- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
топрозрачные ограждения при |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
водит |
к |
значительному |
их |
||||
|
|
|
|
|
|
|
нагреву. |
Температура |
|
асбо- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
фанерной кровли может до |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
стигать 55^-60°, рубероидной — |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
80°. Рис. 46 иллюстрирует за |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
висимость |
суточного |
|
хода |
||||
|
|
|
|
|
|
|
температуры |
наружных |
по |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
верхностей |
|
стен |
крупнопа |
||||
|
|
|
|
|
|
|
нельных |
домов от |
ориентации |
|||||
|
|
га |
о |
4 |
a |
|
и альбедо |
поверхности. Мини |
||||||
|
|
время |
дня |
|
|
мум |
температуры, |
наблюдае |
||||||
Рис. 46. Температура |
наружной |
поверхности |
мый около |
6 |
часов утра, прак |
|||||||||
тически не зависит от светлоты |
||||||||||||||
|
стен крупнопанельных |
домов: |
поверхности |
и ее |
ориентации. |
|||||||||
а—юго-восточной |
ориентации при разных значениях аль |
|||||||||||||
бедо |
(/—а=0,Б4; |
ІІ—а=0,Ы; |
111— а = 0 , 3 2 ) ; б—при аль |
Амплитуда |
колебаний |
темпе |
||||||||
бедо |
|
/ Я - Ю З ; |
1V-C3). |
(/—СВ; 11—ЮВ; |
ратуры |
наружной поверхности |
||||||||
0,32, но различной |
ориентации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
76
I |
ikZ-Л |
1 |
• |
I |
I .1 • I |
||
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
fg |
20 |
11 |
Ю |
9 |
в |
7 |
в |
5 |
4 |
Время дня
Рис. 47. Приход тепла от прямой солнечной радиации через светопроемы различной ориентации в летние месяцы в Ташкенте:
- Ю ; tf-Ю-ЮВ ( І О - І О З ) ; 8 - Ю В ( Ю З ) ; г - В - Ю В (3 - 103); д-В (3); е - В - С В ( 3 - С З ) ; ж-СЪ (С3).
возрастает с уменьшением альбедо и достигает наибольших значений при ориентации на западную четверть горизонта.
Теплоотдача в помещения внутренними поверхностями ограждений определяется интенсивностью внешних тепловых воздействий и тепло техническими качествами ограждений. Расчеты показывают, что мак симальная часовая отдача тепла 1 м- внутренней поверхности внутрен нему воздуху не превышает 8—10 ккал/м2час. Это в несколько разменьше, чем теплопоступления через 1 м'г светопроема. Таким обра зом, глухие ограждения, особенно в помещениях с достаточно боль шой относительной площадью светопроемов, как правило, не влияют заметно на суммарные теплопоступления. Это подтверждается натур ными измерениями [71].
Основную роль в передаче внешних тепловых воздействий играют светопрозрачные ограждения. Солнечные лучи, проникнув в помеще ние через светопроемы, нагревают внутренние поверхности. Излучение нагретых поверхностей имеет значительно большую, чем солнечная радиация, длину волн, для которых обычное оконное стекло непро зрачно. Таким образом, радиационное тепло аккумулируется в поме щении. Солнечная радиация, проходящая через окна, является одной из главных причин перегрева помещений, особенно при неблагоприят ной ориентации светопроемов и при отсутствии проветривания.
На |
рис. 47 построены графики |
зависимости |
теплопоступлений |
|||
через окно от времени дня при различных ориентациях |
в |
летние |
||||
месяцы. Расчет проведен для окон с деревянными |
спаренными |
пере |
||||
плетами при двойном остеклении. При неспаренных |
переплетах |
мак |
||||
симумы |
теплопоступлений, имеющие |
место в тех случаях, |
когда |
на |
||
правление лучей приближается к перпендикулярному, практически не изменится. При падении лучей под большими углами затеняющее влияние двойного переплета будет более значительным, чем спарен ного, и теплопоступления за день, как показали расчеты, будут при мерно на 10% меньше.
Максимальные часовые теплопоступления наблюдаются при вос точной и западной ориентациях. Количество тепла, проникающего в помещение через 1 м'г светопроема, почти в 20 раз превышает приход тепла от такой же площади внутренней поверхности несветопрозрачного ограждения. В течение летнего периода теплопоступления через окна резко увеличиваются при южной ориентации, но остаются прак
тически неизменными при ориентациях на восток (запад), |
северо- |
|||
восток (северо-запад). Поэтому влияние ориентации на суммы |
радиа |
|||
ционного тепла, проникающего через окна, особенно заметно |
в |
начале |
||
летнего сезона. В июне отношение часовых |
максимумов при |
западной |
||
и |
южной ориентациях составляет примерно |
6, а в августе |
снижается |
|
до |
2,2. |
|
|
|
78
