Строительнаяклиматология

Справочноепособие к СНиП23-01-99*

Москва

НИИ строительнойфизики РААСН

2006

Содержание

Справочное пособие по строительной климатологии служит руководством дляпроектирования планировки и застройки населенных мест. Оно используется припроектировании новых и реконструкции старых гражданских и производственныхзданий и сооружений. Основные климатические данные приведены в СНиП23-01-99* «Строительная климатология», издание 2003 г. В Пособиевключены дополнительные сведения о климатических параметрах. В нем такжесодержится информация о параметрах наружного воздуха с учетом глобальногоизменения климата. Материалы, содержащиеся в пособии, изложены с позицииэкономии энергии при строительстве и эксплуатации зданий.

Для проектных организаций, инженерно-технических работников строительныхи научно-исследовательских организаций.

Введение

Климатология является наукой,которая занимается изучением нестационарных процессов и явлений, происходящих ватмосфере земной коры. В результате мы имеем дело с климатическими параметрами,изменяющимися в пространстве и во времени. К климатическим параметрам следуетотнести температуру наружного воздуха, скорость его движения, давление,характеристики изменения водяного пара, количество осадков, солнечную радиациюи др. параметры. Климатология, как наука, необходима для решения целого рядазадач в различных отраслях народного хозяйства и, в частности, в строительстве.

Политика и экономика любогогосударства направлена на то, чтобы как можно меньше расходовать первичные невозобновляемыеэнергоресурсы (нефти, угля, газа и урана) при производстве товаров и услуг. ВРоссии строительная отрасль потребляет около 55-60 % всего добываемого топлива,идущего на внутренние нужды. В связи с этим она является ключевой отраслью и,следовательно, на первый план выходит строительная климатология, с которойначинается проектирование, строительство и эксплуатация зданий и сооружений.

Строительная климатология служитдля удовлетворения всех требований, предъявляемых в области строительства в частиобеспечения различными расчетными метеорологическими параметрами,климатическими характеристиками, специфическим климатическим зонированием,климатическими паспортами населенных пунктов. Она является основой дляпроектирования градостроительных комплексов и планировки жилых массивов, дляобеспечения комфортных энергоэффективных зданий, потребляющих в процессестроительства и эксплуатации минимальное количество энергии.

Климатические параметры являютсятакже исходными данными для разработки и производства новых строительныхматериалов, изделий и конструкций. Материалы Пособия можно использовать притеплотехнических и физических расчетах строительных конструкций гражданских ипроизводственных зданий. С его помощью для любого климатического района строительстваопределяют требуемый уровень теплозащиты ограждающих конструкций, рассчитываютсистемы отопления и вентиляции,теплопоступления и теплопотери, инсоляцию исветовой режим зданий и сооружений различного назначения, а также ведутпрочностные расчеты как отдельных элементов, так и здания или сооружения вцелом.

Научно-исследовательскийинститут строительной физики функционирует 50 лет, и в нем всегда былалаборатория «Строительной климатологии». Наибольший вклад в основание иразвитие строительной климатологии внесли М.А. Золотарев, А.И. Круглова, Г.К.Климова и М.И. Краснов - сотрудники института строительной физики. Принаписании Пособия использован опыт и наработки многолетних исследований инормативных документов, выполненных в лаборатории «Строительной климатологии»,НИИСФ в содружестве с другими организациями.

Пособие предназначено дляинженерно-технических и научных сотрудников, занимающихся вопросамипроектирования и эксплуатации зданий и сооружений, а также оно может бытьиспользовано студентами и преподавателями при изучении курса «Строительнаяфизика».

Глава 1
Методика расчета климатических параметров

1.1. Область применения

Исходными данными дляпроектирования и строительства гражданских и производственных зданий исооружений являются климатические характеристики района строительства. Вместе спараметрами внутреннего микроклимата помещений они определяют конструктивное иэстетическое решение объекта строительства.

Внешние воздействия на объектстроительства характеризуются параметрами светового, теплового и воздушногоклимата. Основные исходные данные для строительства и эксплуатациисосредоточены в документе СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» издания 2003 г.[1].Дополнительные сведения можно найти в [2-4]и в настоящем Пособии, которое содержит дополнения и вспомогательные материалы.

