Эксплуатационные наружные условия

Расчетные наружные условия моделируют искусственную синоптическую ситуацию для выбора установочных параметров здания и систем обеспечения микроклимата.

Эксплуатационные условия должны по возможности отражать близкое к реальному изменение параметров наружного климата во времени года. Именно

год является основным временным элементом, в рамках которого проявляются систематические режимы функционирования здания.

Рассмотрение годового режима работы систем обеспечения микроклимата необходимо, прежде всего, для оценки их энергетических затрат.

Среди многообразия моделей представления годового изменения наружных параметров выделим две группы.

Первый вид моделей строится на описании годового хода параметров средних за месяц. Модели представляются в табличной форме или описывается аналити­чески. Разновидностью подобной модели наружного климата является так называемый представительный год, использование которого получило широ­кое распространение за рубежом. Распределенность параметров климата в рам­ках представительного года учитывается определенными градациями парамет­ров - при ясном небе или различных баллах облачности.

Второй вид представления климатической информации использует обработку срочных измерений в виде функций распределения параметра. Функции распределения задаются в табличной форме, в виде графиков или аппроксими­руются аналитическими зависимостями. Такой вид представления климата встречает определенные трудности. Во-первых, требуется сложная обработ­ка метеоданных, во-вторых, возникает трудность принципиального характе­ра, которая состоит в необходимости оперировать двух-трехмерными распреде­лениями параметров. При этом неизбежно привлечение громоздкого математи­ческого аппарата, который к тому же строится на существенных допущени­ях в постановке задачи. Вместе с тем, второй вид модели климата имеет несо­мненное преимущество перед первым, состоящее в том, что в информации о па­раметре заложен весь диапазон его изменения.

При осреднении параметров климата имеющийся диапазон изменения пара­метров сокращается, что представляет недостаток первой модели. Однако ос­реднение исключает разного рода помехи и позволяет выделить основную зако­номерность изменения параметра во времени, вытекающую из физической сущ­ности процессов, формирующих параметр. Это является определенным преимуществом первой модели. Но главное ее преимущество состоит в простоте представления функций времени параметров, а также в большом объеме доступ­ных данных.

Уменьшенный диапазон параметров, заданных средними значениями, не явля­ется препятствием для их использования в анализе годового режима работы сис­тем, т.к. переход от режима к режиму происходит как правило при "умеренных" значениях параметров. Лишь некоторые режимы работы систем, не являющие показательными с точки зрения энергопотребления, протекают при значениях параметров климата, близких к расчетным

Следует отметить, что при расчете годовых затрат энергии системами нет надобности вовлечения в анализ значений параметров, близких к экстремальным. На это обстоятельство справедливо указал А.М.Сизов. Если иметь ввиду, что средняя часть функции распределения совпадает с среднемесячными значениями, то отмеченное преимущество полноты представления параметра функцией распределения значительно сокращаются. Исследования, проведенные Ю.Мазухом показали незначительное расхождение результатов расчета годово­го расхода энергии по двум моделям, что подтверждает правомерность ис­пользования осредненных климатических параметров.

Годовой ход параметра может быть построен для определенного часа суток или в среднем за часть суток или в среднем за сутки. С иллюстративной точки зрение наиболее представительными являются среднесуточные значения параметров.

 

Рис.4.13 Годовой ход среднесуточной и мак­симальной суточной температуры наружного воздуха в трех различных климатических зо­нах

 

На рис. 4.13 показан годовой ход среднесуточной и максимальной суточной температуры наружного воздуха в трех различных климатических зонах. Как видно из рис.4.13, закономерность годового изменения температуры носит близ­кий к гармоническому характер, общий для различных климатических зон.

 

Годовой ход средний скорости ветра, показанный на рис.4.14 не носит выраженного характера. Приведенный на рис.4.15 годовой ход интенсивности прямой и диффузной солнечной радиации для вертикальных поверхностей некоторых ориентации и горизонтальной поверхности в Москве, подчиняется определенной закономерности, соответствующей теоретическим представлениям.

Рис. 4.14 Годовой ход средней скорости ветра

Рис. 4.15 Годовой ход интенсивно­сти прямой и диффузной солнечной ра­диации для вертикальных поверхностей некоторых ориентации и горизонтальной по­верхности в Москве

 

Так, для солнечной радиации характерно резкое возрастание интенсивности от зимних к летним месяцам. Вполне закономерна двугорбая кривая изменения ин­тенсивности прямой радиации, падающей на южную ориентацию. Вместе с тем, местные условия облачности искажают теоретические закономерности изменения солнечной радиации, о чем свидетельствует некоторая асимметрия годового хода.

 

На рис.4.16 приведен годовой ход максимальной и средней за сутки энталь­пии, а на рис.4.17 среднесуточного влагосодержания наружного воздуха, пара­метров, во многом определяющих режим обработки и расход энергоресурсов на обработку воздуха в СВ и СКВ.

Рис.4.16.Годовой ход максимального и среднесуточного теплосодержания наружного воздуха

рис.4.17.Годовой ход среднесуточного влагосодержания наружного воздуха

 

Как видно из рис. 4.16 и 4.17, оба параметра наружного воздуха имеет четкую закономерность годового хода. Причем для энтальпии эта закономерность блика к гармонической, а для влагосодержания характерно уплощение кривых в зим­ние месяцы года, связанное с малой влагоемкостью воздуха при низкой темпера­туре

 

На рис. 4.17 для Якутска эта уплощенность вполне закономерно развита больше, чем, например, для Ташкента

Приведенные выше характеристики наружного климата получены по средним многолетним данным. Известно, что в отдельные годы для разных сроков или среднесуточных величин возможно появление самых разнообразных значений того или иного параметра наружного климата, то есть имеет место междуго­довое изменение климатических параметров.

Распределенность параметров климата по годам вызывает междугодовые колебания энергопотребления что следует учитывать при расчете энергетиче­ских показателей систем обеспечения микроклимата. Кроме того, при уче­те распределенности параметров, прежде всего, характеризующих состоя­ние наружного воздуха, появляется возможность выявления и количественной оценки некоторых режимов работы систем, которые возможны только в пе­риоды года, близкие к расчетным.

Показателем, связывающим величину параметра климата с частотой ее появ­ления в принятом к рассмотрению ряду лет, является коэффициент обеспеченно­сти КОБ равный отношению

, (4.17)

где- число лет (случаев), когда параметр отклоняется (например, превыша­ет) отзаданных значений;

- число лет, принятых к рассмотрению. Зависимость численных значений параметров климата от коэффициента обеспеченности имеет вид функции распределения

В качестве примера на рис.4.18 приведены функции распределения среднемесячной температуры наружного воздуха в Москве, а на рис.4.19 - годо­вой ход температуры с различной обеспеченностью выше или ниже заданного значения.

Представление годового хода параметров с одинаковой обеспеченностью во всех месяцах носит иллюстративный характер, т.к. вероятность появления тако­го года близка к 0. Вместе с тем, представление годового хода заданной обеспеченности позволяет систематизировать междугодовую изменчивость пара­метров.

 

 

Рис. 4.18 (слева) Функции распределения среднемесячной температуры наружного воздуха в Москве.

Рис. 4.19 (спарва) Годовой ход температуры с одина­ковой обеспеченностью.

 

Вид аналогичных характеристик обеспеченности интенсивности солнечной радиа­ции показывает, что распределенность интенсивности солнечной радиации по годам не нарушает общей закономерности годового хода параметра, проявляющейся при средних многолетних данных КОБ = 0,5. Однако некоторое искажение кривых годо­вого хода все-таки имеется.