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: 88

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

дения была на 1,5-^2,0° выше температуры

потолка (т:п т ), показанной на'

рис. 96. Э Т О способствовало образованию

конвективных токов воздуха.

Благодаря высокой теплопроводности бетона, в толщу которого зало­

жены

регистры, температуры поверхностей пола и потолка равномер-'

ны и

сохранялись почти

на постоянном уровне в течение нескольких

часов после выключения

системы.

 

 

 

При

радиационном

охлаждении

резко

снизились

температуры

воздуха

(tB), междуэтажного перекрытия и

внутренних

поверхностен

стен ( т с т ) . Значительно уменьшились

температурные колебания даже

при проветривании. Благодаря снижению температуры несколько воз­

росла относительная влажность воздуха (<р,.). При

ночном

проветри­

вании среднее значение эффективной температуры

оказалось даже

несколько ниже главной линии комфорта.

 

 

В период

наблюдений температура

наружного воздуха (£„) не превы­

шала 35,5°. За

счет регулирования температуры воды,

подаваемой в ре­

гистры, можно обеспечить оптимальные

микроклиматические

условия

и при более высоких температурах наружного воздуха. Во время экс­ периментов отработанная вода сбрасывалась в канализацию. При по­ стоянной работе системы охлаждения вода должна циркулировать че­ рез холодильную установку.

Радиационное охлаждение имеет ряд преимуществ перед воздуш­ ным: для охлаждения летом и отопления зимой используется одна система; создается больший эффект охлаждения по сравнению с кон­ диционированием при равных температурах воздуха (ѳа счет лучистого теплообмена с охлажденными поверхностями); не требуется столь вы­

сокая степень герметизации помещений, как при воздушном

охлаж­

дении. Наблюдения показали, что при радиационном

охлаждении

даже

в дневные часы можно производить кратковременное сквоз­

ное

проветривание. После

прекращения проветривания

температу­

ра

внутреннего воздуха

быстро восстанавливается

на

прежнем

уровне.

Сравнение данной системы радиационного охлаждения с испытан­ ными ранее в тех же климатических условиях [9, 60] показывает, что установка регистров в панелях со значительной теплоемкостью, как это сделано в домах Ташкентского домостроительного комбината, дает по­ ложительный эффект.

В домах с периметральной установкой змеевиков эффект охлажде­ ния значительно меньше. Для достижения оптимальных микроклимати­ ческих условий вода, подаваемая в регистры, должна иметь значи­ тельно более низкую температуру, чем в предыдущем эксперименте. Однако это привело бы к недопустимому охлаждению участков пола и

потолка, расположенных в зоне змеевиков, из-за

опасности образова­

ния конденсата и по гигиеническим соображениям.

От периметральной

163


установки змеевиков следует отказаться, так какзнмойпри малой про­ тяженности регистра и при температуре теплоносителя порядка 100° неизбежен очень неравномерный прогрев помещений. Не менее важно, что такое расположение змеевиков практически .непригодно и для ради­ ационного охлаждения в жаркий иериод года.

Следует особо подчеркнуть, что при искусственном охлаждении зданий необходимо широко использовать средства естественного регу­ лирования микроклимата. Правильный выбор ориентации, солнцеза­ щита светопроемов и несветопрозрачиых ограждений, озеленение и обводнение территории снизят тепловые нагрузки на здания, а это позволит уменьшить мощность холодильных установок и сделать систему искусственного регулирования микроклимата более эко­ номичной.

Глава V. ИССЛЕДОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ В СВЯЗИ С ИНСОЛЯЦИЕЙ

§ 1. Метод оценки естественного освещения помещений рассеянным светом безоблачного небосвода

Для Средней Азии характерны большая вероятность и продол­ жительность солнечного сияния при безоблачном небосводе. В таких ус­ ловиях естественное освещение помещений определяется, главным об­ разом, рассеянным светом ясного неба, светом, отраженным от окру­ жающих поверхностей, и инсоляционной составляющей светового пото­ ка, проникающего через светопроемы. Из общего количества освеще­ ния, получаемого помещениями, даже в южных районах основная до­ ля в большинстве случаев приходится на рассеянный и отраженный компоненты. Поэтому, прежде чем перейти к вопросу, связанному с учетом инсоляции при оценке естественного освещения помещений, не­ обходимо рассмотреть особенности диффузного освещения, создавае­ мого рассеянным светом безоблачного небосвода и светом, отраженным от инсолируемой подстилающей поверхности.

