2.3. Теплопоступления от солнечной радиации

Максимальные теплопоступления от солнечной радиации через окна, фонари, витражи, остекленные части балконных и входных дверей в здание Q^ост_с.р., Вт, происходят в периоды максимального солнечного облучения наружной поверхности соответствующего ограждения. Эти поступления теплоты складываются из теплоты солнечной радиации, непосредственно прошедшей через остекленную часть конструкции ограждения Q_пр, и из теплового потока за счет теплопередачи через заполнения Q_т.п по формуле

; (2.4)

, (2.5)

где q_пс, q_р – максимальная интенсивность прямой и рассеянной солнечной радиации, падающей на светопроем, Вт/м². В зависимости от географической широты района строительства и ориентации ограждения определяется по табл. 2.6.

Таблица 2.6

Максимальная солнечная радиация (прямая q_пс / рассеянная q_р) на горизонтальную и различно ориентированные вертикальные поверхности при безоблачном небе в июле, Вт/м²

Географическая широта, ºс.ш.	qпс / qр на горизонтальной поверхности	qпс / qр на вертикальной поверхности при ориентации по сторонам света
		южная	юго-восточная и юго-западная	восточная и западная	северо-восточная и северо-западная	северная
40	788/140	257/110	425/146	428/154	428/154	104/95
44	761/133	314/114	467/148	424/149	424/149	125/80
48	733/133	370/120	497/151	437/133	437/133	141/75
52	719/133	424/123	521/154	449/131	449/131	155/73
56	691/126	479/124	551/154	460/125	460/125	159/71
60	663/105	534/123	579/137	469/116	469/116	165/68
64	628/91	582/121	622/135	490/101	490/101	170/65
68	607/91	637/121	663/134	5541/106	541/106	186/60

β₁ – коэффициент теплопропускания окон с учетом затенения непрозрачной частью (переплетами) заполнения светопроема, определяется по табл. 2.7.

Таблица 2.7

Коэффициенты теплопропускания окна β₁ с учетом затенения непрозрачной частью заполнения светопроема

Конструкция переплета	β1
	для деревянного и ПВХ переплета	для металлического переплета
1. Одинарный переплет	0,8	0,9
2. Однокамерный стеклопакет	0,8	0,9
3. Двухкамерный стеклопакет	0,78	0,85
4. Спаренный переплет	0,75	–
5. Однокамерный стеклопакет и раздельный переплет	0,75	–
6. Двухкамерный стеклопакет и раздельный переплет	0,73	–
7. Раздельный переплет двойного остекления	0,65	0,8
8. Раздельно-спаренный переплет	0,5	0,7
9. Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах	0,7	–
10. Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах	0,6	–
11. Два спаренных переплета в раздельных переплетах	0,5	–

β₂ – коэффициент теплопропускания прозрачной частью заполнения светопроема, определяется по табл.2.8.

Таблица 2.8

Коэффициент теплопропускания β₂ прозрачной частью заполнения

светопроема

Заполнение проема				β2
1.	Одинарное остекление:
		из обыкновенного стекла:
			толщиной 2,5…3,5 мм	0,95
			толщиной 4…6 мм	0,9
			толщиной 8…12 мм	0,855
		из стекла толщиной 2,5…3,5 мм с твердым или мягким селективным покрытием		0,6
2.	Двойное остекление:
		из обыкновенного стекла:
			толщиной 2,5…3,5 мм	0,85
			толщиной 4…6 мм	0,76
		из стекла толщиной 2,5…3,5 мм с твердым или мягким селективным покрытием		0,57

Окончание табл. 2.8

Заполнение проема					β2
3.	Тройное остекление:
		из обыкновенного стекла:
			толщиной 2,5…3,5 мм		0,76
			толщиной 4…6 мм		0,66
		из стекла толщиной 2,5…3,5 мм с твердым или мягким селективным покрытием			0,51
4.	Двойное остекление:
		из обыкновенного стекла:
			толщиной 2,5…3,5 мм		0,72
		из стекла толщиной 2,5…3,5 мм с твердым или мягким селективным покрытием			0,48
5.	Профильное стекло коробчатого сечения				0,75
6.	Блоки стеклянные пустотные с шириной швов 6 мм:
	размером			194 × 194 × 98	0,65
				244 × 244 × 98	0,7

β₃ – коэффициент теплопропускания нестационарными солнцезащитными устройствами, определяется по табл. 2.9.

