Факторы, влияющие на теплозащиту зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Климат России и его влияние на архитектуру зданий

Температура и влажность воздуха - характеристики, в наибольшей степени характеризующие климат местности. Для основных городов России эти параметры, среднестатистические для каждого месяца в году, представлены в СНиПе 23-01-99 «Строительная климатология». Виды погоды характеризуются градациями температуры в данной местности. Наибольшее значение имеет температура в течение рабочего дня . В отношении теплового воздействия на человека характерны следующие виды погоды: Холодная (;< +8° С); требуется отопление гражданских зданий. Прохладная ( = +8...+15°С); при этой температуре, как правило, держат закрытыми окна и не пользуются длительно балконами, лоджиями и террасами. Теплая ( = +16...+28 °С); позволяет длительно использовать открытые помещения. Жаркая (выше +28 °С); вызывает необходимость ограничения перегрева помещений и использования искусственного охлаждения воздуха. Кроме того, для многих районов целесообразно выделение очень холодной (< -12° С) и очень жаркой (выше +32 °С) погоды, неблагоприятно воздействующей на человека. В СНиП «Строительная климатология» даются среднемесячные температуры воздуха, включающие температуру в ночное время. где - средняя амплитуда колебаний температуры в течение суток для данного месяца. Ее величины не приводятся в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» (рис. 1.2). Поэтому при климатическом анализе надо пользоваться СНиП II-А.6-72.



Продолжительность характерных видов погоды в течение года определяет основные черты климата, которые влияют на архитектурные и конструктивные решения зданий.

Таким образом, в течение четырех месяцев в году необходимо ограничение перегрева помещений с помощью солнцезащитных устройств и применение искусственного охлаждения воздуха. В остальное время года можно использовать летние помещения. Отопление практически не требуется и должно быть устроено исключительно для обогрева помещений в случаях непредвиденного понижения температуры воздуха. Тип здания должен устанавливаться с учетом защиты помещений от перегрева в жаркий период года. Целесообразны открытые помещения, озеленение и обводнение вокруг зданий. Необходимы солнцезащита и искусственное охлаждение. Ориентация продольных фасадов должна быть широтной (С-Ю) с расположением в северной части обслуживающих и коммуникационных помещений, лестниц, кухонь и т.п., а в южной части - большей части жилых комнат. При правильном проектировании зданий, применении солнцезащиты и специальных систем, использующих солнечную энергию для горячего водоснабжения и отопления, можно свести энергопотребление при эксплуатации здания к минимуму.

Как видно из таблицы, климат в г. Якутске резко континентальный. В течение 7 месяцев в году требуется отопление, причем в течение трех месяцев погода очень холодная, неблагоприятно воздействующая на человека. В течение трех месяцев в году погода очень жаркая, требующая ограничения перегрева и искусственного охлаждения. Все это необходимо учитывать при проектировании, применять двойные тамбуры, закрытые переходы между домами и другие специальные мероприятия. Здесь тоже возможна экономия энергозатрат при эксплуатации зданий. Особенно за счет горячего солнечного водоснабжения и солнечного отопления в апреле и сентябре. Однако эта экономия будет значительно меньше, чем в примере 1. Приведенные примеры представляют собой элемент климатического анализа в архитектурно-строительном проектировании. Этот анализ ведется «от общего к частному», т.е. от оценки фоновых закономерностей, характерных для крупных территорий, к оценке микроклимата конкретных участков строительства с учетом рельефа, растительности, водных пространств, характера застройки. Эти факторы могут влиять на фоновые характеристики, которые принимаются по СНиП «Строительная климатология». Схематическая карта климатического районирования для строительства приведена па, рис. 1.3. Согласно этой карте, территория России разделена на IV пояса с подрайонами. По этой карте и таблицам в СНиП «Строительная климатология» выявляются сезоны года, определяющие тип зданий в данной местности. Так, например, климат в примере 1 может быть кратко описан так: г.Сочи:8-Т+ЗЖ+1-ОЖ; г. Якутск: ЗОХ+2Х+2П+2Т+ЗОЖ

Анализ ветрового режима по сторонам горизонта и суммарной радиации на различно ориентированных поверхностях позволяет решить вопрос о направлениях раскрытия архитектурного пространства или его защиты. При оценке конкретного участка проектировщик изучает ландшафт, рельеф площадки, делает поправки на микроклимат склонов разной ориентации, устанавливает условия обдувания зданий ветром, рассчитывает инсоляцию, естественное освещение помещений и др. Для этого используются геодезические подосновы участков с горизонталями, отметками, существующей застройкой. При утверждении проекта в территориальном Архитектурно - планировочном управлении требуется представление следующих разделов проекта, связанных с вопросами физики среды и ограждающих конструкций:

- энергосбережение и строительная теплотехника;

- защита от шума;

- естественное освещение и инсоляция.

