2.6. Температурно-влажностныи режим и расчетные характеристики наружного воздуха (вентиляция, кондиционирование, атмосферная коррозия)

Эксплуатация различных машин и механизмов, использование материалов, решение ряда вопросов о возможности пребывания людей на открытом воздухе, проектирование и выбор типов жилых и общественных зданий нуждаются в данных о температурно-влажностном режиме в различные сезоны года и часы суток.

До настоящего времени основной информацией о температурно-влажностном режиме являются данные о температуре и влажности воздуха за разные интервалы времени.

Можно предположить, что по этим же данным будут оценены условия применения различных покрытий, материалов и др. В настоящем разделе рассмотрены три аспекта температурно-влажностного режима.

При оценке влияния влажности на микроклимат помещений обычно используют результаты наблюдений за влажностью в 7 и 13 ч. Однако известно, что наиболее неблагоприятные условия возникают в ранние предутренние часы, когда наблюдается самая низкая температура и самая большая влажность.

При обосновании выбора того или иного типа жилого дома, для оценки необходимости и возможности создания дополнительных летних или трансформируемых помещений (балконы, лоджии, веранды и т. д.) наиболее объективные данные можно получить на основании анализа материалов по температурно-влажностному режиму.

Основной характеристикой температурно-влажностного режима является сочетание температуры и относительной влажности по полученным в один срок наблюдениям. В настоящей работе особенности температурно-влажностного режима в отдельные месяцы и сезоны года рассматривались по таким материалам, изучался также суточный ход этих сочетаний. Для ряда технических целей получены специальные характеристики — теплосодержание (для расчетов кондиционирующих устройств), продолжительность общего возможного увлажнения поверхности механизмов и машин в зависимости от температуры и влажности воздуха (для оценки условий атмосферной коррозии), температурно-влажностный режим, определяющий условия комфорта в помещении летом (для типологии жилищ) и т.

Можно предположить, что по этим же данным будут оценены условия применения различных покрытий, материалов и др. В настоящем разделе рассмотрены три аспекта температурно-влажностного режима.

1. Особенности температурно-влажностного режима в различные часы суток и сезоны года при влажности 70% и более. С этой целью исследовалась длительность периодов с высокой влажностью при различных температурах. Известно, что в некоторых нормирующих документах исходные метеорологические данные, в частности сведения о температурно-влажностном режиме, нуждаются в корректировке, а в ряде случаев и в замене.

2. Расчетные параметры наружного воздуха для систем кондиционирования и вентиляции. Исследования выполнены совместно со Всесоюзным научно-исследовательским институтом санитарно-технических и специальных строительных работ, и полученные новые данные вошли в СНиП [4, 5, 24].

3. Метеорологические условия, определяющие длительность атмосферной коррозии. Материалы по этому вопросу получены на основании данных о сочетании значений температуры и относительной влажности, использование которых позволило оценить длительность периода возможного увлажнения. Результаты этого исследования вошли в новое издание ГОСТа «Единая система защиты от коррозии и старения. Коррозионная агрессивность атмосферы», изданного Государственным комитетом стандартов и разработанного авторами настоящей работы совместно с Институтом стандартов СССР Институтом физической химии АН СССР.

Повторяемость высокой относительной влажности

Условия работы технических изделий во многом определяются режимом влажности в течение года и суток. Однако данные об относительной влажности имеются только в виде средних месячных значений за различные часы суток и могут лишь весьма приблизительно характеризовать суточный ход влажности. Данные о повторяемости различных значений влажности в «Справочнике по климату СССР» [29] приведены только за 13 ч, т. е.

Однако при проектировании и эксплуатации технических изделий наибольший интерес представляет оценка длительности периода с высокой относительной влажностью во все часы суток. По данным наблюдений метеорологических станций можно произвести некоторые расчеты, позволяющие более точно определить общую продолжительность периода с высокой относительной влажностью. Наибольший интерес представляют данные о режиме влажности в теплое время года.

Высокой считали относительную влажность 70% и более.

Некоторое представление о годовом ходе больших значений относительной влажности в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке можно получить по данным о средних месячных значениях относительной влажности в 13 и 1 ч и их повторяемости (табл. 105). Из таблицы можно видеть диапазон изменения средней месячной относительной влажности по всей исследуемой территории в теплый период года.

Для удобства описания режима относительной влажности выделим следующие районы: севернее полярного круга — побережье Северного Ледовитого океана, центральная и южная часть Восточной Сибири и прибрежные районы Дальнего Востока.

Для арктического побережья характерна высокая относительная влажность в течение всего года. Годовая амплитуда ее месячных значений здесь мала и составляет всего 4—8%. Однако амплитуда быстро возрастает в континентальных районах Арктики (Волочанка — до 15—20%). Если в 13 ч в теплый период (температура воздуха выше 0° С) повторяемость относительной влажности 70% и более составляет вдоль всего арктического побережья 80—100%, то повторяемость относительной влажности 90—100% более изменчива, т. е. условия, наиболее тяжелые для эксплуатации техники, несколько различны вдоль побережья. В западной и восточной частях побережья (станции Остров Диксон, Мыс Челюскин, Мыс Шмидта) относительная влажность 90—100% имеет повторяемость в 13 ч 30—50% времени месяца, увеличивается от весны к лету и уменьшается к осени.

По мере удаления от побережья на юг средняя месячная относительная влажность в теплый период быстро понижается, изменяясь от 86% в Тикси до 36% на юге Читинской области. Быстро изменяется и повторяемость высокой относительной влажности в 13 ч; так, в Волочанке она составляет в этот период 30—50%, в Ербогачене 11—26%, Иркутске 10—20% и в Борзе — 6—15% времени дня. Небольшой остается повторяемость относительной влажности 70— 100 % в Центральной и Восточной Якутии — в пределах 10—20%. Повторяемость относительной влажности 90—100% в центральной и южной части Восточной Сибири составляет 2—6%- В прибрежных районах Дальнего Востока очень влажными являются июнь, июль, август— период летнего муссона. Наибольшей повторяемости (70—100% времени месяца) в эти месяцы достигает относительная влажность 70—100%. Относительная влажность 90— 100% может составлять от 10 до 40% времени месяца.

Однако эти данные характеризуют лишь дневные условия. Для исследования суточного хода высокой относительной влажности была рассчитана ее повторяемость во все климатологические сроки наблюдений и найдена продолжительность в часах.

Из табл. 106 видно, что длительность периодов с высокой относительной влажностью при положительных температурах изменяется в исследуемом районе Советского Союза от 1500 До 4000 ч. На севере Восточной Сибири вдоль побережья длительность периода с температурами выше 0° С невелика, поэтому продолжительность высокой влажности также невелика, 85—98 % всего времени теплого периода. Отсюда следует и равномерное распределение высокой влажности в течение суток. Несколько лучше выражен суточный ход высокой относительной влажности в центральной части побережья Северного Ледовитого океана.

По мере удаления в глубь континента суточный ход высокой относительной влажности становится более четким, а общая продолжительность ее понижается довольно быстро. Так, уже в Волочанке она составляет 64% длительности теплого периода (1668 ч), на ст. Оленек 47% (1437 ч).

