double arrow

Параметры наружного климата

Воздействие отдельных метеорологических элементов на тепловой, влажност- ный и воздушный режим здания и работу его инженерных систем является ком­плексным.

При проектировании и в процессе эксплуатации здания возникает ряд задач, решение которых сопряжено с использованием различных по номенклатуре и объему климатологических данных.

Основу климатологической информации составляют регулярные непрерывные измерения метеоэлементов в сети метеостанций. На станциях измеряют темпе­ратуру воздуха и поверхности грунта, эффективное излучение, скорость и на­правление ветра, относительную влажность воздуха и барометрическое давле­ние, а также интенсивность прямой и рассеянной радиации на горизонтальную поверхность.

Ряд климатических параметров, таких как парциальное давление водяного па­ра, влагосодержание и энтальпия воздуха, интенсивность радиации на верти­кальные и наклонные поверхности разной ориентации рассчитывают, используя имеющиеся значения измеряемых параметров.

Появление того или иного значения параметров обусловлено большим числом факторов и носит случайный характер. Поэтому для обобщения метеорологиче­ских элементов и получения тех или иных климатических параметров использу­ются положения теории вероятностей и методы математической статистики.

При решении задач теплофизики здания и систем обеспечения микроклима­та можно выделить два вида требуемой климатической информации: в расчет­ных и эксплуатационных условиях.

Под расчетными понимаются наиболее неблагоприятные погодные условия, при которых выбирается теплозащита здания и установочная мощность (производительность) систем обеспечения микроклимата. Расчетным условиям соответствует комплекс параметров наружного климата, за пределами которых система заведомо не обеспечивает поддержание расчетных параметров микроклимата.

Эксплуатационные условия характеризуются изменением параметров наруж­ного климата во времени суток и года в интервале от расчетных летних до рас­четных зимних и наоборот.

Для пересчета интенсивности измеряемой прямой радиации на нормальную к лучам поверхность пользуются формулами сферической геометрии. При этом интенсивность радиации на поверхность любой ориентации и положения определяется профильным углом. Профильный угол - это угол между лучом солнца и нормалью к поверхности (см. рис.4.6). Величина интенсивности на го­ризонтальную, наклонную и вертикальную поверхности определяется как функция профильного угла.

где SH- интенсивность прямой радиации нормальную к лучам поверхность, Вт/м2 .

Рис.4.6.Профильный угол/

Для горизонтальной поверхности

; (4.11)

для вертикальной поверхности

(4.12)

для наклонных поверхностей

, (4.13)

где- азимут поверхности, град;

часовой угол, град;

графическая широта местности, град;

- склонение солнца, град;

- угол наклона поверхности к горизонту, град.

Используя в качестве измеренной интенсивность прямой радиации на гори­зонтальную поверхность, коэффициент пересчета прямой радиации на вертикаль­ные поверхности равен

Формулы (4.11) - (4.13), строго говоря, справедливы для безоблачного неба, од­нако без особой погрешности их можно использовать для средних условий обеспеченности. При этом надо иметь в виду, что при пересчете среднесуточных значений интенсивности следует учитывать нелинейность формул (4.11)-(4.13). Среднеинтегральные значения коэффициента пересчетаприведены в табл.4.1.

Рассеянная солнечная радиация при средних условиях облачности одинаково распределена на поверхности разной ориентации. При безоблачном небе интенсивность рассеянной радиации на вертикальной поверхности оказывается разной для ограждений, облучаемых солнцем и находящихся в тени.

Таблица 4.1.

Ориента­ция Значение величин для географической широты (град)
Январь Октябрь
Ю 1.79 2.58 2.94 3.1 6.01 11.22 1.25 1.54 1.89 2.38 2.98 3.87
В; З 0.51 0,67 0.68 0.61 1.02 1.36 0.51 0.57 0.64 0.72 0.83 0.98
ЮВ; ЮЗ 1.29 1 .85 2.1 2.19 4.25 7.94 0.98 1.18 1.42 1.75 2.16 2.79
СВ; СЗ 0.03 0.03 0.02 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05
СOS0Г 0.43 0.31 0.29 0.23 0.15 0.03 0.5 0.44 0.38 0.32 0.27 0.22
Апрель    
Ю 0.41 0.49 0.62 0.74 0.9 1.1  
С 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.05  
В; З 0.42 0.43 0.47 0.52 0.6 0.71
ЮВ; ЮЗ 0.49 0.52 0.62 0.72 0.85 1.03
СВ; СЗ 0.2 0.19 0.2 0.21 0.24 0.3
СOS 0Г 0.69 0.67 0.62 0.58 0.57 0.44

Сумма рассеянной и отраженной радиации называется диффузной радиацией. Интенсивность отраженной радиации зависит от конкретных условий застройки и ее расчет представляет определенные трудности. Поэтому в расчете принимают отраженную радиацию в количестве 20 % от рассеянной на горизонтальную. Эта величина соответствует среднему альбедо (отношению отраженного потока к падающему в %) поверхности земли (альбедо асфальта 18,5 %, старого снега 46 %,травы 19-26 %, пашни 14-26 %, леса 12-19 %).

При расчете интенсивности рассеянной радиации следует учитывать, что облученность вертикальной поверхности небосводом составляет 0,5, а го­ризонтальной 1. С учетом изложенного получим формулу для расчета диффуз­ной радиации на произвольно расположенную поверхность

(4.14)

гдеDк - интенсивность рассеянной радиации на горизонтальную поверхность, Вт/м .

Коэффициенты пересчета интенсивности среднесуточной прямой солнечной радиацииидля горизонтальной поверхности.

Парциальное давление водяного пара рассчитывается по данным измерения относительной влажности по формуле

где- парциальное давление водяного пара при полном насыщении - функция температуры наружного воздуха.

Влагосодержание наружного воздуха d, г/кг:

где- барометрическое давление, Па (мм рт.ст.).

Теплосодержание наружного воздуха I, кДж/кг:

(4.16)

Климатические параметры изменяются во времени, сохраняя определенные закономерности. Наиболее ярко закономерность изменения параметров проявля­ется, если их иллюстрировать средними многолетними значениями.

На рис.4.7 показан среднемесячный суточный ход температуры наружного воздуха в различных климатических зонах для разных сезонов года.

Аналогичные данные для скорости ветра показаны на рис.4.8., а для ин­тенсивности солнечной радиации - на рис.4.9.

Приведенные данные показывают наличие общей закономерности суточ­ного хода отдельных параметров для различных периодов года. На рис.4.10 показан пример суточного хода результирующей температуры. Как видно из рис.4.10 учет длинноволнового излучения в сторону небосвода приводит к довольно существенному различию результирующей температуры для верти­кальной и горизонтальной поверхностей (линия 1 и 2 на рис.4.10).

В целом результирующая и условная температура, как и составляющие ее параметры, сохраняет общую закономерность суточного хода в отдельные пе­риоды года.


Сейчас читают про: