“Архитектура промышленных и гражданских зданий”

Дата: 2025-06-14; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

Кафедра архитектуры промышленных и гражданских зданий

ПОСОБИЕ

к выполнению расчетно-графических работ по климатологии

курса ”Строительная физика”

для специальности “Архитектура”

Макеевка – 2010

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Донбасская национальная академия строительства и архитектуры

Кафедра архитектуры промышленных и гражданских зданий

ПОСОБИЕ

к выполнению расчетно-графических работ по климатологии

курса ”Строительная физика”

для специальности “Архитектура” (7.120101)

Утверждено на заседании секции

“Архитектура промышленных и гражданских зданий”

Протокол № 1 от 03.09.2010

Макеевка – 2010

УДК 711.4:551.58 (075.8)

Пособие к выполнению расчетно-графических работ по климатологии курса ”Строительная физика” для специальности “Архитектура” (7.120101)./ Тимофеев Н.В. – Макеевка, ДонНАСА, 2010. – 46 стр.

Даны основные представления о климатических факторах, типах погоды и режимах эксплуатации зданий, рассмотрены условия комплексной оценки климатических факторов, даны способы расчета инсоляции и ветрового режима застройки, приведен список рекомендуемой литературы.

Предназначено для студентов архитектурной специальности (7.092101).

Наведено основні уявлення про кліматичні фактори, типи погоди та режими експлуатації будівель, розглянуто умови комплексної оцінки кліматичних факторів, надано способи розрахунку інсоляції та вітрового режиму забудови, приведено список рекомендованої літератури.

Призначено для студентів архітектурної спеціальності (7.092101).

Basic concepts about heat physics of filler structures are represented, examples of different calculation of heat engineering are giver, modem methods of heating of filler walls and floors, the list of recommended literature represented.

For students of architectural specialties (7.0902101).

Оглавление

Введение

1. Оценка хода изменения климатических элементов (температура, влажность – за год; ветер – январь, июль; солнечная радиация, приходящая на горизонтальную поверхность – июль)

1.1. Температурный режим

1.2. Влажностный режим, осадки

1.3. Ветровой режим

1.4. Солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность

2. Установление типа погоды в январе и июле и выбор основных условий режима эксплуатации зданий

3. Оценка летнего температурно-влажностного режима местности

4. Оценка температурно-ветрового режима местности в январе

5. Оценка сторон горизонта по комплексу климатических факторов

5.1.Пофакторная оценка

5.2. Балльная оценка по комплексу факторов

6. Построение солнечных теней за зданиями в период с 21.03 по 22.09

7. Оценка условий инсоляции в точке территории застройки в период с 21.03 по 22.09

8. Оценка условий инсоляции помещения через оконный проем

9. Оценка аэрации застройки

9.1. Значения комфортных скоростей

9.2. Пересчет скорости с уровня флюгера на уровень обитания человека

9.3. Ветровой режим в приземной области одиночного здания

9.3.1. Направление ветра b = 90^о

9.3.2. Направление ветра b = 45^о

9.4. Оценка условий аэрации застройки

Литература

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Введение

Целью выполняемой работы является сбор, обобщение и анализ климатической информации для заданного района строительства. На основании работы в графическом виде на формате А1 или А2 вычерчивается климатическая карта города. Работа может быть представлена в виде пояснительной записки формата А4. Для заданной застройки исследуется инсоляционный режим территории и оконного проема, а также ветровой режим территории в пределах красной линии.

В случае отсутствия или неполноты климатических данных следует пользоваться дополнительными источниками информации или брать данные ближайшего населенного пункта.

1. Оценка хода изменения климатических элементов (температура, влажность – за год; ветер – январь, июль; солнечная радиация, приходящая на горизонтальную поверхность – июль)

1.1. Температурный режим

а) Из Таблицы СНиП 2.01.01-82 [1] выписываются значения температур:

_- t_{н i} - средняя по месяцам, ^оС (графы 2 – 13). По этим данным рассчитывается средняя температура за (n) месяцев периода отрицательных температур по формуле

(1.1)

_- - абсолютная минимальная, ^оС (графа 15);

_- - абсолютная максимальная, ^оС (графа 16);

_{- -} средняя максимальная наиболее жаркого месяца (графа 17);

_- - наиболее холодных суток, ^оС, обеспеченностью 0,92 (графа 19);

_- - наиболее холодной пятидневки, ^оС, обеспеченностью 0,92 (графа 21);

_- - средняя за отопительный период, ^оС, (< 8 ^оС – графа 23);

_- - продолжительность периода (< 8 ^оС – графа 22), сут;

_- - продолжительность периода со среднесуточной температурой < 0 ^о С.

