автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Особенности проектирования жилых зданий в условиях жаркого климата Нигерии

ТГОСЖШШГГОСдаРСТВШМЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГб од

На правах рукописи

'! 7 Г : : ^

НЕБО КАДЖЕТАН ОБИОРА

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ В УСЛОВИЯХ ЖАРКОГО КЛИМАТА НИГЕРИИ

Специальность 05.23.01 - строительные конструкции

здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Московском государственной строительном университете

Научный руководитель - кандидат технических наук,

профессор Шевцов К.К.

Официальные оппоненты • - доктор технически наук,

профессор Лицкевич В.К. : - кандидат технических наук Энгельман P.A.

Ведущая организация -НИИ строительное физики

Запита состоится -У» Шщ^тъ Г. В • /чЗ" час. на заседании специализированного Совета К 053.11.01 при ЦГСУ по адресу: 113114, Иооква, Шлюзовая наб., д. 8, ауд. № ^¡{^ С диссертацией люкно ознакомиться в библиотеке института. Просил Вас принять участие в защите и направить Вая отзыв

в 2-х вкз. по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д.26,

ИГСУ, Ученый Совет, .

Автореферат разослан п/3* 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета доцент, кандидат, технических наук

йишыонов Э.В.

ОБЩАЯ ^ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Нигерия - вта страна западной Африки. Она имеет самое большое население на етом континенте. Жилищное строительство в Нигерии до настоящего времени не имеет своей научной и нормативной базы, что не позволяет в процессе проектирования учитывать в полной мере специфические осойенно-чзти природно-климатических условий и национальных особенностей быта нигерийцев. За последние десятилетия массовое строительство зданий и сооружений превратилось в одну из ведущих отраслей хозяйства многих стран мира. Внедрение методов строительной климатологии в проектную практику жилищного строительства создает базу для успешного решения задач повышения эффективности и качество строительства, создания наиболее благоприятной »силой среды при максимальной вковомии материальных и внергетичоских ресурсов.

Актуальность этой проблемы в Нигерии усиливается значительным увеличением гражданского строительства в городах Нигерии, перспектива■развития которых связывается о развитием промышленности в них. При этом дефицит свободных территорий, пригодных для строительства новых населенных мест, определяет необходимость использования пустынных и степных районов.

Особую остроту данная проблема получила в условиях екстре-мвльного климата в различных регионах территории Нигерии, где в, порегревный период года (более 260 дней) складываются тяжелые условия для жизни населения. Высокая температура воздуха (до 40°С), интенсивная солнечная радиация ( более 900 Вт/и2), актив--ная пылеветровая деятельность ( 120 дней в году) оказывают отрицательное влияние на самочувствие человека, вызывая физиологические сдвиги в его организме, которые обычно сопровождаются понижением трудоспособности, повышением заболеваемости.

Целью работ» явились комплексные исследования по созданию научных основ рационального проектирования жилых зданий на территории Нигерии, с учетом ее природно-климатических условий и традиций народов Нигерии и рационального использования природных ресурсов.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач: . .

Ч.На основе использования современных методов обработки и анализа климатических данных и унификации представления климатической информации для проектирования выполнить обобщенную оценку климатических условий, представленной в ,форме строительно-климатического районирования территории:

2. Разработать нвучно-методиче окне основы учета природно-клиыатичеоках условий при проектировании застройки населенных мест применительно к терратории Нигерии!

3.Разработать технические предложения по солнцезащитным устройствам стационарного типа и рациональному использовании солнечного излучения при проектировании вши зданий.

На salary ечаос»?С1?:

-теоретические основы строительно-климатического районирования терриго|щ Нигерии}

-аналитические основы моделирования поступления солнечной радиации]

-метод анилитйческого определения формы отационарных солнце защитных устройств с Повышенными техническими и эстетическими показателями, j

Парная иоаизиа результатов состоит в следующем:

1. Предложены осноры строительно- климатического районирования территории Нигерии,

2. Разработана модель поступления солнечной радиации о учетом содержания влаш и аэрозолей в атмосфере.

3. Разработан метод аналитического определения Форш И размеров стационарных солнцезащитных устройств с повышенными техническими и эстетическими показателями.