Без согласования этих разделов любое строительство зданий (за исключением индивидуального строительства) считается незаконным.

2. Теплозащита зданий и её задачи, источники тепла. Факторы, влияющие на теплозащиту зданий. Теплопередача

Комфорт температурно-воздушной среды зависит от следующих факторов:

температура внутреннего воздуха: оптимально 20-22 °С;

температура внутренних поверхностей, ограждающих помещение: стены - минимум 16-18 °С. Если температура ниже - появляется ощущение сквозняка около стен, на стенах возможно выпадение конденсата. Температура пола - оптимально 22-24 °С;

тепловая инерция (накопление тепла) ограждающих конструкций помещений. Барачный микроклимат - это быстрый нагрев и быстрое охлаждение помещений;

относительная влажность воздуха в помещении: нормальная - 50-60%. Менее 40% - сухость слизистой оболочки. Более 60% - парниковый микроклимат;

движение воздуха: максимально - 0,2 м/с, больше 0,2 м/с - возникает ощущение сквозняка;

деятельность человека: при сидячей работе требуется большая температура воздуха, чем при подвижной работе.

Теплозащита должна обеспечить комфорт в помещении как в зимних (защита от холода), так и в летних (защита от перегрева) условиях. Ощущение комфорта в помещении зависит от температуры воздуха и средней температуры поверхностей, ограждающих помещение (рис. 2.1). Как видно из рис. 2.1, при температуре воздуха +22 °С комфортность обеспечивается при средней температуре ограждающих поверхностей +14 °С. При температуре +10°С человеку будет слишком холодно, а при +18°С - слишком жарко. При температуре воздуха +20 °С эти границы составят +12 °С и +20 °С. Вообще люди оценивают температурную среду в помещении как комфортную, если зимой поверхности не более чем на 4° холоднее воздуха, а летом - не более чем на 4° теплее.

Рис. 2.1 Зависимость ощущения комфорта в помещении от температуры воздуха и средней температуры поверхностей, ограждающих помещение

Рис. 2.2 Зависимость ощущения комфорта в помещении от температуры поверхности пола

Особым образом комфорт температурной среды зависит от температуры поверхности пола (рис. 2.2). Это объясняется непосредственным контактом тела человека с полом. Температура пола не должна быть ниже 15-20 °С. При этом существенную роль играет продолжительность пребывания человека в помещении. При пребывании длительностью свыше 4 часов температура пола 22-24 °С воспринимается как приятная.

Однако при устройстве напольного отопления (теплые полы) их температура не должна превышать 25-30 °С.

Кроме того, ощущение комфорта при одной и той же температуре зависит от влажности воздуха в помещении. Человек чувствует дискомфорт при температуре ниже 17 °С и выше 26 °С независимо от влажности. Однако внутри этого диапазона существует зона комфорта, зависящая от влажности воздуха. Причем при повышении температуры влажность переносится все хуже (рис. 2.3). Кроме обеспечения комфорта теплозащита должна защищать конструкции от температурных воздействий, предотвращая температурные напряжения и температурные деформации и связанные с ними повреждения конструкций.

климат горизонт теплозащита воздухопроницаемость

3. Источники тепла

Источники тепла можно подразделить на природные и искусственные.

Природные:

1. Солнечная энергия:

солнечные коллекторы, в которых солнечным теплом нагревается вода, используемая для отопления и горячего водоснабжения;

фотоэлементы, преобразующие солнечное излучение в электрический ток;

архитектурно-строительные решения, собирающие солнечную энергию, транспортирующие ее вглубь здания, аккумулирующие ее там и отдающие тепло в воздух помещения, когда это необходимо. Такие решения называются пассивными системами солнечного отопления и охлаждения.

2. Вода, обладающая большой теплоемкостью. Она долго нагревается, но и долго сохраняет тепло. Это тепло отбирается, уплотняется с помощью теплонасосов и используется для отопления и горячего водоснабжения.

Воздух. Тепловой насос воздух-вода.

Земля. Тепловой насос земля-вода.