Климатические параметры длястроительного проектирования применяются при разработке генеральных плановгородов, поселков, сельских населенных пунктов, при проектировании гражданскихи производственных зданий и в частности при проектировании систем отопления,вентиляции, кондиционирования, водо- и теплоснабжения, при разработке новых строительныхматериалов, изделий и конструкций.

Для расчета уровня теплозащиты(приведенного сопротивления теплопередаче) гражданских и производственныхзданий применяются следующие климатические параметры:

- температура воздуха наиболеехолодных суток и наиболее холодной пятидневкии и другие климатические параметрыхолодного периода года;

- при определении установочноймощности систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха необходимоучитывать температуры наиболее холодных суток, пятидневок, месяца, удельнуюэнтальпию, скорость и направление ветра и влажность воздуха, климатическиепараметры теплого периода года;

- при нахождении максимальныхтеплопотерь, теплопотерь за отопительный период и за срок службы зданияиспользуются абсолютно минимальные температуры, параметры продолжительности исредней температуры отопительного периода, температуры наиболее холодных суток,пятидневки, месяца;

- для расчета теплопоступленийиспользуется суммарная солнечная (прямая и рассеянная) радиация, падающая наповерхность под любым углом относительно к горизонту, параметры различныхтемператур теплого периода года;

- при проектировании генеральныхпланов городов, поселков, сельских населенных пунктов необходимо учитыватьклиматические периоды теплого и холодного периодов года (скорость и направлениеветра);

- для определения долговечностиприменяют параметры перехода температуры воздуха через ноль градусов Цельсия,осадки, температуры воздуха теплого и холодного периода, в том числепродолжительность температуры воздуха различной градации.

С использованием климатическихпараметров рассчитываются теплоустойчивость и пароизоляция ограждающихконструкций, а также определяется воздухопроницаемость материалов и зданий.

Главными основополагающиминормативными документами, которые обслуживает строительная климатология,являются:

- СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» [5];

- СНиП41-01.2003  «Отопление, вентиляция и кондиционированиевоздуха» [6];

- СНиП2.07.01-89*«Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений» [7];

- СНиП23-05-95* «Естественное иискусственное освещение» [8];

- СНиП 2.08.01-89* «Жилые дома» [9];

- СНиП 31-02-2001 «Дома жилые одноквартирные» [10];

- СНиП2.09.04-87* Административныеи бытовые здания [11];

- СНиП2.10.03-83.Животноводческие, птицеводческие и звероводческие здания и помещения [12];

- СНиП 2-11.02-87. Холодильники [13];

- СНиП 31.05-2003. Общественные здания административногоназначения [14];

- СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия [15];

- СНиП 31-03-2001. Производственные здания [16];

- СНиП 23.02-2003. Защита от шума [17].

1.2. Методы расчета климатических параметров

1.2.1. Получение, обработка и представлениеклиматической информации

1. Климатическая информация, наоснове которой разрабатываются расчетные климатические параметры длястроительства, представлена различными количественными показателями исодержится в разных источниках. Первичной метеорологической информациейявляются данные наблюдений на метеорологических станциях. Часть станцийявляются реперными (вековыми). Информация о показателях солнечной радиации,температуры и влажности воздуха и других фиксируется в 0, 3, 6, 9, 12, 15, 18 и21 ч по московскому времени (до 1966 г. наблюдения проводили в 1,7, 13, 19 ч поместному среднесолнечному времени). На отдельных метеостанциях самописцыотмечают ежечасные значения некоторых метеорологических элементов. Результатынаблюдений на метеорологических станциях сводят в таблицы специальной формы,которые являются опорными данными для разработки всей последующей климатическойинформации.

На основе данных этих таблиц запериод наблюдений вычисляют средние суточные, месячные и годовые их значения,которые помещают в метеорологических ежемесячниках и ежегодниках, например, [18].Данные опорных метеорологических таблиц, ежемесячников и ежегодников составляютпервый уровень обработки. Эта информация является базовой для установлениясредних месячных значений многолетних величин метеорологических элементов запятилетие (второй уровень обработки) и за весь период наблюдений (третийуровень обработки).

Четвертым уровнем обработкиклиматической информации является пространственное обобщение климатическихданных в виде изолинейных карт, районирования территории, осреднения потерриториально-экономическим районам. Для характеристики режимаметеорологических элементов используются различные виды: климатическихпоказателей - отдельные метеорологические элементы и комплексные показатели идр.