Практическая ценность работы опрределена: разработкой прикладных основ строительной климатологии в целях использования ее достижений для решения национальных задач хзшщного строительства, в Нигерии:

ыетодичешзши рекомендациями по проектированию жилых зданий О учетом с трештелъно-климатического районирования территории и традиций народов Нигерии)

разработкой математической модели поступления солнечной радиации и реализация ее На ЭВМ;

разработкой метода аналитического определения фориы и размеров стационарных солнцезащитных устройств с применением ОВД Ашробация результатов работы.

Публикации. По содержаншо диссертации написана статья (находится В стадии опубликования).

Структура а объем работы. Диссертационная работа изложена на 160 страницах уаигшописиого текста и состоит из введения, четырех глав и выводов к ним, обща выводов по работе, списка литературы из 104 напмопор.тшй на 9 е., 15 таблиц, 44 иллюстрация на 41 о. и приложений на 13 с.

СОДЕРЖАНИЕ РА150ТЫ В переев главе приведены общие географические и клйматичос-кив особенности региона Нигерии. Дан краткий исторический обзор становления и развития Нигерии как суверенного государства, приведено административно-политическое деление территории страну, в котором отмечено, что при проведении границ не учитывались исторические, этнические и природно-климатические особенности единиц территориального деления. Припеден состав населения Нигерии.

Нигерия расположена в ¡Западной Африке, в басойне никого течения реки Нигер» Северная граница ее идет несколько юкнее пустыни Campa, примерно, по 14°С.Ш. Пиная - морская - не доходят до Окпатора всего лишь на 4°. С запада на восток страна протянулась ни 1000 км. - от 2°40' до ^ЯхУв^Д. t

Нигерия занимает выгодное географическое положение! имеет широкий выход к морю на протяженна 900 и*, омывается водами Гвй-нойского залива. Значительная часть главы посвящена систематизации климатических параметров региона Ниге'даи. Климат Нигерии имеет много общих черт, свойственных странгм ГвинейсКо!« побережья, и циркуляционный режим, характеризующийся сезонной сменой воздушных иасс, неравномерностью выпадания годовых осадков.

В качестве основных климатических факторов, оценйвавдих тот или иной район территории Нигерии использ'оврны следующие:

Осадки. В Нигерш, с ее постоянно висоюши температурами -один из наиболее важных факторов, определяющих климатические различия отдельных территориальных регионов в стране. Количество осадков уменьшается с юга на север, Обильные осадки выпадают в дельто реки Нигера и в меточной части побережья (более 3000 мм). На западе побережья их меньше (1800 мм). В центральной части страны преобладают территории, получающие за год 1000-1200 мм. На плато Джоо количество осадков более 1500 мм. особенно влажен его юго-западный склоп.

Температура. Годовые колебания. температур незначительны. Самим парк пли обычно бывают месяцы, предаю от пущие дождливому сезону. Ни совере - вто марг-тгнь, на юге - февраль-апрель. Средняя величина максимальной суточной температуры самого жаркого месяца на побережье 30,5°С. На севера - болоо ЗВ°С.

Сг.м11й прохлпдшЗ месяц по всей страна - январь. Средняя температура «того месяца на большей части Южной Нигерии 20°С, а на севере страны - 16°С.

В'-лор. В северной часта страны большую'часть годя дует су-

хоЯ знойный ветер пустыни - харматан, приносящий тучи песка И пыли. А на юге, в зоне влажных тропических лесов, господст-вут юго-западные муссоны, приносящие обилыше дожди. Относительная влажность. Наибольшая влажность наблюдается в период господства юго-западных ветров, наименьшая - в оезон хардатана. В Екной Нигерии относительная влажность воздуха часто достигает почти 100$. На побережье влажность доходит до ЭЬ% и держится весь год. Когда температура повышается, относительная влажность обычно Не опускается ниже 70$.

По мера удаления от побережья влажность заметно уменьшается, ее сезонные колебания возрастают. Самая низкая относительная влажнооть в Нигерии отмечена в майдугури на сшшро-востоко страны (март - 11Ä, август - 69%).