В центральной части Восточной Сибири высокая относительная влажность составляет 47—54% времени теплого периода, причем основная часть этого времени приходится на ночные и утренние сроки. В дневное время продолжительность высокой относительной влажности по всей обширной территории центральной Сибири не превышает, как правило, 200 ч за весь период положительных температур.

В прибрежных районах Дальнего Востока, на Камчатке и Сахалине суточный ход высокий относительной влажности сильно сглажен и поэтому высокая влажность практически равновероятна во все часы суток на севере восточного побережья; несколько чётче выражен ее суточный ход на юге. В южных районах Дальнего Востока, на Камчатке, Сахалине в период летнего муссона высокая относительная влажность наблюдается практически большую часть времени теплого периода (Петропавловск-Камчатский 76%, Владивосток 66% и т. д.).

В отдельные месяцы теплого периода суточный ход повторяемости относительной влажности 70—100% весьма разнообразен (табл. 107). Так, наименьшая повторяемость высокой относительной влажности в течение суток наблюдается на всей рассматриваемой территории в мае и июне. Даже для ночного времени повторяемость ее составляет 12—18% всего времени месяца. С июля по сентябрь ночью повторяемость относительной влажности 70—100% достигает уже 20—25% времени месяца. Утром (7 ч) на побережье Северного Ледовитого океана и в прибрежных районах Дальнего Востока относительная: влажность остается такой же высокой, как и ночью, а на остальной территории повторяемость влажности 70—100% изменяется от 18 до 4%, уменьшаясь с севера на юг.

В конце апреля и в мае заканчивается перестройка зимнего барического поля, вследствие чего устанавливается устойчивый западный перенос. На территории Восточной Сибири, которая находится на большом удалении от Атлантического океана и, кроме того, отделена от него рядом горных хребтов, вследствие малого испарения в весенний период воздух в нижних слоях почти не получает влаги за счет переноса, хотя общее влагосодержание в верхних слоях атмосферы продолжает постепенно нарастать. Кроме того, сказывается и влияние холодных Охотского и Берингова морей. Поверхность этих морей в начале лета гораздо холоднее суши, что создает благоприятные условия для формирования над ними антициклонов. Это в свою очередь обусловливает вхождение на материк относительно холодного воздуха с небольшим содержанием влаги.

Рассмотрим особенности годового хода температурно-влажностного режима по данным о повторяемости высокой относительной влажности (70—100%) при различных температурах.

Так, зимой в Усть-Хайрюзово (западное побережье Камчатки) в 13 ч высокая относительная влажность наблюдается примерно в 85% случаев (рис. 36 а, табл. 108). День и ночь по условиям увлажнения отличаются незначительно, максимальная повторяемость высокой относительной влажности наблюдается при температуре —12...—15° С, и эти сочетания температуры и влажности составляют около 10% дневного времени. Так как относительная влажность в зимнее время остается постоянно высокой, максимальная ее повторяемость при температуре —12 ...— 15°С объясняется в основном наибольшей повторяемостью этих значений температуры в зимний период. Март имеет еще зимний режим распределения температур с незначительным сдвигом максимальной повторяемости высокой относительной влажности в сторону более высоких температур. Высокая относительная влажность в марте имеет одинаково большую повторяемость для широкого диапазона температур. Днем этот диапазон составляет для ст. Усть-Хайрюзово 10° С (от —5 до — 15° С), ночью до 20° С (от —5 до — 25° С). Переход через 0° С в Усть-"Хайрюзово происходит 5 мая. Для этого, месяца характерно резкое возрастание повторяемости (до 32% дневного времени) высокой относительной влажности при температурах, близких к 0е С. Весенне-летний период на Камчатке характеризуется особенно высокими значениями относительной влажности, даже средние месячные ее значения в этот период составляют 80—90%- Так же как и весной, летом наибольшей повторяемости высокая относительная влажность достигает при температуре в узком диапазоне (около 10° С) и днем, и ночью. Осенью (переход через 0° С 2 сентября) таких резких всплесков повторяемости высокой относительной влажности при определенных температурах не наблюдается. Например, высокая относительная влажность при температуре 0° С в октябре (Усть-Хайрюзово) имеет повторяемость около 8%, в ноябре —около 8% и в декабре — примерно 1%. Таким образом, температура не резко переходит через определенный предел, а возвращается к нему еще в течение длительного периода.

На восточном побережье Камчатки (рис. 36 б) высокая относительная влажность имеет большую повторяемость в течение всего года, суточный ход ее незначителен и заметнее всего проявляется в мае и апреле, когда можно наблюдать резкое увеличение повторяемости высокой относительной влажности при температурах, близких к 0е С (от —2 до 6° С), а также в сентябре при переходе температуры через 10° С. Повторяемость в эти месяцы при названных температурах достигает 36% случаев.

Зимой в дневные часы в Петропавловске-Камчатском при значительных изменениях температуры высокая относительная влажность 70—100% наблюдается в 70% времени месяца.

На Сахалине (рис. 36 в) сохраняются основные черты муссонного климата этого района, т. е. влажное лето (повторяемость высокой относительной влажности составляет днем 77%, ночью 93%) и сухая зима. Переходы через 0°С в Холмске происходят 1 апреля и 15 ноября, но резкое возрастание повторяемости высокой относительной влажности при этой температуре не наблюдается ни в весенние, ни в осенние месяцы. В условиях Сахалина очень влажным остается лето, а в остальные периоды года повторяемость высокой относительной влажности составляет 36—60% дневного времени, возрастая ночью до 50— 88%. Это значительно меньше, чем на Камчатке, но если учесть, что высокой относительной влажности соответствуют более высокие температуры воздуха, то можно говорить о том, что на Сахалине создаются более трудные условия как для эксплуатации механизмов (скорость коррозии возрастает с ростом температуры), так и для работы людей.

Те же черты муссонного климата сохраняются и на побережье Приморского края. На побережье Охотского моря (Охотск, Наяхан) наименее влажным является период октябрь — март. В центральные зимние месяцы общая повторяемость высокой относительной влажности составляет 34—39% времени дня и ночи; суточный ход ее почти отсутствует.

В марте, октябре и ноябре суточный ход высокой относительной влажности становится более значительным, изменяясь от дня к ночи от 30 до 50 % времени.

С мая по сентябрь повторяемость высокой относительной влажности возрастает до 70—93% времени месяца, оставаясь высокой и в дневное время. Так же как и на Камчатке, отмечается резкое возрастание повторяемости высокой относительной влажности при температурах воздуха, близких к 0° С весной, около 10° С летом и в сентябре как в дневное, так и в ночное время.

В Анадыре (рис. 36 г) высокая относительная влажность сохраняется постоянно, составляя 85—95% времени года. Это справедливо и для всех районов, расположенных вдоль побережья Северного Ледовитого океана и на его островах. Однако при незначительном удалении от береговой линии (Волочанка, Хатанга, Среднеколымск) распределение высокой относительной влажности в течение года резко меняется.

Распределение повторяемости высокой относительной влажности в Восточной Сибири, континентальных районах Дальнего Востока, Якутии и центральных районах Магаданской области и Чукотского края довольно резко меняется по мере перехода от прибрежной зоны в глубь территории.