2. Показателями отдельныхметеорологических элементов являются: повторяемость различных значенийэлемента; накопленная повторяемость (обеспеченность); средние значения, крайние(максимальные и минимальные); показатели изменчивости и др.

3. Повторяемость естьотношение числа случаев со значениями метеорологического элемента, входящими вданную градацию (интервал), к общему числу членов ряда (в долях единицы илипроцентах). Повторяемость, полученную на основании длинного ряда наблюдений,называют вероятностью. Накопленная повторяемость характеризует частотупоявления значений метеорологического элемента, превышающих (или непревышающих) заранее заданное значение. Ее получают последовательнымсуммированием относительных или средних абсолютных частот соответствующихинтервалов в ряду статистического распределения. Суммарную повторяемость,полученную на основании данного ряда наблюдений, называет интегральнойвероятностью или обеспеченностью.

В интересах строительства иэксплуатации зданий рекомендуется использовать для расчета многолетние средниенормы по температуре воздуха однородного периода наблюдений, например, с 1936г.

Во-первых, с этого года началисьсистематические четырехсрочные наблюдения (1, 7, 13, 19 ч); во-вторых, периоднаблюдений с 1936 по 2000 г. (65 лет) характеризуется сравнительно устойчивымклиматом.

Расчет интегральной вероятности Рс использованием ранжированного климатического ряда, включающего полнуюсовокупность наблюдений, производится по формуле:

P = m/n                                                                                                              (1.1)

В зависимости от общего числачленов ряда расчет Р производится по формулам:

Р = (m-0,3)/(n+0,4);                                                                                         

Р = (m-0,25)/(n+0,5);                                                                                       

Р =m/(n+1),                                                                                                      (1.2)

где m -порядковый номер членов климатического ряда; n -число членов ряда.

4. Среднее арифметическое значение метеорологическогоэлемента представляет собой сумму значений членов ряда, деленную на их общеечисло.

Как дополнение к среднемузначению вычисляют медиану и моду.

Медиана - значение срединногочисла в ряду значений простого ранжирования статистического ряда. Медианурекомендуется определять при асимметричных распределениях и при неточныхкрайних значениях метеорологического элемента.

Мода - наиболее частовстречающееся в данном метеорологическом ряду значение. Моду рекомендуетсяопределять для резко асимметричных распределений, когда среднее арифметическоене является типичным значением элемента.

Крайние значения характеризуютте пределы, в которых заключены значения метеорологического элемента, отмеченныена данной станции за определенный период времени. Различают абсолютный максимумили минимум, среднее из максимальных или минимальных значенийметеорологического элемента, а также максимум и минимум заданнойобеспеченности.

Так как значения, близкие кабсолютным максимумам и минимумам, наблюдаются редко, то для полученияпредставления о более вероятных низких и высоких значениях определяют средниеиз экстремальных значений. Эти значения могут встречаться ежегодно. Средниемаксимумы и минимумы вычисляются как многолетние средние значения ежедневных,ежемесячных или ежегодных максимумов и минимумов.

Наружные климатические параметры воздуха

Выбор расчетных наружныхклиматических параметров осуществляется на вероятностной основе. Вероятность иколичественные значения предлагаемых климатических изменений приводятся всравнение с нормой, за которую принимаются многолетние средние и экстремальныехарактеристики климатических параметров за определенный период. Знак и величинаотклонения от климатической нормы даются в градациях ниже нормы, около нормы(норма), выше нормы. Вероятностный анализ расчетных наружных климатическихпараметров позволяет оценить число раз превышения параметров климата надрасчетными значениями, общую продолжительность превышения параметров ипродолжительность наибольшего отклонения.

Вероятностные характеристикиотражают основные закономерности поведения климатического параметра и позволяютс большей надежностью судить обо всех возможных отклонениях, выбранных наоснове обеспеченности расчетных значений внутренних условий в помещениях.

Для нормируемых климатическихпараметров при появлении температуры воздуха наиболее холодных суток 4 раза в50 лет обеспеченность составляет 0,92. Основными нормируемыми показателямитемпературы воздуха являются: средние месячные температуры воздуха ипроизводные от нее температуры воздуха наиболее холодной пятидневки различнойобеспеченности.