Как видно из анализа, клммат Нигерии неблагоприятен в виду сочетания высоких температур и повышенной влажности, норы осадков, направлений и скоростей ветров. Большое разнообразие климатических условий в пределах территории Нигерии предопределяет необходимость выделения территорий с общностью климатических условий, регламентирущад тот или мной набор типологических требований. Такая задача решаете» на основе обобцошюй оценки климатических условий, представленной в форме климатического районирования территории.

Предварительный анализ и систематизация совокупности параметров климата территории Нигерии позволила разделить ее ua vpv (зтроительно-кивдатиавсюа района (СКР): 1 - соьерный; 2 - средний; 3 - ЮЖНЫЙ;,

-первый (СКР) имеет среднегодовые тешшратуру и относительную влажнооть соответственно-.26.8°С и Ь9,7Х; средней количество осадков в гсд больше 772,2 мм;

-марой СГ^Р .- это промежуточный между первым ü районами. Имеэт среднегодовую температуру 2Ь°С, отиоёй'Гелиную влажйерть 75.3 Я, а количество осадков в год колоблотей от 1000 до DOüum, на £ssim склонах плато Джое -пр&Шшаот 1500 ш

Подрайон 2-А. В нем преобладает г:аркяй eyiaii климат с пори -ода®*. повышения влажности, когда количество осадков заметно иоз-ррега^т. В целом оно колеблется от 1000 до 1300 мм, а на наших склонах плато Д^ос превышает 1500 мха, чеа -резко отличается от nspfeoi n строятелыю-клииатичоекого

Подрайон 2-Б. Этот подрайон ■в&йьйаёт "к'ярйш влазаши клима-юы, но есть период в году, км^йЬ •кййачпетво осадков розко уеенуадется и снижается влавдос'ть Коздуха, следовательно, цтот

X. Первый СКР с жарким сухим климатом

2. Второй СКР : А - с жарким сухим климатом

Б - с жарким влажным климатом

3. Третий СКР с жарким влажным климатом

Рас. I Строительно-климатическое районирование ( СКР ) территории Нигерии ( по предложении автора )

подрайон отличается от третьего строительно-климагичес-кого рай она, где влажность воздуха высока круглый год.

-третий СКР-годовые осада® в год колеблются в пределах 1200-1800 мм, но на юго-востоке района достигают 2500 ми И более; относительная влажность круглый год 70 - 16%, а средне довые температуры колеблются в пределах 25 - 28,3 С.

На рис.1 представлена карта Нигер™ о обозначение* на трех строительно-климатических районе».■

Во второЯ главе дан аналитический сбпор типов хилых зданий Нигерии и некоторых других стран с ¡карким климатом. В целях обеспечения научного - подхода к соверяенстпованию прмктиросзния

го-

ней

жилых зданий в Нигерии проведен анализ принципов и обобщение ; методов проектирования традиционного и . современного шлвдного | строительства не только в самой Нигерии, но в в других странах с j подобными климатическими условиями. !

Оообеннооти климата Нигерии (наличие жаркого сухого u sap- [ кого влажного климата) сказали сильное влияние на развитие архитектуры народного шлица.

Приведены объемно-планировочные исполнения народных жилищ и обоснования принятых строительных решений с позиций противостояния вкстремальным условиям климата места строительства.

В районах Северной Нигерии в архитектуре гаша зданий превалируют две основные форщ строений: прямолинейные и криволинейные, Криволинейный тип строений о коническими крыщаии служил защитой от транссахарских ветров, так как только небольшая часть стены находилась с подветренной стороны. Такие жилища круглые в плана, высотой от 1,5 w до 2,1 м, служили .хорошей защитой от солнечной редиацдо и дождя.

В Центральных районах.Нигерии, где имеет место как каркиз сухой, так и жаркий влажный климат относится тоще народности Тив, которое имеет вид дворов, окруженных круглыми хатами. Строении двора расставлена таким образом, чтобы уменьаить влияние влажного климате района. Для улучшения проветривания жилых помещений дома возводились на столбах;

Для, архитектуры ¡Шлих районов Нигерии с жарким злаашда кяя-uattif типичными ¡шляитоя одаоотажше сооружения с земляными стонами. В большинстве случаев, часть крыш атих строений образует навес, служащая :ю только защитой стен от дождя и snpu, но ц местом отдыха шм галереей, которая является также переходом от, замкнутого пространства помещения в открытый двор.