Если основными особенностями прибрежных районов являются сухая зима, влажное лето (Дальний Восток) или весь год высокая относительная влажность (северное побережье), то в континентальных районах зима является более влажным сезоном года, а весна, лето и осень — сухими. Данную территорию по режиму высокой относительной влажности условно можно разделить на два района:

1) южная континентальная часть Восточной Сибири и часть Дальнего Востока, расположенная южнее 60° с. ш. (обычно станции в этом районе расположены на высоте 300—500 м);

2) территория, расположенная севернее 60° с. ш.

В южной континентальной части Восточной Сибири повторяемость высокой относительной влажности мала в течение всего года. Особенно сухими являются весенние месяцы (март, апрель, май) как днем, так и ночью. В дневное время повторяемость высокой относительной влажности не превышает 10%, а ночью она составляет 40%. Наименьшая повторяемость высокой относительной влажности — на территории Бурятской АССР и Читинской области (рис. 36 а), где ее значения в 13 ч с марта по октябрь составляют 4—10%.

Летом повторяемость высокой относительной влажности возрастает до 16—28% дневного времени, а ночью она уже составляет 77—100% и сохраняет эти значения в ночное время вплоть до марта. Распределение повторяемости высокой относительной влажности при различных температурах в дневное время довольно равномерно для всего года; в ночное время в весенние месяцы, а также летом и в сентябре, октябре можно наблюдать резкое возрастание повторяемости высокой относительной влажности при температурах, близких к 0 и 10° С.

На той части территории Восточной Сибири, которая расположена севернее 60° с. ш., повторяемость высокой относительной влажности несколько возрастает во все месяцы года. Так, если в южных районах Восточной Сибири март был наиболее сухим, то в районах севернее 60° с. ш. повторяемость высокой относительной влажности в марте возрастает уже в несколько раз: в Центральной Якутии она составляет 12—25%, а в горных районах Якутии и в Магаданской области (рис. 36 е) достигает 43% дневного времени.

Наиболее сухими в этом районе в годовом ходе являются апрель и май, когда в дневное время высокая влажность сохраняется в 10% времени, а в ночное — в 50 %.

Годовой график повторяемости относительной влажности 70-100% при различной температуре.

а- Усть-Хайрюзово

Годовой график повторяемости относительной влажности 70-100% при различной температуре.

б- Петропавловск-Камчатский

Годовой график повторяемости относительной влажности 70-100% при различной температуре.

в- Холмск, г- Анадырь .

.

О метеорологических условиях, определяющих

длительность атмосферной коррозии

Известно, что основное количество металлических конструкций эксплуатируется на открытом воздухе и довольно быстро подвергается действию атмосферной коррозии. Исследованию этого вопроса и разработке мер защиты от коррозии посвящено большое количество работ. Изучен механизм возникновения коррозии, определена скорость протекания процесса коррозии, получены экспериментальные данные о скорости коррозии и т. д. Имеются многочисленные рекомендации по консервации и хранению изделий и защите их от коррозии. Однако до настоящего времени годовые потери от коррозии очень велики и, например, в Англии составляют до 3,8% валового национального продукта.

Весьма важным поэтому является знание климатических особенностей, обусловливающих или ускоряющих атмосферную коррозию. Этот вопрос до настоящего времени мало рассматривался в климатических исследованиях и используемые различными авторами данные выбирались случайно. Ввиду того что основная масса технических изделий выполняется из металла, представлялось наиболее целесообразным рассмотреть влияние метеорологических факторов на процесс коррозии металлов.

Под атмосферной коррозией понимают процесс разрушения металлов и сплавов в атмосфере, возникающий вследствие электрохимических и химических реакций, протекающих на поверхности.

Атмосферную коррозию классифицируют по степени увлажнения коррозирующей поверхности, так как этот фактор определяет как скорость коррозии в атмосфере, так и механизм этого процесса [19]. Различают три вида атмосферной коррозии: сухую, влажную, мокрую.

Сухая атмосферная коррозия протекает в сухой атмосфере, при отсутствии каких бы то ни было пленок электролита. Сухая коррозия представляет собой очень медленное окисление металла с образованием тончайших окисных пленок. Если в атмосфере имеются агрессивные газы, процесс окисления значительно ускоряется.

Влажная атмосферная коррозия протекает при относительной влажности менее 100%, но при наличии на поверхности металлов тончайших пленок электролита. Скорость процесса в значительной мере определяется величиной относительной влажности, загрязненностью атмосферы, гигроскопичностью продуктов коррозии.

Мокрая атмосферная коррозия протекает при относительной влажности, близкой к 100%, в условиях, при которых возможна конденсация на поверхности предмета, или при осадках и брызгах воды. Скорость коррозии в значительной степени определяется климатическими условиями. Наибольшая скорость коррозии, естественно, наблюдается в промышленных районах, отличающихся сильной загрязненностью воздуха.

Как показали многочисленные исследования, нельзя установить однозначного влияния метеорологических факторов на коррозию. Например, нет прямой зависимости между коррозией и количеством выпадающих осадков. С одной стороны, осадки создают пленку электролита на поверхности металла, а с другой стороны, смывают с нее уже имеющиеся продукты коррозии.

Влажность воздуха является одним из важнейших факторов, определяющих начало процесса коррозии и ее скорость. При определенных сопутствующих явлениях коррозия возникает даже под воздействием не очень высокой относительной влажности. Опыты показали, что при относительной влажности 70% начинается коррозия, а при добавке незначительного количества SO2 в воздух скорость коррозии резко возрастает даже и при относительной влажности менее 70%.

Влажность, при которой наблюдается резкое возрастание скорости коррозии, называется критической влажностью. В результате исследований было установлено, что при относительной влажности 70% и более коррозия развивается достаточно устойчиво и это значение может считаться критическим. Опытами показано также, что резкое возрастание скорости коррозии начинается при относительной влажности 60—70%.

Весьма важным является исследование изменений относительной влажности и перепадов температуры, вызывающих конденсацию влаги на поверхности. Необходимо также определить продолжительность пребывания металлов в атмосфере с влажностью, превышающей критическую.

Влияние температуры на процессы коррозии в атмосфере весьма сложное. С изменением температуры меняется длительность контакта электролита с металлом. В суммарном выражении коррозионный эффект зависит как от изменения кинетики электродных реакций, так и от времени смачивания поверхности металла. Известно, что скорость атмосферной коррозии металлов в северных районах СССР, несмотря на более низкую температуру, значительно выше, чем в южных.

Зависимость скорости атмосферной коррозии от температуры определяется многими факторами. Если эффект от длительности пребывания металла в контакте с электролитом превышает эффект, возникающий за счет более интенсивного протекания процесса при более высокой температуре, то коррозия в районах с более низкой температурой может быть больше, чем в районах с высокой температурой. Однако высокие температуры, сочетающиеся с длительным пребыванием металла в контакте с электролитом, способствуют усилению коррозии [5].

В реальных условиях (на открытом воздухе) скорость коррозии определяется продолжительностью смачивания металла, температурой и загрязненностью атмосферы.

В условиях транспортировки или хранения коррозия развивается в результате периодической конденсации влаги на металлических изделиях, а также под адсорбционными пленками влаги. Как показали исследования последних лет [19], конденсация влаги на поверхности может происходить лишь при том условии, если температура поверхности металла будет ниже температуры точки росы воздуха.

Результаты исследований по атмосферной коррозии дают возможность выделить несколько аспектов изучения влияния метеорологических факторов на эти процессы.

