Теплотехнічне нормування огороджувальних конструкцій

Мінімальну необхідну товщину зовнішніх стін визначають на основі теплотехнічного розрахунку з обліком:

·  розрахункової температури зовнішнього повітря в районі будівництва (середньої температури найбільш холодної п'ятиденки в році, а для легких стін – середньої температури найбільш холодної доби);

·  розрахункової температури і вологості внутрішнього повітря приміщень, обумовлених за нормами для будинків даного типу;

·  нормованого для будинків і приміщень кожного виду припустимого перепаду температури внутрішнього повітря і температури внутрішньої поверхні огородження;

·  розрахункових коефіцієнтів теплопровідності матеріалів, проектованої конструкції.

Лекція № 4. Кліматизація будівель

 

Навчальна мета: розглянути основи клімату, його елементи, дію клімату на людину та будівлі, їх розрахунок; основи кліматичного проектування міст та будівель.

Час: 70 хвилин.

Метод: лекція.

Місце: навчальна аудиторія.

Навчальні питання:

1. 20 хв.

2. 20 хв.

3. 20 хв.

4. Заключна частина – 10 хв. (підсумок лекції, відповіді на запитання).

Матеріально-технічне забезпечення: схеми, рисунки, збірники задач та матеріалів.

Джерела та література:

Л – 2, 3, 6.

План

4.1. Гігієнічні основи кліматизації будівель.

4.2. Клімат і його елементи.

4.3. Чинники мікроклімату і розрахунки, пов'язані з його формуванням

4.4. Основи кліматичного проектування будівель.

4.1. Гігієнічні основи кліматизації будівель

Одне з призначень проектованої будівлі – захист людей, устаткування та інвентаря, які знаходяться в будівлі, від несприятливих дій природи. Це забезпечується створенням у приміщеннях внутрішнього клімату (мікроклімату), якість якого повинна відповідати сукупності технологічних і гігієнічних вимог.

Регульований мікроклімат у приміщеннях створюється:

1. Заходами архітектурно-планувального або будівельного проектування. Мається на увазі не лише захист від атмосферних дій, але і найкраще використання природних ресурсів енергії (променистої, вітру та ін.), тобто узгодженість архітектури і клімату.

2. Застосуванням штучних способів кліматизації приміщень: опалювання, вентиляції та кондиціювання внутрішнього повітря. Це завдання вирішується в тісній взаємодії з вибираними характеристиками захисних конструкцій: стін, покриття, підлоги та ін. Міра опору захисних конструкцій проникненню в приміщення холоду, сонячного тепла, вітру визначає техніко-економічну ефективність теплового бар'єру, що створюється конструктивними заходами. Хороші в теплотехнічному відношенні рішення досягаються тільки при комплексному підході до теплозахисту і теплового комфорту приміщень, що гарантує мінімальні річні витрати палива на обігрів та електроенергії на охолодження будівель літом.

В цьому відношенні спостережуване нині захоплення склінням будівель невиправданий, оскільки при величезних витратах палива та електроенергії, в приміщеннях не забезпечується тепловий комфорт ні взимку внаслідок холодної радіації від вікон, ні літом внаслідок перегрівання.

Дискомфорт настає або при надмірній жарі, коли людина повинна звільнитися в процесі теплообміну від зайвого тепла, що виробляється організмом, або у разі холоду, коли організм людини не встигає компенсувати тепло, яке віддається в навколишній простір.

4.2. Клімат і його елементи

Клімат – багаторічний режим погоди, отже, його дія на людину проявляється тільки через конкретну погоду. Вплив погоди оцінюється комплексною дією її багатьох складових; на деяких з них організм людини реагує дуже гостро.

Клімат характеризується однотипними показниками метеорологічних елементів над великими територіями.

Клімат приземного повітря і ґрунту, визначуваний чинниками, що діють на малих відстанях і враховують міру захищеності місцевості від вітру, впливу моря, а також значною мірою альбедо поверхонь землі, називається мікрокліматом. Це поняття нерідко застосовують також при оцінці внутрішнього середовища в приміщеннях. Сонячна радіація та вітер є основними елементами, що зв'язують клімат і мікроклімат в єдину систему.

Особливе місце в науці про клімат (кліматології) займає архітектурна кліматологія, яка вивчає взаємодію клімату, архітектурно-планувальної структури міст та архітектури будівель.

Завдяки комплексному обліку метеорологічних даних району, виражених в системі каталогу типів погоди, їх можна класифікувати, враховуючи фактичну повторюваність. Це дозволяє зв'язати кліматичне районування із завданнями типології будівель (житлових, громадських, промислових, сільськогосподарських).

Обробка даних про тривалість погоди різних типів, необхідних для пристосування вписування будівель у клімат, природу місцевості, в якій воно зводиться, передусім:

· до визначення річного ходу середньомісячних температур та амплітуди температури в характерні періоди;

· до визначення річного ходу відносної вологості повітря та швидкості вітру;

· класифікації метеорологічних умов (типи погоди з поправками на вітер і сонячну радіацію).

До параметрів клімату, що визначають переважаючу погоду в різні сезони року, відносяться наступні:

1. Вологість зовнішнього повітря чинить великий вплив на вибір конструкції огороджувань, облицювання фасадів, а також систем опалювання, вентиляції та кондиціювання повітря. Розрізняють абсолютну та відносну вологість.

