Aluplast
ARTEC
Brusbox
Deceuninck
DIMEX
ECOPLAST
ECP PLASTICS
EXPROF
Funke Kunststoffe
GEALAN
GEVIS
Grain
KBE
KOMMERLING
KRAUSS
LAOUMANN
LG
MONTBLANC
Novotex
PLAFEN
PROPLEX
REHAU
SALAMANDER
SLIDORS
SOK
SYSTEM B.A.R.S.
TANTRONIX
TECOLINE
TROCAL
TRYBA
VEKA
VERATEC
WINHOUSE
WINSA
WINSEN
WINTECH

ТАТПРОФ
PROVEDAL

Фурнитура

SIEGENIA-AUBI

Особенности обеспечения микроклимата в замкнутых и открытых светопрозрачных конструкциях.

Особенности обеспечения микроклимата в замкнутых и открытых светопрозрачных конструкциях. Исследования тепловоздушного и влажностного режимов шатрового покрытия пешеходного перехода Андреевского виадука. Рекомендации к разработке проектно-конструкторской документации

С расширением объемов строительства и реконструкции жилых и общественных зданий и сооружений существенно выросло разнообразие применяемых вариантов архитектурно-строительных и объемно-планировочных решений сооружаемых объектов. Часто используются нетрадиционные виды строительных материалов и конструкций. Строительство или реконструкция крупных и особо ответственных объектов повышает требования к качеству проектной документации. Это требует новых подходов к проектированию, комплексно учитывающему факторы, определяющие тепловоздушный режим в зданиях и сооружениях.

Среди наиболее интересных сооружений можно отметить распространенные объекты со светопрозрачными покрытиями и перекрытиями. Прозрачные ограждающие конструкции обеспечивают, с одной стороны, достаточное естественное освещение и психологический комфорт для посетителей, с другой – отделяют внутреннее пространство сооружения от окружающей среды, обеспечивают в нем необходимый микроклимат.

Такие конструкции могут быть полностью замкнутыми. В качестве примера – атриум Старого Гостиного двора, перекрытие станции метро «Воробьевы горы» и др. На этих объектах поддержание внутреннего микроклимата осуществляется принудительно, с помощью систем механической вентиляции и кондиционирования воздуха. Данный способ требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат на установку и функционирование соответствующего оборудования. В приведенных случаях это неизбежно, исходя из требований безопасности с учетом значимости и загрузки объектов. Но для менее крупных сооружений и там, где это возможно с точки зрения обеспечения безопасной эксплуатации, целесообразно организовать естественное проветривание за счет устройства аэрационных проемов надлежащей площади и размещения.

Основная задача при организации микроклимата в сооружениях, оборудованных светопрозрачными ограждениями, заключается в недопущении конденсации водяных паров на их внутренней поверхности и защите сооружений от обмерзания и накопления снега в холодный период года. Это необходимо для поддержания требуемой естественной освещенности и защиты ограждений от разрушения под действием снеговой нагрузки. В теплый период года, как правило, ставится задача по недопущению чрезмерного повышения температуры в перекрытом пространстве в сравнении с окружающей средой для создания теплового комфорта и соблюдения требований безопасности, в данном случае – предотвращения температурных деформаций, выделения и накопления вредных веществ и т. д. При организации естественного тепловоздушного режима это достигается использованием действия ветра и гравитационных сил, возникающих за счет разности температур под перекрытием и вне его, для создания необходимого расхода воздуха через проемы.

Рассмотрим особенности комплексного подхода к исследованию тепловоздушного и влажностного режимов на примере шатрового покрытия пешеходного перехода передислоцированного Андреевского виадука на Фрунзенской набережной в Москве. Как известно, в ходе строительства Третьего транспортного кольца существовавший Андреевский виадук, который является уникальным архитектурным и конструктивным объектом Москвы, был снят с опор и перемещен в направлении Парка культуры им. Горького. На его месте сооружен современный железнодорожный и автомобильный путепровод, который является частью Третьего транспортного кольца. Старый виадук сделан пешеходным с возможностью организации на нем массовых мероприятий (выставки, ярмарки), для чего было устроено шатровое покрытие над пешеходной частью виадука.

