крытой местности и в городах. Приводятся данные, что в большом городе средняя годовая температура на 0,5—10С выше температуры воздуха открьпой местности с той же высотой над уровнем моря. В холодный период года в большом городе наинизшая температура воздуха на 1—2°С выше, чем вне города. Чем больше город, тем выше минимальная температура воздуха. Дневное колебание температуры в городе также меньше, чем вне его [1, 36].

Возможность уменьшения теплопотерь в зависимости от температуры наружного воздуха состоит в расположении здания: на южных склонах (т.е. не на вершинах, где действуют интенсивные ветры), а также вне долин, в которых ночью сосредоточивается холодный воздух; в большом массиве, но не одиночно.

Скорость и направление ветра. При увеличении скорости ветра увеличиваются теплопотери здания не только за счет увеличения коэффициента конвективного теплообмена, а значит и коэффициента теплопередачи ограждения, но и за счет увеличения теплопотерь на нагревание инфильтрующегося воздуха.

Средняя скорость ветра в ЧССР составляет 3. . . 5 м/с. Скорость отдельных порывов ветра днем иногда достигает 18 м/с, порывы ветра выше этого значения бывают очень редко [36]. В Чехии преобладают западные или северо-западные и юго-западные ветры, а в Словакии — северные и южные ветры.

Коэффициент конвективного теплообмена (рис. 14) тем больше, чем больше скорость ветра и чем меньше объект. Для приведенных средних скоростей ветра этот коэффициент может быть в пределах 6—18 Вт/ (м^ • К). Для коэффициента лучистого теплообмена на внешней стороне строительных конструкций действительны те же правила, что и для коэффициента лучистого теплообмена в помещении. Разница только в том, что в результате более низкой определяющей температуры г температурный коэффициент примерно на 15—20% меньше, чем в помещении (см. табл. 18); на столько же меньше коэффициент теплообмена на наружной поверхности ограждения. Если наружное ограждение неплотное, то под действием ветра воздух проникает через них, особенно через щели окон, охлаждая помещение; возле окон холодный воздух опускается к полу и далее в пространство помещения. Холодный воздух вызывает у людей неприятные ощущения, которые часто устраняют за счет повышения температуры воздуха в помещении. По графику на рис. 10 можно определить, что через 1 м щели проходит 4,5—5,6 м^/ч воздуха при скорости ветра 3—5 м/с. Если скорость ветра повысится до 8 м/с, то количество инфильтрующегося воздуха увеличится до 8 м^ / (м ч). Трудности возникают также при одностороннем воздействии ветра. Теплопотери увеличиваются только на наветренной

рис. 14. Коэффициент конвективного теплообмена при искусственном потоке в зависимости от скорости ветра и длины обдуваемой поверхности (размеров объекта)

I

стороне. Если система отопления не разделена на отдельные самостоятельные регулируемые ветви, то и зто обстоятельство приводит к увеличению теплопотерь, так как здание будет отапливаться в соответствии с принципом "наиболее неблагоприятного участка". В настоящее время рассматриваются возможности уменьшить влияние ветра на теплопотери зданий за счет проектирования защитных преград. Защитные прегра-ДЬ1 (лесополосы) известны в земледелии. Приводятся данные, что влияние преград действует не только по направлению ветра, но и против него. Зона со сниженной скоростью ветра располагается в области перед преградой, а именно на расстоянии, равном пяти-, восьмикратной преграды, и далее по направлению ветра на расстоянии 25—35-кратной высоте преграды. За преградой, в области с длиной, равной трех-, пятикратной высоте преграды, скорость ветра составит 15— 40% первоначальной; в зоне с длиной, равной шести-двадца-тикратной высоте преграды скорость ветра составит 75—80% и первоначальная скорость ветра восстановится на расстоянии 35-кратной высоты преграды [1]. Если преграду выполнить из деревьев, то необходимо учитьшать, что узкая зона с

редким размещением деревьев будет более эффективна, чем густой лес.

В работе [31] описан защищенный дом в Фермонте (Канада). Здание коридорного типа, ступенчатое, в средней части имеет 5,5 этажа и по бокам снижено до 3,5 зтажа. Общая длина здания 1200 м. Тем самым образовалось заграждение, предохраняющее город с юга и юго-востока против преобладающих северных и северо-западных ветров. Здание, имеющее высоту 16,5 м, образует более благоприятные микроклиматические условия на площади более чем 2/3 застроенной части города.

