Коефіцієнти поглинання сонячної радіації різних матеріалів

Огороджування і матеріал поверхні	Колір поверхні	рс
Стіна цегляна обштукатурена	Білий Темно-червоний	0,25 0,7
Стіна цегляна з керамічним облицюванням	Світло-червоний	0,58
Стіна бетонна	Світлий Темний	0,65 0,75
Покрівля черепична Покрівля руберойдова Асфальт	Світло-червоний Світло-сірий Темно-сірий	0,6 0,85 0,9
Земля	Світлий Темний	0,7 0,8
Вапняк	Світлий Темний	0,4 0,7
Піщаник	Світлий Темний	0,4 0,75

 

Суму температури зовнішнього повітря t_з та еквівалентної температури сонячної радіації t_екв називають сумарною температурою зовнішнього повітря, яку обчислюють за формулою:

.

Амплітуда коливання температури зовнішнього повітря в літній період складається з амплітуди коливання зовнішнього повітря та амплітуди коливання еквівалентної температури сонячної радіації. Максимальна сонячна амплітуда коливання температури зовнішнього повітря A_t приблизно знаходиться за формулою:

, 

де t ₁₃ – усереднена максимальна температура зовнішнього повітря в найжаркішому місяці о 13 год; t_м – середня місячна температура зовнішнього повітря найжаркішого місяця.

При періодичному коливанні сонячної радіації амплітуда її коливання А_рад визначається з виразу:

,

де І_макс – максимальна інтенсивність сонячної радіації; І_сер – середня за добу інтенсивність сонячної радіації.

Амплітуда еквівалентної температури виражається через амплітуду сонячної радіації за формулою:

.

Існує одна важлива обставина – максимуми амплітуд A_t і А_екв за часом не співпадають. Тому максимальну амплітуду коливань сумарної температури зовнішнього повітря А_сум приблизно визначають за формулою:

А_сум ·=·(А_екв ·+· А_t)·φ₁,

де φ₁ – коефіцієнт, що враховує зрушення фаз максимумів І_макс та  t_з.

Коефіцієнт φ₁ залежить від різниці часу максимумів сонячної радіації та температури зовнішнього повітря z₁–z₂ і від співвідношення амплітуд А_екв: A_t

Амплітуда коливання температури на внутрішній поверхні огороджування знаходиться за формулою:

. 

де А_з – амплітуда коливань температури зовнішнього середовища; γ₁ – загасання коливань температури зовнішнього повітря в огороджуванні.

Мінімальні значення γ₁ приводяться в табл. 7.4.

 

Таблиця 7.4

Мінімальні значення γ₁

Вид огороджувань	Значення γ1, при температурі
	від 25 до 29°С	від 30°С і вище
Покриття без горищ і з горищами	25	35
Стіни, орієнтовані на південну частину неба (від 0 до 90°)	15	25

7.3. Прийоми теплофізичного проектування будівель

Волога в огороджування проникає у вигляді пари, яка може дифундувати через багато матеріалів, включаючи деякі непроникні для повітря і води в рідкому стані. Потрапляючи на холодну поверхню, пара конденсується, зволожуючи конструкцію. В результаті погіршуються теплозахисні властивості та зменшується довговічність огороджування.

У зимовий період зволоження в огороджуванні відбувається інтенсивно за наявності вологих виробничих процесів (миття підлог, випар вологи з ґрунту, спалювання в приміщенні газу), а також при знаходженні в приміщенні великої кількості людей.

