Файл: Суханов И.С. Лучистая энергия солнца и архитектура (на примере Средней Азии).pdf

Дальнейшие исследования проводились в условиях павильона. При этом были измерены характеристики теплоустойчивости следующих ше­

Рис. 88. Изменение распределения температур и повышение теплоустойчивости легкой пане­ ли за счет разделения воздушной прослойки

ииспользования отражательной теплоизо­

ляции:

а—панель типа 1, б— типа 4.

Рис. 89. Распределение максимальных, средних и минимальных темпера­ тур в одинаковых опытных панелях (тип 6) при восточной (а), южной {б) и западной (в) ориентациях.

143

ных плит, ограничивающие воздушную прослойку, оклеены алюминие­ вой фольгой;

4)аналогична панели предыдущего типа, но воздушная прослойка разделена фольгой на две части;

5)такая же панель с заполнением прослойки пятью слоями гоф­ рированной фольги;

6)многослойная панель, состоящая из внутренней 2-сантиметровой

По результатам павильонных наблюдений на рис. 88—89 построены графики затухания температурных колебаний в толще панелей. Анализ их показывает ,что в панели первого типа затухание ничтожно мало и составляет всего лишь около трех при амплитуде колебаний температу­ ры на внутренней поверхности порядка ±7,5°. Для каждого следующего варианта испытанных панелей теплоустойчивость постепенно возрастает. В панели четвертого типа по сравнению с первым при том же весе и толщине, сквозное затухание возросло более чем в 3 раза, а амплитуда колебаний на внутренней поверхности снизилась до ±2,3° (см. рис. 88). Панели шестого типа, исследованные при разных ориентациях, показали еще большую теплоустойчивость. Сквозное затухание увеличилось до 17—18 при амплитуде колебаний температуры на внутренней поверхно­ сти ±1,3 -^- 1,6°. Такая же теплоустойчивость наблюдалась в панелях пятого типа.

Проведенный эксперимент позволяет с полной уверенностью заклю­ чить, что ограждение, аналогичное панели шестого типа (см. рис. 89), но с 5—6 прослойками, по сквозному затуханию, и по амплитуде коле­ баний температуры на внутренней поверхности будет отвечать требова­ ниям существующих нормативов. По сопротивлению теплопередаче, как показали зимние наблюдения, такие конструкции обладают достаточно большим запасом .Таким образом, вопрос о возможности создания пре­ дельно легких ограждений небольшой толщины с использованием замк­ нутых воздушных прослоек и отражательной теплоизоляции вполне разрешим.

§ 5. Солнцезащита несветопрозрачных ограждений

Применение конструкций с высоким затуханием температур­ ных колебаний имеет безусловно положительное значение, но не решает проблемы коренного улучшения теплозащитных качеств ограждений в летних условиях. Такие ограждения не способны влиять на среднесуточ­ ную температуру внутренней поверхности. Затенив конструкцию от пря­ мых лучей солнца, можно значительно снизить внешние тепловые воздей-

144

ствия. Это видно из графика дневного изменения суммарной температуры (см. рис. 45). При затенении снизится среднесуточная температура на­ ружной поверхности и амплитуда ее колебаний. Таким образом, солнце­ защита ограждений дает возможность получать незначительные ампли­ туды колебаний температуры при относительно низких значениях сквоз­ ного затухания, т. е. при легких конструкциях. Затенение ограждений с помощью озеленения широко использовалось в народной архитектуре Средней Азии. Натурные наблюдения подтверждают эффективность этой меры [59]. Густая зелень снижает температуру светлой стены на 8—11°.

В многоэтажных зданиях затенять стены можно специальными экранами, образующими у наружной поверхности вентилируемые воз­ душные прослойки. Экранирование ограждений получило развитие в практике зарубежного строительства. Примеры таких решений стен и покрытий приведены в монографиях Д. Аронина [2], В. Л. Ворониной [15], Т. С. Роджерса [82] и др. Интересен пример использования автома­ тически регулируемых жалюзи для затенения стен здания банка в Кали­ форнии [146]. До оборудования солнцезащитой в этом доме со стенами из легких панелей два мощных кондиционера не могли обеспечить летом комфортные условия. После установки затеняющих экранов необходимая температура поддерживалась одним кондиционером.

листов, минераловатного слоя толщиной 5,5 см между ними и алюминие­ вого экрана. Панели и экран закреплены на металлическом каркасе на расстоянии 23 см. Изнутри панели обшиты древесностружечными пли­ тами. Несмотря на меры по солнцезащите и работу кондиционера летом в этом здании наблюдается перегрев. Натурные исследования [88] по­ казали, что скорость движения воздуха в прослойке не превышает 0,4— 0,7 м/'сек при скорости ветра снаружи 1,5—3,0 місек. Среднемаксимальная температура воздуха в прослойке оказалась на 10° выше среднемаксимальной температуры наружного воздуха. Температура на внутренней поверхности панели превышала температуру воздуха в по­ мещении на 2,3° днем и на 1,5-^2,0° в ночные часы. Амплитуда темпера­ турных колебаний на внутренней поверхности составляла около ±4,0°.