Для уменьшения теплопотерь зданий с учетом скорости и направления ветра необходимо: размещать здания вне долин и вершин холмов; в направлении преобладающих ветров устраивать преграды, предпочтительно за счет посадки деревьев, к одноэтажным или малоэтажным зданиям пристраи- . вать вспомогательные объекты, например, гаражи; отопитель- j ную систему членить на самостоятельные регулируемые ветви с учетом направления преобладающих ветров; максимально уменьшить количество неплотностей в наружных ограждениях Сщели окон и притворы дверей).

Влажность воздзтха и атмосферные осадки. Чем выше относительная влажность наружного воздуха при данной температуре, тем выше парциальное давление водяного пара, что способствует повышению конденсации водяного пара внутри конструкции, увеличению значения коэффициента теплопередачи и соответственно увеличению теплопотерь.

Относительная влажность воздуха в течение отопительного сезона составляет 70—85%. Годовое количество осадков на территории ЧССР колеблется от 450 до 1500 мм (минимальное количество в январе и феврале) [4]. Атмосферные осадки одновременно увеличивают содержание влаги в конструкции и вызывают увеличение тепловых потерь.

Предохранение наружного ограждения зданий от влажности и атмосферных осадков относится к очень важным задачам при проектировании, возведении и эксплуатации зданий,. При нормальных условиях эти факторы особенно не проявляются. Проблемы возникают, когда нарушены гидроизоляционные слои, стыки и швы или появляются трещины на внешней поверхности наружного ограждения. В этой ситуации очень быстро увеличивается влажность конструкции и возрастают тепловые потери. Названные нарушения в конструкции ограждения необходимо как можно быстрее устранить путем проведения соответствующего ремонта.

Солнечная радиация. В отличие от предыдущих климатических параметров, солнечная радиация уменьшает в холодный и переходный период года тепловые потери и затраты энергии на отопление зданий.

Излучение солнца является самым интенсивным энергетическим источником нашей Земли. Количество энергии на границе земной атмосферы, приходящейся на площадь, перпендикулярно солнечным лучам, составляет в среднем в год 1381 Вт/м2 [36]; это значение назьшается солнечной постоянной.

Электромагнитный солнечный спектр имеет большую волновую границу. Солнечная радиация с волнами длиной 0,25— .3,0 мкм содержит 98% излучаемой энергии. Прямое солнечное излучение при проходе через атмосферу ослабляется в зависимости от длины пути солнечных лучей к поверхности земли, а также от чистоты атмосферы. Загрязняют атмосферу водяной пар, углекислый газ и пьшь. Известно, что большое количество водяных паров бывает в летнее время в низинах, меньшее содержание водяных паров зимой и на высоких местах. Мерой ослабления солнечной радиации является так называемый показатель загрязнения атмосферы Z; он зависит от количества примесей в воздухе и от атмосферного давления (от высоты над уровнем моря). Наименьшие значения Z были определены на вершинах высоких гор (Z = 2), наибольшее достигается в промышленных городах (Z = 6). Обычно принимают значение Z = 3 для среды без промышленных выбросов в атмосферу (в сельской местности) и Z = 4 в городах и промышленных узлах. Солнечное излучение при прохождении через атмосферу отражается, изменяет направление из-за молекул воздуха и твердых частиц, содержащихся в атмосфере. Часть солнечного излучения отражается в пространство, а оставшаяся падает на земную поверхность в виде равномерного освещения небосклона. Эта доля солнечной радиации называется рассеянной. Прямая и рассеянная радиация составляет так называемую суммарную солнечную радиацию.

Данные о падающей на 1 м"" площади энергии солнечного излучения в различные периоды года приведены в табл. 19. Значения даны для района г. Праги (50° с.ш. при Z = 3). Из табл. 19 следует, что наибольшее количество энергии падает на поверхность с наклоном ЗОо от горизонтального положения, а наименьшее — на вертикальную поверхность. На ноябрь, декабрь, январь и февраль приходится 10,8%, на март, апрель, октябрь — 35%, намай, июнь, июль и август —54% годового количества солнечной энергии. Наиболее благоприятное распределение солнечной энергии для вертикальной поверхности: в зимние месяцы 15,5%, в переходный период года 40,5%, в теплый период 44,0% общей радиации за год. Однако общее количество этой энергии за год относительно мало (см. табл. 19).