1.2.2. Средняя месячная температура воздуха

Средняя многолетняя температурав справочно-нормативных документах рассчитана за период наблюдений до 1980 г.,т.е. порядка 40 лет. В общей климатологии этот период считается достаточным длядостоверной оценки устойчивых особенностей теплового режима.

Однако установленный критерийявляется справедливым для оценки устойчивого климатического фона, когда ненаблюдается природных аномалий, отмечаемых в последние два десятилетия(1980-2000 гг.), особенно 1991-2000 гг. Изменения климата диктуют необходимостьоценки влияния этого явления на расчетные строительно-климатические параметры.С этой целью в дополнение к имеющемуся периоду наблюдений до 1980 г. для рядагородов, расположенных в различных климатических районах, рассмотрен период до2000 г.

Выборка средней месячнойтемпературы воздуха за 20 лет (1981-2000 гг.) была проведена из метеорологическихежемесячников. Уточненная среднемесячная температура рассчитана по следующейметодике.

Многолетняя средняя величинаклиматического параметра X определяется из наблюдений в разные периодывремени. Полученные расчетные данные за разные периоды наблюдений х₁, х₂, х₃, ... х_n умножаютсяна число лет этих периодов р₁ р₂, р₃... р_n, и суммы произведений х_i.р_i. делятся на число лет в общем периоденаблюдений. Таким образом, получается среднее взвешенное арифметическое числоклиматического параметра х за период наблюдений р:

                                                                       (1.3)

Расчет производился по 10метеостанциям из представительных городов в различных экономических районах РФ.Результаты исследований позволяют судить об изменении климата в рассматриваемыхрегионах (табл. 1).

Таблица 1.1.Расчет средневзвешенной месячной температуры воздуха

Нормируемыесредняя температура и продолжительность отопительного периода рассчитываются покривой годового хода температуры воздуха. Кривая строится по средним месячнымтемпературам воздуха, имеющим обеспеченность, близкую к 0,5. С такой жеобеспеченностью определяются нормируемые величины средней температуры ипродолжительности отопительного периода.

1.2.3. Температуры наиболее холодной пятидневкиразличной обеспеченности

В основу расчета температурывоздуха наиболее холодной пятидневки положена методика СНиП23-01-99* «Строительнаяклиматология». Первичными метеорологическими данными для расчета температурывоздуха наиболее холодной пятидневки являются средние суточные значениятемпературы воздуха, выбираемые из метеорологических ежемесячников. Выборкаданных и расчет производится по данным наблюдений за период в 30-50 лет.Выборка данных осуществляется из опорных метеорологических таблиц и метеорологическихежемесячников.

Средние температуры воздуханаиболее холодных пятидневок определяются как средние температуры воздуханаиболее холодных пятидневок из 8 зим за 50-летний период.

Данные выстраиваются вхронологический ряд и ранжируются в порядке убывания метеорологической величины(по абсолютному значению) с присвоением ей порядкового номера. Значениятемператур округляются до 0,5 °С с присвоением среднего порядкового номера.Искомая величина любой степени обеспеченности данного параметра определяется суммированиемповторяемости в убывающем порядке.

На этой основе строятсяинтегральные кривые распределения температуры воздуха наиболее холодных суток инаиболее холодной пятидневки на сетчатке асимметричной частоты по оси ординат -логарифмическая шкала температуры воздуха, по оси абсцисс - двойнаялогарифмическая шкала обеспеченности. Кривые строятся до обеспеченности 0,2°С,с этих кривых снимается температура воздуха наиболее холодной пятидневкизаданной обеспеченности.

Полученная спрямленная криваяраспределения интегральной повторяемости температур воздуха может бытьиспользована для определения температур воздуха различной обеспеченности.Значения температуры воздуха наиболее холодной пятидневки заданнойобеспеченности определяются на данной интегральной кривой методом интерполяции.

Интегральные кривыераспределения температуры воздуха наиболее холодной пятидневки для Москвы иИркутска представлены на рис. 1.1, а для Нижнего Новгорода и Архангельска - нарис. 1.2.

Рис. 1.1. Интегральныекривые распределения температуры воздуха наиболее холодной пятидневки
Период наблюдений для Иркутска: I - 1926-1990 гг., II - 1960-1990 гг.; период наблюдений для Москвы: I - 1925-1975 гг., II - 1950-2000 гг., III-1925-2000 гг.

