В «Справочнике по основным вопросам» (1972) Американ­ского общества инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха показано, что теплопередача че­рез стекло зависит от нескольких факторов. Среди них:

1. Плотность потока солнечного излучения It и угол падения 0. (Для определения угла падения см. разделы «Солнечная ра­диация» и «Углы падения солнечных лучей и затенение».) На рис. 6.21 показано, как изменяются пропускательная, поглоща­тельная и отражательная способности в зависимости от угла па­дения.

2. Разность между наружной и внутренней температурами. При отсутствии солнца тепловой поток согласно обычным зако­нам теплопроводности будет

H=U(tt-t0).

Это явление рассматривается в части II и в разделе «Тепловые явления» На рис. 6 22 приводятся величины U для разных типов стекла.

3. Скорость и направление воздушного потока (ветра) отно­сительно наружных оконных поверхностей. Роль ветра учитыва­ется при составлении приведенных выше уравнений теплопере­дачи.

4. Низкотемпературный радиационный теплообмен между по­верхностью окон и окружающей средой. Это явление трудно предсказать — предполагается, что оно учитывается коэффици-

Угол падения, в

Рис 6,21. Оптические свойства листового прозрачного и теплопоглощающего толстолистового стекла двойной прочности при различных углах прохожде­ния солнечных лучей (перепечатывается с разрешения из «Справочника по ос­новным вопросам» Американского общества инженеров по отоплению, холо­дильной технике и кондиционированию воздуха, 1974 г)

А — прозрачное листовое стекло двойной прочности, В — прозрачное толстолистовое стек­ло толщиной 6,35 мм, С — теплопоглощающее толстолистовое стекло с серым, бронзо­вым или зеленым оттенком (на изломе) 6,35 мм ентами внешней и внутренней поверхности (воздушных пленок) fo и [г. При облучении солнцем стекло становится горячим. Тепло от наружной поверхности путем радиации и конвекции поступает во внешнюю окружающую среду, а от внутренней поверхности — в помещение. Плотность теплового потока Я, передаваемого внутрь помещения за счет радиации и конвекции от незатененно­го одинарного стекла, равна:

плотность теплового = поглощенный приток приток тепла, вследс — потока через стерло, И солнечного тепла твие теплопроводности

где поглощенный приток солнечного тепла равен АгХпоглощенную радиацию. Поскольку поглощенная радиация равна alt, то поглощенный приток солнеч­ного тепла равен Ni(alt), N, — поступающая внутрь часть поглощенной ра­диации Для иезатененного одинарного остекления N, = U/f0 и поглощенный приток солнечного тепла равен.

U (ah) fo ‘

Приток тепла вследствие теплопроводности равен просто величине U, умно­женной на разность между наружной и внутренней температурами (to—f,). Плотность теплового потока Н через одинарное стекло будет

И = поглощенный приток солнечного тепла -(- приток тепла вследствие теплопровод =

ности

_ П(а/;) J ) = и (a-U) + fo(to — U)

fo fo

где Н — суммарный тепловой поток, Вт/м2; U — коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-град); а — поглощательная способность поверхности, %. Она пред­ставляет собой отношение способности материала поглощать солнечную ра­диацию к той же способностми абсолютно черного тела (а = 1) (величины для некоторых обычных материалов см в приложении «Степень черноты и погло­щательная способность материалов»), It — плотность потока солнечного излу­чения, Вт/м2; /о — теплопроводность наружной воздушной пленки, Вт/(м2Х Хград), обычно принимается равной 34 Вт/(м2 град) для поверхности, откры­той воздействию атмосферы; l/fo=0,17; t0 — температура наружного возду­ха, °С; t, — температура внутреннего воздуха,0 С, обычно принимается рав­ной 18° С.

Поскольку а, її и fo в значительной степени меняются, главным образом из-за постоянно меняющихся углов падения солнечных лучей на стекло, Справочник (1972) дает «Таблицы притока сол-

Таблица 24 Общие коэффициенты теплопередачи (величины U) для окон в летних условиях (скорость ветра снаружи 12 км/ч, неподвижный воздух внутри) (перепечатывается с разрешения из «Справочника по основным вопросам» 1974 г. Американского общества инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха) Тип стекла Величина V без затенения переплетами Вт/(м2 град) с внутренним затенением Любое одинарное стекло без покры- 6 4,6 тияс Изолирующее Воздушный проме- стекло0 жуток- без покрытия спе- 4,7 мм 3,74 3,06 циальной пленкой 6,3 мм 3,69 2,95 9,5 мм 3,46 2,84 12,5 мм 3,35 2,72 Основное окно 25 мм или бо- 3,06ь 2,66» плюс вторая рама лее Без дополнительного затенения