Как указывалось выше, возникновение атмосферной коррозии и ее скорость определяются длительностью пребывания влажной плещш на поверхности металлов и увлажнением поверхности при высокой относительной влажности и соответствующих температурах без образования видимой влажной пленки. Влияние солнечной радиации на скорость атмосферной коррозии может быть учтено путем определения температуры поверхности металла. Однако определение этой температуры встречает значительные трудности (зависимость от экспозиции; цвета, размеров поверхности и т. д.). Следует также иметь в виду, что коррозии будет подвергаться все изделие, а действию радиации лишь часть его. Поэтому влияние солнечной радиации в явном виде в приводимых расчетах не учитывалось, а время ее действия было учтено при определении общей длительности увлажнения поверхности металла.

Анализ исследований, выполненных разными специалистами, позволяет в качестве наиболее обобщенной характеристики условий коррозии принять длительность периода увлажнения поверхности. В этот период включается время, в течение которого относительная влажность воздуха будет 70% и более, т. е. будет равна или больше критической влажности. В этот же период включаются осадки — жидкие и смешанные, которые создают жидкую пленку на поверхности, и роса, также создающая пленку влаги. Кроме того, как указывалось выше, на поверхности металлов будет возникать некоторое увлажнение, отпотевание, без наличия видимой влажной пленки.

Поверхность металла увлажняется при условии, что ее температура ниже точки росы воздуха [11]. Следовательно, используя сочетания температуры и влажности воздуха, полученные по синхронным измерениям, можно оценить время, в течение которого температура поверхности металла будет ниже температуры воздуха на 2—3° С и на ней при относительной влажности 70% и более можно ожидать увлажнения. Таким образом, принимая за критическую относительную влажность 70%, а также вводя критерий по температуре поверхности, можно получить длительность возможного увлажнения поверхности.

В качестве обобщенной характеристики условий коррозии принята длительность периода увлажнения поверхности, в течение которого температура воздуха была —1° С и выше, а относительная влажность 70% и более. Этот период назван периодом общего увлажнения, он включает в себя периоды наличия поверхностей фазовой и адсорбционной пленок. Известно, что атмосферная коррозия продолжается и при отрицательных температурах (до — 15° С) при высокой относительной влажности. Но скорость ее невелика, и учитывать ее необходимо, очевидно, только для определенных разработок.

Продолжительность общего увлажнения поверхности

Методика определения продолжительности общего увлажнения поверхности. По материалам 25-летних синхронных наблюдений за температурой и относительной влажностью воздуха подсчитывалась повторяемость числа случаев с относительной влажностью 70—100% и температурой воздуха от —1?С до максимальной, наблюденной в этом периоде. Для учета влияния солнечной радиации из полученной повторяемости вычиталась повторяемость данных сочетаний температуры и относительной влажности в 13 ч для большей части Советского Союза, исключая районы, находящиеся за полярным кругом, и южные районы. В северных районах высокая влажность характерна для всего годового периода и влияние солнечной радиации незначительно. Испарение с поверхности, конечно, происходит, но на фоне постоянно высокой влажности наличие адсорбционной пленки весьма возможно и в периоды наибольшей высоты солнца. Поэтому при разработке методики для всего Советского Союза на севере учитывалась повторяемость сочетаний температуры и относительной влажности за все сутки, в южных районах (Средняя Азия, Кавказ, юг Украины) учитывалась повторяемость температуры и относительной влажности лишь за 1 и 7 ч.

Распределение продолжительности общего увлажнения поверхности по территории. На рассматриваемой территории Восточной Сибири и Дальнего Востока (табл. 109) продолжительность общего увлажнения поверхности изменяется в очень широких пределах — от 1100 ч в год в Центральной Якутии до 3700 ч в год на Камчатке. Наименее увлажнен район Якутской АССР, где продолжительность общего увлажнения не превышает 1500 ч в год. Бурятская АССР и Читинская область имеют несколько большее число часов увлажнения (до 1750), а на Среднесибирском плоскогорье продолжительность общего увлажнения меняется от 1500 до 2000 ч/год.

Увеличивается продолжительность общего увлажнения по мере продвижения на север, доходя до 2500 ч/год. Относительно небольшие значения продолжительности общего увлажнения северного побережья на фоне постоянно высокой относительной влажности объясняются небольшим периодом положительных температур в этом районе. При отрицательных же температурах скорость коррозии, как уже отмечалось, невелика.

Наибольших значений общее увлажнение достигает в восточных районах Советского Союза — на Камчатке, Сахалине и в прибрежной зоне Дальнего Востока, где оно составляет 3000—3200 ч/год.

Особенностью распределения увлажнения на побережье Охотского моря является значительное изменение его величины, вызванное орографическими условиями. Переход от увлажненных морских побережий к районам, лежащим за хребтом Джугджур, обусловливает уменьшение величины общего увлажнения в два-три раза. Поэтому при необходимости использования карты (рис. 37) следует помнить об ее ограниченных возможностях и в местах больших градиентов пользоваться данными метеорологических станций.

Для прибрежных районов весьма большую роль в развитии коррозии играют хлориды, выносимые ветрами на сушу. Если учесть, что на восточном побережье высокая насыщенность хлоридами и очень высокий уровень продолжительности общего увлажнения, то степень коррозии металлов здесь должна быть чрезвычайно большой.

Для оценки скорости коррозии и коррозионных потерь необходимо определить длительность пребывания на поверхности фазовой и адсорбционной пленок. Длительность пребывания на поверхности фазовой пленки влаги определяется временем выпадения жидких и смешанных осадков и росы.

По данным «Справочника по климату СССР», ч. 4, устанавливается средняя продолжительность осадков за год. Например, в Хатанге она равна 1987 ч в год. Ввиду того что не имеется данных о суммарной продолжительности жидких и смешанных осадков, производился следующий расчет: из «Справочника по климату СССР», ч. 4, выписывались данные о числе дней с осадками и о числе дней с жидкими и смешанными осадками. В Хатанге число дней с осадками 0,1 мм и более равно 167 в год, а число дней с жидкими и смешанными осадками 51. При средней продолжительности осадков 1987 ч в год, на жидкие и смешанные осадки в Хатанге приходится 616 ч, т. е. сделано допущение об одинаковой длительности любого вида осадков.

По этой методике была вычислена продолжительность жидких и смешанных осадков.

Распределение продолжительности жидких и смешанных осадков на исследуемой территории довольно сложное из-за обширности этого района, его сложного рельефа, влияния морей. Наибольшая продолжительность жидких и смешанных осадков в континентальных условиях наблюдается в западной части Среднесибирского плоскогорья, в долине Енисея и прилежащих к ней районах — около 850—900 ч в год. За полярным кругом это значение несколько уменьшается и составляет вдоль всего северного побережья около 600 ч. Уменьшение продолжительности данного вида осадков на севере объясняется уменьшением периода положительных температур (табл. 110).

Велика продолжительность жидких и смешанных осадков на Камчатке и Сахалине. Так, вдоль побережья Камчатки продолжительность периода жидких и смешанных осадков составляет 820—930 ч, на южной оконечности Сахалина ее значения доходят до 1075 ч в год. Как известно, в условиях муссонного климата максимальное количество осадков падает на теплый период; кроме того, немаловажную роль для Сахалина играет и его островное положение.