Естественное освещение помещений в соответствии с действующи­ ми СНиП [113] характеризуется коэффициентом естественной освещен­

ности

(к. е. о.),

который представляет

собой (%) отношение освещен­

ности

в данной

точке

помещения Ев

к

одновременной

освещенно­

сти наружной горизонтальной поверхности,

освещаемой

рассеянным

светом всего небосвода

£",,:

 

 

 

 

 

 

е = | * - 1 0 0 .

 

 

(37)

В Нормах приведены формулы, позволяющие определять необхо­ димую площадь светопроемов в зависимости от нормированного зна­ чения к. е. о. и других факторов. Окончательная оценка естественного освещения обычно производится путем сравнения с нормированной ве­ личиной расчетных к. е. о., определяемых по графикам А. М. Данилюка.

165


Расчетный к. е. о. в каждой точке помещения теоретически являет­ ся величиной постоянной, а освещенность непрерывно изменяется. По­ этому наряду с к. е. о. нередко возникает необходимость найти наибо­ лее вероятное абсолютное значение освещенности, выраженное в люк­ сах, например, для увязки естественного и искусственного освещения, при расчетах времени использования дневного света и т. д. Это можно сделать, подставив в формулу (37) расчетное значение к. е. о. и вели­ чину наружной горизонтальной рассеянной освещенности. Наружная -освещенность для условий Ташкента в любой заданный момент вре­

мени может быть найдена

по рис.

19.

 

 

 

 

 

Исходя из формулы (37), можно

установить связь

между наруж­

ной

критической освещенностью

Ек,

при

которой утром выключает­

ся,

а вечером

включается искусственное

освещение,

нормированным

значением к. е. о.

е"

и нормой

освещенности при искусственном

ос­

вещении Е»:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ к = 5 - 100 .

 

 

(38)

 

Формулы

(37),

(38)

выражают исходные положения, лежащие

в

основе экспериментальной и теоретической оценки естественного осве­ щения зданий. Однако они не учитывают ориентацию светопроемов по странам света, т. е. яркость небосвода принимается неизменной в го­ ризонтальном направлении. В соответствии с этим допущением Нормы дают поправочные коэффициенты на неравномерную яркость небосво­ да только по меридиану. Такие условия имеют место при освещении помещений рассеянным светом от неба, закрытого сплошной и доста­ точно равномерной облачностью, что характерно для районов, распо­ ложенных преимущественно в северных и частично в средних широтах страны. Многочисленные наблюдения проф. H. М. Гусева [24, 25, 27], его сотрудников и учеников подтвердили хорошую сходимость экспе­ риментальных и расчетных к. е. о. при таких условиях природного ос­ вещения.

Естественное освещение помещений с учетом облачности в Сред­ ней Азии следует рассчитывать, вводя поправки, полученные при изу­

чении местных особенностей распределения яркости

по

поверхности

пасмурного неба (см. рис. 17 и 18). В

этом случае

расчетные

данные

хорошо совпадают с результатами натурных наблюдений

(рис.

97).

На большей части территории Средней Азии

сплошная облачность

наблюдается редко и поэтому для практических

целей основной инте­

рес представляет оценка естественного освещения помещений

при яс­

ном небосводе.

 

 

 

 

 

В специальной литературе неоднократно ставился вопрос о необ­

ходимости и большом практическом

значении

разработки

способа

166


Рис. 97. Изменение к. е. о. в типовом школьном классе по эксперимен­ тальным (точки и крестики) и расчетным данным:

I —при учете распределения

яркости небосвода по СНиП;

II—при учете яркости иеЗосвода

по

наблюдениям в Ташкенте (см.

рис. і7).