б) Из приложения 2 [1] выписываются значения амплитуды температуры по месяцам:

- - средняя, ^оС, (числитель, графы 2 – 13);

- - максимальная, ^оС, (знаменатель графы 2 – 13).

в) Информация изображается графически (см. рис. 1.1). Масштаб вертикальной температурной шкалы определяют значения экстремальных температур ( и ).

1.2. Влажностный режим, осадки

а) Из Приложения 3 [1] выписываются значения:

- e_{н i} – упругости водяного пара по месяцам, гПа, (графы 2 – 13). По этим данным рассчитываются

средняя упругость водяного пара, Па, за годовой период по формуле

, (1.2)

а также средняя упругость водяного пара, Па, периода (п) месяцев с отрицательными температурами согласно пункта 1.1 по формуле

; (1.3)

Рис. 1.1 График температур по месяцам в Донецке, ^оС

- j - средней месячной относительной влажности наиболее жаркого месяца, % (графа 15);

- количество осадков, мм (графы 16 – 18).

б) Информация изображается графически. На рис. 1.2 приведена информация об упругости водяного пара наружного воздуха, на рис. 1.3 – о количестве осадков за год в Донецке. В Приложении 3 данные приведены в гПа, для перевода в Па значения упругости необходимо умножать на 100.

Рис. 1.2 Упругости водяного пара по месяцам в Донецке, Па

1.3. Ветровой режим

а) Из Приложения 4 [1] по восьми румбам выписываются значения:

- повторяемости направлений ветра в январе и июле, % (числитель граф, соответственно 2 – 9 и 12 – 19);

- средней скорости ветра, , м/с (знаменатель граф, соответственно 2 – 9 и 12 – 19);

- штилей, % (графы 10 и 20);

- максимальной (минимальной) из средних скоростей за январь (июль)- графы 11 (21).

б) Графически изображаются розы ветров для января и июля (см. рис. 1.3). В центральном кругу приводится информация о повторяемости штиля, затем проводятся концентрические окружности соответствующие повторяемости (через 5 %). На лучах румбов откладывается соответствующая информация о повторяемости. Полученные точки соединяются отрезками. Рядом с точками проставляются значения средних скоростей ветра.

524 мм

0 мм 0 мм

За год Жидких и смешанных Суточный

за год минимум

Рис. 1.3 Количество осадков в Донецке

в) Выбираются расчетное направление ветра для января (июля) с повторяемостью ³ 16% и наибольшей, , (наименьшей, ) скоростью ветра. В случае, если в январе (июле) скорость с повторяемостью 12 – 15 % больше (меньше) на 1 м/с наибольшей (наименьшей) с повторяемостью ³ 16%, то принимается направление с максимальной (минимальной) скоростью повторяемостью 12 – 15 %.

Пример

Построить розы ветров для г. Донецка

а) Исходные данные для г. Донецка, взятые из Приложения 4 [1], сводим в таблицу 1.1.

Таблица 1.1 – Данные по ветру для января и июля [1]

Пункт

Повторяемость направлений ветра (числитель), %, средняя скорость ветра по направлениям (знаменатель), м/с

Повто-ряемость штилей, %

Максима-льная из средних скоростей по румбам за январь

Минима-льная из средних скоростей по румбам за июль

Донецк

Январь

4

6,2

-

С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

СЗ

Июль

12

-

0

С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

СЗ

б) Строим розу ветров для января (см. рис. 1.4). Аналогично строится роза ветров для июля.

Рис. 1.4 Роза ветров для января в г. Донецке

в) Расчетными направлениями для градостроительных оценок являются:

- в январе ЮВ со скоростью 6,2 м/с.

- в июле В со скоростью 3,4 м/с (минимальная скорость 0 м/с, приведенная в табл.1.1, будет учтена при расчетах теплоустойчивости ограждающих конструкций зданий).

1.3. Солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность

а) С помощью географической карты с точностью до 2^о определяется широта города.