Таблица 2.9

Коэффициенты теплопропускания β₃ солнцезащитными устройствами

Солнцезащитное устройство		β3
А. Наружные:
	штора или маркиза из светлой ткани	0,15
	штора или маркиза из темной ткани	0,20
	ставни-жалюзи с деревянными пластинками	0,10/0,15
	шторы-жалюзи с металлическими пластинками	0,15/0,20
Б. Межстекольные непроветриваемые:
	шторы-жалюзи с металлическими пластинками	0,30/0,35
	штора из светлой ткани	0,25
	штора из темной ткани	0,40
В. Внутренние:
	шторы-жалюзи с металлическими пластинками	0,60/0,70
	штора из светлой ткани	0,40
	штора из темной ткани	0,80

Примечания:

1. Коэффициенты теплопропускания даны дробью: в числители – для жалюзи с пластинами под углом 45º, в знаменателе – для жалюзи с пластинами под углом 90º к плоскости проема.

2. Коэффициенты теплопропускания межстекольными проветриваемыми солнцезащитными устройствами в два раза ниже приведенных коэффициентов для межстекольных непроветриваемых устройств.

К_инс – коэффициент инсоляции, учитывающий долю прошедшего потока падающей на вертикальный световой проем прямой солнечной радиации после затенения наружными козырьками или вертикальными ребрами; для периода максимальной солнечной радиации определяется по формуле

, (2.6)

где L_к – вылет козырька, м; а_к – расстояние от козырька до верха окна, м; L_р – вылет ребра, м; с_отк – расстояние от ребра до ближайшего откоса окна, м; k₁, k₂ – коэффициенты, определяемые по табл. 2.10.

Таблица 2.10

Значение коэффициентов k₁ и k₂

Ориентация светового проема	Географическая широта, с.ш.
	40	44	48	52	56	60	64	68
k1
Ю	3,01	2,43	2,02	1,71	1,46	1,26	1,10	0,95
ЮВ, ЮЗ	1,02	0,96	0,90	0,84	0,79	0,70	0,66	0,62
В, З	0,74	0,72	0,68	0,62	0,57	0,53	0,50	0,48
СВ, СЗ	0,58	0,56	0,54	0,53	0,51	0,49	0,47	0,45
С	0,84	0,83	0,82	0,80	0,78	0,76	0,73	0,70
k2
Ю	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
ЮВ, ЮЗ	0,96	0,94	0,92	0,90	0,88	0,86	0,84	0,83
В, З	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09
СВ, СЗ	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,74	0,74	0,74
С	3,30	3,15	3,00	2,90	2,80	2,70	2,60	2,50

Если расчетное значение К_инс отрицательное, это означает, что окно полностью затенено от прямых солнечных лучей и в расчете теплопоступлений от солнечной радиации следует принять равным нулю.

К_обл – коэффициент облучения поверхности светопроема рассеянной радиацией; для светопроемов, не затененных козырьками и ребрами, К_обл равен 0,85, при наличии козырьков К_обл = К_{обл. г}, при наличии ребер К_обл = К_обл.в.

Если применяются и козырьки и ребра, то

^. (2.7)

При отношении вылета козырька к расстоянию от козырька до низа окна 0,5 К_обл.г равен 0,6; при отношении вылета козырька к расстоянию от козырька до низа окна 1,0 К_обл.г равен 0,3; при отношении вылета ребра к ширине окна 0,5 К_{обл. в} равен 0,8; при отношении вылета ребра к ширине окна 1,0 К_{обл. в} равен 0,6.