Конструктивно покрытие состоит из вертикальных (высота 2 м) и наклонных (ширина 5,7–6,2 м) элементов, выполненных из стеклопакетов с коэффициентом теплопередачи К = 1,7 Вт/м?К и с коэффициентом пропускания суммарной солнечной радиации Кs = 67% (по данным сертификационных испытаний).

В вертикальных элементах предусмотрены многостворчатые приточные аэрационные проемы, в верхней части покрытия (у конька) – регулируемые вытяжные проемы в виде щелей. Ширина перекрываемой части перехода составляет в разных сечениях от 7,3 до 8,3 м. Расчетная высота от центров приточных проемов до конька изменяется в пределах 5,5–6,0 м (рис. 1).

Рис. 1. Схема поперечного сечения покрытия пешеходного перехода Андреевского виадука

Предполагается, что естественный воздухообмен при этом должен осуществляться следующим образом: за счет тепла, поступающего в пространство перехода от людей, солнечной радиации и других источников, температура воздуха в перекрытом пространстве становится выше, чем снаружи, а его плотность, наоборот, оказывается меньше. Поэтому возникают гравитационные силы, вызывающие приток через нижние проемы и удаление воздуха через верхние. При наличии ветра к этим силам добавляется эффект от разности давлений на наветренной и подветренной стороне остекления. Сложность заключается в том, что при появлении разности температур снаружи и внутри перекрытия часть теплоты удаляется изнутри не только с потоком воздуха, но и за счет теплопередачи через ограждения. Соотношение между этими потоками теплоты зависит от этой разности температур и расхода воздуха, а расход в свою очередь связан с разностью давлений снаружи и внутри проемов. Но эта разность давлений тоже определяется разностью внутренней и наружной температур.

Задача расчета заключалась в выборе оптимальных размеров и расположения аэрационных проемов, тепло- и солнцезащитных свойств остекления, а также требуемой мощности системы обогрева. Одновременно определялось влияние на внутренний микроклимат воздухообмена, теплозащитных свойств ограждений и других факторов [1].

Исходными данными для расчетов явились геометрические и теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, степень заполнения перехода посетителями. Последняя принята в соответствии с предполагаемыми режимами эксплуатации перехода: номинальный – 2,4 чел/м; аварийный, или режим массовых мероприятий, – 14,6 чел/м из расчета 2 чел. на м?, а также минимальный режим – 0,29 чел/м. Тепло и влага, выделяемые людьми, принимались по рекомендациям профессора О. Фангера [2] и составили в расчетных условиях для принятой скорости движения пешеходов v = 4 км/ч: полной теплоты Qп.уд = 245 Вт/чел.; явной теплоты Qя.уд = 143 Вт/чел.; водяных паров Мw.уд = 144 г/ч . чел.
Расчеты проводились для теплого и холодного периодов года с учетом требуемого коэффициента обеспеченности. В теплый период рассматривались параметры «Б» по действовавшему на тот момент документу [3], то есть наружная температура 28,5 °С с обеспеченностью 0,99. В холодный период использовались температуры от 0 до –26 °С, то есть опять-таки параметры «Б» [3], или температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92, а также –32 °С, или температура наиболее холодных суток по [4] с обеспеченностью 0,92. Для всех режимов, кроме аварийного, расчетная скорость ветра первоначально принималась за ноль. Иначе говоря, необходимо было рассмотреть условия, наиболее невыгодные с точки зрения создания внутреннего микроклимата. Живое сечение F приточных аэрационных проемов с двух сторон покрытия для предварительных расчетов выбиралось в двух вариантах: минимальное – 0,96 м?/м; максимальное – 1,92 м?/м.

Методика выполнения расчетов базировалась на физико-математической модели тепловлажностных процессов в покрытии. Модель состояла из системы уравнений теплового и воздушного балансов, а также баланса массы водяных паров. При этом использовались аналитические соотношения, связывающие параметры термодинамического состояния влажного воздуха. Учитывая малую инерционность конструкций покрытия, использовалась система уравнений, описывающих квазистационарный режим. Распределение параметров по объему покрытия считалось равномерным (точечная модель).

