Размещено на http://www.allbest.ru/

Будівельна фізика



Вступ

Згідно загальноприйнятим визначенням, будівельна фізика - сукупність наукових дисциплін (розділів прикладної фізики), що розглядають фізичні явища і процеси, пов'язані з будівництвом і експлуатацією будівель і споруд, та розробляють методи відповідних інженерних розрахунків. Основними і найбільш розвиненими розділами будівельної фізики є будівельна теплотехніка, будівельна акустика, будівельна світлотехніка, що вивчають закономірності переносу тепла, звуку та світла (тобто явищ які безпосередньо сприймаються органами відчуття людини і визначають гігієнічні якості навколишнього середовища) з метою забезпечення в будівлях необхідних температурно-вологісних, акустичних і світлотехнічних умов.

Особливості внутрішнього клімату приміщень залежать від їхнього розміщення в будинку та аеродинамічних характеристик останнього, оскільки розподіл температур і вологості в приміщеннях зв'язані з умовами природного повітрообміну.

Будівельна фізика як частина архітектурної екології безпосередньо допомагає визначити якість проекту на всіх стадіях ( а отже, і якість архітектури) по декількох основних групах критеріїв:

а. комфортність міських просторів і інтер'єрів будинків та їх функціональність;

б. надійність (довговічність) споруджень;

в. виразність (композиція, кольоровий образ, масштабність, пластика і т.д.];

г. економічна ефективність (особливо при індустріальному будівництві).

Усі ці критерії в значній мірі визначаються при проектуванні професійним обліком кліматичних і акустичних параметрів середовища й елементів будинків.

Отже, будівельна фізика має самі безпосередні зв'язки з профілюючими дисциплінами - "Архітектурне проектування", "Теорія і історія архітектури", а також із системою державної експертизи проектів.

Архітектура, що представляє собою один з найважливіших аспектів життєдіяльності людини, відрізняється від всіх інших видів і форм цієї діяльності тим, що постійно і усюди впливає на живу і неживу природу.



1. Містобудівельна оцінка клімату м. Дніпропетровська при проектуванні муніципального центру

теплозахист освітлення містобудівельний клімат

Містобудівна оцінка клімату полягає в виявленні ступені його комфортності. Для цього проводять комплексну оцінку,яка дозволяє врахувати тривалість основних біокліматичних типів погоди,оцінка містобудівних факторів клімату,надаючи найбільш глибокий та багатосторонній вплив на санітарно гігієнічні умови міської середи.

У відповідності до ДБН 360-92** « Планування та розбудова міських та сільських селищ», розділу «регулювання мікроклімату» мікрокліматична оцінка території міста проводиться по трьом напрямкам:

- забезпечення сприятливих умов території розбудови (t^о зовнішнього повітря, вітер, сонячна радіація);

- забезпечення достатньої інсоляції території та приміщень будівель, що проектуються;

- забезпечення мінімальних тепловтрат будівель та створення раціонального теплового режиму.

Різноманітні кліматологічні зони пред'являють свої специфічні вимоги до об'єктів, що проектуються. Облік характерних природно - кліматичних елементів м.Дніпропетровська наведений у кліматичному паспорті міста.

Кліматичний паспорт міста складений на підставі таких нормативних документів:

1. «Планировка и застройка городских и сельских поселений» ГСН 360-92*;

2. ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010;

3. ДБН В.2.6-31:2006 "Конструкції будівель і споруд. Теплова ізоляція будівель"

4. Дополнения к ГСН 360-92**;

5. «Державні санітарні правила планування та розбудови населених пунктів» Київ 1996р.

6. ДБН В.2.5-28-2006 «Природне й штучне освітлення».

7. ДСТУ-Н Б В.2.2-27:2010. Настанова з розрахунку інсоляції об'єктів цивільного призначення ( частина 1 та 2) ;

Опис кліматичного паспорта м. Дніпропетровська

1. Фізико-кліматологічний стан.

Місто Дніпропетровськ відноситься до II температурної зони, що характеризується помірно-континентальним кліматом. (мал. 2)

Для цієї зони характерні наступні середні зимові і літні температури зовнішнього повітря:

* t°С найбільш холодного місяця від -26°С до -24 °С;

* t°С найбільш жаркого місяця від +26°С до +30 °С;

* t°С середня липня +21,6 °С;

* t°С середня за рік +8,7 °С;

2. Вологісне районування.