Двойное остекление с воздушным про­межутком и затеняющим противосол — нечпым жалюзийным экраном между стеклами

Закрытые жалюзи в воздушном про­межутке

Панели из стеклоблоковй: типы I и II типы II, III и ША

а Величины относятся к плотно закрытым жалюзи, занавесям и шторам, наматываемым па ролик

Величины относятся ко вторым рамам с узким воздушным промежутком. Присос воздуха, существующий практически во всех вторых рамах, в действительности увели» чит это значение

с Величины U можно существенно уменьшить при помощи нанесения на стекло покры­тий с малой излучательной способностью, которые наносятся на внутреннюю поверхность одинарного или двойного остекления и на поверхность изолирующего стекла. а Приведенные величины относятся к стеклоблоку размером 200X200X100 мм Для стеклоблоков размером 300X300X100 мм уменьшите приведенное значение на 0,04, а для стеклоблоков размером 150X150X100 увеличьте приведенное значение на 0,04.

Рис

(или потери) на 1 остекления, заменяющего рав ную площадь обращенной на юг стены с противосолнечным све­сом крыши (считается, что светонепроницаемая поверх­ность стены неспособна эффек­тивно использовать сезонное поступление солнечной энер­гии) [3]

согтїн о» ?е’ оторая ичеет общин коэффициент теплопередачи 0,94 Вт/(м2 • град) Температура наружного р р, пР Н„ „ ??нце свегит 65% максимально возможных часов между 1 октября и і мая Широта 40° путным аЧр^,м с низа верхнего левого квадранта у жирной вертикальной линии, которая относится к стеклу в 3 2 мм с воз-

гплнрцппгп л! цУ" о З14 на шк90те 40 Поднимемся по этой линии до пересечения с линией, обозначающей 65% продолжительности

/—доля максимально воз­можного использования солнечного сияния за сезон* 2— экономия тепла кДж/м2 (отопительный сезон) (на 1 м2 окна), 3 — температу­ра наружного воздуха U = =—6,5° С А — широта 35е; стекло 3 2 мм воздушный промежуток 12,5 мм: В — широта 40°, стекло 3.2 мм. воздушный промежуток 12 5 мм, С — широта 40°. стекло 6,3 мм воздушный промежуток 6,3 мм D — шнрота 40°, стекло 3 2 мм, воздушный промежуток 6 3 мм, Е — широта 35° стекло 3,2 мм; воздушный промежуток 6,3 мм: F — ши­рота 40°, стекло 6,3 мм, воз­душный промежуток 6,3 мм; G — широта 35°, стекло 6,3 мм, воздушный промежу­ток 12 7 мм; Я — широта 35°, стекло 6,3 мм, воздуш ный промежуток 6,3 мм, / — стекло 6,3 мм воздушный промежуток 12,7 мм, / — стекло 3 2 мм, воздушный промежуток 12,7 мм, К — стекло 6,3 мм воздушный промежуток 6,3 мм, L — сте кто 3 2 мм, воздушный про­межуток 6 3 мм Пример. Окно, застек­ленное двумя листовыми теклами толщиной 3,2 мм с воздушным промежутком 6 3 мм, устроено в обращен воздуха для данного пункта

пянт т2попиИ«НИЯ Затем будем двигаться по горизонтали вправо (см пунктирную линию примера), чтобы войти в верхний правый Квал­лс ттлгт0™г,?,„«новь 0ТЛ0Жим величину Uw = 0,165 на шкале справа нижнего правого квадранта Следем по директриссе от точки входа во тоРпепрорчоииаВЄт’РТИКіаЛЬ»Ю’ обоаначаЮ1Дей стекло 3,2 мм, воздушный промежуток 6 3 мм широту 40°, затем двигаемся по горизонтали вле — йРпГииг,» т> ™НИЯ С криВоИ дт, я —2 ‘ а от этои точки двигаемся во вертикали вверх до пересечения с горизонтальной линией, уже про — илгпг«ПоВа верхнем правом квадранте Точка пересечения этих двух линии дает ответ 1 213 000 кДж/м’ сэкономленных за 7 мес отопитель — uui о сезона на і м окна

нечного тепла» 388—392). Помощь этих таблиц или аналогич­ного материала весьма существенна при расчете потока солнеч­ного тепла.

Одним из наиболее полезных инструментов проектирования при определении полного поступления солнечного тепла через окна является диаграмма (рис. 6.22), составленная Ф. У. Хат­чинсоном из университета Пурдью. В примере, который сопро­вождает диаграмму, объясняется ее употребление. Величины, относящиеся к разным городам и которые можно приметіть вместе с этой диаграммой, приводятся в части II (см. таблицу). Там же указаны температура наружного воздуха и возможная продолжительность солнечного сияния.