CC BY
210Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Heat protection of buildings
УДК 69:551.581.1
Н.Г. ВОЛКОВА, канд. техн. наук
Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН (127238, г. Москва, Локомотивный проезд, 21)
Динамика знакопеременной температуры наружного воздуха в весенний период года
Проведены работы по расчету различных климатических параметров для Москвы за период наблюдений 1980-2011 гг. Впервые сформирован типовой климатический год с использованием почасовых показателей метеостанций. При проектировании и строительстве зданий и сооружений с их. последующей эксплуатацией необходимо учитывать периоды знакопеременной температуры года. Исследования почасовых значений температуры наружного воздуха показали, что устойчивый переход через 0°С для Москвы приходится на период весеннего равноденствия, который следует учитывать при технической оценке соответствия ограждающих конструкций требуемым характеристикам.
Ключевые слова: климатические перемены, весенний период, знакопеременная температура наружного воздуха, энергоэффективность.
N.G. VOLKOVA, Candidate of Sciences (Engineering) Research Institute of Building Physics of RAACS (21, Lokomotivniy Driveway, Moscow, 127238, Russian Federation)
Dynamics of Sign-Variable Outside Temperatures of the Spring Period of Year
Had been spent works by calculation of various climatic paramétrés for Moscow during supervision with 1980 for 2011. For the first time typical climatic year with use of hourly indicators of meteorological stations has been generated. At designing and building of buildings and constructions with their subsequent operation it is necessary to consider the periods of sign-variable temperatures of year. Researches of hourly values of an outside temperature have shown, that steady transition through 0°C for of Moscow is necessary for a spring equinox which should be considered at a technical estimation of conformity of the non-load-bearing designs to demanded characteristics.
Keywords: climatic parameters, energy efficiency, spring period, sign-variable temperatures
Климатические перемены последнего времени приводят к изменению нормативных значений метеорологических параметров, лежащих в основе расчетов строительных конструкций. Научные исследования по строительной климатологии сопровождаются интенсивным ростом объема и сложности информации [1]. Это в первую очередь данные инструментальных наблюдений. В НИИ строительной физики РААСН выполнен аналитический обзор и обобщены результаты отечественных и зарубежных исследований по нормированию климатических параметров в строительстве. Метеорологические нормативы рассмотрены применительно к широкому кругу частных строительных задач, включающих вопросы обеспечения микроклимата зданий, энергосбережения и долговечности.
В последние десятилетия произошли значительные изменения климата. На федеральном уровне разрабатываются климатические нормы с новыми параметрами, частично эта работа реализована в документе «Строительная климатология» СП 131.13330.2012 [2]. Также продолжается работа над формированием климатических показателей в строительстве, разработан комплексный подход к подаче климатической информации и совершенствованию современных нормативов, используемых при разработке национальных и международных стандартов, которые подготовлены в соответствии с Программой разработки национальных стандартов Российской Федерации на 2012 г. К ним относится национальный стандарт ГОСТ Р «Климатология строительная. Номенклатура показателей наружной
среды». Документ включает характерные для оценки долговечности зданий активные интервалы года [3].
Задачей разработчиков при подготовке норм для Москвы явилось предоставление специалистам при проектировании зданий и сооружений детальных и достоверных климатических данных с учетом климатических перемен последних 30 лет. Новые строительные нормы разрабатывались в первую очередь для решения задач, связанных с энергосбережением при эксплуатации зданий [4]. В действующих федеральных нормах приведены результаты расчета климатических параметров с использованием суточных данных метеостанций. Для Москвы впервые сформирован типовой климатический год с использованием почасовых показателей метеостанций. Новые строительные нормы разработаны специалистами НИИ строительной физики РААСН при
Рис. 1. Годовая температура воздуха, оС:
- Москва 1925-1980гг;
- 1966-2010гг.
Тепловая защита зданий
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
Переход температуры наружного воздуха через 0°С в Москве, март типового года
День Температура воздуха, °С, в различное время, ч
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
9 -0 -0 -0
10 -0 -0 -0 -0 -0
11 -0 -0
12 -0 -0 -0
13 +0 -0
14 +0 +0 -0
15 +0 +0 -0
16 0 -0
17 -0 +0
18 -0 +0
19 0
20 -0 +0
21 -0 +0
22 -0 +0
23 -0 +0
24 0
25 0
26 -0 -0
27 -0 +0
28 -0 +0
29 -0 +0
30 -0 +0
31 +0 +0
участии главной геофизической обсерватории им. А. И Воейкова (ФГБУ ГГО) Росгидромета ФБУ в развитие и дополнение действующих документов на территории старой Москвы и распространяются на проектирование и реконструкцию зданий и сооружений в Новой Москве.
О характере климатических перемен на территории Москвы можно судить по изменению годовой температуры воздуха (рис. 1).
Формирование типового климатического года осуществлено по часовым значениям метеостанций. Климатические параметры типового года представляют массив, который включает последовательности из 8760 почасовых значений: а) температуры сухого термометра; б) давления водяного пара; в) солнечной радиации; г) скорости ветра. Согласно ISO 15927-4 типовой климатический год должен содержать почасовые значения для ряда метеорологических параметров, включающих температуру воздуха по сухому термометру.
При рассмотрении вопросов климатического обеспечения зданий особое внимание уделяется переходному периоду как наиболее неблагоприятному с точки зрения комплексного подхода к решению основных задач строительной отрасли: обеспечения теплового комфорта в помещениях, энергосбережения и долговечности ограждающих конструкций зданий.
Обеспечение долговременной сохранности объектов строительства или их долговечности, в свою очередь, определяется характером климатических воздействий.