Рис. 1.2. Интегральные кривые распределения температуры воздуханаиболее холодной пятидневки
I - период наблюдений1926-1990 гг., II -период наблюдений 1960-1990 гг.

1.2.4. Продолжительность отопительного периода

По данным среднего значениятемпературы наружного воздуха по каждому пункту строятся графики годового ходатемператур.

В основу построения графиковположен метод гистограмм: средняя месячная температура воздуха изображается ввиде прямоугольника, у которого основание равно числу дней месяца, а высота -средней температуре воздуха за данный месяц. Кривая годового хода проводитсятак, чтобы отрезок, который она отсекает с одного конца прямоугольника, былравен по площади отрезку, который она прибавляет к нему с другой стороны.

С этих графиков снимаются датыотопительного периода или перехода средней суточной температуры воздуха черезлинию значения температуры, равной 8 °С, и по разнице между этими датамиопределяется продолжительность периода в сутках. В течение отопительногопериода средняя суточная температура воздуха устойчиво держится нижезадаваемого предела, т.е. 8 °С.

Температуру неполных месяцевхолодного периода определяют по кривой годового хода средней температурывоздуха. На отрезках кривой от даты начала периода до конца месяца и от началамесяца до даты конца периода и вычисляют сумму температур воздуха за неполныемесяцы отопительного периода.

Среднюю температуру воздуханеполного месяца определяют делением общей суммы температур воздуха данногопериода на его продолжительность.

На рис. 1.3 представлен графикрасчета продолжительности и средней температуры воздуха отопительного периодаг. Черусти. На графике показано начало отопительного периода 28 сентября иконец 23 апреля. Средняя температура неполного месяца в сентябре составила 7,8°С, а в апреле - 5,2 °С.

Рис. 1.3. График расчета продолжительности и средней температурывоздуха отопительного периода для г. Черусти

1.2.5. Продолжительность зимнего периода

Расчет продолжительности зимнегопериода отличается от методики расчета продолжительности отопительного периодатем, что с графиков снимаются даты зимнего периода или перехода среднейсуточной температуры воздуха через линию значения средней суточной температуры0 °С и по разнице между этими датами определяются продолжительность периода всутках. В течение зимнего периода средняя суточная температура воздухаустойчиво держится ниже задаваемого предела, т.е. 0 °С.

Относительную величину зимнегопериода в году можно определить в процентном отношении (отношение количествасуток зимнего периода к количеству суток в году).

1.2.6. Температурное зонирование (ТЗ) территории(на примере городов Московской области)

При проведении обработкиинформации по теме температурного зонирования использовались первичнаяметеорологическая информация за последние годы (1980-2004 гг.). Это связано стем, что ранее к обработке были приняты данные Научно-прикладного справочникапо климату СССР до 1980 г. Использование информации за последующие годыпозволило уточнить расчетные климатические параметры.

В работе использоваласьметеорологическая информация Московского центра по гидрометеорологии инаблюдению природной среды Государственного комитете по гидрометеорологии(данные Центральной высотной гидрометеорологической обсерватории г. Обнинск).

На основе этих данных былисоставлены таблицы со значениями средней месячной температуры воздуха запериоде 1980-2004 гг. по городам Московской области.

Эти данные также послужилиосновой для определения средней месячной температуры воздуха за все зимыданного периода, начиная с зимнего периода 1980-1981 и далее до 2003-2004 гг.Также определялись средние месячные температуры воздуха по каждому месяцузимнего периода.

Для оценки температурного режимакаждого из городов Московской области по нормам зимнего удорожания былипроведены расчеты по определению продолжительности зимнего периода, его началаи окончания. Это позволило провести дифференцирование городов применительно ктемпературным зонам.

Также были выполнены расчеты поопределению продолжительности отопительного периода.

Глава 2
Расчетные параметры внутреннего и наружного воздуха

2.1. Параметры микроклимата в помещениях

При теплофизических расчетахздания параметры внутреннего и наружного климата тесно связаны между собой,например, разностью температур, давлений или скоростями между внутренним инаружным воздухом.

