Действующий
1. Типы климатов земного шара для технических целей, их обозначения и критерии разграничения для климатического районирования приведены в
┌───────────────┬─────────────────────┬────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Тип климата │ Обозначение │ Критерии разграничения │
│ ├─────────┬───────────┼─────────────┬───────────────┬───────────────┬──────────────┤
│ │ Русское │Английское │ Среднее │ Среднее │ Сочетание │Географическая│
│ │ │ │ значение из │ значение из │ значений │ координата, │
│ │ │ │ ежегодных │ ежегодных │"среднегодовая │градусы широты│
│ │ │ │ абсолютных │ абсолютных │ относительная │ │
│ │ │ │ минимумов │ максимумов │ влажность - │ │
│ │ │ │ температуры │ температуры │ среднегодовая │ │
│ │ │ │ воздуха, °C │ воздуха, °C │ температура", │ │
│ │ │ │ │ │ номер │ │
│ │ │ │ │ │классификацион-│ │
│ │ │ │ │ │ ной группы по │ │
│ │ │ │ │ │ черт. 1 │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Антарктический │АХл │АС │ Ниже -60 │ - │ - │ - │
│холодный │ │ │ │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Экстремальный │ЭХл │ЕС │ Ниже -50 до │ - │ - │ - │
│холодный │ │ │ -60 включ. │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Холодный │Хл │С │ Ниже -45 до │ - │ - │ - │
│ │ │ │ -50 включ. │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Холодный │ХлУ │СТ │ Ниже -25 до │ - │ - │ - │
│умеренный │ │ │ -45 включ. │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Теплый │ТпУ │WT │ -25 и выше │ - │ 3 │ - │
│умеренный │ │ │ │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Теплый сухой │ТпСУ │WDrT │ Ниже -10 до │ 40 и ниже │ 4 и 5 │ - │
│умеренный │ │ │ -25 включ. │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Теплый │ТпПр │WTs │ -10 и выше │45 и ниже до 40│ 3а и 4 │ - │
│переходный │ │ │ │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Мягкий теплый │МгТпС │WWDr │ - 10 и выше │45 и ниже до 40│ 5 │ - │
│сухой │ │ │ │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Экстремальный │ЭТпС │EWDr │ - │ Выше 45 │ 5 │ - │
│теплый сухой │ │ │ │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Теплый влажный │ТпВ │WDa │ - │ - │ 2 │ - │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Теплый влажный │ТпВР │WDaE │ - │ - │ 1 │ - │
│равномерный │ │ │ │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Холодный │ХлМ │CM │ Ниже -30 │ - │ - │ - │
│морской │ │ │ │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Умеренный │УМ │TM │ -30 и выше │ - │ - │ 30 и более │
│морской │ │ │ │ │ │ │
├───────────────┼─────────┼───────────┼─────────────┼───────────────┼───────────────┼──────────────┤
│Тропический │ТМ │TrM │ - │ - │ - │ Менее 30 │
│морской │ │ │ │ │ │ │
└───────────────┴─────────┴───────────┴─────────────┴───────────────┴───────────────┴──────────────┘
┌───────────────┬─────────────────────┬────────────────────────────────────────────────────────────┐
Критерии установлены по показателям температуры и влажности воздуха (далее - температура и влажность), включая их сочетания, как наиболее представительным для всех технических изделий.
Разграничительные линии на черт. 1 устанавливают диапазоны значений сочетания "среднегодовая относительная влажность - среднегодовая температура", которое является критерием для разграничения типов климатов и для климатического районирования по воздействию температуры и влажности на технические изделия. Установлены пять диапазонов указанных сочетаний, представляющих собой классификационные группы, обозначенные номерами от 1 до 5, при этом жесткость воздействия уменьшается с увеличением номера. Линии, отделяющие один диапазон от другого, установлены на основе одинаковости воздействия в течение длительного периода (по крайней мере в течение года) сочетания "относительная влажность - температура" на большинство технических изделий и материалов. Степень уменьшения жесткости воздействия сочетания "среднегодовая относительная влажность - среднегодовая температура", соответствующего одной линии, по отношению к воздействию указанного сочетания, соответствующего соседней линии, составляет 1,6 для одинаковой степени влагозащиты изделий (с 65%-ми доверительными пределами).