3б| —
Следует отметить суровость погодных условий на территории РФ с наличием продолжительных холодных периодов и частых знакопеременных температур. Для оценки долговечности ограждающих конструкций используют значения температуры перехода воздуха через 0°С. Использование нормативных почасовых значений позволяет по-новому взглянуть на распределение наружной температуры воздуха в весенний период года.
Однако исследования в области долговечности строительных материалов, изделий и конструкций не позволяют надежно прогнозировать срок службы наружных ограждающих конструкций зданий [5]. Это во многом объясняется качеством технологического производства строительных материалов и изделий, условиями эксплуатации и микроклиматом района застройки. На практике приходится сталкиваться с тем, что один и тот же материал в различных эксплуатационных условиях разрушается где-то в короткий срок, а где-то показывает высокие теплотехнические характеристики.
Отечественные работы в области долговечности ограждающих конструкций зданий отличаются комплексным подходом к решению проблемы. Изучая стойкость строительных материалов к периодическому воздействию отрицательной температуры, необходимо оценивать также фазовые переходы влаги в порах материалов [6].
К оценке динамики перехода температуры наружного воздуха через 0°С был принят месяц март типового года Москвы (см. табл.).
^^^^^^^^^^^^^ 72015
Научно-технический и производственный журнал
Heat protection of buildings
мальная
Специалисты сталкиваются с повышенной реакцией датчиков на колебания температуры наружного воздуха при замере. При проведении натурных исследований нереально отследить все колебания наружной температуры, да в этом и нет необходимости. Поэтому при обработке результатов почасовых значений температуры допустимо к рассмотрению принимать значения условного 0оС с положительным или отрицательным знаком. При абсолютной величине почасового значения температуры <0,5оС его принимали равным 0оС. В случае положительной исходной величины ее рассматривали как +0оС, при отрицательной —0оС. Величина 0,5 входит в область погрешностей замеров температуры воздуха. Такой подход допустим с учетом большого числа обработанной исходной информации.
В таблице видна область перехода, включающая отрицательные значения -0оС и положительные +0оС. В ряде
Список литературы
1. Волкова Н.Г. Учет климатических перемен при разработке строительных норм. Актуальные вопросы строительной физики: энергосбережение, надежность строительных конструкций и экологическая безопасность: материалы конференции. 2013. Москва (Электронная версия). С. 11.
2. Умнякова Н.П. Новый СП 131.13330.2012. СНиП 23-01-99* Строительная климатология. Актуализированная редакция // АВОК. 2013. № 7. С. 72-76.
3. Волкова Н.Г. Развитие нормирования строительной климатологии // БСТ. 2012. № 8. С. 37-38.
4. Савин В.К. Строительная физика. Энергоэкономика. М.: Лазурь, 2011. 415 с.
5. Александровский С.В. Долговечность наружных ограждающих конструкций. М.: НИИСФ РААСН, 2004. 333 с.
6. Богословский В.Н. Основы теории потенциала влажности применительно к наружным ограждениям оболочки зданий. М.: МГСУ, 2013. 112 с.
случаев температура наружного воздуха представлена абсолютным 0оС.
Из таблицы видно, что в марте наблюдается переход от отрицательной температуры к положительной. Так, для Москвы: 16 марта в 17 ч; 19 марта в 10 ч; 24 марта в 8 ч; 25 марта в 7 ч.
Исследования почасовых значений температуры наружного воздуха в марте типового года показали, что устойчивый переход через 0оС для Москвы приходится на период весеннего равноденствия, когда стремительно осуществляется прогрев воздушных масс в дневное время суток. Это позволяет рекомендовать эти дни для проведения исследований по оценке долговечности ограждающих конструкций. Период проведения исследований может составлять порядка 10 дней в зависимости от задач проводимых исследований. Характер изменения экстремальных значений температуры наружного воздуха марта для типового года в Москве показан на рис. 2.
Разработчиками нормативных документов по строительной климатологии были проведены работы по расчету различных климатических параметров для Москвы за период наблюдений с 1980 по 2011 г. Впервые с использованием почасовых показателей метеостанций сформирован типовой климатический год. Это позволило точнее производить учет температурных воздействий и расширить возможность использования почасовых значений в климатологической и строительной практике.
В работе дан анализ динамики температуры наружного воздуха марта месяца - активного зимне-весеннего интервала на примере типового года для Москвы. Исследования почасовых значений температуры показали, что устойчивый переход через 0оС приходится на период весеннего равноденствия при стремительном прогреве воздушных масс, главным образом в утренние и дневные часы.
References
1. Volkova N.G. Accounting for climate change in the development of building codes. Topical issues of building physics: energy efficiency, reliability of structures and environmental security: conference materials. Moscow. 2013, p. 11. (In Russian).
2. Umniakova N.P. The new SP 131.13330 .2012. SNIP 23-01-99 * Building Climatology. The updated edition. AVOK. 2013. No. 7, pp. 72-76. (In Russian).
3. Volkova N.G. Development valuation Building Climatology. BST. 2012. No. 8, pp. 37-38. (In Russian).
4. Savin V.K. Stroitelnay fizikya. Energoeconomika [Building physics. Energy Economics]. Moscow: Lazyr'. 2011. 415 p.
5. Aleksandrovski S.V. Dolgovechnost' naruzhnykh ograzhdayushchikh konstruktsii [Durability external walling]. Moscow: NIISF RASN. 2004. 333 p.
6. Bogoslovskii V.N. Osnovy teorii potentsiala vlazhnosti primenitel'no k naruzhnym ograzhdeniyam obolochki zdanii [Fundamentals of the theory in relation to the capacity of the humidity outside fences shell buildings]. Moscow: MGSU. 2013. 415 p.