В результате решения системы уравнений для различных зимних и летних режимов были получены значения:

• удельного воздухообмена G, кг/с . м;

• превышения внутренней температуры в покрытии над наружной ?Т, °С;

• минимально допустимой наружной температуры Тн.min в холодный период года, при которой отсутствует конденсация водяных паров на внутренней поверхности ограждений;

• оптимального сечения приточных аэрационных проемов Fопт, м?/м.

Зависимость Тн.min от F в холодный период года в условиях номинального режима эксплуатации перехода при отсутствии искусственного обогрева (Q = 0) и при удельной мощности нагревателей Q = 1000 Вт/м показана на рис. 2. В случае Q = 0 не удается обеспечить отсутствие конденсации водяных паров на внутренней поверхности ограждений при расчетном значении наружной температуры Тн = –26 °С с коэффициентом обеспеченности Коб = 0,92. Необходима определенная мощность искусственного обогрева, которая снижается с ростом F из-за более активной ассимиляции влаговыделений при уменьшении величины Тн. min.

Рис. 2. Зависимость Тн.min от F при различной мощности обогрева Q

Связь величины ?Т с коэффициентом Кs для теплого периода при различных вариантах площади F приведена на рис. 3. Определение поступлений теплоты от солнечной радиации при заданной ориентации перехода с запада-северо-запада на восток-юго-восток производилось по данным [5]. Заметим, что это весьма невыгодное расположение, поскольку большую часть светлого времени суток покрытие интенсивно облучается солнечными лучами практически перпендикулярно светопрозрачным конструкциям. В этом смысле наилучшей является ориентация с севера на юг, но в данном случае это было невозможно, поскольку мост должен располагаться перпендикулярно реке. Из рисунка видно, что при росте поступления суммарной солнечной радиации за счет повышения Кs увеличивается значение ?Т, а следовательно и воздухообмен G. В то же время при увеличении F, а значит, уменьшении аэродинамического сопротивления проемов, воздухообмен и значение ?Т падают, поскольку в этом случае равновесие достигается при меньшем отклонении внутренних параметров от наружных.

Рис. 3. Связь величины ?Т с коэффициентом Ks при разных А

Полученные результаты послужили основой для определения оптимальной площади Fопт приточных аэрационных проемов, исходя из необходимости обеспечения допустимых значений внутренних метеопараметров. Как видно из рис. 3, если максимальная величина ?Т не должна превышать регламентированного значения 3 °С [3], то при заданном уровне Кs = 67% следует предусмотреть проемы с Fопт = 1,2 м?/м, что впоследствии и было принято в проектной документации и затем реализовано при сооружении покрытия. При этом для обеспечения устойчивости циркуляции воздушных потоков и предотвращения опрокидывания конструкции при изменении направления ветра, для избежания сквозняков было предложено устройство дискретных проемов с шагом 7,5 м в шахматном расположении поочередно с обеих сторон покрытия. Сами проемы выполнены в виде поворотных жалюзийных решеток из того же материала, что и покрытие. Требуемая площадь вытяжных проемов была принята равной живому сечению Fопт/2.

Одновременно была произведена оценка искусственного обогрева покрытия в холодный период для предотвращения конденсации водяных паров на внутренней поверхности ограждений. При выбранном значении Fопт = 1,2 м?/м и желательном значении Тн. min не выше –26 °С при коэффициенте обеспеченности Коб = 0,92 необходимая мощность Q должна составлять не менее 850 Вт/м (рис. 2). Практически необходимый обогрев создается за счет искусственного освещения перекрытого пространства.

Основной целью расчета варианта обогрева для минимального режима стало выявление условий, позволяющих добиться положительных значений внутренней температуры в покрытии. Как оказалось, этого можно достичь при максимальном уменьшении действующего сечения проемов до 2% от Fопт таким образом, чтобы обеспечивался только минимальный воздухообмен. Допустимые значения наружных температур составляют –10 °С и выше, что и определяет основное условие возможности проведения мероприятий, связанных с минимальным заполнением перехода.