м. Дніпропетровськ відноситься до сухої зони. Середня відносна вологість холодного місяця року 83%, самого теплого - 43%. Зв'язок із Дніпром додає міській території велике значення, вологість повітря тут вище, ніж на сусідніх урбанізованих територіях.

3. Вітровий режим.

Пануючий напрямок вітру в холодний і жаркий періоди року є вітри північно-західного напрямку. Дані по повторюваності і середній швидкості вітру по 8 румбам представлені на троянді вітрів міста для січня і липня. Число днів зі штилем - 84, із сильним вітром - 84, із сильним вітром 15 м/с -15 днів у році.

Рельєф у напрямку до Дніпра провокує постійне переміщення повітряних мас, що для найбільшого міста є важливим ефектом, що вентилює.

4. Температурний режим.

Місто Дніпропетровськ відноситься до II температурної зони, у відповідності з якою встановлюється мінімальний опір теплопередачі при тепло-вологістному проектуванні зовнішніх огороджуючих конструкцій. (мал. 1, 2 )

5. Світлокліматичне проектування.

Найменше число годин сонячного сяйва за місяць - 28 годин (XII місяць), найбільше - 282 (VIII місяць), річні - 1888 годин. Число днів без сонця за рік - 96. Дані про пряму, розсіяну і сумарну освітленість горизонтальних і вертикальних поверхонь у залежності від широти (48,5°С.Ш.) і часу доби використовуються при проектуванні природного освітлення, інсоляції і розрахунку огороджуючих конструкцій на тепловитривалість.

6. Містобудівне районування.

Для м. Дніпропетровська характерна весняно-осіння сезонна аерація. Найменші опади в році 24 мм (лютий), найбільші - 69 мм (червень). Кількість опадів за холодне півріччя - 152 мм, за тепле півріччя - 320 мм, за рік - 472 мм.

Характеристика типів погоди

1 - погода з перегрівами; 2 - жарка погода; 3 - тепла погода; 4 -комфортна погода; 5 - прохолодна погода; 6 - холодна погода; 7 - сувора погода.

Висновок: Згідно з характеристикою типів погоди в м. Дніпропетровську: взимку - холодна погода, влітку - тепла погода.

Характерними рисами клімату м. Дніпропетровська є наступні фактори: перегріви в літній період року переохолодження в зимовий період, сезонна вітрова агресія, характерна для весняно-осіннього періоду року

Природо-кліматичні фактори, що характеризують спільність типологічних вимог до будинків і споруджень - негативна температура повітря в зимовий період і жарке літо, що визначають необхідний захист будинків і споруджень у холодний період і захист від зайвого перегріву в теплий період року.

В теплу пору року спостерігається комфортна погода, а в холодну пору року - холодна погода.

Відповідно до особливостей клімату в м. Дніпропетровську рекомендується використовувати огородження поглинаючі ультрафіолет, кондиціонування повітря, опалення і теплоізоляції зовнішніх огороджень.



Врахування вітрового режиму м. Дніпропетровська

Орієнтація будівлі по сторонам світу

Згідно з ДБН В.2.2-15-2005.«Житлові будинки. Основні положення». Тривалість інсоляції, що відповідає ДБН 360-92**, повинна бути забезпечена: в одно-, дво- і трикімнатних квартирах - не менше ніж в одній кімнаті; у чотири- і п'ятикімнатних - не менше ніж у двох кімнатах; у шести- і більше кімнатних - не менше ніж у трьох кімнатах; в одно-, двокімнатних квартирах для осіб похилого віку - не менше ніж в одній з житлових кімнат. У гуртожитках повинні інсолюватися не менше 60% житлових кімнат.

Вертикальний кут вікна б₁ = 76°, Горизонтальний кут вікна б₂ = 75°

в) Визначення фактичного часу інсоляції.

Орієнтація	Початок інсоляції	Кінець інсоляції	Тривалість	Нормативний час інсоляції
Півд.Сх.	7.00	13.20	6 год.20 хв	2,5 год.
Півн.Зах.	14.00	17.00	3 год.	2,5 год.
Півд.Сх.	7.00	14.40	7 год.40 хв	2,5 год.