Микроклимат помещений зданийхарактеризуется состоянием внутренней среды помещения, которая должнаудовлетворять физиологическим и психологическим потребностям человека иобеспечивать стандартные минимальные качества жизни. Жилище человека, в которомон проводит 70-80 % своей жизни, должно быть экологически чистым, защищатьлюдей от вредных воздействий шума и химических веществ, возникающих впомещениях вследствие применения некачественных материалов.

Пребывание людей в помещениидолжно вызывать положительные эмоции, соответствовать его духовным,санитарно-гигиеническим регламентам и требованиям.

Жилище - среда обитания людей,среда жизнедеятельности человека - должно отвечать не только требованиямгигиены и культурного быта, но и способствовать восстановлению творческих сил издоровья населения. Микроклимат помещений создается с помощью ограждающихконструкций зданий и систем обеспечения необходимого теплового, воздушного исветового режимов.

Наружные строительныеконструкции должны:

- совместно с системамиотопления и вентиляции обеспечивать в помещениях зданий требуемый тепловой ивоздушный режим (комфорт);

- не допускать конденсацииводяных паров на внутренних поверхностях или внутри конструкций;

- обеспечить в помещенияхнеобходимый световой режим (комфорт);

- обеспечить оптимальнуютеплозащиту при эксплуатации здания и наименьшую энергоемкость при их создании;

- иметь высокую долговечность.

Исходными данными длятеплофизического расчета здания являются климатические параметры наружноговоздуха, которые изложены в СНиП «Строительная климатология» и в настоящемПособии, а также требования, предъявляемые к микроклимату помещений. Этитребования изложены в различных нормативных документах.

В ГОСТ30494-96 [19]установлены параметры микроклимата помещений жилых и общественных зданий. В немдана классификация помещений общественных зданий, которые разбиты на 6категорий.

Помещения 1 категории -помещения, в которых люди в положении лежа или сидя находятся в состоянии покояи отдыха.

Помещения 2 категории -помещения, в которых люди заняты умственным трудом, учебой.

Помещения 3 категории -помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся в положениисидя в уличной одежде или стоя без уличной одежды.

Помещения 4 категории -помещения для занятий подвижными видами спорта.

Помещения 5 категории -помещения, в которых люди находятся в полураздетом виде (раздевалки,процедурные кабинеты, кабинеты врачей и т.п.).

Помещения 6 категории -помещения с временным пребыванием людей (вестибюли, гардеробные, коридоры,лестницы, санузлы, курительные, кладовые).

Сумма теплофизических факторовопределяет тепловую, воздушную и световую обстановку в помещении.

Основными показателями теплового комфорта в помещенииявляются теплофизические параметры:

- температура воздуха;

- температуры ограждающихповерхностей;

- подвижность воздуха;

- относительная влажностьвоздуха.

Параметры воздушной средывнутреннего воздуха (температура, влажность, подвижность воздуха) имеют большоезначение не только для жизнедеятельности людей, но и для долговечности зданий.Ошибки при проектировании наружных ограждающих конструкций могут привести кнедопустимой подвижности воздуха, к снижению относительной влажности итемпературы в помещении, отрицательной температуре на внутренней поверхностиостекления, к выпадению инея и образованию наледей.

Расчетные параметры внутреннеговоздуха устанавливаются для обслуживаемой зоны помещений или для рабочей зоныпомещений. Обслуживаемая (рабочая) зона определяется в соответствии суказаниями санитарно-гигиенических норм, ГОСТ30494-96 и СНиП попроектированию отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Обслуживаемой(рабочей) зоной в помещениях считается пространство в помещении, ограниченноегоризонтальными плоскостями, параллельными полу на высоте 0,1 и 2,0 м ивертикальными плоскостями на расстоянии 0,5 м от внутренних поверхностейнаружных и внутренних стен и окон. По ширине рабочая зона производственныхзданий не нормируется.

На расход тепла при эксплуатацииздания большое значение имеет правильный выбор требуемых параметров тепловогорежима помещений. ГОСТ30494-96 для гражданскихзданий устанавливает нормативные значения параметров теплового микроклимата(оптимальные, допустимые или их сочетание) в зависимости от назначенияпомещения и периода года, которые для жилых зданий приведены в табл. 2.1,для общественных зданий - в табл. 2.2.Нормативные значения расчетных температур, скорости относительной влажностипроизводственных помещений приведены в табл. 2.3.Покажем, взяв в качестве примера жилые здания [6],какие расчетные параметры следует принимать из условия обеспечения экономииэнергии при эксплуатации здания без нарушения норм [6-8].