На побережье Японского и Охотского морей продолжительность периода жидких и смешанных осадков составляет 700— 770 ч. Но эти значения быстро уменьшаются по мере перехода в Глубь территории, так как прилегающие к побережью хребты Сихотэ-Алинь, Джугджур, Колымский, Корякский становятся естественной преградой на пути влажных морских масс воздуха. Так, вдоль западного склона Сихотэ-Алиня продолжительность жидких и смешанных осадков составляет уже 600—650 ч.

В горной части территории Дальнего Востока относительная влажность меняется различно. В слое облакообразования она растет, в слое антициклонической инверсии падает. Летом в горах относительная влажность обычно растет с высотой, зимой возможно ее уменьшение.

Наветренные и подветренные склоны обычно резко различаются по количеству осадков. При очень большой влажности и неустойчивости воздушной массы (как это имеет место в летнем муссонном потоке) часто отмечаются осадки предвосхождения, т. е. осадки, наибольшее количество которых выпадает у подножья гор, до поднятия по склону. Так, наибольшие суммы осадков на юге Приморья отмечаются, как уже говорилось, выше, перед хребтом Сихотэ-Алиня. В горах имеют большое значение и горизонтальные осадки, т. е. непосредственное оседание капель тумана на наземные предметы при движении облака по склону. На существенную роль горизонтальных осадков в режиме увлажнения в горах указывают большие значения стока, который местами превышает количество атмосферных осадков. Во внутренних районах Восточной Сибири, Якутской АССР продолжительность осадков варьирует от 330 до 620 ч в год.

Наиболее сухими районами являются Бурятская АССР, Читинская область, район Станового хребта. Наименьшее количество осадков, наблюдаемое в этом районе, объясняется в основном циркуляционными факторами и закрытостью этого района горными цепями практически со всех сторон. Горы не только задерживают воздушные массы и изменяют направление их движения. В горных районах при стационарных синоптических положениях создается особая местная циркуляция воздуха — горнодолинные ветры. Совместное влияние воздушных течений более крупного масштаба и условий орографии приводит к возникновению фенов и других местных ветров.

Фены образуются в результате преодоления ветровым потоком горных хребтов. После конденсации влаги на наветренных склонах и нагревания воздуха при опускании ветер на подветренные склоны горных систем приносит теплый и сухой воздух. Якутия и Забайкалье, расположенные в центре материка и огражденные от Атлантического и Тихого океанов, а также с юга многочисленными хребтами, находятся в условиях недостаточного увлажнения. Большая часть водяного пара, приносимого с Тихого океана, осаждается на горных хребтах северо-восточной части Азии. Этим объясняется небольшое количество осадков в Якутии.

Исключительно малым количеством осадков характеризуются замкнутые в горах котловины. С сухостью этих котловин резко контрастирует большое увлажнение поднимающихся над ними хребтов. Летом на горных хребтах отмечается наибольшее в году число пасмурных дней, зимой, наоборот, — наименьшее. Объясняется это тем, что зимой уровень конденсации водяного пара лежит ниже, чем летом, ввиду чего образование облачных слоев происходит на меньших высотах. Таким образом, вершины гор зимой оказываются выше этих слоев. Кроме того, во внутренние части горной системы водяной пар в это время года почти не поступает, так как конденсируется на наружных склонах.

Продолжительность росы

Продолжительность наличия жидкой пленки на предметах определяется не только выпадающими в этот период осадками, но и росой. Наблюдения за выпадением росы на метеорологических станциях имеются за сравнительно небольшой промежуток времени. Количество выпадающей росы, а особенно ее продолжительность в значительной степени определяются условиями местоположения станции. Следует также иметь в виду, что на метеорологических станциях отмечают росу по конденсации ее на растительном покрове, а росографы имеются на ограниченном числе станций и отмечают выпадение росы лишь при определенной толщине пленки влаги. Продолжительность периода росы, полученная по данным наблюдений на метеорологических станциях, отличается неточностью, обусловленной отсутствием надлежащих приборов или недостаточно верными наблюдениями, коротким периодом наблюдений и т. д. Поэтому представлялось целесообразным по имеющимся данным сочетаний температуры и относительной влажности воздуха оценить и возможную длительность пребывания росы на поверхности.

Известно, что начало выпадения росы совпадает с переходом температуры воздуха через 8—9°С в основном на всей исследуемой территории, исключая приморские районы, где выпадение росы начинается при 5—6°С [5]. В соответствии с этими данными и сведениями о датах начала и конца образования росы была подсчитана продолжительность периода росообразования с учетом того, что роса будет возникать при определенных температурно-влажностных условиях. Такими условиями являются сочетания высокой относительной влажности (70— 100%) и точки росы воздуха, равной температуре начала образования росы. По данным метеорологических наблюдений можно получить сведения о росообразовании в 1, 7, 13 и 19 ч.

Наблюдения за 1 и 7 ч характеризуют период суток от 22 до 10 ч, т. е. практически весь период росообразования. Обобщенных данных о средней суточной продолжительности рос на территории СССР не существует. Предварительный анализ результатов наблюдений показывает, что эта величина довольно устойчива, т. е. если роса образуется, то, как правило, ее продолжительность составляет 8—10 ч в сутки. Короткие периоды с росами более редки.

Таким образом, рассчитывая возможную продолжительность рос по комплексной характеристике температуры и влажности за 1 и 7 ч (т. е. период с 22 до 10 ч) и используя значения высокой влажности, можно сказать, что именно в этот период суток образование росы наиболее вероятно.

Определив повторяемость сочетаний температуры и относительной влажности в период росообразования, можно получить продолжительность увлажнения в период росообразования. Но из этой продолжительности увлажнения необходимо исключить продолжительность увлажнения за счет осадков в период росообразования. Для этого по данным «Справочника по климату СССР» подсчитывается продолжительность осадков в период с начала до конца росообразования. Эта продолжительность вычитается из продолжительности увлажнения в период рос, и таким образом находится величина увлажнения только за счет выпадения росы.

Распределение продолжительности пребывания росы

Распределение продолжительности росы по территории Восточной Сибири и Дальнего Востока отличается очень большим разнообразием, большое значение в распределении многих характеристик метеорологического режима имеет чрезвычайно сложный рельеф местности.

В континентальных районах Восточной Сибири наблюдается увеличение возможной продолжительности рос с севера на юг. Так, за полярным кругом продолжительность рос составляет от 80 до 280 ч в теплый период. Небольшое количество часов с росой можно объяснить рядом причин, а именно: небольшой продолжительностью теплого периода; небольшой повторяемостью температур воздуха, при которых возможно в условиях севера образование рос; большой продолжительностью периода инсоляции (полярный день) (табл. 111).

В Центральной Якутии и центральной части Среднесибирского плоскогорья возможная продолжительность рос составляет в основном 300—400 ч в равнинных местах. В горных системах, в районах очень низкого увлажнения, на Янском, Эльгинском и Оймяковском плоскогорьях продолжительность рос резко снижается вследствие большой сухости воздуха, высоких температур лета в сочетании с малым количеством осадков и продолжительной инсоляцией.

Режим увлажнения в континентальных районах характеризуется наличием очень сухих периодов весной и в начале лета. Только в июле— августе, когда возрастает роль циклонической деятельности, увлажнение увеличивается, возрастает число рос и их продолжительность (табл. 112).

