Главная
Новости
Ремонт
Каркасный дом
Несущие конструкции
Металлические конструкции
Прочность дорог
Дорожные материалы
Стальные конструкции
Воздухоопорные сооружения
Грунтовые основания




19.10.2017


19.10.2017


19.10.2017


19.10.2017


19.10.2017


19.10.2017


16.10.2017


16.10.2017


13.10.2017


13.10.2017





Яндекс.Метрика
         » » Микроклимат под оболочкой

Микроклимат под оболочкой

25.06.2015

Чем тоньше ограждающая конструкция, отделяющая помещение от внешней среды, тем труднее создать в помещении климат, отличный от окружающего. Малая толщина однослойной оболочки воздухоопорного здания служит первопричиной интенсивного охлаждения воздуха в помещении зимой, выпадения конденсата и образования наледи на внутренней поверхности оболочки или же перегрева его летом. Температура воздуха в неотапливаемом здании, как правило, несколько выше температуры наружного воздуха в ходе ее суточных колебаний. Разница зависит в основном от интенсивности солнечной радиации (рис. 5.8).
Теплотехнические характеристики однослойных оболочек очень невысоки. Поэтому создание нужного перепада температуры требует больших расходов тепла и применения отопительных установок (ОУ) высокой теплопроизводительности. Теплоемкость оболочки ничтожна, и при необходимости обогрева помещения лишь в рабочее время суток наиболее оправдавшим себя способом отопления оказался подогрев подаваемого воздуха калориферами. Калорифер не только нагревает воздух, поступающий в его теплообменный блок, но и поддерживает избыточное давление под оболочкой благодаря напору, создаваемому вентилятором, который прогоняет холодный воздух через теплообменник. В зависимости от источника тепла, нагревающего воздух в теплообменнике, калориферы могут быть водяными (паровыми), электрическими или огневыми.
Микроклимат под оболочкой

Наиболее просты по конструкции и в эксплуатации электрические калориферы. Однако они не получили широкого распространения из-за большого расхода энергии, равного, кВт*ч,
Микроклимат под оболочкой

Водяные (паровые) калориферы также несложны в устройстве и могут быть с успехом использованы в стационарных условиях эксплуатации при наличии горячего водоснабжения.
Микроклимат под оболочкой

Наиболее универсальны и автономны, но в то же время наиболее сложны по устройству огневые калориферы, работающие на жидком или газообразном топливе (рис. 5.9). Выпускаемые промышленностью для разнообразных нужд, они могут быть с успехом использованы и для отопления воздухоопорных зданий. Например, теплогенераторами серии ТГ комплектуются здания отечественного серийного производства. Ряд зарубежных фирм производит калориферы специального назначения, оборудованные системой автоматического контроля и регулирования.
Микроклимат под оболочкой

Возможны три схемы установки калориферов; прямая, рециркуляционная и смешанная, отличающиеся способом забора воздуха, поступающего для нагрева в теплообменник (рис. 5.10). Прямая схема предусматривает забор воздуха снаружи и нагрев его до нужной температуры. При рециркуляционной схеме нагревается не наружный холодный воздух, а внутренний, что позволяет сэкономить тепло. Неизбежные утечки приходится компенсировать подачей наружного воздуха, что создает холодные сквозняки и понижает температуру в помещении. Наиболее рациональна смешанная схема, где воздух поступает в нужных пропорциях и снаружи и из помещения. Соотношение объемов свежего и рециркулируемого воздуха может колебаться в пределах от 1:1 до 3:1. Объемы холодного и охладившегося воздуха регулируются автоматически по командам от датчиков температуры и давления воздуха. Такие устройства использует финская фирма «Рукка», установившая ряд воздухоопорных зданий в нашей стране, в том числе над теннисным кортом плавательного бассейна «Чайка» в Москве.
Эффективность частичной рециркуляции по данным сводилась к следующему: температура воздуха на входном патрубке теплогенератора повышалась на 4,5 а в рабочей зоне помещения на 3°, потери тепла с уходящим через неплотности воздухом снизились на 30%. При этом давление под оболочкой упало с 200 до 80—100 Па.
Теплотехнические расчеты для воздухоопорных зданий довольно сложны и оперируют множеством парам, обоснование которых требует широко и тщательно поставленных экспериментов. Даже такой показатель, как коэффициент теплопередачи однослойной воздухонепроницаемой ткани, по данным различных источников, колеблется от 20 до 30 кДж/(град*м2*ч).
Теплотехничесий расчет, заключающийся в определении теплопроизводительности ОУ, сводится к установлению баланса между расходом и поступлением тепла. К основным расходным статьям относятся потери тепла через оболочку и пол, а также утечка нагретого воздуха из-под оболочки.
Для ориентировочного подбора теплопроизводительности ОУ, обеспечивающей перепад температур Δt=tвн—tнар=10°С Р. Брилка предлагает эмпирическую формулу
Микроклимат под оболочкой

Более общей, но менее проверенной может быть формула
Микроклимат под оболочкой

В формулах (5.12) и (5.13) теплопроизводительность Q связана с площадью пола F. Точнее было бы поставить ее в зависимость от поверхности оболочки, отдающей тепло. Тогда было бы ясно, что одним из путей экономии топлива может быть снижение высоты здания:
Микроклимат под оболочкой

Расход жидкого топлива при его теплотворности 42 МДж/кг с учетом кпд калорифера 0,85 составляет, кг/ч:
Микроклимат под оболочкой

