Определение влияния солнечной радиации на износ строительных конструкций.

На любую строительную конструкцию негативно действует солнечная радиация; количество проникающей радиации Q зависит от прозрачности атмосферы. Коэффициент прозрачности принимается для больших городов и промышленных центров – 0,7, а для сельских местностей и курортных городов – 0,8.

Интенсивность солнечной радиации для г. Москва

Поверхность частей здания и ориентация по сторонам света	Количество проникающей радиации, Вт/м²	Время максимальной радиации
Qср	Qмах
Горизонтальная
Вертикальная: Южная Юго-восточная Юго-западная Восточная Западная

Радиация, попадающая на конструкцию, частично поглощается материалом, повышая его температуру, а частично отражается. Количество поглощенной энергии солнечной радиации зависит от материала конструкции и определяется коэффициентом поглощения солнечной радиации – Р.

Зависимость коэффициента поглощения солнечной радиации от материала конструкции.

Материал конструкции	Коэффициент поглощения
Кровельные конструкции: - рубероид - рубероид, покрытый светлым гравием - рубероид, окрашенный алюминиевой краской - оцинкованная сталь - асбестоцементные листы - стальные листы, окрашенные темным суриком	0,88 0,65 0,45 0,65 0,65 0,75
Стены: - оштукатуренные светлой штукатуркой - выполненные из силикатного кирпича - выполненные из красного кирпича - панельные и блочные бетонные - деревянные	0,4 0,6 0,7 0,65 0,6

Тепловое воздействие солнечной радиации устанавливает определение условной температуры материала конструкции,которая зависит от материала наружного воздуха t_н и температуры, вызванной солнечной радиацией.

t_усл =t_н + (Р*Qср)/α, где

t_усл – условная температура материала конструкций, °Сt_н – температура наружного воздуха, °СQср - среднее значение количества солнечной радиации, Вт/м² Р – коэффициент поглощения солнечной радиации α – коэффициент тепловосприятия наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²*°С)

Материал конструкции состоит из отдельных кристаллов, кроме того, бетонные, каменные и силикатные конструкции состоят из различных веществ, имеющих неодинаковую кристаллическую структуру. Действие солнечной радиации вызывает значительные напряжения в теле конструкции, связанные с радиационной амплитудой. Колебания солнечной радиации происходят периодически с интервалом 24часа. Амплитуду радиацииопределяют по формуле: Ар=Qmax – Qср,где

Ар –амплитуда радиации, (Вт/м²)

Qmax –максимальное значение радиации,(Вт/м²)

Qср – среднее значение радиации, (Вт/м²)

Амплитуда колебаний солнечной радиации может быть заменена эквивалентной амплитудой температуры материала конструкции, вызванной солнечной радиацией:Аэкв = (Р*Ар)/α

Температура наружного воздуха также колеблется с периодом 24часа. Амплитуда температур наружного воздуха определяется выражением:

At = 2*(t₁₃ – t_m) ,где

At– амплитуда температур наружного воздуха, °С

t₁₃ – средняя температура наружного воздуха в 13часов для самого жаркого месяца в году,°С

t_m -средняя температура самого жаркого месяца в году, °С

Полная амплитуда колебаний условной температуры материала конструкций выражается зависимостью:

Аусл = (Аэкв + Аt)*φ, гдеАусл– амплитуда колебания условной температуры материала конструкции,°С

φ–несовпадение изменения температуры воздуха и солнечной радиации в течение суток (принимается по таблице Пособия по проектированию ограждаю-щих конструкций здания). Для Москвы данный коэффициент равен 0,97.

Пример решения задачи

Требуется определить амплитудуколебаний температуры материала стен блочного здания с коэффициентом тепловосприятия 19,4Вт/(м²*°С), расположенного в г.Москва под воздействием солнечной радиации и температуры наружного воздуха. Стена ориентирована на запад. Температура наружного воздуха +10° С, а пика дня +19°С.

Дано: Решение:

t₁₃ = +19°С 1. По таблице интенсивности солнечной радиации для

t_м = +10°С г. Москва принимаем значение радиации:

г. МоскваQmax= 699Вт/м²

α = 19,4Вт/(м²*°С)Qср = 151Вт/м²

Аусл = ? 2. Определение амплитуды радиации

Ар = Qmax – Qср; Ар = 699-151 = 548Вт/м²

3. Определение амплитуды эквивалентной температуры

Аэкв = (Р* Ар)/α ; Р – принимаем равным 0,65 по таблице зависимости коэффициента поглощения солнечной радиации от материала конструкции.

Аэкв = (0,65* 548)/19,4 = 18,36°С

4. Определение амплитуды температуры наружного воздуха

At = 2*(t₁₃ – t_m); At = 2*(19 – 10) = 18°С

5. Определение амплитуды колебаний условной температуры материала конструкции.

Аусл = (Аэкв + Аt)*φ; (18,36+18)*0,97 = 35,27°С

Ответ: амплитуда условных температур материала стены составляет 35,27°С

Задачи для самостоятельного решения.

Вариант I

Здание, имеющее рубероидную кровлю, окрашенную алюминиевой краской, расположенное в г.Москва, находится под воздействием солнечной радиации с коэффициентом тепловосприятия 20,2Вт/(м²*°С). Температура наружного воздуха месяца равна +15°С, а температура пика дня +22°С. Требуется определить амплитуду колебаний условной температуры.

Вариант II

Здание, имеющее кровлю из оцинкованной стали, расположенное в г.Москва, находится под воздействием солнечной радиации с коэффициентом тепловосприятия 13,8Вт/(м²*°С). Температура наружного воздуха месяца равна +13,8°С, а температура пика дня +31°С. Требуется определить амплитуду колебаний условной температуры.

Вариант III

Здание со стенами, оштукатуренными светлой штукатуркой, ориентированными на юго-восток, расположенное в г.Москва, находится под воздействием солнечной радиации с коэффициентом тепловосприятия22Вт/(м²*°С). Температура наружного воздуха месяца равна +12°С, а температура пика дня +20°С. Требуется определить амплитуду колебаний условных температур.

Вариант IV

Здание со стенами из красного кирпича, ориентированными на юг, расположенное в г.Москва, находится под воздействием солнечной радиации с коэффициентом тепловосприятия 18,8Вт/(м²*°С). Температура наружного воздуха месяца равна +8°С, а температура пика дня +17°С. Требуется определить амплитуду колебаний условных температур.

Вариант V

Здание с панельными стенами, ориентированными на запад, расположенное в г.Москва, находится под воздействием солнечной радиации с коэффициентом тепловосприятия 17,95Вт/(м²*°С). Температура наружного воздуха месяца равна +20°С, а температура пика дня +31°С. Требуется определить амплитуду колебаний условных температур.

Вариант IV

Здание, имеющее кровлю из асбестоцементных листов, расположенное в г.Москва, находится под воздействием солнечной радиации с коэффициентом тепловосприятия 23,15Вт/(м²*°С). Температура наружного воздуха месяца равна +5°С, а температура пика дня +16°С. Требуется определить амплитуду колебаний условной температуры.