Южная континентальная часть Восточной Сибири занята обширными горными системами, что обусловливает сложный характер распределения увлажнения территории. Характер общего увлажнения в большой мере определяет и количество выпадающей росы, продолжительность которой здесь меняется от 600 до 1000 ч в год. Более влажными являются наветренные склоны Восточного Саяна, Станового нагорья. На режим увлажнения оказывает большое влияние и оз. Байкал. Окружающие Байкал горные хребты препятствуют распространению его воздействия за пределы побережья, но тем сильнее изменяются климатические условия в районе самого водоема. Летом озеро является источником охлаждения, что способствует образованию рос и туманов, особенно в северной части Байкала, где разность между температурами воздуха и воды наибольшая.

На территории Бурятской АССР и Читинской области, как и на большей части Восточной Сибири, наиболее засушливыми являются май и июнь. В этот период количество выпадающих осадков чрезвычайно мало и, следовательно, особенно возрастает роль увлажнения, возникающего за счет ночных рос. В июне наибольшее число дней с росой наблюдается вдоль течения р. Селенги и в зоне влияния Байкала. На остальной территории в этот период рос мало, 3—6 дней в месяц. Несколько больше их может быть в залесенной местности. В июле число рос возрастает, повсеместно увеличивается их продолжительность. Наиболее увлажненным является август, когда наблюдается до 20—23 дней с росой. В сентябре их число резко уменьшается и, как правило, они отмечаются в начале месяца. В Читинской области число дней с росой составляет 3—12, а в Бурятской АССР 7—10 за сентябрь.

Территория Дальнего Востока, расположенная вдоль побережья окраинных морей Тихого океана, отделена от континентальных районов Дальнего Востока рядом расположенных параллельно побережью горных хребтов, которые являются климатораздельной линией между этими районами. Эти горы препятствуют свободной циркуляции воздуха, что является одной из основных причин различия в климате прибрежных и внутренних районов Дальнего Востока. Распределение возможной продолжительности росы на побережье, так же как и в континентальных районах, чрезвычайно разнообразно, но основные закономерности, свойственные континентальным районам, проявляются и здесь. На ст. Анадырь возможная продолжительность росы может достигать 460 ч, в то время как в континентальных районах на этих же широтах росы отмечаются 100—280 ч в месяц. К югу возможная продолжительность рос возрастает довольно быстро, достигая на крайнем юге Дальнего Востока 1600 ч в год. Особенности циркуляции в этих районах (муссонный климат) способствуют созданию высокого увлажнения не только в прибрежной зоне, но и вдоль западных склонов Сихотэ-Алиня, за счет юго-западных циклонов, приносящих насыщенный влагой воздух с южной части Тихого океана. Процесс росообразования здесь, в отличие -от континентальных районов Дальнего Востока, существует практически весь теплый период, хотя минимальное число дней с росой также падает на весенние месяцы (табл. 113).

Так, в мае на континентальных станциях рос практически нет, а в Приморском крае в этот период бывает повсеместно около 10 дней с росой. Следует отметить, что продолжительность рос в мае наименьшая, максимума она достигает в сентябре, что опять-таки связано с особенностями циркуляции. В горных районах возможная продолжительность рос летом обычно большая.

Огромное значение для увлажнения поверхности имеет и процесс туманообразования. В условиях Дальнего Востока повторяемость летних туманов особенно велика на восточных (наветренных) склонах горных хребтов.

Интерес представляет и тот факт, что увлажнение в ночные и утренние часы остается высоким как на восточных, так и на западных склонах Сихотэ-Алиня в течение всего теплого периода, а на Приханкайской низменности в ночные сроки средняя месячная относительная влажность 70% и более сохраняется круглый год. На южной оконечности Приморского края (Владивосток, Преображенье) высокая относительная влажность (70% и более) сохраняется практически в течение всех суток в летний период. Эти условия способствуют увеличению продолжительности рос. На восточном склоне Сихотэ-Алиня возможная продолжительность рос может быть несколько - ниже -за счет ветра.

Продолжительность увлажнения поверхности фазовой

пленкой влаги

Длительность пребывания на поверхности фазовой пленки определяется временем выпадения жидких и смешанных осадков и росы. В долинах и котловинах на территории Восточной Сибири наблюдается наименьшая в СССР продолжительность наличия фазовой пленки влаги на поверхности (Верхоянск, Оймякон и др.), составляющая 520—540 ч. Даже в таких сухих районах как Средняя Азия, эта продолжительность не бывает меньше 600 ч. Фазовая пленка влаги на поверхности на территории Якутской АССР образуется в основном за счет выпадения жидких и смешанных осадков, так как увлажнение поверхности, возникающее в результате выпадения росы в некоторых районах Якутии, является минимальным на всей территории СССР.

Продолжительность увлажнения поверхности за счет фазовой пленки возрастает от Якутии на юго-запад и юго-восток. Район Забайкалья является так же, как и Якутия, слабоувлажненным. Осадки бывают здесь в основном во второй половине лета, а в начале лета фазовая пленка создается за счет выпадения росы. Небольшая продолжительность осадков (300— 400 ч) не всегда говорит о недостаточном увлажнении. Осадки здесь часто довольно интенсивны и в местах, покрытых лесами, использование влаги, получаемой за счет выпадения осадков, максимально. В этих местах возрастает и продолжительность и частота рос. В сухих районах нагорий основную роль для увлажнения растительности играют росы.

В западной части Среднесибирского плоскогорья увеличивается и продолжительность осадков, и продолжительность рос. Осадки распределяются более равномерно в теплый период, создавая режим более равномерного увлажнения при положительных температурах.

Продолжительность увлажнения поверхности за счет жидких и смешанных осадков, а также за счет рос резко возрастает на всем Тихоокеанском побережье. Сказывается влияние моря, муссонности климата, близость высоких горных хребтов к побережью на всем протяжении с севера На юг. Северное побережье Дальнего Востока омывается холодными Беринговым и Охотским морями. Здесь наблюдается большая повторяемость пасмурной и дождливой погоды, характерны холодные, сырые туманы, приносимые с моря сильным дневным бризом. Количество осадков за теплый период в прибрежных районах большое, особенно на восточном побережье Камчатки. Высока повторяемость и продолжительность рос, а следовательно, и продолжительность наличия фазовой пленки на поверхности. На Камчатке продолжительность наличия фазовой пленки влаги достигает 1800 ч в теплый период, а на западном побережье Охотского моря до 1400 ч. Дальнейшее увеличение продолжительности наличия фазовой пленки происходит по мере продвижения к югу Приморского края, где она возрастает до 2200 ч в теплый период (рис. 37).

Продолжительность увлажнения адсорбционной пленкой влаги

Продолжительность увлажнения адсорбционной пленкой влаги играет большую роль в коррозионных процессах. Наибольшая продолжительность увлажнения за счет адсорбционной пленки влаги наблюдается на Камчатке и Сахалине, 1500— 2000 ч за теплый период.

В центральных районах Восточной Сибири адсорбционная пленка влаги может наблюдаться на поверхности в течение 750 ч за теплый период. Наименьшая ее продолжительность наблюдается в западной части Среднесибирского плоскогорья вплоть до р. Лены и составляет 300—500 ч. Увеличивается продолжительность адсорбционной пленки в прибрежных районах Байкала, но в очень узкой зоне, и в долинах рек.