Диапазон значений, в котором находится фактическое значение сочетания "среднегодовая относительная влажность - среднегодовая температура" для данного географического пункта, является ограничительным для отнесения данного географического пункта к соответствующему типу климата (в части длительного воздействия атмосферной влажности).
*:
2. Для использования технических изделий в нескольких географических районах с различными типами климатов последние группируют по типам макроклиматов следующим образом
- холодный (ХЛ, С), объединяющий типы климатов: экстремальный холодный (ЭХл, ЕС) и холодный (Хл, С);
- умеренный (У, Т), объединяющий типы климатов: холодный умеренный (ХлУ, СТ), теплый умеренный (ТпУ, WT), теплый сухой умеренный (ТпСУ, WDr T);
- тропический влажный (ТВ, TrDa), объединяющий типы климатов: теплый влажный (ТпВ, WDa) и теплый влажный равномерный (ТпВР, WDaE);
- тропический сухой (ТС, TrDr), объединяющий типы климатов: мягкий теплый сухой (МгТпС, WWDr), экстремальный теплый сухой (ЭТпС, EWDr) и теплый переходный (ТпПр, WTs);
- умеренно-холодный морской (М, М), объединяющий типы климатов: умеренный морской (УМ, ТМ) и холодный морской (ХлМ, СМ);
В составе типа умеренного макроклимата выделяют подтип макроклимата теплый умеренный (ТУ, WT), объединяющий типы климатов: теплый умеренный (ТпУ, WT) и теплый сухой умеренный (ТпСУ, WDrT).
п. 2 настоящего приложения устанавливают следующие группы макроклиматов:
3. Для более универсального применения изделий по сравнению с указанным в
- тропический (Т, Тг), объединяющий макроклиматы: тропический влажный (ТВ, TrDa) и тропический сухой (ТС, TrDr);
- общемировой (О, WW), объединяющий все типы макроклиматов, кроме антарктического холодного (АХЛ, АС) и морских (М и ТМ, М и ТгМ);
- общеклиматический морской (ОМ, UM), объединяющий макроклиматы: умеренно-холодный морской (М, М) и тропический морской (ТМ, ТгМ);
Поэтому в первую очередь следует учитывать не верхние, а эффективные значения влажности и температуры. Такие значения влажности учитывают при оценке параметров изделий, связанных со сравнительно длительными процессами (изменением сопротивления, емкости, электрической прочности полимерной изоляции; процессами набухания, старения, коррозии, электролиза, гидролиза). Однако, поскольку некоторые быстроразвивающиеся процессы (например для диэлектриков - изменение напряжения перекрытия или токов утечки по поверхности) зависят от верхнего значения влажности, в требованиях приводят также верхние значения.
[1] - [3], позволяют сделать вывод о том, что это влияние может быть определено по формуле (4) (п. 6.2).
3. Исследования влияния значений влажности и температуры, а также концентрации агрессивной среды на сроки службы и сохраняемости изделий или материалов (далее - сроки L), определяемого влиянием этих значений на скорости указанных химических и физических процессов
Это соотношение может служить математической моделью долговечности и сохраняемости изделий или материалов [4].
п. 3 настоящего приложения модели необходимо учитывать следующие ограничения: при изменении температуры, влажности или концентрации агрессивной среды может происходить изменение доминирующего процесса, определяющего возникновение отказа, в связи с чем изменяется энергия активации или порядок процесса. В этом случае математическая функция, определяемая по формуле (4) (п. 6.2), теряет непрерывность, и модель может быть применена отдельно в каждом из диапазонов значений климатических факторов, разграниченных областями потери непрерывности, так что приходится дополнительно экспериментально определять эти "критические области". Однако реально считаться с этой возможностью приходится при ускоренных испытаниях и значительных пределах экстраполяции. Маловероятно, чтобы эти изменения оказывали влияние в диапазонах изменения температуры и влажности, встречающихся в эксплуатации. Исключение могут составлять коррозионные процессы, когда значения коэффициентов математической модели могут изменяться при переходе через значение критической влажности (75-80%, для некоторых случаев - 60-40%). Снижению этой вероятности способствует и то, что в процессе конструирования изделий стараются подобрать такие материалы, которые по априорным данным не обладают резкими изменениями свойств в предполагаемых условиях эксплуатации. По этим причинам в диапазонах эксплуатационных значений внешних факторов чрезвычайно редко приходится считаться с возможностью изменения этих коэффициентов.