б) Из Приложения 5 [1] для найденной широты по часам суток выписываются значения солнечной радиации, Вт/м², поступающей в июле на горизонтальную поверхность:

- прямая (числитель, графы 2 – 11);

- рассеянная (знаменатель, графы 2 – 11);

- - среднесуточное количество (графа 13).

в) Для каждого часа подсчитываются значения суммарной (прямая + рассеянная) солнечной радиации;

г) Отдельно фиксируется значение максимальной суммарной солнечной радиации, (графа 11 – числитель плюс знаменатель).

д) Графически изображается информация по значениям рассеянной, прямой и суммарной радиации.

Пример

Построить график поступления солнечной радиации на горизонтальную поверхность в г. Донецке.

а) Для Донецка, который находится на 48^о с.ш., из Приложения 5 [1] выписываем необходимые значения и заносим в таблицу 1.2.

б) По данным таблицы 1.2 строим график прихода солнечной радиации (см. рис. 1.5).

Таблица 1.2 - Солнечная радиация , поступающая в июле на горизонтальную поверхность в Донецке, Вт/м²

Широта, с.ш.	Часы суток до полудня								Сумма за сутки	Среднее суточное количес- тво
	4-5	5-6	6-7	7-8	8-9	9-10	10-11	11-12
48										328
	29	147	293	455	607	719	814	866	Суммарная за час
широта, с.ш.	Часы суток после полудня
	19-20	18-19	17-18	16-17	15-16	14-15	13-14	12-13

Рис. 1.5 Солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность в июле в г. Донецке, Вт/м²

2. Установление типа погоды в январе и июле и выбор основных условий режима эксплуатации зданий

а) По таблице 2.1 или данным В.К. Лицкевича (табл. 8 [2]) устанавливается тип погоды в январе и июле;

б) По таблице 2.1 или данным В.К. Лицкевича (табл. 8 [2]) даются рекомендации по режиму эксплуатации зданий и территории застройки.

Пример

Для г. Донецка в январе холодная погода (t_н = - 6,6 ^оС), режим эксплуатации – закрытый.

Рекомендации:

Защита от ветра, ориентация на солнце, компактное объемно-планировочное решение, закрытые лестницы, шкафы для верхней одежды, центральное отопление средней мощности, вытяжная канальная вентиляция, воздухонепроницаемость и теплозащита ограждений.

Таблица 2.1 – Классификация типов погоды и режимов эксплуатации жилья [2]

В июле (t_н = 21,6 ^оС) - комфортная погода, режим эксплуатации – открытый.

Рекомендации:

Климатозащитная функция архитектуры не требуется, типичны лоджии, веранды.

3. Оценка летнего температурно-влажностного режима местности

а) Находятся значения относительной влажности воздуха, j, %, в апреле - сентябре по справочной литературе или приближенно по формуле

, (3.1)

где е – действительная упругость водяного пара (раздел 1.2 а);

Е – максимальная упругость водяного пара, значения которой по среднемесячной температуре (раздел 1.1 а) может быть определена по Приложению 1.

б) На график рис. 3.1 наносятся точки, соответствующие температуре и относительной влажности месяца.

Рис. 3.1 График определения температурно-влажностной характеристики воздуха в летнее время

в) Делаются выводы о температурно-влажностном режиме.

Пример

Оценить летний температурно-влажностный режим в г. Донецке.

а) Из данных рис. 1.1 выписываются значения среднемесячных температур IV – IX месяцев и заносятся в табл. 3.1.

б) По значениям этих температур, пользуясь Приложением 1, определяются значения максимальной упругости водяного пара Е, Па, и заносятся в табл. 3.1.

в) Из данных рис. 1.2 выписываются значения действительной упругости водяного пара, е, Па.

г) По формуле (3.1) вычисляются значения относительной влажности и результаты заносятся в табл. 3.1. Следует заметить, что приближенный способ определения относительной влажности принят в данном примере из-за отсутствия доступной справочной информации. Неточность заключается в том, что относительная влажность фиксируется обычно в 13 часов дня, а в данном расчете принята среднемесячная температура воздуха.

Таблица 3.1. – Расчеты относительной влажности воздуха для г. Донецка

д) На график рис 3.1 наносятся точки соответствующие температурно-влажностному режиму.