Приводится анализ современных методов проектирования в Нигерии. Так как многие населенные пункты в Нигерии размещены в различных странтедпно-климотичоеких и адмшшетратиших районах, паоолоннши народностями о о своими ооычьями и традициями в культуре и архитектура, дагериЯскае архитектора, рюрабитывая проекта хилых зданий стремягея увязывать современный требования к комфортности жилья с траливдоцной архитектурой.

Современные методы строительства в Нигерии, большинству городов Нигерии характерна малоэтажная зшлая застройка. Здись очень сильны традиции воз р дения одно-двух втажных домов. Основ-цим приемом планирования городов J.vipjor является pomtsie квартир о внутренним двориком. Также глауме ■ внимание уделяется мно-

гоэ!га»шм блокированным домам с внутренними открытыми дворами, I ч^о позволяет при достаточно экономичном решении и высокой плотности застройки достичь хороших эксплуатационных условий.

Во «ногах городах Северной Нигерии для массового жилищного строительства широко применяют сборные влементы, изготовленные из местного материала: гипса, глины, песка, Отмечаютоя их деше-вцзна, высокие тепло и звукоизоляционные качества, простота яс-' п^льэоваЫя, долговечность. | | ! В северо-западных районах Нигерии разработаны проекты шлих щФмоа для строительства из сборных железобетонных элементен, р^о, например, блокированные одноквартирные дома с помещениями в }цзух уровнях. Планировочное решение квартир отличается компакт-¡прстьв п четким зонированием помещений на зоны для дня в ночи. Композиционно салюте связано с внешней средой. С двух противопо-лоагых сторон к дому щвшыкаот дворика.

Прием блокировка весьма оправдан в дшщсы климатическом рай-оно в уоловиях, так как в отом случае при воротной ориентации уменьшается число стен« подваргаищцоя наибольшему солнечному облучэндаз. Широкие сеесы крыши служат солнцезащитой для помещений второго уровня, проемы помещений первого уровня защищают от излишнего солнечного облучения выступающие конструкция лодасаи-балкана. Требование сквозного проветривания лучше всего удовлетворяется однорядной планировкой помещений, т.е. расположением по ширине здания не более одной комнаты.

Галерейный тип дома наиболее распространен в ютом климатическом районе, так как требование Однорядной планировки помещений обеспечивается устройством двухсторонних протяженных открытых веранд, которые служат ко только коммуникациями, но и солн-. цезвдитнымн устройствами. ГвлереШше дома в Нигерии строятся малой атакнооти,

В этой же главе приводится анализ особенностей строительства жилых здпкий в некоторых друга* странах, ¡шопвдх сходные о Нигерией климатические условия. Также как и в Нигерии, в етих странах основой жилых оврязс.вшшй является комплекс жилых домов, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Африканская трвди'данная архитектура замечательна как общей формой построек, так и деталями о изобразительным искусством, -живопись» и скульптурой. Общий беглый обзор традиционной лрхит-'ктури .Камеруна и Ганы наглядна показывает огромное ©а многообразие и нои'очьрпаемоо богатстве приемов и форм. Но самобытности. своеобразию »¿оиетрутщЯ и дшсог>о архитектура втих стран

занимает особое место в истории строительного искусства Западной Африки.

Как в Камеруне, так и в Гане широкое распространение получили блокированные дома. Для малоетажного строительства втот тип домов наиболее приецлем. При широтной ориентации блокировка дает возможность сократить число западных и восточных стен, наиболее подверженных солнечной радиации.

Приведены также наиболее характерные особенности проектирования жилых зданий в южных странах СНГ.

Борьба с перегревои помещений - основное условие при проектировании и строительстве жилых зданий в этих странах. Отмечается, что из широко^ номенклатуры средств защиты зданий от перегрева, которые следует использовать в южных районах, необходимо обратить внимание и отобрать важнейшие, дапдае наибольший аффект при наименьшх затратах и внедрить их в строительство.

В третьей гляца приводится аналитический обзор состояния разработок в области учета влияния солнечной радиации в жилых зданиях в условиях варкого климата. Отмечается, что существующие методы оценки и анализе поступления солнечной радиации нуждаются в развитии в части уточнения математических моделей к конкретным географическим районш о возможностью их "адаптации" к местнш условиям.