Ветер. Ветровые электростанции.

3. Отходы сельскохозяйственного производства, используемые для отопления коровников и т.п.

Искусственные:

Механические: трение.

Химические: уголь, нефть, газ.

Электрические: электроэнергия.

Атомные: ядерная энергия.

Факторы, влияющие на теплозащиту зданий.

Общие факторы

Климат местности.

Теплоизоляция ограждающих конструкций.

Тепловая инерция ограждающих конструкций, таких как стены, потолки, полы - способность к накоплению тепла и постепенной его отдаче.

Расположение отдельных слоев в многослойной ограждающей конструкции.

Правильное расположение слоев предотвращает увлажнение внутри конструкции за счет конденсации водяного пара, влияет на величину тепловой инерции.

Общий коэффициент пропускания энергии окнами и прочими светопрозрачными конструкциями, такими как балконные и другие наружные остекленные двери; зимние сады; прозрачная теплоизоляция; стекла с металлическим напылением.

Отношение площади окон и других светопрозрачных конструкций к площади наружных ограждающих конструкций.

Ориентация окон и других светопрозрачных конструкций по сторонам света.

Возможности вентиляции, открывание окон и дверей, воздухопроницаемость ограждающих конструкций.

Окраска наружных поверхностей стен. Светлые поверхности отражают, а темные поглощают солнечные лучи.

Все эти факторы будут рассмотрены отдельно в зависимости от того, какая теплозащита требуется, - зимняя или летняя. Для некоторых факторов требования к зимней и летней теплозащите совпадают (например, тепловая инерция), в других случаях они могут не совпадать (например, окраска наружных поверхностей стен или расположение слоев в ограждающей конструкции).

4. Виды теплопередачи

Теплопроводность. У жестких материалов - передача тепла от молекулы к молекуле. В металлах - это усиление потока электронов. Чем выше электропроводность металла, тем больше его теплопроводность. В камневидных материалах (например, бетон) - это преимущественно волны тепловых упругих колебаний структуры. Чем тяжелее атомы или атомные группы, образующие кристаллы в структуре материала, и чем слабее они между собой связаны, тем меньше теплопроводность материала. Так, бетоны на карбонатном песке обладают меньшей теплопроводностью, чем бетоны на кварцевом песке. Количество тепла, передаваемого теплопроводностью, зависит от следующих факторов:

где - градиент температуры в направлении, противоположном тепловому потоку (°С); - коэффициент теплопроводности материала Вт/(м2-°С); - толщина конструкции (м); F- площадь конструкции (м2); Z- время (ч). Конвекция. Тогда, как при теплопроводности молекулы вещества остаются на месте, при конвекции тепло переносится потоками частиц теплоносителя (жидкости или газа). Вода циркулирует в трубах и батареях водяного отопления. Нагретые частицы воздуха поднимаются от батареи кверху, нагревают другие частицы воздуха, а сами теряют тепло и снова у батареи получают следующую порцию тепла. Так работает система водяного отопления. Количество тепла, передаваемого конвекцией:

где V- скорость движения теплоносителя (м/ч). Радиация. Тепловая энергия может передаваться не только через пространство, заполненное теплоносителем, но и через безвоздушное пространство. Причем эта передача тепла происходит практически без потерь. Тепловые лучи - это электромагнитные колебания с длиной волны более 760 миллимикрон (нанометров) (НМ) до диапазона радиоволн. Попадающая на тело тепловая радиация частично поглощается, частично отражается. Оконное стекло пропускает отдельную коротковолновую часть тепловой радиации солнца, но не пропускает более длинные волны инфракрасной части спектра. Так, солнечное тепло зимой, попадая в помещение через окна, поглощается его поверхностями и повышает температуру воздуха.

Отражение используется в теплозащитных стеклах, в нишах под батареями, в покрытиях мансард (рис. 2.5).

Количество тепла, передаваемого радиацией:

где - разность абсолютных температур излучающей и облучаемой поверхности; С - относительная излучательная способность поверхности, равная 4,28 Вт/(м2-°С).

5. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций

С развитием строительства мансард появились случаи дефектов ограждающих конструкций, когда в помещениях мансард с наветренной стороны зимой резко понижаются температура воздуха и температура внутренних поверхностей ограждений. С подветренной стороны в помещениях мансард эти параметры сохраняются на расчетном уровне. При этом качество герметизации ограждающих конструкций (кровля, окна), а также теплозащита являются высокими.