Щоб оберегти проектовані будівлі від неприпустимого зволоження огороджувань, необхідно дотримувати наступні вимоги:

· при будівництві не допускати прямого попадання вологи на огороджування (пристроєм дренажу, вентиляцією, гідроізоляцією від дощу, снігу та ін.);

· не допускати зіткнення вологого повітря з холодними поверхнями огороджування; це досягається відсутністю щілин і нещільності в елементах огороджувань, а також пристроєм пароізоляції, що не дозволяє волозі проникати з приміщення до охолоджених поверхонь усередині стін, покриття, підлоги, скління; пароізоляційні шари слід розташовувати з внутрішньої сторони огороджування;

· при виборі захисної конструкції забезпечити температуру внутрішньої поверхні вище за температуру точки роси; це досягається пристроєм "теплової шуби" в зовнішній частині огороджування;

Рисунок 7.2 – Вплив підвісної стелі на допустиму вологість повітря у приміщенні: а - підвісна стеля відсутня; б - горищний простір вентилюється; в, г - горищний простір не вентилюється; 1 - підвісна стеля; 2 - повітряний прошарок; 3 -  несуча залізобетонна плита; 4 - пароізоляція; 5 - теплоізоляція; 6 - покрівля

· при виборі облицювання фасаду житлових та інших будівель з полегшеними паропроникними конструкціями стін необхідно давати можливість водяним парам вільно виходити назовні через пористу обробку або через вентиляційні отвори в зовнішньому облицюванні. Ті ж заходи доцільно застосовувати при обробці фасадів будівель з вологими приміщеннями при будь-яких, у тому числі і масивних типах конструкції стін;

· при розташуванні конструктивних шарів в огороджуванні не допускати затримки водяної пари між шарами, що мають високий опір паропроникненню; у поєднаних покриттях це може бути досягнуто пристроєм вентиляційних каналів; при виборі обробних матеріалів для приміщень, де можлива епізодична і короткочасна конденсація вологи, слід віддавати перевагу матеріалам, що адсорбують (поглинають) конденсат; проте при цьому бажано забезпечити інтенсивний рух повітря у внутрішній поверхні стін огороджування для активізації випару поглиненої вологи.

Рисунок 7.3 – Графіки для визначення температури зовнішнього повітря, при якій можливе утворення конденсату на склі при температурі повітря в приміщенні, рівною tВ=21°C при різній відносній вологості повітря в приміщенні 1 - при одинарне склінні; 2 - при подвійному з повітряним прошарком завтовшки 6·мм (зовнішнє скло поглинає); 3-при потрійному склінні з повітряними прошарками завтовшки 6·мм (зовнішнє скло поглинає тепло)

Зміни допустимої вологості повітря в одноповерхових приміщеннях із стінами, що добре утеплюють, залежить від конструктивного рішення стелі. Дані, що дозволяють бачити, як змінюється допустима відносна вологість внутрішнього повітря при різній конструкції огороджування і розрахунковій зовнішній температурі повітря, нижче 18°С.

В огороджуваннях з малопроникних матеріалів опір паропроникненню на теплій поверхні огороджувань має бути більший, ніж у будь-якому конструктивному шарі, розташованому в охолодженій частині огороджування. Якщо ця вимога не виконується, то потрібне вентилювання холодної частини огороджування.

Дослідженнями встановлено, що водяна пара, вільно мігруюча через пористий матеріал або повітряний прошарок, зазвичай не конденсується у воду, проходячи зону температур, відповідну його точці роси. Досягши ж щільного шару, що перешкоджає вільній міграції або гальмує її, конденсація пари відбувається за відповідних температурних умов.

Для усунення конденсації водяної пари в огороджуванні застосовуються два способи:

· розташування із зовнішнього боку огороджування паропроникних матеріалів, через які водяна пара може швидко мігрувати і виходити назовні; до обробок з високою паропроникністю відносяться, наприклад, цегляне облицювання на пористому розчині, легкий бетон, пориста штукатурка, обшивка (дерев'яна та ін.);

· пристрій в огороджуванні повітряних каналів, через які водяна пара може віддалятися завдяки природній циркуляції повітря. Це дозволяє для облицювання будівель застосовувати паронепроникні матеріали, такі, як метал, скло, пластмаса, керамічна плитка і т.п.; у таких стінах повітряні канали потрібно направляти вертикально для створення природної тяги, посилюваної при нагріві сонцем.