препятствовали небольшие по площади отверстия, соединяющие про­ слойку с наружной средой, массивный металлический каркас с большой площадью поперечного сечения элементов. Каркас, не отделенный на­ дежной теплоизоляцией от экрана и навесных панелей, способствовал передаче тепла за счет высокой теплопроводности металла.

Теория теплоустойчивости ограждений с вентилируемыми воздуш-

ными прослойками рассмотрена О. Е. Власовым [79]. Этому вопросу посвящены статьи Г. 3. Мирианашвили и О. В. Цибадзе [40], Е. А. Угрюмова [123, 124]. Однако экспериментальных данных, позволяющих судить об эффективности солнцезащиты несветопрозрачных ограждений в кли­ матических условиях Средней Азии, до последнего времени не было.

Исследованием теплозащитных свойств легких наружных огражде-

Рис. 91. Распределение максимальных, средних и минимальных температур на по­ верхностях и в толще экспериментальных экранированных панелей типа 6 при в о ­ сточной (а), южной (б) и западной (в) ориентациях.

146

ник с солнцезащитными экранами мы занимались в 1963—1969 гг. [104]. Э'ффект экранирования изучался на примере облегченных панелей, а также стен из керамзитобетона и обожженного кирпича. Экранами слу­ жили листы алюминия и асбестоцемента, деревянные жалюзи. Тепло­ технические измерения проводились при различных расстояниях между наружной поверхностью ограждения и экраном. Графики, характеризу­ ющие затухание температурных колебаний в некоторых экранированных конструкциях, приведены на рис. 90 и 91.

Павильонные исследования позволяют сделать следующие выводы. Экраны резко ослабляют тепловые воздействия на ограждения. Ампли­ туды температурных колебаний на наружной поверхности при затенении снижаются в 2—3,7 раза в зависимости от толщины вентилируемой воз­ душной прослойки, теплоустойчивости самой стены, а также конструкции и материала экрана. Амплитуда колебаний температуры наружной по­ верхности незатененного ограждения всегда значительно превосходит

тенсивности воздухообмена в прослойке температурные колебания на поверхности ограждения все же превосходят амплитуду суточных изме­ нений температуры наружного воздуха. Так, при толщине прослойки до 3 см амплитуда колебаний температуры на наружной поверхности в 1,5 раза превышает амплитуду колебаний температуры наружного возду­ ха, а максимальный перепад между температурой воздуха в прослой­ ке и снаружи достигает 10^-12°. Это объясняется недостаточным возду­ хообменом в прослойке и накоплением тепла, поступающего от нагретого экрана. На столько же амплитуда колебаний температуры наружной по­ верхности больше амплитуды температурных колебаний наружного воз­ духа и при применении деревянных жалюзийных экранов. Несмотря на значительно возросший воздухообмен наружная поверхность стены ока­

2,0°. При утолщении прослойки до 10 см соотношение между темпера­ турой на поверхности панели и наружного воздуха не изменялось. С увеличением интенсивности вентиляции амплитуда температурных ко­ лебаний на поверхности панели уменьшается, но медленнее, чем амп­ литуда колебаний температуры воздуха в прослойке. Это можно объяс­

147

толщину воздушной прослойки в пределах 5—10 см при отношении площади отверстий к площади панели не менее 1:20.

Эффективность экранирования ограждения, как показали наблю­ дения, зависит от ориентации. Затенение стены, ориентированной на вос­ ток или запад, уменьшает амплитуду колебаний температуры на наруж­ ной поверхности в 3,0—3,7 раза, при южной •— в 2,0—2,5 раза. Таким образом, тепловые воздействия на затененные ограждения несколько выравниваются для различных ориентации. Западная панель все же оказывается в более тяжелом положении, так как на нее одновремен­ но воздействуют максимальные значения температуры наружного воз­ духа и лучистого теплообмена между поверхностями стены и экрана. Максимальная температура на наружной затененной поверхности при западной ориентации на 3-5-4° выше, чем при восточной, и на 2,0^-2,5°, чем при южной.

Амплитуда температурных колебаний на внутренней поверхности экранированного ограждения зависит от теплоустойчивости самой конструкции. Исследования показали, что затенение тем эффективнее, чем менее теплоустойчива конструкция. Оно снижает амплитуду коле­ баний температуры на внутренней поверхности особо легких конструк­ ций в 1,5—2 раза.

Солнцезащитные экраны позволяют резко облегчить наружные ог­

поверхности снижается до ±1,2°. Среднесуточная температура внут­

легких ограждений, состоящих из асбестоцементных листов и теплоизо­

148