До сих пор приходится слышать, что в условиях РФ, большая часть территории которой отличается суровой и продолжительной зимой [1] (продолжительность отопительного периода в среднем составляет более 60 % годового времени, а температура воздуха наиболее холодной пятидневки около -30 °C), целесообразна повышенная площадь заполнений световых проемов в гражданских зданиях.
Некоторые специалисты считают, что в холодный период года через заполнения светового проема (окна) поступает теплота солнечной радиации в количестве, достаточном для компенсации тепловых потерь. К сожалению, они не учитывают, что, во-первых, поступление теплоты солнечной радиации не круглосуточное, во-вторых, количество ее и продолжительность облучения окон галнцем во многом зависит от ориентации поверхности окон, расположения окон над уровнем земли (на первом, например, или 17 этаже здания) и здания в целом, т.е. градостроительных решений. В-третьих, в течение недели и месяца продолжительное время длятся пасмурные дни. Также при повышенном остеклении зданий становится больше проблем по обеспечению требуемых параметров воздуха в помещениях в теплый период года, особенно в южных районах, т.к. через 1 м2 окна может поступать в помещение до 400-500 Вт теплоэнергии.
Ответ на вопрос о целесообразности повышенной площади заполнений световых проемов в гражданских зданиях РФ представлен на примере четырех го родов РФ, имеющих разные географи¬ческие широты, климатические и тепло-технические исходные данные (табл. 1, 2) составленные согласно [1, 2].
Средние по месяцам основные тепло вые потери за сутки через 1 м2 окна, ко торые были определены по известной формуле, представлены в табл. 3.
где Кок — коэффициент теплопередачи окна, приведен в табл. 1; tв, tм.ср — соответственно, температура воздуха в помещении, принятая равной 20 °C, и среднемесячная температура наружного воздуха, приведенная в табл. 2.
 |
Ответ на вопрос о целесообразности повышенной площади заполнений световых проемов в гражданских зданиях РФ представлен на примере четырех городов РФ |
В результате обработки данных [3] значения солнечной радиации, поступающей на вертикальные поверхности различной ориентации [Вт/(м2*сут)] при круглосуточном стоянии Солнца и при безоблачном небе в разные месяцы года представлены в табл. 4 и [4, 5]. Приведенные в табл. 4 и [4, 5] значения солнечной ра¬диации позволяют сделать вывод о том, что в холодный период года наибольшее количество солнечной радиации поступает на вертикальные поверхности южной ориентации. Несколько меньше поступает на поверхности юго-восточной и юго-западной ориентации. И почти в четыре-пять раз меньше поступает на вертикальные поверхности восточной и западной ориентации.
Среднее за сутки каждого месяца количество теплоты суммарной солнечной радиации, прошедшей в помещение через один квадратный метр заполнения светового проема, рекомендуется определить по следующей формуле
где Jд, Jр — соответственно суточное количество прямой и рассеянной солнечной радиации [Вт/(м2*сут.)], поступающей на вертикальные поверхности наружных ограждений различной ориентации при безоблачном небе в зависимости от широты и ориентации, принимаемое по табл. 4; Кпяс — коэффициент инсоляции, выражающий отношение облучаемой солнцем площади поверхности заполнения светового проема к его общей площади, зависящий от соотношения размеров солнцезащитных устройств и заполнения светового проема, а также от ориентации вертикальной поверхности, высоты стояния Солнца и времени года и суток [2, 5, 6]; Кобл — коэффициент облучения рассеянной солнечной радиацией площади поверхности окон, выражающий соотношение размеров затеняющих устройств и заполнения светового проема [5, 6]; Котн — коэффициент относительного проникания солнечной радиации через заполнение светового проема (с учетом коэффициента затенения светового проема переплетами заполнения) [5, 6]; вСЗу — коэффициент теплопропускания солнцезащитных устройств [5, 6]; Кс — коэффициент, выражающий отношение числа солнечных дней в месяце к общему числу дней в месяце; Кп и Кр — коэффициенты, выражающие соответственно отношение действительной продолжительности облучения поверхности заполнения светового проема к полной продолжительно¬сти облучения поверхности, зависящее от плотности (Кп) застройки, ориентации и расположения (Кр) заполнения свето¬вого проема над уровнем земли; Кдо — коэффициент, учитывающий уменьшение солнечной радиации, поступающей на вертикальные поверхности при действительных условиях облачности и прозрачности атмосферы [3].