Показник теплової активності легких пористих матеріалів відносно малий, тому підлоги паркетні, дощаті, ксилолітові вважають теплими. Їх широко застосовують у житлових і громадських будівлях. Навпаки, у щільних і важких матеріалів показник теплової активності різко зростає, тому підлоги бетонні, з метлахської плитки і т.п. вважають холодними. Згідно з нашими нормами, підлоги житлових, громадських, і опалювальних приміщень повинні мати показник теплової активності покриття підлоги не більший за величини, приведені в табл. 7.5.

Таблиця 7.5

Необхідні показники теплової активності,

Приміщення	Група підлог	, ккал/(м^2·год^1/2·°С)
Житлові приміщення, палати, основні приміщення лікарень, поліклінік, шкіл, дитячих ясел і садів	I	10
Приміщення громадські і виробничі, з довготривалим перебуванням людей, окрім вказаних в п. 1	II	12
Усі види приміщень, окрім вказаних в пп. 1 і 2	III	Не нормується

 

Приведені в таблиці значення можна підвищувати при застосуванні теплоізолювальних покриттів (килимів, лінолеуму на повстяній основі і т.п.); при температурі підлоги t_П · > 23 °C; у приміщеннях з короткочасним перебуванням людей.

При проектуванні огороджувань будівлі та систем опалювання можливі два прийоми створення комфортної температури підлоги:

1. Обігрів поверхні підлоги радіаційним опалюванням стелі. Такою системою опалювання можна забезпечувати комфортну температуру на підлозі з бетонних плит, що лежать на грунті. Проте температура стелі при цьому дуже підвищується, що викликає надмірну сухість повітря в приміщеннях і перегрівши голови людини;

2. Опалювання приміщення через систему, розташовану усередині конструкції підлоги. Згідно з вимогами американських норм, температура підлоги не повинна знижуватися більше, ніж на 6°C у порівнянні з розрахунковою температурою внутрішнього повітря.

В опалювальних приміщеннях безпустотні підлоги на грунті (з нормованим перепадом між температурою повітря і поверхнею підлоги) слід утеплювати в місцях примикання підлоги до зовнішніх стін. У цьому випадку утеплення виконується з неорганічних вологостійких матеріалів.

Ефективність архітектурного і конструктивного рішення забудови міста, промислових і сільськогосподарських підприємств багато в чому зумовлюється умінням проектувальника:

· пристосувати забудову і будівлі до особливостей клімату і топографії місця будівництва;

· обґрунтувати вибирані в проекті захисні та несучі конструкції відносно їх довговічності та економічності;

· зумовити найменші експлуатаційні витрати при користуванні будівлею і найменші витрати на опалювання (взимку) та охолодження (влітку).

З позиції технологічних і теплотехнічних вимог вигідні, наприклад, блокування цехів у промислових підприємствах, застосування широких багатоповерхових громадських і житлових будівель. Витрати на опалювання, а отже, і охолодження промислової будівлі при компактній забудові значно зменшуються.

При проектуванні стін і покриттів можна використовувати три основні типи теплоізоляторів:

1. Повітряні прошарки, що утворюються між конструктивними матеріалами огороджування;

2. Теплоізолятори, що розташовуються із зовнішньої поверхні огороджування;

3. Теплоізолятори, що розташовуються всередині огороджування (теплоізоляційні мати та ін.).

Тепловий ефект від повітряних прошарків залежить від їх товщини, розташування прошарку по відношенню до напряму потоку тепла і від відбивної та випромінювальної здатності поверхонь матеріалів. Сума відбивної та випромінювальної здатності будь-якого матеріалу наближається до одиниці. Наприклад, фольга має відбивну здатність 0,95, а випромінювальну 0,05; сталевий лист, відповідно, 0,8 та 0,2.

Найменший опір мають повітряні прошарки при русі теплового потоку від низу до верху, наприклад через стелю протягом опалювального сезону.

Рисунок 7.4 – Теплоізоляція бетонних підлог, що влаштовуються на грунті 1 - чиста підлога; 2 - основа для пристрою підлоги; 3 - теплоізоляція,; 4 - труби опалювання

Термічний опір повітряних прошарків R_в.П різної товщини дано в табл.  7.6.

Таблиця 7.6