Расчетными параметрами являются температура наружного воздуха, скорость ветра, удельная энтальпия и интенсивность солнечной радиации.

Выбор расчетных параметров наружного климата для высотных зданий имеет свою специфику. Температура воздуха и атмосферное давление изменяются с увеличением высоты практически линейно в пределах интересующей высоты здания. Большое значение имеет обоснованный выбор расчетной скорости ветра. Дело в том, что с увеличением высоты скорость ветра возрастает нелинейно, причем характер изменения зависит, в том числе и от таких параметров, как тип местности (открытое пространство, пригород, городской центр с плотной застройкой и т.д.)

Необходимо отметить также, что существующее нормирование теплозащиты и энергопотребления зданий только по величине затрат энергии на отопление является абсолютно недостаточным: требуется расширение нормирования на наиболее холодную пятидневку, период охлаждения, наиболее жаркий месяц, расчетный год (таблица).

Температура наружного воздуха в холодный и теплый периоды года понижается примерно на 1⁰С через каждые 150 м высоты. Изменение температуры по высоте описывается следующей формулой

t_h=t₀–0,0065h,

где t_h – температура, ⁰С, на высоте h, м;

t₀ – температура, ⁰С, у поверхности земли.

Атмосферное давление понижается примерно на 1 гПа через каждые 8 м высоты и может быть определено по формуле

p_h=p₀(1–2,25577⋅10^-5⋅ h)^5,2559,

где p_h–давление, Па, на высоте h, м

p₀ – давление, Па, у поверхности земли.

В теплый период в солнечные дни из-за облученности наружных поверхностей здания солнечной радиацией их температура резко возрастает и значительно отличается от температуры окружающего воздуха. В результате разности температур образуется конвективный тепловой поток, направленный вверх здания, и имеет место так называемый приповерхностный (пограничный) слой нагретого воздуха. Скорости воздушных потоков, обусловленные этой разностью температур, имеют большое значение для проектирования воздухозаборных устройств и определения воздухопроницаемости.

Изменение скорости ветра v_h, м/с, по высоте h, может быть определено по формуле

,

где v₀ – скорость ветра, м/с, измеренная на высоте h₀, м (обычно измеряют на высоте 10-15 м);

α – показатель степени, зависящий от типа местности и устанавливаемый экспериментально (для центров крупных городов принимают α=0,33).

Рисунок – Изменение скорости ветра по высоте в зависимости от типа местности

Высокие значения скорости ветра на больших высотах, как правило, изменяют угол падения дождевых капель, так что увеличивается количество дождя, падающего на вертикальные поверхности здания, что может привести к переувлажнению вертикальных ограждающих конструкций.

Аэродинамика зданий является важной при проектировании вентиляции зданий, расчете воздушных потоков внутри здания, для оценки влияния здания на аэродинамический режим прилегающей территории, выбора ограждающих конструкций с необходимой воздухопроницаемостью, определения воздушного режима внутри здания (внутри здания могут возникнуть сильные воздушные потоки, требующие принятия специальных решений).

Аэродинамика высотных зданий имеет свою специфику, т.к. для них влияние наружной среды и градиентов перемещения потоков массы и энергии внутри здания по своей значимости экстремальны.

Различные схемы обтекания здания и застройки показаны на рисунке.

Рисунок – Схема обтекания Рисунок – Схема обтекания зданий

Здания и застройки

Из этих рисунков видно:

– если здание расположено на территории, свободной от застройки, то на наветренной стороне здания повышенное давление, а с противоположной стороны – пониженное давление;

– если здание находится в застройке, то картина значительно усложняется и без специального исследования невозможно сказать, при каких направлениях ветра те или иные стены здания будут испытывать повышенное давление или пониженное.

В соответствии с СП 253.1325800.2016 «Инженерные системы высотных зданий:

8.1 Расчетные параметры наружного воздуха для систем вентиляции и

кондиционирования высотного здания следует принимать по техническому заданию, но не ниже, чем по параметрам Б СП 60.13330.2012 и СП 131.13330.2012.

8.2 Воздушный режим высотных зданий, параметров наружного воздуха в

местах размещения воздухозаборных устройств и др. следует рассчитывать с учетом изменения скорости и температуры наружного воздуха по высоте зданий.

8.3 Параметры наружного воздуха следует принимать по СП 131.13330 с учетом:

- понижения температуры воздуха по высоте на 1 °С на каждые 100 м;

- повышения скорости ветра в холодный период года (таблица 8.1);

- появления мощных конвективных потоков на фасадах здания, облучаемых

солнцем;

- размещения воздухозаборных устройств в высотной части здания.

При размещении приемных устройств для наружного воздуха на юго-восточном,южном или юго-западном фасадах температуру наружного воздуха в теплый период года следует принимать на 3 °С - 5 °С выше расчетной.

Таблица 8.1 - Коэффициент изменения расчетной скорости ветра по высоте здания

(СП 253.1325800.2016)

Приме чания:

1 Расчетные скорости ветра соответствуют стандартной высоте 10 м. При определении

расчетной скорости ветра на соответствующей высоте, значения скоростей ветра следует умножать на коэффициент x

2 Коэффициент x, учитывают также при определении максимальной из средних скоростей ветра по румбам за январь.