Расчетные наружные условия

При определении расчетных параметров наружного климата наиболее важным

представляется сформулировать критерии выбора расчетных условий

Рис. 4.7

Среднемесячный суточный ход темпе­ратуры наружного воздуха

Целью выбора расчетных условий является определение наибольшей нагруз­ки на системы обеспечения микроклимата, которая складывается из наи­больших значений составляющих ее частей. В холодный период года тепловая нагрузка на систему отопления соответствует возможно низкой температуре на­ружного воздуха и большей скорости ветра. В расчете не следует учитывать тепловой поток от солнечной радиации, снижающий тепловую нагрузку. Влагосодержание воздуха в этот период физически очень мало

Рис. 4.8

Среднемесячный суточный ход средней скорости ветра

Рис.4.9. Суточный ход среднеме­сячной суммарной солнечной радиации в Москве для разных Месяцев года

Рис.4.10. Суточный ход результирующей температуры в июле в Москве: 1-наруж- ная температура, 3-условная температу­ра для вертикальной поверхности; 2-наружная, 4-условная температура для горизонтальной поверхности

В теплый период рассчитывается нагрузка на систему охлаждения помеще­ния и осушки воздуха. Наибольшей величине нагрузки соответствуют возможно высокие значения температуры, влагосодержания, теплосодержания наружного воздуха и интенсивности солнечной радиации. Скорость ветра при этом должна быть возможно минимальной.

Наиболее простым решением задачи выбора расчетных параметров наружного климата было бы использование абсолютных максимумов или минимумов параметров. Однако такой подход очевидно нецелесообразен. Во-первых, пото­му, что абсолютный максимум параметра наблюдается один раз за весь срок из­мерений и вероятность его появления впредь очень мала. Поэтому сис­темы, запроектированные для экстремальных расчетных условий, в реальный период эксплуатации будут иметь завышенную мощность и окажутся экономиче­ски неоправданными.

Во-вторых, использование такой модели спорно и с физической точки зрения, так как одновременное появление экстремальных значений всех параметров не­вероятно. Более того, возможны такие ситуации, при которых приближение од­ного параметра к экстремальному значению сопровождается изменением дру­гого параметра в обратном направлении

Последнее утверждение иллюстрирует рис.4.11, на котором показана устойчи­вая обратная корреляция температуры наружного воздуха и скорости ветра в ус­ловиях Москвы.

Из сказанного следует, что в качестве расчетных следует принимать значения параметров меньшие по абсолютной величине, нежели экстремальные. В отечественной практике сложился такой подход, когда в качестве критерия вы­бора расчетного параметра служит суммарная или разовая вероятная продол­жительность нарушения расчетных внутренних условий.

При выборе расчетуой наружной температуры в холодный период года И.В.Мачинским были проведены расчеты длительности остывания здания при понижении температуры ниже расчетного значения. Установлено, что период снижения температуры воздуха на 4 °С в кирпичном здании с толщиной стен 0,51 м. составляет 152 ч, а для здания с облегченными стенами - 100 ч. Принятый средний период соответствует 5 сутками.

Так в качестве расчетной температуры в холодный период года была обосно­вана средняя за наиболее холодную пятидневку температура наружного возду­ха, которая в несколько измененном виде используется в современных нормах

рис.4.11.Зависимость скорости ветра от наружной температуры: 1- наибольшие осредненные зна­чения скорости ветра при разной температуре для наиболее суровых периодов зимы;2- зависи­мость расчетной скорости ветра от температуры

В 1951 г Промстройпроект установил расчетные параметры наружного воздуха в теплый период года для систем кондиционирования воздуха, разделив их на 3 класса. Были приняты такие значения теплосодержания воздуха, суммар­ное превышение которых составляло 200 часов в году для установок 2 класса и 450 часов в году для установок 3 класса. Принятый подход сохранен в совре­менных параметрах.

Выбор параметров наружного климата, используемых для расчета теплового режима помещений, В.Н. Богословский предложил проводить на основе ко­эффициента обеспеченности КОб- Последняя величина в долях единицы показывает число случаев, в которых внутренние условия обеспечиваются по отношению к общему числу случаев (членов статистического ряда параметров).

Использование коэффициента обеспеченности, по сути равного вероятности обеспечения внутренних условий, позволило уточнить представление о расчет­ных условиях. С его помощью удалось связать уровень комфортности в зда­нии с расчетной температурой наружного воздуха так, как это показано в табл. 4.2

Коэффициент обеспеченности расчетных условий для холодного периода года

Таблица 4.2

Характеристика основных помещений	Коэффициент обеспеченности КОБ
Повышенные санитарно-гигиенические требования Круглосуточное пребывание лю­дей или постоянный технологический режим Ограниченное во времени пребывание лю­дей Кратковременное пребывание людей	Около 1,0 0,9 0,7 0,5

Использование вероятностного подхода позволило достаточно просто ре­шить задачу выбора сочетания двух расчетных параметров. Для этого были при­влечены теоремы о вероятности совместного появления двух событий.

В холодный период года два основных параметра- температура воздуха и ско­рость ветра считаются зависимыми событиями. В этом случаеопреде­ляется по

заданному, а скорость ветра V принимается по уравнению регрессии,

графическая реализация которого показана на рис.4.11 (линия 2).

В теплый период года рассматриваются два независимых события - одновременное появление температуры и интенсивности солнечной радиации q. Приняв максимальное значение (при безоблачном небе), температуруре­комендуется определять по заданному-

Рис. 4.12 Диаграмма t-ф для условий Москвы

Для выбора расчетного сочетания параметров наружного воздуха Л.Б.Успенской была предложена, пример которой показан на рис.4.12.

В основу построения диаграммы заложено представление о состоянии наруж­ного воздуха, определяемом сочетанием двух параметров, как о двухмерной статистической величине, которую можно рассматривать в виде точки на плоскости со случайными координатами температуры tH и относитель­ной влажности ф н.

На диаграмме по точкам, имеющим одинаковые величины повторяемостей сочетания tH и ф н проведены изолинии повторяемостей и накоплен­ной

повторяемости.

Задачу выбора расчетного комплекса параметров наружного воздуха решали А.Я.Креслинь, А.Г.Сотников, А.М.Сизов, Л.Е.Анапольская и Л.С.Гандин и дру­гие исследователи.

В последней редакции СНиП 2.3.01-99 "Строительная климатология" собрана основательная база данных, прежде всего по расчетным значениям температуры наружного воздуха. В частности приводятся значения tH средней за наиболее холодные сутки и наиболее холодную пятидневку с обеспеченностью 0,98 и 0,92, предназначенные для теплотехнического расчета ограждений и расчета мощно­сти систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в холодное время.