На северном побережье Восточной Сибири продолжительность наличия адсорбционной пленки на поверхности возрастает, так как значительно возрастает общее увлажнение за счет постоянно высокой относительной влажности воздуха. В прибрежных районах большое влияние на ускорение процесса коррозии оказывает загрязнение воздуха коррозионно-активными агентами (хлоридами), т. е. возрастает коррозионная агрессивность атмосферы.

Расчетные параметры наружного воздуха

для проектирования систем кондиционирования

и вентиляции

Для расчета систем кондиционирования воздуха и анализа эксплуатационных режимов их работы необходимо располагать данными о состоянии наружного воздуха, которое, как известно, определяется по J— d-диаграмме сочетанием двух параметров: например, температуры T и относительной влажности воздуха ?.

Результаты наблюдений за температурой воздуха и относительной влажностью на метеорологических станциях являются исходными данными для получения обобщенных материалов, необходимых при решении конкретных задач проектирования вентиляционной техники.

В последние годы в Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова (ГГО) были проведены исследования температурно-влажностного режима в различных районах страны. Было рассмотрено влияние длительности периода наблюдений на точность полученных данных и показано, что наибольшие расхождения имеют место для крайних, редко встречающихся сочетаний T и ?. Аналогичные выводы получены и во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидромеханизации и санитарно-технических и специальных работ (ВНИИГС) для климатических условий Прибалтики.

Таким образом, с достаточной для инженерной практики точностью могут быть использованы 25-летние ряды наблюдений за T и ?. в климатические сроки наблюдений. Исходные данные представлены в виде таблицы двумерных распределений температуры и относительной влажности воздуха за многолетний период наблюдений (табл. 114). Выборки выполнены для интервалов T = 2°С и ? = 5% отдельно в каждый из сроков измерении, а также за 4 срока вместе.

В качестве примера в табл. 114 приведена повторяемость сочетаний T и ? за год для ст. Вилюйск (период положительных температур). Обозначив средние значения параметров воздуха каждого двумерного интервала через tcp и ?ср, можно с помощью J — d-диаграммы определить для заданного состояния воздуха численное значение нового параметра, например теплосодержания J. Каждому сочетанию tcp и ?ср, как известно, отвечает определенное теплосодержание. при заданном барометрическом давлении (табл. 115). Суммирование повторяемости J в пределах принятых интервалов ?J = 0,5 ккал/кг дает годовое распределение (, с помощью которого можно определить повторяемость или вероятность теплосодержания в заданных пределах (табл. 116).

Необходимо отметить, что, так как среднее годовое значение атмосферного давления Р меняется в различных районах страны от 710 до 760 мм рт. ст., статистическая обработка исходных данных должна производиться с учетом атмосферного давления в данном районе путем использования J — d-диаграммы при соответствующем давлении или введением поправки при t > 0 в расчетное значение J0, установленному при барометрическом давлении р0=760 мм рт. ст.

В последнем случае при р<р0 величина теплосодержания J =Jo+?J. Поправка на давление с учетом известных соотношений

Предложенная методика основана на использовании двухпараметрического распределения — в данном случае сочетаний исходных параметров t и (— для построения однопараметрического распределения нового произвольного параметра — теплосодержания воздуха J.

В соответствии с установившейся практикой проектирования систем вентиляции и кондиционирования в нашей стране и за рубежом выбор расчетных параметров наружного воздуха предлагается производить по допустимой продолжительности периода (mдоп ) с параметрами выше расчетных от продолжительности периода кондиционирования воздуха в летнем режиме «охладительного периода» (mл ).

к температуре с вероятностью нарушения расчетных условий 1%; такой подход общепринят в мировой практике для инженерных расчетов.

Для практических целей важно рассмотреть вопрос о суточном ходе теплосодержания в летнее время, когда кондиционирование наиболее необходимо [5]. Прежде чем перейти к. анализу проведенных расчетов, отметим следующее: в действующих в настоящее время нормативных документах при определении величины теплосодержания расчет производится по данным наблюдений в 13 ч. Как правило, нигде не оговаривается, какое количество часов или какая часть суток характеризуется этими данными. В соответствии с этим потребность в работе кондиционера и число часов его бесперебойной работы оцениваются в нормативных документах весьма приблизительно.

Летом достаточно высокие температуры сохраняются значительную часть дня, а относительная влажность изменяется медленно, следовательно, высокие значения теплосодержания будут сохраняться в течение более длительного времени, чем это может быть установлено по данным наблюдений за 13 ч. В табл. 119 приведены значения теплосодержания с вероятностью 10% (лето) для 13 ч и отклонения от него значений теплосодержания 1, 7 и 19 ч. Как видно из приведенных данных, различия в значениях теплосодержания в 13 и 19 ч летом невелики, что свидетельствует о необходимости принимать это в расчет при определении времени работы кондиционера. В некоторых районах теплосодержание в 19 ч может быть даже несколько выше, чем днем, но это различие незначительно и может лежать в пределах точности расчета. Чаще же значение теплосодержания в 19 ч несколько меньше, чем в 13 ч, хотя необходимо отметить, что эта разность колеблется в течение года.

Наибольшие различия, естественно, наблюдаются между значениями теплосодержания в 13 и 1 ч. Значения теплосодержания воздуха ночью и утром в летние месяцы мало различаются между собой или совпадают. Однако для центральных районов Восточной Сибири характерно возрастание теплосодержания к 7 ч. Исследования показали [4, 5], что, как правило, минимальных значений теплосодержание достигает к 4—5 ч. Однако подобные данные могут быть получены лишь по ежечасным наблюдениям, имеющимся в ограниченном количестве. Так, например, при рассмотрении хода теплосодержания по двум станциям оказалось, что в Красноярске минимум теплосодержания

Рис.45. Суточный ход теплосодержания воздуха.

а-Оленек, б-Охотск,

Рис.45. Суточный ход теплосодержания воздуха.

в- Улан-Удэ

В настоящей работе использованы данные четырехсрочных наблюдений, которые охватывают большую сеть станций и имеют достаточный период. В летние месяцы выделяются два периода суток, теплосодержание для которых достаточно точно описывается данными за 13 или 19 ч (день) и за 1 или 7 ч (ночь).

Такой летний ход теплосодержания характерен для периода апрель—сентябрь на большей части территории Восточной Сибири. В северных районах исследуемой территории суточный ход теплосодержания воздуха имеет место в период май—август. В апреле и сентябре на востоке и севере Восточной Сибири значения теплосодержания в 1, 7, 13 и 19 ч отличаются незначительно. Зимний тип суточного хода теплосодержания наблюдается практически на всей территории Восточной Сибири начиная с октября.

Как уже отмечалось выше, минимальным теплосодержание воздуха бывает в предутренние часы, следовательно, в районах с резко выраженным континентальным климатом в летний период, когда приход солнечной радиации максимален, теплосодержание воздуха в 7 ч будет уже существенно отличаться от ночного. Так, в Верхоянске различие в теплосодержании воздуха с повторяемостью 10% за 1 и 7 ч составляет 2,5 ккал/кг, в Улан-Удэ 2 ккал/кг. К осени ночные и утренние сроки, как правило, характеризуются одинаковыми значениями теплосодержания, а в 13 и 19 ч значения несколько различаются.