Температуру внутреннего воздуха t_вв обслуживаемой зоне следует принимать как минимально допустимую для всехпомещений жилых зданий на период стояния самых низких температур наружноговоздуха. Для Москвы, например, средняя расчетная температура наиболее холоднойпятидневки составляет -28 °С, а минимально допустимая t_в = 18 °С. Определив мощностьнагревательных приборов по разности температур (t_в -t_н) = (18 + 28) = 46 °С, мы экономим энергию при созданиинагревательного прибора. Поддерживая t_в = 18 °С притемпературах наружного воздуха t_н = -15 °С и ниже в течение наибольшего периода времени (дляМосквы это время составит 8-12 % от отопительного периода), получим приэксплуатации здания экономию тепловой энергии 8-10 %. При этом следует иметь ввиду, что, согласно [6],допустимые параметры микроклимата у 80 % людей «не вызывают повреждений илиухудшения состояния здоровья». Дети и люди пожилого возраста в дневное времямогут испытывать локальное ощущение дискомфорта и понижение работоспособности.

Из табл. 2.4видно, что в ночное время в спальнях рекомендуется держать температуру t_в ниже на 4-5 °С расчетной, так каксон в условиях даже небольшого перегрева протекает беспокойно, в то время какпри t_в = 14-17°С сон становится глубоким.

Работоспособность и здоровьечеловека зависят не только от теплового режима жилища, но и от состояния воздушнойсреды в нем. Воздушный комфорт в помещениях создается ограждающимиконструкциями и системами вентиляции здания. Воздухообмен в помещениипроисходит или только под действием гравитационных сил (естественнаявентиляция), или под действием гравитационных сил и работы искусственныхпобудителей движения воздуха (механическая вентиляция).

Особую роль на жизнедеятельностьчеловека оказывает солнечная энергия, проникающая в помещение через окна ифонари. Лучистая энергия солнца представляет собой электромагнитные волны,оптическая часть которых находится в диапазоне от 0,1 до 1000 мкм. Световоеполе (видимое излучение) - это часть электромагнитного поля в диапазоне от 0,38до 0,78 мкм. Ультрафиолетовое излучение солнца находится в диапазоне 0,01 до0,38 мкм, а инфракрасное - 0,78 до 1000 мкм. Под световой средой помещенияподразумевается комплекс положительных или отрицательных реакций человека приего взаимодействии с электромагнитными лучами солнца. Свет нужен людям нетолько для видения окружающих предметов, от светоосвещенности зависитпсихоэмоциональное состояние человека. Приемник света - наш глаз хорошоприспособлен к условиям солнечного освещения. Прямые солнечные лучи ирассеянный свет несут в помещение ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Ультрафиолетовоеизлучение оказывает на человека многообразное биологическое действие, без негоневозможно нормальное функционирование организма человека.

Таблица 2.1. Оптимальныеи допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движениявоздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий

*НН - не нормируется.

Таблица 2.2. Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительнойвлажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне общественных зданий

* НН - не нормируется.

Примечание. Для детских дошкольныхучреждений, расположенных в районах с температурой наиболее холодной пятидневки(обеспеченностью 0,92) -31 °С и ниже, допустимую расчетную температуру воздухав помещении следует принимать на 1 °С выше указанной в таблице.

Таблица 2.3. Расчетные температуры, скорость и относительная влажность воздухана постоянных и непостоянных рабочих местах производственных помещений

Примечание.1. В таблице допустимые нормы внутреннего воздухаприведены в виде дроби, в числителе для районов с расчетной температуройнаружного воздуха (параметры А) ниже 25 °С, в знаменателе - выше 25 °С.

2. Для районов с температурой наружного воздуха 25°С и выше соответственно для категорий работ легкой, средней тяжести и тяжелойтемпературу на рабочих местах следует принимать на 4 °С выше температурынаружного воздуха, но не выше указанной в знаменателе гр. 7 и 8.

3. В населенных пунктахс расчетной температурой наружного воздуха 18 °С и ниже вместо 4 °С, указанныхв графе 6, допускается принимать 6 °С. В строительных нормах общей икоммунальной гигиены обоснованы требования к тепловому режиму жилища взависимости от возрастной группы [8].