Висновок: у всіх приміщеннях проектованого об'єкту час інсоляції задовольняє нормам так-як перевищує мінімальний нормативний показник у 2,5 години.



2. Теплозахист основних приміщень

У відповідності до ДБН 360-92** « Планування і розбудова міських та сільських селищ», необхідне забезпечення мінімальних тепловтрат будівель та формування раціонального теплового режиму.

Зовнішні огородження конструкції виконують з :

- штукатурки вапняно-пісчаної

- залізобетонних стін

- теплоізолюючих плит (ISOVER марки OL-E або OL-A)

- Вітро-гідрозахисна паропроникна мембрана Tyvek soft(1460 В) - 0.2

- Вентильований повітряний прошарок - 50 мм

- Облицювання гранітно - керамічною плитою - 10 мм

Теплотехнічні якості цих огороджень повинні забезпечувати належний температурний режим у приміщеннях, допустиму величину коливань температури внутрішньої поверхні при температурних змінах зовнішнього повітря.. Крім того, температура внутрішньої поверхні огороджуючих конструкцій не повинна викликати у людини уяву холоду, а також сприяти неприпустимості конденсації вологи, що може призвести до появи сирості та псування оздоблювальних матеріалів. (шарів). Огороджуючи конструкції повинні мати достатній опір повітряпроникненню, тому що проникнення зовнішнього холодного повітря через матеріал погіршує його теплозахисні санітарно-гігієнічні якості. При проектуванні проводиться теплотехнічний розрахунок, метою якого є забезпечення сприятливого клімату у приміщеннях і нормативного температурно - вологосного стану огороджуючи конструкцій.



Таблиця 1

№ п.п.	Теплотехнічні показники	Обозн	Одиниця виміру	Знач	Джерело інформації
1	Коефіцієнт теплосприйняття внутрішньої поверхні стіни	в	Вт м2·К	8,7	Таблиця 4* ДБН В.2.6-31:2006 "Конструкції будівель і споруд. Теплова ізоляція будівель"
2	Коефіцієнт теплоотдачі зовнішньої поверхні стіни	н	Вт м2· К	23	Таблиця 6* ДБН В.2.6-31:2006 "Конструкції будівель і споруд. Теплова ізоляція будівель"
3	Опір теплосприйняття внутрішньої поверхні стіни	Rв	м2· К Вт	0,044	1/в
4	Опір теплоотдачі зовнішньої поверхні стіни	Rн	м2· К Вт	0,115	1/н
5	Мінімальний опір теплопередачі стіни при t=20C	Rgmin	м2· К Вт	2,5	Таблиця 3

Таблиця 2. Розрахунок опору теплопередачі стіни по утеплювачу

№ п.п.	Теплотехнічні показники	Обозн.	Од. виміру	Значення	Пояснення
1	Опір теплопередачі 1-го шару	R1	(м2·K)/Вт	0,026	R1=д1/л1=0,02/0,76=0,026
2	Опір теплопередачі 2-го шару	R2	(м2· K)/Вт	0,13	R3=д3/л3=0,25/1,92=0,13
3	Опір теплопередачі 3-го шару	R3	(м2· K)/Вт	0,064	дбут=[ Rgmin -1/бв-УR1,2-1/бн]·л2= =(2,5-(1/8,7)-0,026-0,13-(1/23)) х0,036=0,078 м

Таблиця 3

Конструкція стіни	Характеристики матеріалів
	Назва шарів	Об'ємна вага, кг/м3	Коефіцієнт теплопровідності л, Вт/м·K
			Умови експлуатації
			А	Б
	1. Внутр. вапняно-піщана штукатурка - 20 мм 2. Залізобетонна стіна - 250 мм 3. Теплоізоляційні плити ISOVER марки OL-E або OL-A ДСТУ В.2.7-56-76 4. Вітро-гідрозахисна паропроникна мембрана Tyvek soft(1460 В) - 0.2 5. Вентильований повітряний прошарок - 50 мм 6. Облицювання гранітно - керамічною плитою - 10 мм	1800 2500 50-65 - - -	0,76 1,92 0,036 - - -	0,93 2,04 0,039 - - -

Визначення товщини зовнішньої огороджувальної конструкції

Встановлення розрахункових коефіцієнтів теплопровідності проводиться у відповідності з картою зон вологості (сухої).