В качестве примера рассмотрим суточный ход теплосодержания воздуха для значений в пределах 10%-вероятности по сезонам и месяцам в некоторых пунктах, расположенных в различных климатических условиях (рис. 45).

На ст. Оленек, находящейся за полярным кругом, в апреле суточный ход теплосодержания может характеризоваться двумя кривыми за сроки 1, 7 и 13, 19. Продолжительность солнечного сияния на севере Восточной Сибири в апреле наибольшая, относительная влажность воздуха имеет хорошо выраженный суточный ход, но значения относительной влажности воздуха в сроки 1, 7 и 13, 19 ч близки, близки и значения температуры в эти сроки. В целом суточная амплитуда температуры значительна за счет солнечной радиации, следовательно, и суточный ход теплосодержания будет уже существенным.

В мае с увеличением количества суммарной солнечной радиации значительным уменьшением влажности воздуха от 1 к 7 ч и ростом температуры воздуха к утру интегральные кривые теплосодержания за 1 и 7 ч будут различными. Дневные же условия характеризуются практически одной кривой теплосодержания воздуха (амплитуды колебаний относительной влажности и температуры воздуха между этими сроками малы). Такой же характер распределения, как и в мае, наблюдается в летний период, когда продолжительность солнечного сияния на севере территории намного превышает его значение на юге (табл. 120).

В сентябре продолжительность солнечного сияния практически в три раза меньше, чем летом, уменьшается продолжительность дня, и влияние солнечной радиации на теплосодержание проявляется в основном лишь в дневное время. Теплосодержание воздуха остается ночью и утром неизменным. В противоположность весеннему и летнему ходу, когда теплосодержание в течение суток можно характеризовать двумя интегральными кривыми за 1, 7 и 13, 19 ч, осенью значения теплосодержания в 13 и 19 ч различны, а в 1 и 7 ч почти не различаются.

В октябре при незначительной продолжительности солнечного сияния сглаживается суточный ход как относительной влажности, так и температуры, а следовательно, и теплосодержания воздуха. В осенний период наблюдается и такая интересная закономерность, как минимальное в суточном ходе теплосодержание воздуха в 7 ч. Отличия его от значений в 1 ч небольшое, можно было бы говорить о пределах точности расчетов, но эта же закономерность проявляется и в суточном ходе других метеоэлементов. Так, относительная влажность воздуха к утру повышается, а температура понижается по сравнению с значениями в 1 ч. Следовательно, понижается и теплосодержание воздуха.

На ст. Улан-Удэ, в резко континентальных условиях, суточный ход теплосодержания имеет следующий характер: в переходные месяцы — апрель, май, сентябрь — суточный ход теплосодержания, ограниченный повторяемостью 10%, можно характеризовать практически двумя интегральными кривыми за 1, 7 и 13, 19 ч, хотя они и отличаются несколько друг от друга. В апреле и сентябре теплосодержание в 7 ч несколько ниже ночного. Суточный ход относительной влажности и температуры воздуха невелик и обусловливает малые изменения теплосодержания в течение ночи. Но, учитывая то обстоятельство, что самое низкое теплосодержание воздуха наблюдается в 3—5 ч, вполне естественно предполагать, что теплосодержание воздуха, подвергающееся еще довольно слабому воздействию солнечной радиации, к 7 ч не достигает значения теплосодержания в 1 ч.

В летнее время на юге Восточной Сибири довольно существенно различаются значения теплосодержания в 13 и 19 ч, так как продолжительность дня, а следовательно, и воздействие на суточный ход метеоэлементов солнечной радиации сильно отличаются от северных. Так, продолжительность дня в Жиганске составляет в июле 21 ч, а в Улан-Удэ 16 ч. Это обусловливает более резкий суточный ход метеоэлементов на юге. В связи с этим при проектировании для южных районов Восточной Сибири необходимо учитывать и особенности распределения теплосодержания летом в 19 ч.

В октябре в 1, 7 и 19 ч теплосодержание воздуха имеет близкие значения и только в 13 ч оно возрастает.

На побережье Охотского моря суточный ход теплосодержания четко выражен в летние месяцы (июнь—август), в течение которых теплосодержание в ночные и утренние часы описывается одной кривой распределения, а в дневные и вечерние — другой. В апреле в Охотске значения / с вероятностью 10—12% в разные часы суток различаются на 0,5—1 ккал/кг. Значительная облачность и малое количество солнечных дней в прибрежных районах приводят к тому, что в переходные сезоны наименьшие значения теплосодержания наблюдаются здесь не ночью, а в утренние часы. Исключение составляет май, в течение которого достаточно ясных дней и суточный ход теплосодержания имеет обычный вид.

На основании исследования суточного хода теплосодержания можно сделать ряд практически важных выводов:

. 1. Четырехсрочные наблюдения за температурой и относительной влажностью, используемые для расчета условий работы кондиционирующих устройств, позволяют получить данные, характеризующие суточный ход расчетных параметров. В некоторых районах исследуемой территории суточный ход теплосодержания велик и для его учета при проектировании требуются специальные рекомендации.

2. Длительность нарушения расчетных условий работы кондиционера следует устанавливать с учетом того, что одинаково высокие значения теплосодержания летом будут наблюдаться в течение 7—8 ч р сутки. Следовательно, если для расчетов кондиционеров принимается период нарушений, равный 400 ч [24], то кондиционер не будет обеспечивать очистку воздуха лишь в течение 17—18 дней из того времени, на которое рассчитана работа машины. Необходимо длительность нарушений устанавливать с учетом суточного хода теплосодержания. Кроме того, необходимы специальные исследования для обоснования выбора длительности нарушений по предложенным новым метеорологическим данным.

В заключение отметим следующее:

1. Расчетными параметрами наружного воздуха являются данные комплексной характеристики температура — влажность воздуха, полученные из синхронных наблюдений.

2. Для пунктов, не помещенных в табл. 117, следует использовать приведенные карты, а для горных районов привлекать материалы Госкомгидромета.

3. При выборе расчетных параметров следует учитывать суточный ход теплосодержания и время нарушения работы кондиционера назначать в зависимости от его особенностей.

4. В новой редакции Строительных норм и правил, ч. % гл. 33, введенных в действие с 1976 г., использованы следующие материалы, приведенные в настоящей работе:

а) значения теплосодержания воздуха для расчетов систем кондиционирования классов А я Б, полученные по изложенной выше методике;

б) значения температуры воздуха для расчетов систем кондиционирования класса Б и частично классов А и В;

в) в новом издании СНиП данные для систем класса В оставлены без изменения, т. е. расчет производится по абсолютным максимумам, что приводит к значительному и неоправданному завышению расчетных величин.

В настоящей работе значение для систем класса В снижено до уровня, отвечающего минимальной вероятности нарушения расчетных условий 1%, общепринятой в мировой практике для инженерных расчетов.

Примечание к таблицам СНиП П-33-75 [24], указывающее на то, что данные, рассчитанные для пунктов, которые не вошли в СНиП, требуют уточнения, так как расчет ведется не по температуре самого жаркого месяца в 13 ч, как сказано там, а по данным о средней максимальной температуре самого жаркого месяца, приведенным в Справочниках по климату СССР. Кроме того, как указывалось выше, расчет следует делать по комплексной характеристике.