Абсолютна вологість повітря f характеризується кількістю вологи (у грамах), що міститься в 1·м³ повітря. Максимально можлива кількість вологи, яка сприймається повітрям, називається кількістю насичення, тому що повітря при цьому повністю насичене водяною парою, тобто не може сприймати більше вологи. Відносна вологість повітря – це відношення дійсного вмісту пари до кількості насичення.

Для розрахунків, пов'язаних з конденсацією вологи, зручніше користуватися величиною парціального тиску водяної пари, вимірюваною в мм·рт.ст. і званою пружністю водяної пари в повітрі е_{мм·рт·ст}. Граничне значення пружності (максимальна пружність Е_{мм·рт.·ст.}) відповідає максимально можливому насиченню повітря водяною парою f_i·max. Чим вища температура повітря, тим більше буде значення Е, тобто тим більше граничне значення кількості вологи f_i·max.

Якщо віднести фактичну масу вологи до максимально можливої маси вологи, яка сприймається повітрям при даній температурі, то це відношення називається відносною вологістю повітря. Відносна вологість повітря φ характеризує міру насичення повітря вологою і виражається у відсотках. Відносна вологість повітря представляє відношення пружності водяної пари е до її максимальної пружності Е, що відповідає цій температурі, тобто

 

Відносна вологість характеризує інтенсивність випару вологи тілом людини, що перебуває в повітрі при цій вологості.

Для людини нормальна вологість повітря коливається в межах від 30 до 60%. При вищій вологості повітря віддача вологи з поверхні шкіри людини утруднюється; це супроводжується порушенням теплового балансу та неприємними відчуттями. При зниженій вологості повітря (менше 30%) спостерігається підвищений випар вологи із шкіри та слизових оболонок; з'являється сухість у роті та горлі.

При деякій температурі повітря максимальна пружність водяної пари Е може стати рівною е; в цьому випадку =100%, тобто повітря досягне повного насичення водяною парою. Ця температура називається точкою роси і позначається Т_р. При пониженні температури нижче за точку роси зайва кількість вологи, що утворюється в повітрі, конденсуватиметься, тобто буде перетворюватися на краплинно-рідкий стан. Подібне явище спостерігається в природі у вигляді туманів (у вранішні години), а також у зимовий час при пониженні температури повітря. Температура точки роси має велике практичне значення для оцінки теплотехнічної якості огороджування.

2. Вітер – це переміщення повітря, викликане нерівномірним розподілом атмосферного тиску на земній поверхні внаслідок неоднакового нагріву підстилаючої поверхні. Рух повітря відбувається в напрямі від високого тиску до низького. Чим більша різниця тиску повітря, тим більша швидкість вітру. Критеріями виміру вітру є швидкість вітру, вимірювана в м/с, і напрям, зазвичай горизонтальна складова повітряного потоку. Як напрям вітру приймають ту частину горизонту (румб), від якої рухається повітряний потік.

Вітер(скорочено напрям вітру) записується початковими буквами, що відповідають сторонам світла; для проміжних румбів застосовують поєднання початкових букв, наприклад: південь-південь-схід (ПдПдСх), північний захід (ПнЗx) і т.д.

Багаторічні дані про вітровий режим у тій чи іншій місцевості, якими оцінюється її вітровий клімат, прийнято зображувати у вигляді "рози вітрів" рис. 4.1.

Рисунок 4.1. Роза вітрів і дані для її побудови: суцільна лінія – роза вітрів за повторюваністю напряму вітру, %; штрихом – роза вітрів за швидкістю, м/с

Таблиця 4.1

Показники	Орієнтація
	Пн	ПнСх	Сх	ПдСх	Пд	ПдЗх	Зх	ПнЗх
Швидкість вітру, м/с	13	5,1	3	5,2	6,8	7,7	10,8	9,2
Повторюваність напряму вітру,%	5	6	2	1	49	26	5	6

 

Залежно від тривалості періоду дії розрізняють річну, сезонну та місячну рози вітрів. Разом з розами вітрів, що характеризують напрям вітру, застосовують розу вітрів за повторюваністю, а також швидкістю вітру.

Повторюваність вітрів характеризується вірогідністю вітрів того чи іншого напряму (зазвичай за 8-румбовою шкалою). Роза за швидкістю будується на основі середніх швидкостей вітру за рік, сезон, місяць, в довільному масштабі. Схеми рози вітрів за напрямом, повторюваністю та швидкістю вітру приводяться на рис. 4.2.

 

 

Рисунок 4.2. Зміна швидкості та напряму вітру залежно від висоти над поверхнею землі

 

Ці дані використовуються при плануванні міста і мікрорайонів для захисту селітебної (житлової) території від шкідливої дії промислової зони міста, а також при розташуванні будівель на ділянці, що відводиться під будівництво.

Дія вітру на забудову та будівлі – одна з важливих характеристик середовища, в якому живе і працює людина. При плануванні нових міст, мікрорайонів і промислових підприємств, при виборі захисних санітарних зон між промисловою та селітебною частинами міста, слід обов'язково враховувати вітрові характеристики району.

Згідно з даними Інституту загальної та комунальної гігієни Академії медичних наук, допустимі швидкості вітру, що забезпечують теплове самопочуття людини при різних температурах, рекомендується приймати за табл. 4.2.

Таблиця 4.2