оценки естественного освещения помещений в ясную погоду [89, 122]. Работы в этом направлении в нашей стране проводились В. Б. Вейнбергом [И], H. Н. Киреевым [51, 52], Н. В. Оболенским [128]. За ру­ бежом расчету естественного освещения при безоблачном небе посвя­ тили свои работы Б. Кожич [145], А. Дреслер [138], Дж . Дорнон, Доньо. Подробный критический обзор исследований зарубежных уче­ ных дан в статье H. М. Гусева [39]. В этих работах решены некоторые частные задачи, предложен целый ряд оригинальных графических ме­ тодов определения освещенности при ясном небе, но они пока не при­ вели к выбору критерия для оценки естественного освещения помеще­

ний в условиях безоблачного небосвода.

 

Исследования, выполненные автором за последние

годы, позволя­

ют сделать некоторые обобщения, предложить новый

критерий для

оценки естественного освещения, а также методику расчета и норми­ рования естественного освещения помещений с вертикальными свето-

проемами в условиях южных районов [86, 90,

101].

 

 

Фотометрические измерения в натурных

условиях

показали,

что

к е. о., найденные экспериментально при безоблачном

небе через

го­

ризонтальную наружную рассеянную освещенность в соответствии

с-

выражением (37), подвержены резким колебаниям как

в дневном,

так

167


и в годовом ходе, которые не пропорциональны изменениям абсолютной величины внутренней освещенности. Измерения в эксплуатируе­ мых помещениях не позволяют достаточно точно выявить влияние от­ дельных факторов на условия естественного освещения, так как даже здания, построенные по одному типовому проекту, отличаются по ори­ ентации, характеру окружения и затенения. В однотипных помещениях всегда имеются различия в коэффициентах отражения и фактуре внут­ ренней отделки. Заполнение светопроемов также различно по своим свойствам и степени загрязнения. Наконец, не всегда можно найти помещения, отличающиеся только ориентацией или размерами свето­ проемов при всех прочих равных условиях. Поэтому натурные наблю­

дения

были дополнены

фотометрическими измерениями на макетах.

В

данном случае

рассматривается рассеянное освещение помеще­

ний без учета инфляционной составляющей. Поэтому при измерениях

светопроемы

макетов затенялись экранами.

Экраны устанавливались

на большом

расстоянии от макетов, имели

минимальные размеры, те­

ни от них перекрывали только светопремы и не изменяли заметно ос­

вещенности, создаваемой

светом

небосвода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фотометрические

наблюдения

на макетах

подтвердили, что к. е. о.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в условиях

безоблачного

небо­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

свода

подвержены

резким

ко­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лебаниям. На рис. 98 приве­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дены

графики,

характеризую­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

щие изменение в течение дня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

средних

к. е. о. в

уровне

рабо­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чей

плоскости,

 

по

измерениям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на

макетах

трехпролетных

по­

 

 

i

 

 

I

 

 

 

I

I

мещений

с

прямоугольными и

451

i

fi

1 ..

I

I

 

шедовымн

фонарями. При

ше-

à

9

10

 

12

fj

14

15

16

дах,

ориентированных

 

на

се­

 

 

 

 

время

 

дне

 

 

 

 

Рис. 93.

Изменение в

течение дня

средних

вер,

колебания

среднего

в пре­

делах

рабочей

зоны

к. е. о.

значений

к. е. о. и п. е. о.

в

трехпролетных

помещениях с прямоугольными и шедовыми

сравнительно

невелики.

Изме­

фонарями

(см. схему

на

рис.

108):

 

рения на макете с прямоуголь­

У—к. е. о. при шедах; 2—к.

е. о. при прямо­

ными

фонарями

при

ориента­

угольных фонарях; S—п. е.

о.

при

шедах; 4—

ции проемов на север-юг пока­

п. е. о. при прямоугольных

фонарях;

5—рас­

 

четное

значение

к. е. о.

 

 

 

зали

значительно

большие

из­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

менения

среднего

к. е. о.

по

часам дня. Следует отметить, что коэффициенты естественной освещен­ ности в отдельных точках претерепевали более резкие отклонения в сравнении со средней величиной в пределах характерного разреза.

Особенно непостоянны к. е. о. при безоблачномнебе в помеще­ ниях с боковым освещением. Мы нередко отмечали случаи, когда с