Таблица 2.4. Гигиенические требования ктепловому режиму жилища в зависимости от возрастной группы (по рекомендациямКиевского НИИ общей и коммунальной гигиены)

Санитарные нормы иправила, касающиеся жилых и общественных зданий, требуют обеспечить непрерывноепрямое солнечное облучение помещений не менее 2,5 ч (в одной жилой комнате - водно-, двух- и трехкомнатных квартирах и двух комнат в четырехкомнатныхквартирах) [7].

При проектировании световогомикроклимата помещений следует руководствоваться следующими строительныминормами и правилами: 1) СНиП 23-05-95* «Естественное и искусственное освещение» [8];2) СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» [5]; 3) СНиП23-01-99* «Строительнаяклиматология» [1]; 4) СНиП2.07.01-89*«Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений» [7].

2.2. Комплексные климатические параметры наружноговоздуха

Для строительногопроектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений существенноезначение имеют сочетания нескольких метеорологических параметров. Пособиесодержит банк данных комплексных климатических параметров в виде сочетанийзначений температуры наружного воздуха, его относительной влажности и скоростиветра с указанием повторяемости их возможного одновременного воздействия наздание.

Комплексные параметры могут бытьрекомендованы для использования при определении уровня теплозащиты ограждающихконструкций, проектировании инженерных систем обеспечения (ИСО) микроклимата иопределении энергозатрат на эксплуатацию зданий и сооружений.

В данном пособии приведеныкомплексные характеристики климата на основе методики, разработанной в НИИСФ,которая позволяет определять значения элементов комплекса с заданнойвероятностью, а также величины их отклонения от нормируемого уровня. Расчетыкомплексных характеристик климата выполнены для периода с 1966 по 1980 гг.

Сочетание статистическогораспределения двумерного комплекса описано в табличной форме. Каждая клеткасодержит число или долю случаев соответствующей градации. Значения частотыметеопараметров даны в процентах. В таблицах указаны непрерывнаяпродолжительность, частота и отклонения выбросов параметров за определенныеуровни значений.

Комплексные климатическиепараметры учитывают интегральные повторяемости их элементов. Для обработки двухметеорологических параметров как двумерных случайных величин использованаппарат математической статистики. В каждой клетке этих таблиц содержитсяотносительное число случаев, когда температура воздуха не ниже, а скоростьветра и относительная влажность воздуха не больше крайних значений,определяющих эту клетку. Другими словами, таблицы описывают обеспеченностькомплекса для различных сочетаний значений его элементов.

Сочетания градаций значенийметеорологических элементов представлены для 15 городов, расположенных вразличных климатических зонах РФ. Повторяемость сочетаний комплексныхпараметров представляет число случаев соотношения температуры и скорости ветраза расчетный период наблюдений для холодного и теплого периодов, т.е. для трехзимних и трех летних месяцев.

Обеспеченность интерваловтемпературы определяется из ранжированного ряда градаций температуры иповторяемости сочетаний интервалов температуры воздуха и скорости ветра, атакже температуры и относительной влажности воздуха за расчетный периоднаблюдений для холодного и теплого периодов года.

Комплексные климатическиепараметры включают в себя следующие метеорологические элементы:

1 - температура наружноговоздуха декабря, января и февраля с градацией значений через 2 °С;

2 - температура наружноговоздуха июня, июля и августа с градацией значений через 2 °С;

3 - относительная влажностьнаружного воздуха с градациями значений через 5 %;

4 - скорость ветра с градациямизначений через 2 м/с. Повторяемость и обеспеченность сочетаний температуры искорости ветра для трех холодных месяцев приведены в табл. 2.5.

Повторяемость и обеспеченностьсочетаний температуры и относительной влажности воздуха для трех холодныхмесяцев даны в табл. 2.6.

Повторяемость и обеспеченностьсочетаний температуры и скорости ветра для трех летних месяцев даны в табл. 2.7.

Повторяемость и обеспеченностьсочетаний температуры и относительной влажности воздуха для трех летних месяцевданы в табл. 2.8.

Таблица 2.5. Повторяемость и обеспеченность (в %)сочетаний интервалов температуры воздуха и скорости ветра за три зимних месяца