Это объясняется прониканием холодного воздуха под скоростным напором в воздушной прослойке в утеплитель крыши мансарды и резким снижением его теплоизолирующей способности. Чем более пористым является материал, на который воздействует холодный воздух, и чем более открытыми являются его поры, тем больше влияние воздухопроницания на его теплозащитные качества. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций зависит не только от структуры их материалов, но и от плотности и герметичности стыков сборных элементов (блоков, панелей, кирпичной кладки), а также окон, фонарей и наружных дверей в здании.

Воздухопроницание (фильтрация воздуха) через ограждающие конструкции происходит под влиянием разности давлений на противоположных поверхностях ограждения. Эта разность возникает под действием теплового напора объемной массы холодного воздуха, которая больше объемной массы теплого воздуха и зависит от высоты помещения или здания. Чем больше высота, тем больше тепловой напор. Кроме того, разность давлений может возникнуть под действием ветра. В нижней части здания холодный воздух через щели, неплотности и поры в ограждениях проходит внутрь здания (приток - инфильтрация). В верхних этажах или в верхней части помещений воздух выходит из здания (вытяжка - экс- фильтрация). Между этими зонами по высоте расположена нейтральная зона -условная горизонтальная плоскость, для которой внутреннее давление в данный момент равно внешнему. Поэтому на уровне этой плоскости фильтрация отсутствует.

Где плотность холодного и теплого воздуха; h0 - вертикальное расстояние рассматриваемого участка от нейтральной поверхности. Высота расположения нейтральной плоскости над приточными проемами (рис. 3.1) определяется по формуле



Зимой площадь вытяжных проемов обычно больше площади приточных (f1), так как их открывают гораздо реже в целях сохранения тепла. В связи с этим положение нейтральной плоскости смещается кверху и ограждающие конструкции нижний части помещения (или нижних этажей) в большей степени подвергаются инфильтрации. Учитывая это смещение, избыточное давление при расчете инфильтрации зимой по СНиП II-3-79* определяется по формуле

При расчете эксфильтрации:

При недостаточной герметизации окон на эпюру давлений для здания в целом накладывается распределение давлений в каждом отдельном этаже. Совмещенная эпюра приобретает пилообразную форму.

При этом отдельные ее зубцы в этажах, близких к нейтральной поверхности, выходят за пределы первоначальной эпюры, увеличивая число этажей, входящих в зону неустойчивых давлений (близкую к нейтральной плоскости).

В этом случае давление от теплового напора с учетом поэтажного распределения давлений на любом этаже высотой h0 равно



(3.5).

Отсюда

При достаточно сильном напоре ветра на вертикальную поверхность стены полное динамическое давление можно определить из выражения

(3.8)

Аэродинамический коэффициент - безразмерная величина, меньшая единицы, представляющая ту часть полного динамического ветрового давления, которая переходит в статическое на рассматриваемой поверхности ограждающей конструкции. В зданиях прямоугольной формы для вертикальных фасадов К1 = 0,8; К2 = - 0,4, это значит, что

Значения плотности воздуха при различной температуре принимаются по справочнику или вычисляются по формуле



(3.9)

В условиях плотной городской застройки значения ветрового давления на фасадах многоэтажных зданий уменьшаются у поверхности земли и существенно увеличиваются в верхних этажах. Расчетная величина суммарной разности давлений от температурного перепада и ветра может быть приближенно определена по формуле

(3.10)

В СНиПе скорость определена как максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая по СНиП 23-01-99, но не менее 5 м/с в средней полосе и южных районах и 8 м/с в климатических районах 1Б и 1Г. Для зданий высотой свыше 60 м значение и следует принимать с учетом изменения скорости ветра по высоте (по МГСН 4.19-05 «Тепловая защита многофункциональных высотных зданий и комплексов»), (табл. прил. 3.1). В этих московских нормах отражена тенденция увеличения этажности зданий в крупных городах. При этом к высотным относятся здания высотой свыше 75 м, т.е. более 25 этажей.

6. Методы расчета КЕО. Световой климат местности

Условия на небосводе постоянно меняются в зависимости от погоды. Облачность влияет на яркость неба и на ее распределение. От этого зависит величина КЕО. В одной и той же точке помещения величина КЕО будет различной при разных условиях облачности. Но расчеты КЕО должны быть сравнимы между собой, поэтому в расчетах естественного освещения принято основное допущение о расчетном состоянии небосвода.