Рациональное использование солнечной радиации возможно при учете ее поступления, Приводится анализ существующих работ по учету поступлений солнечной радиации на произвольно ориентируемую поверхность. Отмечается, что для расчета интенсивности прямой солнечной радиации весьма существенную роль имеют параметры атмосфера, в частности, многими авторами, вводится понятие стандартной атмосферы, которая характеризуется высотой слоя озона, высотой слоя водяных паров, массой воздуха и числом частиц пили.

Для проектной практики важно знать не только мгновенные , но и дневные, месячные и годовые суммы поступления солнечной радиа-цинна различно ориентированные в пространстве поверхности. Различные модификации уравнений для этих расчетов были также предложены многочисленные исследователями. В втих математических моделях учитывалась не только прямая, но а рассеянная составляющие, в том числе ореольная и отраженная составляющая от подстилающего слоя. Недостаткам отих математических моделей является отсутствие возможности вариации наиболее важных, с точки зрения поступления солнечной радиации, факторов," таких- как: изменение содержания .в атмосфере 'количества--водяных парой, а также, ссдер-

жания аэрозолей, что, по нашему мнению, весьма важно для оцьк::4 поступлений солнечной радиации в различных (СКР) Нигерии.

Используя литературные данные о характере поступлений солнечной радиации в зависимости от содержания в атмоофере водяных паров и аврозолей нами были проведены предварительные многовариантные расчеты по оценке поступлений солнечной радиации, результаты которых позволили предварительно оценить характер поступления солнечной радиации на территории Нигерии. На рис.2 приведен« результаты расчета суточного поступления солнечной радиации на вертикальные разно-орионтировашше поверхности. Результаты расчетов позволяют сделать вывод о том, что суммарное поступление суточной солнечной радиации имеет существенное различие для раз-но-ориен-тарованных вертикальных поверхностей, имея минимальное значение для северной ориентации и максимальные значения для восточной и западной ориентации поверхностей. Предварительными расчетами установлено также, что рассеянная составляющая солнечной радиации с изменением ориентации вертикальной поверхности изменяется весьма слабо и составляет примерно 25* от максимального суммарного значения солнечной радиации, имеющей место для восточного и западного направлений. В работе приведены среднесуточные значения для каждого дня сентября месяца. Из этих данных видно, что среднесуточные значения меняются незначительно в пределах месяца, что позволяет сделать вывод о целесообразности использования для оценочных расчетов среднемесячные данные о поступлениях солнечной радиации. И, наконец, в работе приведены данные расчета времени солнцесияния, а также среднесуточные поступления прямой, диффузной и суммарной солнечной радиации на 15-ое число кахдего месяца. Эти данные подтверждают предположение о том, что в течение года как прямая, ток и рассеянная сос-тяшшщио, а такзе суммарное -поступление солнечной радиации для центрального района Нигерии изменяются весьма незначительно, что может быть обгяснено незначительном изменением времени ссчшдеси-тт в течение года.

Данные «ногосариантних расчетов красноречиво говорят об особенностях поступления солнечной радиации в пределах территории Нигерии, в связи с чем представляется необходимой рзработка основы Полон гибкой физико-математической модели оценки поступления солнечной р-чдиации с учетац особенностей (СКР) страны, с возможностью совораенстпования ее в процессе, получения более точных данных о климатических параметрах и параметрах атмосфер», влияющих на поступления и распределения солнечной радиации в

Рис.2. Распределение суточных поступлений солнечной радиации

на произвольно ориентируемую вертикальную площадку 1Мдж/мгоут.} зоне территориального расположения страны.

На основании проведенного анализа в работе сфогмудиоваш рекомендации по учет специфике светового климата Нигеркя в проектной практике, прародно-клииатичеокке условия Нигерии, особенно севзра страны» ^дв бывает более 300 солнечных дней в году, дозволяет отавить вопроо о рациональном использовании солнечной вперли для нужд валидного отронтэдьотва, в частности, прдаено-Е&я различных гелиоустановок. Ha Oase использования гелиоустановок могут быть решены задачи отопления» охлаждения и горячего водоснабжения жилых зданий в сельскохозяйственных объектов. Приводится классификация' гелиоустановок.