Следствием низких теплотехнических показателей оболочки является большой расход тепла на обогрев помещения. Пробная эксплуатация воздухоопорного здания А-18-Ц (F=864 м2; 5 = 1217 м2; У=5768 м3) при наружной температуре — 55°С показала, что одновременная работа двух теплогенераторов ТГ-2,5 (Q = 2*1050=2100 МДж/ч) при расходе топлива 50 кг/ч обеспечивала положительную (2—4°С) температуру в помещении. Эти данные мало расходятся с результатами подсчетов по формулам (5. 13) и (5. 14):2462 и 2081 МДж/ч.
Существует несколько путей снижения расхода тепла. Самый простой и достаточно эффективный — это улучшение герметизации оболочки. Если для неотапливаемого помещения задача герметизации не столько существенна, то при его отоплении приходится считаться с тем, что утечки воздуха — это утечки тепла. Сократив их до уровня, определяемого минимальным воздухообменом, можно соответственно уменьшить теплопотери.
Более результативен путь утепления оболочки. Подклеивая слой поролона или делая оболочку двухслойной, можно добиться примерно двухкратного снижения тепло-потерь (табл. 5.5). Однако поролоновая подклейка в несколько раз увеличивает объем оболочки в сложенном виде, существенно снижая ее мобильность. В этом смысле более рациональны двухслойные оболочки. Здание типа «оболочка в оболочке» оказалось весьма эффективным не только по своим теплотехническим показателям, особенно при летнем перегреве, но и по звукоизоляции.
Микроклимат под оболочкой

Вес, стоимость и транспортный объем при этом увеличиваются примерно в полтора раза, но потери тепла сокращаются вдвое, равно как и перегрев.
Американская фирма «Эйр-тех» делает оболочки из двухслойного материала термалайнер. Наружный слой — найлоновая или дакроновая ткань, покрытая ПВХ. Внутренняя — из белого винила с отражающим слоем из полированной алюминиевой фольги. Оба слоя контактно сварены швами, образующими ромбическую сетку с воздушными прослойками в 10—15 см. Стоимость этого материала превышает обычную на 25—30%. Однако теплопередача через него уменьшается с 24 до 9 кДж/(м2. ч. град).
Комбинирование нескольких слоев материала с регулируемой степенью светопропускания открывает широкие перспективы использования солнечной энергии не только для обогрева, но даже и для охлаждения воздуха под оболочкой. Теоретические основы регулирования микроклимата пневматических сооружений разрабатывали Н. Лаинг, А. Дитц, Л. Э. Ларссон и др. Их идеи ждут своего дальнейшего развития и реализации.
Микроклимат под оболочкой

Известно, что оболочка может быть нагрета солнцем до 60°, а перегрев воздуха под оболочками темных цветов может доходить до 17°С (рис. 5. 11). На первый взгляд перегрев может показаться злом меньшим, нежели зимний холод. Однако понизить температуру в помещении хотя бы на 10° гораздо сложнее, чем на столько же поднять ее. Поэтому если обогрев помещения сравнительно легко обеспечивается активными средствами (калориферами), то для охлаждения применяются в основном пассивные меры. К ним относятся применение материалов с высоким светоотражением (табл. 5.6) и низкой светопроницаемостью, использование термоизолирующих слоев, включая воздушные прослойки.
Микроклимат под оболочкой

Специальными исследованиями установлено, что перегрев воздуха под светлыми оболочками примерно вдвое меньше, чем под черными, а введение второй оболочки с воздушным промежутком 50 см или подклейкой 15 мм поролоновой изоляции снижает перегрев на 20—30%.
Наиболее простым и естественным способом борьбы с перегревом воздуха под оболочкой можно считать интенсивную вентиляцию (гипервентиляцию). Она позволяет уменьшить перегрев в 3—4 раза. Однако сколь бы интенсивной она ни была, температура в помещении не может опуститься ниже температуры наружного воздуха.
Микроклимат под оболочкой

К активным средствам понижения температуры воздуха под оболочкой следует отнести наружное орошение поверхности оболочки водой и кондиционирование подаваемого воздуха. Эксперименты с оболочками размерами 24х12х6 м показали, что садовые разбрызгиватели, установленные вдоль оси здания через 4—6 м и расходующие 1,5—2 м3 воды в час, понижали температуру внутри оболочки на 4—7° против наружной температуры (рис. 5.12). Охлаждение воздуха под оболочкой на 3° по данным достигалось при расходе воды с температурой не выше 12° в 3—4 м3/ч на каждые 1000 м2 поверхности оболочки. Оросительные системы в виде мягких пластмассовых трубок с множеством мелких отверстий включаются в комплектующее оборудование некоторых зарубежных воздухоопорных зданий. Фирма «Барракуда», например, смонтировала такую систему на своей первой оболочке в ЦПКиО. В Италии широко применяется система охлаждения воздуха в воздухоопорных зданиях, разработанная фирмой «Пластеко Милано». Фирма считает, что воздух охлаждается на 5—6°. В обследованном нами павильоне размерами 150х50х12 м охлаждение воздуха под оболочкой достигалось 252 водяными фонтанчиками, равномерно распределенными по поверхности (рис. 5.13). В летний безоблачный день при температуре наружного воздуха 28°С существенной разницы между температурами воздуха под оболочкой и снаружи отмечено не было. Можно считать, что такое мероприятие сводит на нет инсоляционный перегрев воздуха в помещении.
Микроклимат под оболочкой

Кондиционеры — оборудование дорогое и громоздкое — могут быть использованы лишь для стационарных сооружений, особенно при соединении мягкой оболочки с капитальным зданием, где установка кондиционеров не вызывает трудностей, а удельный вес их в общей стоимости строительства невелик. Кондиционером простейшего типа можно считать несложное приспособление для увлажнения воздуха, подаваемого под оболочку. При подаче воды на рабочее колесо вентилятора она распыляется и испаряется, в результате чего охлаждение воздуха может быть ощутимым.