Основное расчетное допущение - пасмурный, т.е. полностью покрытый равномерным слоем облаков, небосвод (при 10-балльной облачности) с распределением яркости, стандартизованным Международной комиссией по освещению (МКО) на основе исследований американских классиков светотехники Р.Муна и Д.Спенсер. Согласно этим исследованиям, яркость пасмурного неба изменяется только по угловой высоте точки на небосводе. На одной и той же угловой высоте яркость всех точек небосвода постоянна. Распределение яркости по угловой высоте точек небосвода выражено формулой

(5.3)

где LeuLz соответственно яркости неба на угловой высоте 0 и в зените (рис. 5.2).

Часть света отражается от подстилающей поверхности земли. В некоторых случаях вместо земли может быть галерея, балкон или лоджия. Эта часть попадает на потолок и верхнюю часть стен помещения. Оттуда эта часть естественного света отражается в расчетную точку и образует составляющую КЕО от подстилающей поверхности (еп). Весь световой поток, падающий на поверхность окна, проходит внутрь помещения с некоторым ослаблением, обусловленным светопропусканием остекления, затеняющим действием переплетов, балконов, лоджий, солнцезащитных устройств (если они существуют). Для фонарей верхнего естественного света падающий световой поток ослабляется также затеняющим действием несущих конструкций покрытия (ферм, балок), а также коробов вентиляции и других коммуникаций. Кроме того, падающий световой поток ослабляется загрязнением остекления, зависящим не только от загрязненности окружающего и внутреннего воздуха, но и от угла наклона остекления к вертикали. Прошедший световой поток попадает на пол, нижнюю часть стен, отражается от них на потолок, верхнюю часть стен и оттуда - на рабочую поверхность. Эта часть светового потока образует внутреннюю отраженную составляющую КЕО, которая при светлой отделке помещения может значительно увеличить суммарную величину КЕО (е0):

Формула, учитывающая все эти составляющие при расчете КЕО в помещениях с боковыми светопроемами, предложена действующими российскими нормами СНиП «Естественное и искусственное освещение».



Физическая сущность этого коэффициента аналогична коэффициенту q:

Он зависит от геометрических параметров противостоящей застройки и ее расстояния до расчетной точки в помещении, а также от окраски фасадов противостоящей застройки и процента их площади, занимаемой окнами.

Значение средневзвешенного коэффициента отражения фасада противостоящего здания с учетом окон определяется по формуле

Здесь - коэффициент отражения материала отделки фасада, и коэффициент отражения остекленных проемов фасада противостоящего здания с учетом переплетов согласно принимается равным 0,2. - площадь фасада без окон и площадь окон соответственно. коэффициент, учитывающий перераспределение отраженного света в помещении при наличии противостоящих зданий. Это связано с тем, что свет, отраженный от противостоящих зданий, может попадать не только на пол и нижнюю часть стен, но и на верхнюю часть стен и даже на потолок. Коэффициент также зависит от геометрических параметров противостоящих зданий и расчетного помещения, средневзвешенного коэффициента отражения противостоящих зданий и их расстояния до расчетной точки. Величины . определяются по табл. в зависимости от величин Z Расчетные схемы к определению . Если расчетная точка полностью затенена противостоящим зданием, то . Если затенение противостоящим зданием только частичное, то

(5.9)

г0 - коэффициент, учитывающий составляющие т.е. внутреннее отражение и, через него - отражение от подстилающей поверхности (земли или других поверхностей ниже светопроема). общий коэффициент светопропускания проема. Его определение производится по табл. Величина зависит от следующих факторов:

1. Вид и количество слоев остекления (т\).

2. Вид переплета (г2).

3. Наличие и вид несущих конструкций покрытия (только для систем верхнего освещения) (гз).

4. Наличие и глубина лоджий, балконов, наличие и вид солнцезащитных устройств.

Главным источником естественного света является Солнце. Земная атмосфера рассеивает солнечные лучи за счет воздуха, водяного пара, частичек льда на большой высоте, пыли и различных газов и других загрязнений, поступающих в воздух в результате деятельности человека. За счет этого образуется рассеянная составляющая естественной освещенности. Дневное и годовое движение Солнца, точно определяемое астрономами, позволяет рассчитать уровни естественной освещенности на границе атмосферы, создаваемые прямым солнечным излучением. На них накладываются в достаточной степени непредсказуемые условия погоды, локальных загрязнений, характер рельефа и альбедо подстилающей поверхности. Освещенность под открытым небом складывается из трех составляющих:

Здесь Es - солнечный свет; ED - рассеянный (диффузный) свет неба; ER - отраженный свет от земли.