Показано, что для определения параметров работы систем горячего водоснабжения или теплохладоснабжения целесообразно располагать усредненными за длительный период времени характеристикам (за месяц, сезон, год).

Четвертая глава посвящена разработкетеоретических основ . расчета солнечной радиации и разработке технических предложений по рациональному ее использованию в строительстве. .

Лрк проектировании светового.режима килыг зданий, оборудованных стационарными и временными солнцезащитными устройствами, встает задача огределения инсоляции сватовых проемов,. ,

фасадов зданий и прилегающих к ним пространств в целях обеспечения ко!4орт!?Ы1 условий как внутри аилых помещений, так я пространств, пралегаацих к шлш зданиям. Пра втом необходимо отметить, что в сиротах гаркого пояса, где и расположена территория Нигерии, использование в проектной практике традиционных методов расчета продолжительности ииооляшвд о помощью инооляцаошшх графиков, солнечных карт а тзсоляцасинш вкепонсЫетров крайне неудобно. Это объясняется тем, что графические методы не обеспечивает галательноЭ точности расчетов, весьма трудоемка в изготои-лония а в работе, раечнташ, как правило, для определенных им рот и на конкретные дна годэ, пра использовании генпланов определенного маевтаба а т.д. В то аэ время, учитывая специфгческнв особенности климате Нигерии и географическое положение ее территории!, очевидным является яелание иметь более гибкие и более точные методы определения параметров инсоляции я оценка поступлений солнечной радиации. Таким требованиям к методам расчета удовлетворяют методы основанные на использовании вычислительной техника. Основу алгоритмов расчета параметров инсоляций составляв закономерности суточного хода Солнца по небосводу, математичео-кий алгоритм которых достаточно хорошо известен из астрономии. В работе разработаны и реализованы ряд программ для расчета пара ■ метров инсоляции кок для ПОВМ, типа ХМ РС, так я для более доступных для широкого круга проектировщиков программируемых кЫкро-калькуляторов, типа Ж-52, ЫК-61 и др. с

Математическое моделирование закономерностей суточного дви-аенмя Солнца преследует цель решения следующих задач: 1.опродело1ше продолжительности инсоляции}

2.расчет местного часового угла}

3.расчет вкооты Солнца на данный момент местного времени.

4.расчет азимута Солнца на данный момент местного времени<

5.расчет продолютельности солнцесияния в течение дня, мнелч .а, года для донного географического района.

В качестве одного из требований, предъявляемых к разработке математической ж»деди суточного и голевого движмяя Солнца, выд-кмгается ее универсальности и лрягсдноста использова-

ния для решения различных задет теоретического а практического, прикладного янаюния. Это требование обеспечивается разработкой подели в виде отдельного блоке с различными выходами, а использование модели для теоретических работ, предопределяв * 1.1» ьысокио требования к точности выдаваемых моделью данных о ксор динатзх Солнца в конкретные моменты времени и для конкретного

географического места.

Разработана математическая модель и программа. расчета параметров видимого движения Солнца. Блок-схема программы расчета на ГОШ параметров суточного движения Солнца представлена на рио.З. Программа предусматривает вывод данных для различных це- • лей! а) для расчета инсоляции и солнцезащитных устройств; б) для расчета поступлений солнечной радиации на различно ориентированные поверхности.

В качестве одного из блоков комплексной программы представлен блок расчета поступления солнечной рядиацшг на произвольно ориентируемую поверхность при ясном небе с учетом таких параметров как количество водяных паров и количество аэрозолей, содержащихся в атмосфере.

Исходная формула для аппроксимации функции зависимости интенсивности прямой солнечной радиации на перпендикулярную поверхность от высоты солнца для стандартных атмосферных условий и зависимостей поступления солнечной радиации от содержания водяных паров и аэрозолей в атмосфере имеет вид: у*аХп, (1)

где "а" в "п" - постоянные коэффициенты, которые были определены по имеющимся литературным данным о влиянии различных факторов на прохождение солнечной радиации через земную атмосферу.

Проведенные расчеты и анализ их результатов показал достаточную сходимость аппроксимирующей функции с исходными данными (разница не Солее 1036).

