книги из ГПНТБ / Суханов И.С. Лучистая энергия солнца и архитектура (на примере Средней Азии)

Глава III. ВЛИЯНИЕ ИНСОЛЯЦИИ НА ВНУТРЕННИЙ РЕЖИМ ПОМЕЩЕНИЙ

руется под влиянием внешних факторов, среди которых главную роль

74

Все приведенные выше данные (рис. 41, 44) определяют радиацион­ ный режим вертикальных поверхностей при естественных условиях облачности. В безоблачные дни, как показали наши наблюдения, теп-

отдают конвекцией и излучением в окружающую среду. Все эти теп­

75

температурной кривой, определяют суммарную температуру при воз­ действии на ограждения рассеянной радиации. При облучении поверх­ ностей прямой радиацией суммарная температура может возрасти более чем на 30°. Суммарная тем­ пература меньше зависит от ориентации, чем теплопоступления от суммарной и особен­ но от прямой радиации. В от­ личие от радиации суммарная температура для ориентации, симметричных относительно направления север —юг, не сов­ падает, отличаясь на 6-*-8°, что вызвано ходом температуры

наружного воздуха.

76

Время дня

Рис. 47. Приход тепла от прямой солнечной радиации через светопроемы различной ориентации в летние месяцы в Ташкенте:

- Ю ; tf-Ю-ЮВ ( І О - І О З ) ; 8 - Ю В ( Ю З ) ; г - В - Ю В (3 - 103); д-В (3); е - В - С В ( 3 - С З ) ; ж-СЪ (С3).

возрастает с уменьшением альбедо и достигает наибольших значений при ориентации на западную четверть горизонта.

Теплоотдача в помещения внутренними поверхностями ограждений определяется интенсивностью внешних тепловых воздействий и тепло­ техническими качествами ограждений. Расчеты показывают, что мак­ симальная часовая отдача тепла 1 м- внутренней поверхности внутрен­ нему воздуху не превышает 8—10 ккал/м2час. Это в несколько разменьше, чем теплопоступления через 1 м'г светопроема. Таким обра­ зом, глухие ограждения, особенно в помещениях с достаточно боль­ шой относительной площадью светопроемов, как правило, не влияют заметно на суммарные теплопоступления. Это подтверждается натур­ ными измерениями [71].

Основную роль в передаче внешних тепловых воздействий играют светопрозрачные ограждения. Солнечные лучи, проникнув в помеще­ ние через светопроемы, нагревают внутренние поверхности. Излучение нагретых поверхностей имеет значительно большую, чем солнечная радиация, длину волн, для которых обычное оконное стекло непро­ зрачно. Таким образом, радиационное тепло аккумулируется в поме­ щении. Солнечная радиация, проходящая через окна, является одной из главных причин перегрева помещений, особенно при неблагоприят­ ной ориентации светопроемов и при отсутствии проветривания.

правление лучей приближается к перпендикулярному, практически не изменится. При падении лучей под большими углами затеняющее влияние двойного переплета будет более значительным, чем спарен­ ного, и теплопоступления за день, как показали расчеты, будут при­ мерно на 10% меньше.

Максимальные часовые теплопоступления наблюдаются при вос­ точной и западной ориентациях. Количество тепла, проникающего в помещение через 1 м'г светопроема, почти в 20 раз превышает приход тепла от такой же площади внутренней поверхности несветопрозрачного ограждения. В течение летнего периода теплопоступления через окна резко увеличиваются при южной ориентации, но остаются прак­

78

Приток тепла от прямой радиации через окна зависит от толщины стены, или, говоря точнее, от расстояния между внешней поверхностью фасада и внутренней плоскостью остекления (см. рис. 43). Представ­ ляет интерес количественная оценка этой закономерности. Графики на рис. 48 иллюстрируют суточные теплопоступления при одинаковых

івас\

§

Рис. 48. Суточные теплопоступления от прямой солнечной радиации через 1м3 площади светопроема при толщине стен 25 см (а) и 50 см (б):

1—лето, 2—весна, 3—зима.

окнах, расположенных в стенах толщиной 0,25 и 0,50 м. Здесь срав­ ниваются суммы тепла, проникающего через окна в помещения первых этажей, которые обычно затеняются окружающей застройкой и зеле­ ными насаждениями при низком положении солнца. Поэтому расчет выполнен для периода, когда высота солнца больше 10°. Сопоставле­ ние графиков свидетельствует о резком возрастании теплопоступлений при уменьшении толщины стен в современном строительстве. Так, например, одноэтажные жилые дома, возводившиеся в Средней Азии

79

ления от прямой солнечной радиации на 1 м2 светопроема при этом возросли почти в два раза. Следует отметить, что и площадь остек­ ленных поверхностей в современных домах значительно больше. Эта