Солнца на расстояние, равное астрономической единице, т.е. на границе атмосферы. Приближенно Е°= 135 000 - 137 000 лк. Соответствующая этой освещенности средняя яркость Солнца составляет 2x10 кд/м. При заданном коэффициенте пропускания света атмосферой та, который зависит от высоты стояния Солнца и прозрачности атмосферы р, освещенность от Солнца на горизонтальной поверхности определяется по формуле:

(5.28)

Здесь - освещенность от Солнца на плоскости, перпендикулярной направлению потока солнечного излучения:



где расстояние от Солнца до Земли в любой момент времени, определяется по астрономическим таблицам. Масса атмосферы, м, также может быть определена по специальным таблицам. По формулам (5.28 и 5.29) можно определить освещенность под открытым небом от прямого солнечного освещения. Однако на величину освещенности и ее изменение во времени влияет не только высота Солнца, но и статистические условия облачности в месте строительства в течение года по месяцам и в течение суток по часам.

На основании результатов расчетов наружной освещенности, проведенных для наиболее крупных, характерных по своему географическому положению городов и промышленных районов, составлена таблица групп административных районов России по ресурсам светового климата (табл. 5.2). Критерием принята средняя за год освещенность на горизонтальной наружной поверхности в течение 1 ч за период использования естественного света в помещении, т.е.

где Е - наружная освещенность горизонтальной поверхности, лк; Еср - критическая наружная освещенность, лк, т.е. освещенность, при которой утром следует выключать, а вечером - включать электрический свет; Те. год. - время использования естественного света за год, ч.



7. Проектирование систем естественного освещения. Измерение естественной освещенности

Проектирование естественного освещения зданий должно базироваться на изучении трудовых процессов, выполняемых в помещениях, а также на светоклиматических особенностях места строительства зданий. При этом должны быть определены следующие параметры:

характеристика и разряд зрительных работ;

группа административного района, в котором предполагается строительство здания;

нормированное значение КЕО с учетом характера зрительных работ и светоклиматических особенностей места расположения зданий;

требуемая равномерность естественного освещения;

продолжительность использования естественного освещения в течение суток для различных месяцев года с учетом назначения помещения, режима работы и светового климата местности;

необходимость защиты помещения от слепящего действия солнечного света.

Проектирование естественного освещения здания следует выполнять в следующей последовательности:

1-й этап:

определение требований к естественному освещению помещений;

выбор систем освещения;

выбор типов световых проемов и светопропускающих материалов;

выбор средств для ограничения слепящего действия прямого солнечного света;

учет ориентации здания и световых проемов по сторонам горизонта;

2-й этап:

выполнение предварительного расчета естественного освещения помещений (определение необходимой площади световых проемов);

уточнение параметров световых проемов и помещений;

3-й этап:

выполнение проверочного расчета естественного освещения помещений;

определение помещений, зон и участков, имеющих недостаточное по нормам естественное освещение;

определение требований к дополнительному искусственному освещению помещений, зон и участков с недостаточным естественным освещением;

определение требований к эксплуатации световых проемов;

4-й этап:

внесение необходимых корректив в проект естественного освещения и повторный проверочный расчет (при необходимости).

Систему естественного освещения здания (боковое, верхнее или комбинированное) следует выбирать с учетом следующих факторов: назначения и принятого архитектурно-планировочного, объемно-пространственного и конструктивного решения здания;

требований к естественному освещению помещений, вытекающих из особенностей технологии производства и зрительной работы; климатических и светоклиматических особенностей места строительства; экономичности естественного освещения (по энергетическим затратам).

Верхнее и комбинированное естественное освещение следует применять преимущественно в одноэтажных общественных зданиях большой площади (крытые рынки, стадионы, выставочные павильоны и т.п.).

Боковое естественное освещение следует применять в многоэтажных общественных и жилых зданиях, одноэтажных жилых зданиях, а также в одноэтажных общественных зданиях, в которых отношение глубины помещений к высоте верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью не превышает 8.

При выборе световых проемов и светопропускающих материалов следует учитывать:

требования к естественному освещению помещений; назначение, объемно-пространственное и конструктивное решение здания; ориентацию здания по сторонам горизонта; климатические и светоклиматические особенности места строительства;

необходимость защиты помещений от инсоляции; степень загрязнения воздуха.