е) Выводы:

В Донецке в апреле – холодное лето;

мае, сентябре – теплое лето;

июне, июле, августе – жаркое лето.

По табличным данным для наиболее жаркого месяца – июля (t_н, = 21,6 ⁰ С, j = 43 %) тоже жаркое лето.

4. Оценка температурно-ветрового режима местности в январе

а) Рассчитываются в условных единицах величины ветроохлаждения для января по формуле

; (4.1)

где - среднее значение скорости по румбам за январь, м/с;

t_н – среднемесячная температура в январе, ^оС;

б) Строится роза ветроохлаждения (см. рис. 4.1);

в) Выбирается неблагоприятное направление с максимальным значением Н.

Пример

Определить неблагоприятное в январе для г Донецка направление по ветроохлаждению.

а) Из данных рис. 1.1 в табл. 4.1 заносится значение среднемесячной температуры в январе.

б) Из табл. 1.1 выписываются значения средних скоростей по румбам.

в) По формуле 4.1 рассчитываем для каждого румба значение Н.

г) Строится (см. рис. 4.1) роза ветроохлаждения.

С

53,5

49,5 51,3

52,7 55,2

56,4 56,0

52,7

Ю

Рис. 4.1 Роза ветроохлаждения для января г. Донецка

Таблица 4.1 – Величины ветроохлаждения в январе для г. Донецка

Направление	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
tн, о С	- 6,6	- 6,6	- 6,6	- 6,6	- 6,6	- 6,6	- 6,6	- 6,6
, м/с	5,6	5,1	6	6,2	5,4	6,3	5,8	4,7
Н	53,5	51,3	55,2	56,0	52,7	56,4	54,4	49,5

д) Выводы

Значения ветроохлаждения по всем направлениям практически одинаковы. Тем не менее, неблагоприятным направлением по ветроохлаждению следует считать юго-западное с максимальным значением Н = 56,4.

5. Оценка сторон горизонта по комплексу климатических факторов

5.1. Пофакторная оценка

а) Указываются секторы горизонта по инсоляции:

- запрещенный из-за недостатка инсоляции сектор горизонта (для односторонней ориентации квартир, например, таковым является сектор к северу от 310^о и 50^о).

- неблагоприятный по условиям перегрева сектор горизонта (для III и IV климатических зон [3] требующий ограничения инсоляции за счет использования солнцезащитных устройств сектор в пределах от 200^о до 290^о).

б) Указываются расчетные направления ветра в январе и июле.

в) Указываются неблагоприятный сектор горизонта по ветроохлаждению.

г) Дается графическое изображение (см. рис. 5.1а) пофакторной оценки сторон горизонта в виде диаграммы.

5.2. Балльная оценка по комплексу факторов

а) Оценивается круг горизонта по тепловому фону [2] с использованием шкалы:

- С, СВ, СЗ – 1 балл;

- ЮЗ – 2 балла;

- В, ЮВ, Ю, З – 3 балла.

б) Оценивается круг горизонта по воздействию солнечной радиации [2]. По таблице 5.1 каждому сектору присваивается соответствующее количество баллов.

Таблица 5.1 - Оценка круга горизонта по тепловому облучению солнечной радиацией в летний период (май – август) [3]

в) Проводится оценка круга горизонта по ветровому воздействию на основании обобщенных значений, предложенных Г.К. Климовой [2]:

- скорость по румбу м/с комфортна, 3 балла;

- скорость по румбу 2 < < 5 м/с удовлетворительна, 2 балла;

- скорость по румбу ³ 5 м/с дискомфортна, 1 балл.

Из двух оценок января и июля выставляется наихудшая и делается пометка, к какому конкретно месяцу она относится. Две совпадающие оценки ставятся как одна и не комментируются.

г) Составляется таблица (см. табл. 5.4) балльной оценки сторон горизонта.

- подсчитывается абсолютная сумма баллов по румбам (может быть от 3 до 10);

- вычисляется приведенная сумма баллов по румбам и дается оценка стороны горизонта по шкале таблицы 5.2.

Таблица 5.2 – Шкала оценок сторон горизонта

е) Дается графическое изображение балльной оценки (см. рис. 5.1б) в виде диаграммы.

Пример

Для г. Донецка дать климатическую оценку сторон горизонта.