западную часть горизонта от 200 до 290° (считая от направления севе­ ра) в I I I и IV климатических районах в соответствии с Нормами (114) считается неблагоприятной. Из рис. 49 видно, что эти пределы неверноотражают зависимость теплопоступлений в летний период от ориента­ ции в условиях Средней Азии. Так, ориентация на запад—северо-запад считается благоприятной, а между тем количество вносимого тепла от прямой радиации в этом случае только на 1/5 меньше, чем при запад­ ной. Анализируя зависимость теплопоступлений от ориентации, можно»

80

сделать вывод, что пределы неблагоприятной ориентации для Средней

нечной радиацией, от ориентации позволяет выявить пределы неблаго­ приятных румбов с точки зрения возможности летнего перегрева, но не позволяет сравнить внутренние режимы помещений различной ориента­ ции. Если сопоставить теплопоступления через светопроемы за счет суммарной радиации (кривая 5 на рис. 44), то влияние ориентации будет выражено значительно меньше, так как рассеянный и отраженный компоненты облучения равномернее воздействуют на поверхности раз­ ных ориентации в сравнении с прямой радиацией. Но и закономерность распределения суммарных теплопоступлений от ориентации еще не го­ ворит о степени различия внутреннего режима помещений, ориентиро­ ванных на разные румбы.

Помимо солнечной радиации, проникающей через светопроемы, и теплопоступлений через несветопрозрачные ограждения значительное количество тепла вносится в помещения с нагретым воздухом, прони­

через ограждения вследствие инфильтрации. Часть тепла удаляется из помещений при ночном проветривании, а также выходит с тепловым потоком через глухие ограждения, направленным в ночные часы изнут­ ри наружу. Поэтому показатели внутреннего режима помещений отли­ чаются при разных ориентациях еще меньше, чем суммарные теплопо­ ступления. Следовательно, объективная оценка ориентации, а также эффективности различных средств борьбы с перегревом должны базиро­ ваться на сопоставлении микроклиматических различий.

§ 2. Летний микроклимат помещений

Под микроклиматом помещений обычно понимается совокуп­ ность факторов, определяющих теплоощущение людей. Основные эле­ менты микроклимата — температура воздуха и внутренних поверхно­ стей, влажность и скорость движения воздуха. Тепло, вырабатываемое организмом, отдается во внешнюю среду излучением, конвекцией и пу­ тем испарения влаги. Теплообмен излучением пропорционален разности температур тела и окружающих поверхностей, теплообмен конвекцией кроме этого зависит от скорости движения воздуха. Интенсив­ ность теплоотдачи испарением зависит от влажности и скорости движе­ ния воздуха. Летом в Средней Азии температура воздуха и поверхнос­ тей, которые окружают человека, бывает выше температуры тела. В-

туры воздуха можно компенсировать за счет увеличения скорости дви­ жения воздуха, снижения его влажности и температуры окружающих поверхностей, сохранив теплоощущенме неизменным. Ряд показателей,

Организм человека может приспосабливаться к тепловому режиму окружающей среды в достаточно большом диапазоне его колебаний. Зона теплового комфорта в пределах этого диапазона определяется таким сочетанием микроклиматических параметров, при котором тепло­ вое равновесие организма со средой поддерживается при минимальном напряжении системы терморегуляции. Зона комфорта меняется в тече­ ние года вследствие сезонной адаптации людей. По данным исследова­ телей [12, 23, 59], температурные границы зоны комфорта в условиях, характерных для закрытых помещений, когда скорость движения воз­ духа менее 0,10 місек, а его влажность колеблется в пределах 35—50%, составляют 19-5-25°. При сквозном проветривании, когда увеличивается скорость движения воздуха (до 0,3—0,5 місек) и уменьшается его влаж­ ность (до 20—25%), верхний предел зоны комфорта повышается до27°. На теплоощущения, помимо акклиматизации и сезонной адаптации, значительно могут влиять индивидуальные особенности человека, сос­ тояние здоровья, психологические моменты и т. д.

Микроклиматические параметры закрытых помещений разной ори­ ентации при всех прочих равных условиях различаются, как правило, незначительно, за исключением температуры воздуха. Температура воз­ духа зависит главным образом от количества тепла, вносимого инсо­ ляцией через светопроемы. Помещения северной ориентации получают минимум радиационного тепла и температура воздуха в них летом не­ сколько ниже, чем при других ориентациях. Лишь ненамного больше тепла поступает через светопроемы южной ориентации (см. рис. 44). Поэтому незначительно различен летний температурный режим поме­ щений северной и южной ориентации. Максимум теплопоступлений и соответственно наиболее неблагоприятные температурные условия на­ блюдаются в помещениях, ориентированных на запад и восток. Однако разница температур в помещениях наиболее неблагоприятной и опти­ мальной ориентации значительно меньше, чем в теплопоступлениях,

82