При проектировании бокового естественного освещения следует учитывать затенение, создаваемое противостоящими зданиями. Учет затенения производят в соответствии с разделом настоящего Свода правил.

Выбор устройств для защиты от слепящего действия прямого солнечного света следует производить с учетом:

ориентации световых проемов по сторонам горизонта;

направления солнечных лучей относительно человека в помещении, имеющего фиксированную линию зрения (ученик за партой, чертежник за чертежной доской и т.п.);

рабочего времени суток и года в зависимости от назначения помещения;

разницы между солнечным временем, по которому построены солнечные карты, и декретным временем, принятым на территории Российской Федерации.

При выборе средств для защиты от слепящего действия прямого солнечного света следует руководствоваться требованиями строительных норм и правил по проектированию жилых и общественных зданий (СНиП 31-01, СНиП 2.08.02).

При односменном рабочем (учебном) процессе и при эксплуатации помещений в основном в первую половину дня (например, лекционные аудитории), когда помещения ориентированы на западную четверть горизонта, применение солнцезащитных средств необязательно.

В отдельных случаях, например при проведении экспертиз, возникает необходимость в объективной оценке естественного освещения помещений на основе измерений КЕО с помощью люксметров. Современные фотометрические приборы в качестве датчика имеют кремниевые фотоэлементы, снабженные желтыми и зелеными светофильтрами, корригирующими их спектральную чувствительность соответственно спектральной чувствительности человеческого глаза, а также специальными насадками косинусной коррекции. Коррекция спектральной чувствительности и по косинусу может производиться также с помощью ЭВМ. Селеновые фотоэлементы применяются реже, так как они недолговечны, требуют постоянной градуировки на фотометрической скамье.

Их чувствительность зависит от температуры воздуха. Учитывая, что все расчеты и нормы КЕО имеют в качестве основного допущения пасмурное небо МКО, измерения КЕО могут производиться только при сплошной десятибалльной облачности. Однако могут быть исключения, например в случае измерения КЕО при наличии световодов или светонаправляющих устройств. При этом величина КЕО становится условной. А при измерении наружной освещенности необходимо экранировать прямой свет солнца.

При расчетах эффективности таких устройств в качестве величины наружной освещенности следует принимать суммарную освещенность от прямого солнца и неба (Eq).

Для измерения КЕО заготавливается журнал натурных измерений, в котором указываются место, время и погодные условия во время измерений, приборы, коэффициент пропорциональности между показаниями люксметров (в случае некачественных приборов), геометрические параметры помещения и светопроемов, коэффициенты отражения внутренних и прилегающих наружных поверхностей, вид заполнения проема и его загрязнение. Коэффициент запаса определяется путем деления показаний люксметра при положении датчика в вертикальной плоскости снаружи стекла и внутри за стеклом. Коэффициенты отражения поверхностей измеряются с помощью рефлексометра. Кроме этих данных журнал должен содержать таблицы для записи результатов измерений. Результаты измерений внутри помещения обычно в пяти точках на рабочей поверхности, заранее размеченных по характерному разрезу, синхронизируются по времени с результатами измерений наружной освещенности, производящихся на открытой незатененной площадке, желательно на крыше здания. Для этого наружная освещенность измеряется ежеминутно. Около каждого результата записывается время измерения. Внутренняя освещенность в намеченных точках измеряется в это же время. Время каждого измерения также записывается. При заполнении журнала измерений в графе «наружная освещенность» выбирается результат, совпадающий по времени с результатом измерения внутренней освещенности в данной точке. Измерение в каждой точке для исключения случайных ошибок следует проводить не менее двух раз. Полученные результаты необходимо усреднить.

КЕО в процентах определяется делением показания внутреннего люксметра на показание наружного люксметра и умножается на 100. При наличии «тарировочного» коэффициента к между показаниями внутреннего определять по формуле

7. Изоляция от воздушного шума. Борьба с шумом от инженерного и санитарно-технического оборудования

Изоляция от воздушного шума -- величина, характеризующая снижение уровня воздушного шума. Выражается в децибелах, вычисляется по формуле



где L1 -- уровень звукового давления в полосе частот в помещении с источником звука, камере высокого уровня, дБ;

L2 -- уровень звукового давления в полосе частот в приемном помещении, камере низкого уровня, дБ;

S -- площадь испытываемой конструкции, м2;

А -- общее звукопоглощение в этой же полосе частот в камере низкого уровня, м2.

