Файл: Кулоян, Л. Т. Тепло- и холодоснабжение в условиях теплого климата (на примере Армянской ССР).pdf

теплопоступления в здание (г. Ереван),

циента остекления ц. Очевидно, такие номограммы можно разработать по рекомендуемой методике и для других клима­ тических условий.

Так, установив, что изложенная методика (с учетом, так­ же гл. VIII) наиболее полно учитывает все факторы, влияю­ щие на теплопоступление в здание в ЦНИИ промзданип Гос­ строя СССР (см. отчет лаборатории местного кондициониро­ вания за 1972 год) были построены такие же номограммы (рис. 3—4) для г. Тбилиси (расчеты выполнены на ЭЦВМ

«МИР-1»),

214

Рис. 3—4. Номограмма для определения удельных

теплопоступлений для зданий г. Тбилиси.

Г Л А В А IX

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЯ В ЗДАНИЕ

§ 3—4. Влияние окружающих застроек на теплопоступление

Обычно расчетные величины интенсивности солнечной радиации на поверхности определяются обработкой данных актинометрических станций, полученных на высоте 1,5 м от земли и при отсутствии окружающих застроек. В действитель­ ности здание находится в тесном окружении других здании и различных застроек и кроме основной радиации на вертикаль­ ную поверхность поступает также отраженная радиация от окружающих застроек. Вследствие этого действительная ра­ диация может оказаться значительно больше по сравнению с данными актинометрических станций (табл. 3—1) и, кроме этого, распределение радиационного теплопоступления по вы­ соте многоэтажного здания может оказаться неравномерным.

В известных литературных источниках вопрос подобного рода если и рассматривался, то обычно в порядке постановки. Так, опытами [Л. 88] было установлено, что действительные кривые солнечного облучения на вертикальные поверхности значительно отличаются от расчетных в сторону их увеличе­ ния, причем за счет накладывания отраженной от земли и, главным образом, от окружающих застроек радиации. В целях выявления влияния окружающих застроек на величину ра­ диационного теплопоступления в здание были проведены на­ турные исследования на ряде зданий, имеющих высоту: а) одинаковую с окружающими застройками (шестиэтажные здания), б) выше окружающих застроек (четырнадцатиэтаж­ ные здания в окружении шестиэтажных). Для исследования на каждом этаже здания были установлены пиранометры типа М-80, измеряющие радиацию, поступающую на вертикальную поверхность. Одновременно регистрировались показания за­ тененных (для рассеянной и отраженной радиации) и неза­ тененных (для суммарной радиации) пиранометров, а также при помощи актинометров измерялась прямая радиация на первом, среднем и верхнем этажах здания.

Обработка полученных опытных данных показала, что прямая радиация по высоте здания почти не изменяется, а суммарная, наоборот, претерпевает по высоте здания значи­ тельные изменения, обусловленные только лишь изменением

от высоты самого здания Ьз, окружающих застроек ho-з, и вы­ соты стояния солнца над горизонтом, hc.

216

Соотношение между действительным и расчетным (по актиометрическим данным) значениями интенсивности солнеч-

Чр ной радиации ---- на вертикальной поверхности здания дли

Ча

ее заданной высоты изменяется в течение суток. Определение вероятного значения среднесуточной величины этого отноше­ ния (т. е. независимо от hc ) для заданной высоты здания вы­ полнено известным методом математической статистики с ис­ пользованием ЭЦВМ типа «Урал-3».

В результате было установлено, что для практических

расчетов с достаточной точностью функцию----= f ( h :!) можно Чд

представить в виде полинома третьей степени

%

---- = 0,909 + 3 ,1 6 -10-2h3 - 1,55 10 •3h2 + 2-10-5h3- (3 -25)

Ча

Усредненное значение этого отношения по высоте здания можно определить интегрированием уравнения (3—25), со­ гласно выражению

(3—20)

Пользуясь кривой Кср = f(h3) (рис. 3—5), можно для каждого здания задан­ ной высоты определить действительное значение интенсивности радиации на вер­ тикальные поверхности согласно выра­ жению q^= K cpqA. Как видно из пред­

и для других городов. На основании выполненных исследова­ ний можно полагать, что для южных городов в зависимости

217

от структуры зданий по этажности рассматриваемого микро­ района значение Кср можно принять в пределах Кср = 1,1 + 1,5.

§ 3—5. Теплопоступление через чердачное покрытие

В изложенной методике определения теплопоступлений (§ 3—3) рассматриваются только здания с плоским покры­ тием. В действительности, большинство зданий, особенно в южных районах, имеют чердачные помещения, влиянием кото­ рых на теплопоступление в здание обычно или пренебрегают, или учитывают недостаточно корректно (считая процесс теп­ лопоступления стационарным [Л. 87 и др.]).

В этой связи были проведены специальные исследования для уточнения методики расчета теплопоступлений в здания. При наличии чердака теплопоступление через покрытие про­ исходит от примыкающего к нему слоя воздуха. Поэтому вопрос выявления величины теплопоступления через покрытие при наличии чердака сводится к определению среднечасового и максимального значений температуры в чердачном простран­ стве и в первую очередь в слое воздуха, примыкающего к по­ крытию.