Коефіцієнт теплопровідності обирається для зони Б.

1 шар - вапняно-піщана штукатурка

д₁=20 мм=0,02 м;

л₁=0,76 Вт/м·К.

3 шар - Залізобетонна стіна

д₁=250 мм=0,25 м;

л₁=1,92 Вт/м·К

3 шар -теплозахисні плити ISOVER

л₃=0,036 Вт/м·К,

г₃=50 кг/м³.

Сумарний опір теплопередачі огороджуючих конструкцій, без замкнутих повітряних шарів, складає :

R_?=R_в+R₁+R₂+R₃+R_н=1/б_в+д₁/л₁+д₂/л₂+д₃/л₃+1/б_н

Основна умова проектування по теплозахисту R_? R_q^min

Нормативний опір теплопередачі для температурної зони (м. Дніпропетровська - ІІ) огороджуючих конструкцій та утеплювача складає R_q^min =2,5 (м²· K)/Вт

Виходячи з найгірших умов теплотехнічного проектування R_? R_q^min визначається товщина утеплювача в зовнішній огороджуючій конструкції дут:

д_ут= R_g^min -1/_в-R_1,2,3,…,n-1/_н·₃

д_ут=2,5-1/8,7-0,026-0,13-1/23·0,036=0,078 м

Конструктивно приймаємо товщину теплоізоляційних плит д_ут=0.08 м

При цьому складі панелі: R_расч=1/8,7+0,02/0,76+0,25/1,92+0,8/0,036+1/23=23,13 (м²·K)/Вт

Так як 23,13 < 2,5, отже умови виконуються.

Виходячи з розрахунку, при товщині утеплювача 80 мм забезпечується необхідний температурно-вологосний режим всередині приміщення, тому товщина зовнішньої стіни приймається 410 мм.

3. Проектування природного освітлення будівлі

Система природного освітлення в офісному приміщенні - бічна через засклені світові прорізи.

У даному проектованому об'єкті використовується суцільне засклення із застосуванням модульних роздільних віконних отворів, матеріал заповнення отворів - двокамерні склопакети з безбарвного прозорого скла

Нормоване значення КПО, е_N, для будинків, розташованих в різних районах, слід визначати за формулою

е_N = е_н ^. m_N = 2,5% x 0.9 = 2.25%

де е_н - значення КПО = 2.5 % для офісних приміщень

m_N - коефіцієнт світлового клімату = 0,9 для Пн-З орієнтації (за табл. 4)

N- номер групи забезпеченості природним світлом (за табл. 4)

Висновок: у всіх приміщеннях проектованого об'єкту час інсоляції задовольняє нормам так-як перевищує мінімальний нормативний показник у 2,5 години.

Таблиця 4

Світлові прорізи	Орієнтація світлових прорізів за сторонами горизонту	Коефіцієнт світлового клімату, т
		Автономна республіка Крим, Одеська обл.	Решта території України
В зовнішніх стінах будинків	ПН	0,85	0,90
	ПНС, ПНЗ	0,85	0,90
	3, С	0,80	0,85
	ПДС, ПДЗ	0,80	0,85
	ПД	0,75	0,85
В прямокутних і трапецієподібних ліхтарях	ПН - ПД	0,80	0,80
	ПНС - ПДЗ ПДЗ - ПНЗ	0,75	0,80
	С - З	0,70	0,75
Примітка. ПН - північ; ПНС - північ-схід; ПНЗ - північ-захід; С - схід; 3 - захід; ПН-ПД - північ-південь; С-3 - схід-захід; ПД - південь; ПДС - південь-схід; ПДЗ - південь-захід.



Список використаної літератури

1. ДБН 360-92** « Планування та розбудова міських та сільських селищ», розділу «регулювання мікроклімату»;

2. ДБН В.2.6-31:2006 «Конструкції будівель і споруд. Теплова ізоляція будівель»;

3. ДБН В.2.5-28-2006 «Природне й штучне освітлення».

4. ДБН В.2.2-15-2005 «Житлові будинки. Основні положення»

5. ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010 «Будівельна кліматологія»;

6. СНиП II - 12 - 77 «Захист від шуму»

7. «Державні санітарні правила планування та розбудови населених пунктів» Київ 1996р.

Размещено на Allbest.ru

...