Шум от инженерного и санитарно-технического оборудования возникает при открывании запорных вентилей трубопроводов водоснабжения и канализации, т.е. не в самих трубах, а внутри уменьшенного сечения. Шумы передаются вдоль трубопроводов на стены и перекрытия, на которых они закреплены. Шум возникает также при заполнении ванн, раковин умывальников, при спуске воды в унитазах. По своему характеру это, как правило, воздушный и корпусной шум. Другими источниками шума от инженерного и санитарно-технического оборудования являются насосные и вентиляционные установки, лифты, мусоропроводы, установки кондиционирования воздуха.В помещении, расположенном над котельной, звуковая энергия определяется суммой энергий воздушного шума, проходящего через междуэтажное перекрытие, и структурного (корпусного) шума. Обычно неблагоприятный шумовой режим создается структурным шумом. Поэтому для уменьшения шума в помещениях необходим комплекс мероприятий, направленный на локализацию вибраций в пределах котельной. Виброизоляция достигается установкой между фундаментами машин и полом амортизаторов. Амортизаторы могут быть выполнены из упругих материалов (резина, пробка) и стальных пружин.

Амортизаторы из упругих материалов хорошо изолируют высокочастотные вибрации. Пружинные амортизаторы могут применяться для ослабления вибраций низких и высоких частот. Кроме того, они долговечны, не подвержены воздействию масел и высокой температуры. Поэтому их применение наиболее целесообразно для уменьшения вибраций от механического оборудования (насосных, вентиляционных и других установок).

Шумы передаются также вдоль трубопровода на стены и перекрытия, на которых они закреплены. Изоляция трубопроводов достигается устройством в них мягких вставок длиной 70-90 см из резины и других гибких материалов. Механическая установка на фундаменте и амортизаторах представляет собой систему с шестью степенями свободы и с таким же числом частот собственных колебаний. Однако на практике можно учитывать только вертикальные колебания, принимая

где - частота собственных колебаний установки на амортизаторах; - частота возмущающей силы. (6.31)

где N- число оборотов в минуту установки.

Величина может быть рассчитана по приближенной формуле

(6.32)

где Хст - статическая осадка амортизаторов под действием массы установки и фундамента, см. Круговая частота колебаний установки равна



(6.33)

Общая жесткость всех амортизаторов в вертикальном направлении должна быть не более величины Кz, определяемой по формуле (6.34) где m - масса вибрирующей установки (на ед. частоты колебаний), Н с /м.

Рабочая высота амортизатора (высота его деформируемой части) из упругих материалов, например резины, пробки, равна

(6.35)

где Fp - площадь поперечного сечения всех амортизаторов, м2, определяется по формуле

(6.36)

Здесь Р - нагрузка, приходящаяся на все амортизаторы (установка и фундамент), кг; а - расчетное статическое напряжение в упругом материале амортизатора, Па.

При расчете пружинных амортизаторов вначале определяются их жесткость и расчетная нагрузка с учетом влияния динамических усилий, а затем, зная допускаемые напряжения на сдвиг и кручение материала амортизатора, определяются диаметр проволоки, число рабочих витков и высота пружины.

Основной показатель, характеризующий качество виброизоляции установки, - коэффициент виброизоляции К, указывающий, какая доля динамической силы установки передается амортизаторами фундаменту. Коэффициент виброизоляции может быть определен по формуле (6.37)

Следовательно, для хорошей виброизоляции (малые значения К) необходимо, чтобы частота собственных колебаний установки ) была мала по сравнению с частотой возмущающей силы?

Большое значение в борьбе с шумом имеют планировочные решения зданий. Так, примыкание лифтовых шахт к жилым и рабочим помещениям недопустимо.

При работе вентиляционных установок и централизованных систем кондиционирования воздуха также возникает воздушный и структурный шум. Воздушный шум может передаваться через ограждение и распространяться по каналам (воздуховодам) на большом расстоянии и также вызывает повышение шума в вентилируемых помещениях. Уменьшение шума в каналах достигается устройством в них глушителей в виде облицовки внутри звукопоглощающим материалом. Каналы изолируются от ограждающих конструкций упругими прокладками. Сами установки, так же как и насосы, моторы и лебедки лифтов, устанавливаются на амортизаторы.

Размещено на Allbest.ru