Введение к работе
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 дополнительных мощностей энергии для стеклопакетов с электрообогревом.
Кроме того, в действующих нормативных документах и методах расчетов, используемых в практическом 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 стране, можно отметить 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 светопрозрачных покрытий. До настоящего времени подобных системных исследований в нашей стране не проводилось.
Цель работы - разработка методики расчета снеговых отложений и периода их воздействия на светопрозрачные покрытия отапливаемых зданий атриумного типа для оценки естественного освещения и теплового режима рабочего пространства.
При выполнении работы необходимо было решить следующие задачи:
Провести натурные наблюдения на здании атриумного типа для изучения характера накопления и продолжительности нахождения снеговых отложений на различных участках кровельного остекления.
Провести натурные эксперименты процессов накопления и стаивания снежного покрова на поверхности кровельного остекления; определить светопропускающую способность снежного покрова.
Выполнить теоретические исследования процесса накопления и оттаивания снеговых отложений с поверхности остекления купола путем математического моделирования.
Обобщить результаты натурных и теоретических исследований и
разработать рекомендации по рациональному проектированию конструкций
светопрозрачных купольных покрытий отапливаемых зданий и их
технической эксплуатации.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Путем натурных наблюдений и исследований изучен режим формирования снеговых отложений на светопрозрачных купольных покрытиях отапливаемых зданий.
Определена характерная схема распределения снеговых отложений по поверхности купольного покрытия в условиях снегопада и после его окончания с учетом максимальной толщины снега в различных зонах.
Предложена физическая модель процесса накопления, оттаивания и удаления снежного покрова с поверхности остекления.
Разработана методика расчета снеговых отложений и периода времени их нахождения на различных участках светопрозрачных покрытий отапливаемых зданий на основе численных расчетов нестационарного теплообмена с учетом теплоты фазовых переходов и переменной толщины снежного покрова.
Определено влияние снежного покрова на снижение пропускания видимого света стеклопакетом.
Практическая значимость работы заключается в использовании рекомендаций по проектированию и эксплуатации светопрозрачных купольных покрытий для г. Москва исходя из зимних условий эксплуатации.
Достоверность результатов работы подтверждается сравнением результатов численных и аналитических теоретических исследований с результатами натурных наблюдений и экспериментов; использованием существующих теорий теплопередачи через ограждающие конструкции, а также современных методов измерения и компьютерной техники.
Результаты исследований внедрены:
При реконструкции административного здания МИД РФ (г. Москва, Смоленская-Сенная площадь, д. 32/34).
Апробация работы.
По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 3 работы, опубликованы в изданиях Перечня ВАК РФ.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на: Тринадцатой международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство -формирование среды жизнедеятельности», Москва (2010 г.).
Международной научной конференции «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании» (2011 г.).
НТС кафедры «Архитектура гражданских и промышленных зданий» ФГБОУ ВПО «МГСУ» (2013 г.).
Структура и объем работы