На основе теплового баланса чердачного помещения и путем ряда упрощающих допущений можно найти среднечасо­ вое значение температуры среднего слоя чердачного воздуха

tf и амплитуды ее колебания А*с в зависимости от среднеча1ч

совой условной температуры наружного воздуха tyc.0, конст­ руктивных параметров чердака, кратности воздухообмена пв , теплоаккумуляции покрытия Рп и т. д.

Дальнейшие экспериментальные исследования показали, что с практической точки зрения вполне допустимо значение tyc.o определить для горизонтальной поверхности (вместо нак­ лонной кровли).

Вероятный диапазон колебаний кратности воздухообмена пв= 2 —10 был установлен на основе опытных наблюдений (в зависимости от скорости ветра). Для районов с резко конти­ нентальным климатом рекомендуется принять пв = 6+ 10, для остальных районов — п в= 2—6.

Процесс теплопоступления через покрытие происходит между примыкающим к его поверхности слоем воздуха и воз­ духом помещения. Температура п р и м ы к а ю щ е г о слоя воздуха t n.c, очевидно, ниже температуры среднего слоя + .

Градиент температуры воздуха по высоте чердака зависит от многих взаимосвязанных факторов и может быть определен только экспериментальным методом.

218

Соответствующие исследования проводились в г. Ерева­ не летом в 1968 и 1969 гг. В этих целях снималось температур­ ное поле в одной из характерных плоскостей поперечного се­ чения чердака и при различных значениях интенсивности сол­ нечной радиации, температуры наружного воздуха и скорости ветра. Были установлены 50 термопар, через каждые 0, 5 м по высоте и 1,3 м по ширине чердака. Против вентиляционных окон были установлены чашечные аненометры для определе­ ния скорости движения воздуха.

Показания приборов регистрировались круглосуточно, че­ рез каждый час.

Построенные для исследуемых чердачных помещений изо­ термы показывают, что в дневное время температура воздуха по высоте чердака изменяется по эквидистантным изотермам, монотонно возрастая от примыкающего к покрытию слоя до близлежащего к кровле слоя воздуха. Резкое повышение t R

наблюдается в непосредственной близости к кровле (рис. 3—6 и 3—7); в ночное время верхние слои быстро охлаждаются и

Рис. 3—6. Температурное поле в поперечном разрезе чердака в 1200 часов.

температура в них оказывается ниже, чем у нижних слоев; в утренние и вечерние часы, как правило, наблюдается выравни­ вание температуры по всему чердаку. В качестве расчетной температуры примыкающего слоя tn.c можно ориентировочно

принять среднеарифметическую величину от ее наивысшего

{макс {мин

и наинизшего значения, т. е. считать, что tn.c = ———^ ~ —

По экспериментальным данным было установлено, что гради­ ент среднесуточной температуры по высоте чердака колебле­ тся в пределах 0,7—1,12 град/м (в среднем можно принять 0,95 град/м), а градиент амплитуды колебания этой темпера­ туры в пределах 1,95-)- 3,05 град/м (в среднем 2,55 град/м).

219

В результате для определения среднечасовой температуры примыкающего к покрытию слоя воздуха t4.n.o и амплитуды последней Aj можно рекомендовать выражения:

гдейч — высота чердака в метрах.

Экспериментальные наблюдения показали, что время на­ ступления максимума температуры примыкающего воздуха достаточно близко совпадает со временем наступления макси­ мальной температуры наружного воздуха. Имея значение t,,.n.0, можно определить величину среднесуточного удельного теплопоступления через чердачное покрытие и амплитуду ее коле­ бания

Рис. 3—7. Изотермы воздуха по высоте чердака (дневное время).

в (3 — 30 -г 3 — 32), кроме уже упомянутых величин:

220

среднесуточного и максимального теплопоступления через 1 м2 покрытия, согласно (3—33), составляют q,IC = 11,5 ккал/м2. ч, цмакс _ _j_ Aq4= 13,46 ккал/м2 . ч, при этом для рассчи­

тываемого чердачного помещения принято: h., = 3 м, к„ = 1,2 ккал/м2. град.ч, v„ = 50 и тепловая аккумуляция покрытия

=2,8 ккал/м2 . град . ч.

Висследованиях же других авторов независимо от клима­ тических условий и характеристик чердачного помещения ре­ комендуется величину теплопоступления через 1 м2 покрытия

принимать 5,0 ккал/м2.ч.

Таким образом, предложенный здесь методрасчета теппоступлений через чердачное покрытие является вполне кор­ ректным. Он учитывает нестационарность процесса, конструк­ тивные параметры чердака, величину теплоаккумуляции по­ крытия и т. п.

Учитывая, что в данном случае теплопоступление происхо­ дит от примыкающего к поверхности покрытия слоя воздуха, оказалось необходимым исследовать температурный режим чердачного помещения и оценить среднесуточные и максималь­ ные значения температуры этого слоя.

В итоге теоретических и экспериментальных исследований рекомендуются расчетные формулы для определения средне­

ции в суммарной были проведены натурные исследования в соответствии с методикой радиационных наблюдений, предло­ женной Академией строительства и архитектуры СССР

[Л. 89].

В этих целях пиранометрами, прикрепленными на различ­ но ориентированных вертикальных стенах, одновременно из-

221