суммарной солнечной радиации qсут, прошедшей в январе месяце в помещение через 1 м2 окна южной ориентации в жилом доме, находящемся в городе Сочи.
Из выполненного расчета следует, что среднее за сутки количество теплоты суммарной солнечной радиации, прошедшее в январе в помещение через 1 м2 окна южной ориентации составляет около 60 % от основных тепловых потерь через 1 м2 окна.
Пример 2. Определить величину теплоты суммарной солнечной радиации qсут, прошедшей в январе месяце в по-мещение через 1 м2 окна юго-восточной ориентации в жилом доме, находящем¬ся в городе Сочи.
Следовательно, в этом случае среднее за сутки количество теплоты суммарной солнечной радиации, прошедшее в ян¬варе в помещение через 1 м2 окна юго-восточной ориентации составит около 44 % от основных тепловых потерь че-рез 1 м2 окна.
Пример 3. Определить величину теплоты суммарной солнечной радиации qсут, прошедшей в январе месяце в помещениечерез 1 м2 окна восточной ориентации в жилом доме, находящемся в городе Сочи
При повышенном остеклении зданий становится больше проблем по обеспечению требуемых параметров воздуха в помещениях в теплый период года
Среднее за сутки количество теплоты суммарной солнечной радиации, прошедшее в январе в помещение через
1 м2 окна восточной ориентации составит чуть больше 20 % от основных тепловых потерь через 1 м2 окна.
Понятно, значения используемых в формуле (2) коэффициентов зависят от многих исходных данных: от географической широты, рельефа местности, расположения объекта (городской черте или открытой местности), ориентации вертикальной поверхности, расположения окон над уровнем земли (по¬мещение первого этажа или, например, 25 этажа), соотношения размеров солнцезащитных устройств (включая отко¬сы) и окон, а также от конструкции самих окон и действительных условий облачности и прозрачности атмосферы в заданном районе застройки.
 |
При повышенном остеклении зданий становится больше проблем по обеспечению требуемых параметров воздуха в помещениях в теплый период года |
Выводы
1. Действительное имеющееся количество теплоты суммарной солнечной радиации, прошедшее в январе в помещение через 1 м2 окна даже южной ориентации и в южном районе РФ меньше основных тепловых потерь через 1 м2 окна (при приведенном сопротивлении теплопередаче окна, принятом из условия энергосбережения).
2. Исходя из соотношения тепловых потерь и теплопоступлений солнечной радиации через окна в зависимости от их ориентации, в жилых, рабочих помещениях целесообразно предусматривать окна преимущественно южной, юго-во-сточной и юго-западной ориентации.
1. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология,
2. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.
3. Руководство по строительной климатологии (пособие по проектированию). НИИСФ Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1977.
4. Крупнов Б.А. К выбору энергоэффективной системы вентиляции и кондиционирования помещений со значительными теплопоступлениями через светопрозрачные ограждения за счет солнечной радиации и теплопередачи и теплопередачи // Светопрозрачные конструкции, №3/2010.
5. Крупнов Б.А. Расчет теплопоступлений в помещение через наружные ограждающие конструкции за счет солнечной радиации и теплопередачи. — Учеб. пос. МГСУ, 2009.
Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1 / В.Н. Богословский, А.И. Пирумов, В.Н. Посохин и др. — М.: Стройиздат, 1992.