При расчете для аварийного режима было показано, что естественный воздухообмен от действия только гравитационных сил не способен создать допустимые условия в перекрываемом пространстве. Поэтому целью расчета было определение минимальной скорости ветра, при которой обеспечивается отсутствие конденсации водяных паров зимой и значение ?Т не более 3 °С летом. Как показывают расчеты, эта скорость должна составлять не менее 4,5 м/с в холодный период и 0,65 м/с – в теплый. Эти величины хорошо корреспондируются с расчетными значениями скорости наружного воздуха по данным [4] – соответственно 4,9 м/с для зимы и 1 м/с для лета. Следовательно, в большинстве случаев ветер позволяет обеспечить необходимый воздухообмен. Одновременно следует отметить, что в силу имеющейся ориентации моста, который расположен перпендикулярно направлению господствующих ветров, то есть юго-западных или, реже, северо-восточных, можно избежать нежелательных сквозных потоков воздуха вдоль оси моста.

При сопоставлении относительного вклада различных составляющих в тепловой баланс перехода, было получено, что практически во всех режимах, кроме минимального, теплопередача через ограждения составляет всего 5–10%. Следовательно, влияние теплозащитных свойств ограждений на тепловоздушный режим перехода незначительно.

Таким образом, получена физико-математическая модель тепловлажностных процессов в покрытии пешеходного перехода. С помощью данной модели исследованы различные зимние и летние режимы эксплуатации покрытия. Результаты проведенного исследования были использованы для выработки рекомендаций по поддержанию допустимых параметров внутреннего микроклимата в покрытии. Предложенные решения были приняты за основу при разработке проектно-конструкторской документации для реконструкции перехода.

Рассмотренное решение может иметь широкое применение: всякого рода неотапливаемые или слегка обогреваемые укрытия, где возникает опасение образования конденсата или инея, переохлаждения или перегрева в разные периоды года, требуют подобных расчетов и применения конструкций рассмотренного типа.

Приведенные рекомендации применимы для большинства подобных сооружений. К таким рекомендациям относится в первую очередь шахматное расположение приточных проемов и рациональная ориентация перехода. По возможности, переход на местности должен быть сориентирован меридионально и в то же время перпендикулярно к господствующим ветрам. Необходимо применение эффективных светопрозрачных конструкций – стеклопакетов с высоким сопротивлением теплопередаче и ограниченным коэффициентом пропускания солнечной радиации [6]. Только тогда будет возможен комплексный подход к учету тепловлажностных процессов в перекрытом пространстве и появится возможность выполнения условий безопасности при минимальных материальных и энергетических затратах

Литература, использованная при подготовке материала:

1. Богословский В.Н., Самарин О.Д. Тепловлажностный и воздушный режим покрытия пешеходного перехода Андреевского виадука. // Монтажные и специальные работы в строительстве № 9, 1999, с. 25–27.
2. P.O. Fanger. Thermal comfort. – New York: 1972, 254 p.
3. СНиП 2.04.05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование».–М.: ГУП ЦПП, 1994.
4. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».–М.: ГУП ЦПП, 2004.
5. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1 / Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера.–М.: Стройиздат, 1992.–320 с.
6. Иванов Г.С., Дмитриев А.Н., Спиридонов А.В., Хромец Ю.Д. Радикальное решение проблемы энергосбережения в градостроительстве на основе применения новых конструкций окон. // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века № 10, 1999, с. 10–12.

Источник : http://www.winews.ru

Пластиковые окна
Стеклопакеты
Профили ПВХ
Остекление
Фурнитура
Монтаж
Откосы
Технологии
Компании
Производство
Разное

Все про ДВЕРИ

Двери
Монтаж

Все про ВОРОТА

Автоматические ворота

Все про ШТОРЫ и ЖАЛЮЗИ

Шторы
Жалюзи

Анекдоты у ОКНА

Знаете почему блондинки во время грозы стоят у ОКНА? Потому, что они думают, что их фотографируют.

Читать дальше...