Обычно солнечное излучение после его падения на поверхность тела частично отражается, частично поглощается и часть его может проникать через тело (рис. 15).

Таблица 19. Энергия солнечного излученияпадающего

иа различные плоскости поверхности [5]

ориентированная на юг

Существует зависимость А + Т = 1.

(20)

Для непрозрачных строительных конструкций (сплошные наружные стены, панели, кровельные конструкции) проникание излучения Г = 0. Тогда /? + А = 1. В связи с этим с точки зрения уменьшения теплопотерь выгодны такие конструкции, поглощаемость излучения которых бьша бы наибольшей. В соответствии с табл. 17 это прежде всего конструкции с темными поверхностями. Наоборот, совершенно неподходящими являются блестящие металлические поверхности. Для плоских кровель применяют гидроизоляционные слои на основе битума (асфальта), на их поверхности достигается относительно высокая температура, что в холодный период года очень выгодно. Однако более высокая температура в теплый период действует на кровельный ковер неблагоприятно и уменьшает срок его службы. Так как в летние месяцы воздух проникает через конструкции покрытия со значительным количеством теплоты, перегревая помещения, плоские кровли снабжают различными предохранительными слоями, например, слоем кремния или отражающими покрасками и фольгой, или красят белой краской. Тем самым возможность снижения тепло-

потерь за счет солнечной радиации на плоские кровли в течение отопительного сезона заметно ограничивается.

Проектировать вертикальные наружные ограждения с темными поверхностями не рекомендуется, так как они воспринимаются неэстетично. Однако известно, что новые, чистые, светлые фасады в городах, атмосфера которых очень загрязнена пеплом, пьшью, копотью и т.п., не могут длительное время сохранять свой первоначальный вид и отделку.

Из приведенного ясно, что в холодный период года нельзя ожидать значительного уменьшения теплопотерь за счет солнечной радиации, приходящейся на светонепроницаемые строительные конструкции.

В конструкциях из пористых материалов (кирпичная кладка, пористый бетон и т.п.) влияние солнечной радиации способствует еще и уменьшению влаги в них. Это касается в первую очередь тех ограждений здания, которые ориентированы на юг, юго-восток, юго-запад и запад. Уменьшение содержания влаги снижает коэффициент теплопередачи, а тем самым уменьшает теплопотери.

В нормах ЧСН 06 0210 1961 г. [58] это обстоятельство учитьталось в виде различных добавок к основным теплопо-терям в зависимости от ориентации наружных ограждений. За счет этого теплопотери увеличились для ограждений, ориентированных на север на 10%, на северо-запад, северо-восток и восток — на 5%. Для юго-западной, юго-восточной и западной ориентации это увеличение равнялось нулю, а для ограждений, ориентированных на юг, уменьшалось на 5%.

В нормах ЧСН 06 0210 1976 г. [58] эти добавки на ориентацию были исключены, но для конструкций из пористых материалов увеличился коэффициент теплопередачи на 10% для наружных ограждений, ориентированных на восток, северо-восток, север и северо-запад [58].

Важнейшим фактором при учете солнечной радиации является проникание излучения через остекленные поверхности (окна), так как большая часть солнечной энергии пройдет через него в здание. В помещениях излучение падает на внутренние поверхности и предметы. При этом коротковолновое излучение преобразуется в длинноволновое, которое уже не имеет достаточной энергии для прохождения через стекло из внутреннего пространства во внешнюю среду. Это явление называется парниковым эффектом. Оно приводит к повышению внутренней температуры в помещении и уменьшает потребление топлива на отопление. Эффект этот особенно важен в переходный период, т.е. в октябре, марте, апреле. Однако через стекло не пройдут все 100% солнечного излучения. Часть энергии поглощается, а часть отражается. Часть энергии, поглощенной стеклом за счет теплообмена, посту-