Учитывая географическое положение" Нигерии, ее близкое расположение как к океану, так и к большим массивам материковой пустыни следует ожидать, ч'то влияние содержания в атмосфере водяных паров и аэрозолей, в разных строителыю-климатичес-ких районах Нигерии могут в значительной степени отличаться. В втой связи разработана матеметическая модель, в которой аналитически учитывается содержание втих компонентов в атмосфере.

В основу математической модели были заложены литературные данные, а также методы аппроксимации, изложенные и апробирован- • ные в данном разделе. В общем виде математическая модель может быть записана следующим уравнением

- . •'иг (аШо" ь •1иг»)"тщ(1'

где интенсивность поступления прямой составляются солнеч-

ной радиации на плоскость, перпендикулярную направлении распространения излучения при отсутствии в атмосфере ьодшшх паров' и аэрозолей;

интенсивность поступления солнечной радиации поглощаема? и рассеиваемая водяными парами, содержащимися в атмосфере; ™Ш<Г коэффициент пропускания лучистого потока о учетом его поглощения частицами апрозолей, содержащихся в атмосфере.

I гаддшш I

исходные данные 9, Хн. а

С^гагоСоШ Сов90°51< -31пр Э1п50 )/Совр СовдД

Блок интерполяции аиалеш

по солнечном^ склонению и виОраннсму дню года М--уравнение времени

часовое' время с ' ^пункта набл." ^страны.^ +

Г>1 -аго ГЛп ('Лпе Е1п6л 4- Сове Соиа„ Совт )|

[¿О^ ______ __ _______О__' <ъ_

[а^-эго Сои [ (БЬчЗ^/Оовр ОоыЬ0> -

Вьшод дытйх V 60- V

рас.

Слои а вин щзогрснщы расчета парлметроп, опрвдилявдих положения Солнца в рпзличноо время

Анализом я рядом прооб'разоваций исходных дшпшх били опре делена чувствительность снижения интенсивности солнечней, радия-цаи па счет рмсантш и поглощения вв водяными парами для разных шес.т Селина. Тогда нитснгшшогть солнечной радиации 'поглощаемая и уиосяАЬгшшы ипдлнши нарпми, содержащимися п атмосфдро

* *, » -определится следущям выражение«!

где а^ и в^ - ковфЗиционты при уравнении (3), ?гороксимируюцем криву» изменения чувствительности в зависимости от высоты Солнца, соответственно равны 0,0036 и 1,44;

С^ максимальное значение чувствительности к изменениям поглощения к раосеянияводяними пара'ЛИ, содержащимися в атмосфере ( С5= 2,36 Вт/мм)?

V - условная величина водяногэ столба, характеризующая наличие н количество водяного пара в ощчофоре, мм.

Оценка влияния поглощения солнечного излучения частицами вврозолай, содержащихся в атмосфере в математической модели осу-цеств^натся посредством коэффициента пропускания, определяемого слодугщш выражением:

*ИИ ■ и)

я п„постоянные аппроксимирующей функция коеффиционто про-

Та . .Та

ПУоКания атмосфер« для прямой солнечной радиации при ясных погодных условиях (а„ =0,57; п, »0,098):

I ' 1 Те 1 То

и постоянные агагроксишрувдеЯ функции снижения коэффициента пропускания атмосферы аа счет содержания в ней аэрозолей <а4«С,019; па-0,в).

Такш| образом подставляя в (2) аналитические зависимости входящих в ату формулу величин (3), (4) получим уравнение «нтен-еийностя прямой сосгапля»г.ей солнечной радиации на . плоскость, перпоидик.улярную напрвгшенйю распространения излучения о учетом наличия в атмосфере иоднкых паров и авроэслей.

¿68711®',<!Ч 1-0,0036^-*4)С1Я] ' ■

[0,51Ь®'°'а-(1-0,019Л°'а))3,19 10"*й (5) .

о о

Для данней математической модели разработвна программа расчета на ЭВМ, по которой проведены ряд расчетов.