Теплопоступления через заполнение светопроемов за счет теплопередачи в результате разности температур и нагрева стекол солнцем определяют по формуле

(2.8)

где Р – коэффициент поглощения солнечной радиации заполнением светопроема: для обычного стекла − 0,06; для теплоотражающего − 0,04; для теплопоглощающего − 0,2; К – коэффициент теплопередачи заполнения светопроема, Вт/(м²∙^оС); α_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхностью остекления, Вт/м², определяется по формуле

, (2.9)

где υ_н – расчетная скорость ветра, м/с, для ТПГ.

Для ориентировочных расчетов теплопоступлений от солнечной радиации могут быть использованы формулы

− для остекленных поверхностей , Вт:

; (2.10)

− для покрытий , Вт:

, (2.11)

где К_огр – коэффициент теплопередачи покрытия, Вт/(м²∙ºС), определяется в результате теплотехнического расчета наружного ограждения. В курсовой работе рекомендуется ориентировочно принять значение коэффициента теплопередачи покрытия в пределах от 0,2 до 0,4 Вт/(м²∙ºС); q_покр – величина радиации через 1 м² поверхности покрытия, зависящая от ориентации по сторонам света, определяемая по табл. 2.11.

Таблица 2.11

Теплопоступления через покрытия

Солнечная радиация через покрытие	qпокр, Вт/м2
При плоском (бесчердачном) покрытии:
для широты 35 с.ш.	20
для широты 45 с.ш.	18
для широты 55 с.ш.	15
для широты 65 с.ш.	12
При покрытии с чердаком, для всех широт	5

q_ост – величина радиации через 1 м² поверхности остекления, определяемая по табл. 2.12.

Таблица 2.12

Удельная радиация q_ост через остекление поверхности, Вт/м²

Характеристика остекленной поверхности	qост в зависимости от стороны света и широты
	север и юг				юго-восток и юго-запад				восток и запад				северо-восток и северо-запад
	35 с.ш.	45 с.ш.	55 с.ш.	65 с.ш.	35 с.ш.	45 с.ш.	55 с.ш.	65 с.ш.	35 с.ш.	45 с.ш.	55 с.ш.	65 с.ш.	35 с.ш.	45 с.ш.	55 с.ш.	65 с.ш.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Окна с двойным остеклением с деревянными переплетами	127	145	145	168	98	128	145	168	145	145	168	168	75	75	75	70
То же, с металлическими переплетами	160	186	186	210	130	160	210	210	186	186	210	210	90	90	90	90
Фонарь с двойным вертикальным остеклением с металлическими переплетами	150	185	185	200	130	160	200	200	185	185	210	210	100	100	100	100
То же, с деревянными переплетами	140	170	170	174	116	145	174	174	168	168	185	185	78	78	78	78

Примечание: для поверхностей, ориентированных на север, q_ост равно нулю.

В_ост – коэффициент, зависящий от характеристики остекления, определяемая по табл. 2.13.

Таблица 2.13

Значения коэффициента В_ост

Остекление	Вост
Двойное остекление в одной раме	1,15
Одинарное остекление	1,45
Обычное загрязнение	0,8
Сильное загрязнение	0,7
Забелка окон	0,6
Остекление с матовыми стеклами	0,7
Внешнее зашторивание окон	0,25

Теплопоступления от солнечной радиации через стены не учитываются.

Пример. Определить количество теплоты, поступающей в объём кондиционируемого помещения от солнечной радиации.

В зрительном зале отсутствуют оконные проемы, поэтому теплопоступления от солнечной радиации для остекленных поверхностей .

Рассчитываются теплопоступления от солнечной радиации для покрытий , Вт: по табл. 2.11 определяется величина радиации через 1 м² поверхности покрытия, зависящая от ориентации по сторонам света, . По формуле (2.11) находим, что .