4. При использовании указанной в
5. Значения показателей температуры и влажности (а также концентрации агрессивной среды), полученные при периодических наблюдениях за изменением этих значений в естественных условиях, могут быть обобщены с помощью эффективных значений температуры
Эти соотношения получены из предположения, что сумма долей износа изделия или материала (1/L по формуле (4) при переменных значениях воздействующих факторов (температуры, влажности, концентрации агрессивной среды) равна износу изделия или материала при эффективном значении фактора.
- значения : для разрушения в агрессивных средах - 40-63 кДж/моль (10-15 ккал/моль), для воздействия влажности на электрическую изоляцию и полиэтиленовую упаковку - 63 кДж/моль (15 ккал/моль), для термоокислительного старения электрической изоляции - 75 - 125 кДж/моль (18-30 ккал/моль); для коррозии стали и некоторых других металлических материалов и покрытий - 30 - 67 кДж/моль (7-16 ккал/моль) (по результатам испытаний в естественных условиях [16]);
- значения n: для разрушения в агрессивных средах - 2-4, для влагопроницаемости через полиэтиленовую пленку и малополярные электроизоляционные компаунды - ~4, 5, для изоляций с пропитываемыми обмотками и сильноточных электротехнических изделий - 7-8; для коррозии цинка и кадмия в диапазоне 90 - 95% влажности - 8 - 9 [16], [19], [20], при меньшей влажности и для некоторых металлов коэффициенты ниже вплоть до значений 1,5-2.
[10]-[14]. На основании расчетов и сравнений был сделан вывод о том, что каждый тип климата в принципе обладает особенностями распределения значений температурно-влажностного комплекса, которые позволяют получить простые эмпирические соотношения, связывающие эффективные значения со среднегодовыми. Эти соотношения дают с доверительной вероятностью до 0,95 удовлетворительные результаты в пределах естественных среднегодовых значений. Такие обобщенные соотношения для отдельных значений и n (большинство случаев) приведены в табл. 9б (п. 6.4.2). Иными словами, существует четкая корреляция между среднегодовыми значениями температуры и влажности и влиянием на свойства технических изделий длительно воздействующих переменных природных значений влажности и температуры, наблюдаемых в конкретном районе.
7. Были проведены расчеты эффективных значений температуры и влажности для ряда представительных пунктов в различных макроклиматических районах земного шара и сравнения этих значений со средними годовыми значениями температуры и влажности с использованием данных о суммарной продолжительности сочетаний температуры и относительной влажности воздуха согласно
Различия между отдельными материалами и изделиями выражаются в различиях значений постоянных поправок, которые надо прибавлять к среднегодовым значениям температуры и влажности, чтобы получить конкретные эффективные значения указанных факторов. Таким образом, значения сочетания "среднегодовая относительная влажность - среднегодовая температура" являются наиболее объективным представительным метеорологическим показателем, на котором должно базироваться климатическое районирование для учета воздействия влажности на технические изделия, сооружения и материалы (и который, в свою очередь, отражает особенности данного района).
Приведенные соображения не противоречат необходимости для конкретных параметров изделий или материалов пользоваться другими конкретными значениями. Например, для параметров коррозии металлов имеет большое значение годовая продолжительность пребывания конденсационной или фазовой пленки влаги на металле. Учитывая при этом, что фактическая продолжительность пребывания пленок (особенно фазовой) может существенно отличаться от измеренной стандартными методами, так как зависит от материала (металл, пленка окисла, краска), от шероховатости поверхности, иногда от конфигурации детали, можно принять, что во многих случаях указанная продолжительность также связана со среднегодовыми значениями относительной влажности.
Действие влажности на некоторые материалы (например иногда на лакокрасочные покрытия) учитывают только в весенне-летне-осенний период (например только при температурах выше 0°C).
Для того чтобы оценить возможность унификации способов расчета, эффективные значения температуры и влажности определяли для некоторых пунктов районов с холодным и умеренным климатами с учетом и без учета зимнего периода года. Полученные эффективные значения оказались практически одинаковыми, так как при низкой температуре резко снижается действие влажности. Поэтому и в таких случаях проще брать за базу для расчета среднегодовые значения.