Анализ результатов расчетов поступления прямой солнечной радиация с учетом влияния водяных паров и аарозодеВ, содержащихся в атмосфере при вариации их значений показывает достаточно хо _ рошее совпадение с литературными данными. Более того, оти результаты позволяют сделать выводы о том, что математическая модель достаточно хорошо отражает гумяшю указанных факторов на поступление солнечной радиации, что может бить .«.'успехом ислаль-зоваяо для предварительной оценки этого влияния в рагличных СКР Нигерия. С помощью стой модели. вылалнеитшо оценки .поступления, гплпгптпй рпдяяции могут уточняться по море поступления . болео'

точных статистических данных о содержании водяных napoh и аоро-нолей в атмосфере отдельных рвщонов страны. Как нам представляется, разработанная наше математическая модель может быть использована для предварительной оценки параметров гелиосистем горячего водоснабжения и кондиционирования помещений жилых зданий.

В этой же главе приведен аналитический метод расчета формы стационарных солнцезащитных устройств (СЗУ). В качестве формы поверхности стационвршх СЗУ поверхность эллипсоида» х2/а' f y?/b2 + а2/о2= 1. (6.)

где а, Ъ, о - положительные Постоянные.

Представление формы стационарных СЗУ в виде части поверх ности оллипсояда является более общим и Солее универсальны^ ре-пением поставленной задачи, т.к при ее решения обеоиечинаотся получение кроме вллннсоидноЙ поверхности (6.) еще- двух типов поверхкоотой второго порядка (рио.4а): 1

Эллипсоида вращения, при а=Ь

<хг * у?)/а2 ♦ аг/ог= 1! (7)

сферической поверхности, rrpa а*Ь*о 2 о ■ о о sd ♦ У' ♦ 1е* 1/0<. . (8.)

Для построе»мя профиля ССЗУ, в основу которого положена поверхность еллипсоида разработана специальная программа расчета на ГОШ. Программой предусмотрен ¿»счет основных параметров еллипсоида и координятц [грофиля окранируиций кромки, защищающей енотовой преем от проникновения солнечных лучей внутрь помещения. Расчет вкранирущей кромки С СЗУ производится с учетом суточного видимого дпиження солнца на любой день года о лзобыми географическими координатами меота нахождения здания. Пример выдачи результатов расчета ССЗУ представлен на рис.46.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ . 1.В целях обеспечения решении проблемы жилищного строительства ггроводоки комплексные йселсдоадшя по созданию научных основ рационального провктиропшгад мц зданий на" территории г^герИЯ, с учетом ее природно-климатических условий, традиций народов и рациональнсго использования природных ресурсов страны.

2. Анвлиз природао-климгтйчоских особенностей ч ¡Григории Нигерии nor зог«л дать о^общеннум оценку климатическим у:ловйм,1 и представит!, ьа в пида юцшати И'ского районирования территорий страны, виде лип на ной три стро^гэлыю-климятических района.

3.Настедвдя работа г>рипьпн;1 дать норий импульс исследованиям

а, шиишсокд

Рие.4.Различные варианты ССЗУ на базе поверхности вллипсоида

_ Ш

по различны^ аспектам уреда климатических условий и особенностей меота строительства В проектной Практике Нигерии.

4./совершенствованы мотемэгическиэ модели расчета инооляци-окногс режима й заданной географической точке строительства, которые более полно отражают основные факторы, влияющие на поступление и учет солнечной радиации в непосредственном месте строительства, что при использовании ПЭВМ значительно повышает точность результатов расчетов, связанных с рациональным использованием солнечной внергии в жилищном строительстве.

5- Разработана универсальная математическая модель, позволяющая с учетом закономерностей суточного и годового движения Солнца рассчитывать суммарные поступления солнечной радиации за задасшШ период времени, а также рассчитывать основнив параметры СЗУ. Разработана программа на ПЭВМ реализующая возможности универсальной модели.

6. Разработан алгоритм расчета формы поверхности стационарных СЗУ, учитывающий требования солнцезвщиты и инсоляции, с одной стороны, и астатические требования к фасаду жилого здания, с другой.

11 ' ......... 11 I ' 1 ■'' I 1 " 11

Подписано в печать 8.09.93 Формат 60хВ4 /16 Печать офс.

И-217 Объем I уч.-изд.л. Т.100 Заказ Бесплатно : - Типография 4111^ ' '

в.