Методика расчета снеговых отложений для оценки естественного освещения и теплового режима светопрозрачных элементов купольных покрытий

• Автор: Константинов, Александр Петрович
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Анализ конструктивных решений светопрозрачных покрытий и их эксплуатации в зимнее время

1.1. Конструктивные решения светопрозрачных покрытий

1.2. Проблемы эксплуатации све гопрозрачных покрытий в зимнее время

1.3. Анализ существующих исследований процессов накопления и стаивания снеговых отложений па покрытиях отапливаемых зданий

1.4. Формирование и учет снеговых нагрузок на светопрозрачные

покрытия

Выводы по главе

Глава
Экспериментальные исследования характера накопления снеговых отложений на светопрозрачных покрытиях отапливаемых зданий
2.1. Натурные наблюдения светопрозрачного купола административного здания МИД РФ (г. Москва)
2.2. Натурные эксперименты по исследованию кровельного остекления, покрытого снегом
2.2.1. Исследование процесса накопления и стаивания снеговых отложений с поверхности кровельного остекления
2.2.2. Исследования светопропускания системы «стеклопакет-снег»
2.3. Исследования теплозащитных характеристик кровельного остекления (термического сопротивления воздушной прослойки) при
изменении угла наклона к горизонту
Выводы по главе

Глава
Разработка методики расчета снеговых отложений, скапливающихся на свегопрозрачных покрытиях
3.1. Снег и его свойства
3.2. Методика расчета снеговых отложений, скапливающихся на светопрозрачных покрытиях
3.2.1. Методика расчета снеговых отложений, скапливающихся на наклонных участках кровельного остекления. Численные эксперименты
3.2.2. Методика расчет снеговых отложений, скапливающихся на горизонтальных участках кровельного остекления. Численные эксперименты
3.2 Сравнение данных натурных и численных экспериментов
Выводы по 3 главе
ГЛАВА
Рекомендации по проектированию светопрозрачных купольных покрытий исходя из зимних условий эксплуатации
4.1. Оценка величины снеговой нагрузки на светопрозрачные купольные покрытия отапливаемых зданий на основе методики расчета снеговых отложений (для условий г. Москвы)
4.2. Рекомендации по проектированию светопрозрачных купольных покрытий отапливаемых зданий из условия обеспечения естественного освещения в зимнее время
Общие выводы и результаты работы
Список использованной литературы

Введение
Актуальность работы. В настоящее время в России, большинство территорий которой характеризуется долгой и продолжительной зимой, возведено и эксплуатируется достаточно большое количество общественных зданий с большепролетными светопрозрачными покрытиями атриума. Основное функциональное назначение таких конструкций - круглогодичная защита от погодных воздействий внутреннего пространства атриума и обеспечение естественного освещения примыкающих к нему помещений.
Результаты наблюдений показывают эффект снижения естественной освещенности в зимнее время за счет скопления снега на покрытии. Удаление снега при эксплуатации таких конструкций связано с разработкой дорогостоящих конструктивных решений (ходовых мостиков), использования технической оснастки и служб промышленного альпинизма, выделения дополни 1ельных мощностей энергии для стеклопакетов с электрообогревом
Кроме того, в действующих нормативных документах и методах расчетов, используемых в пракшческом проектировании светопрозрачных покрытий атриумных зданий, не существует однозначной ясности по поводу оценки расчетных величин снеговых нагрузок. В большинстве большепролетных светопрозрачных покрытий, возведенных в настоящее время в нашей с 1 рапс, можно 01мс1И1ь значительный перерасход материала в несущих конструкциях Таким образом, теряется зрительная легкость и архитектурная эстетика, изначально предполагаемая в подобных сооружениях
Решение указанных задач может быть найдено в результате комплексного исследования влияния снегового покрова на технические и функциональные характеристики свегопрозрачных покрытий. До настоящего времени подобных сиыемных исследований в нашей стране не проводилось.

Остекление купола выполнено с помощью стеклопакетов СПО 8С(К) -15 - 5К+5М1, форма которых соответствует геометрии конструктивных ячеек.
Приведенное сопротивление теплопередаче стеклопакета равнялось 0,51 м2 К/Вт. Угол наклона остекления изменялся по высоте купола от 0° до 35°.
Натурные наблюдения температур в подкупольном пространстве показали, что температура внутреннего воздуха в нижней части купола поддерживалась в среднем на уровне +20 °С с кратковременным повышением до +35-40 °С в солнечные дни в марте. При этом температура внутренней поверхности остекления находилась на уровне +15 °С.
Температура внутреннего воздуха в верхней части купола ввиду отсутствия вентиляции и скапливания в данной зоне больших масс теплого воздуха была выше (не менее 25 °С).
В работе предложена терминология и классификация характеристик остекления и снега согласно табл.2:
Таблица
Параметр Классификация
Интенсивность снегопада Менее 5см/сут - малой интенсивности 5-10 см/сут - средняя интенсивность 10 и более см/сут - большой интенсивности
Температура наружного воздуха Выше -5°С - высокая -5-10 °С - невысокая Ниже -10 °С - низкая
Угол наклона остекления Менее 15°С - малый (пологие и «горизонтальные» кровли) 15° и более - большой, крутой
Плотность, структура снега Менее 50 кг/м’ - легкий, перистый 50-150кг/м3 - легкий Более 150кг/м'5 - тяжелый, плотный
Остекление Холодное - сопротивление теплопередаче менее 0,35 м2 К/Вт Теплое - сопротивление теплопередаче 0,75 м2 К/Вт и более