Строительная теплотехника ограждающих частей зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Строительная теплотехника

2. Строительная светотехника

3. Строительная акустика

Список литературы



Введение

Физика среды и ограждающих конструкций - прикладная наука, необходимая архитектору и инженеру-строителю для рационального проектирования любых строительных объектов.

Дисциплина "Физика среды и ограждающих конструкций" занимается изучением прикладных вопросов строительной теплотехники, строительной светотехники и строительной акустики. Поскольку температурно-влажностный, световой и акустический режимы являются основными факторами, формирующими комфортность искусственной окружающей среды (архитектуры), вписываемой в естественную среду (природу), актуальность этой проблемы имеет огромное значение для развития качественно нового этапа в капитальном строительстве.

Кроме того, эта наука - фундамент, на котором базируются важнейшие положения основных строительных документов - СНиПов, регламентирующих комфортность, плотность и экономичность застройки.

Цель данной контрольной работы освоить и закрепить курс дисциплины, по трём основным разделам - строительной теплотехники, строительной светотехники и строительной акустики.

В разделе "Строительная теплотехника" ознакомиться с методиками расчета и справочными материалами, определить требуемые сопротивления теплопередачи стены, исходя из санитарно-гигиенических условий и нормируемых значений сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Определить толщину утеплителя путем решения уравнения с одним неизвестным.

В разделе "Строительная светотехника" определить расчётный коэффициент естественного освещения (КЕО) при различных условиях с учётом задания.

В разделе "Строительная акустика" используя приведенные в методических указаниях методики расчета и справочные материалы, научиться определять индексы изоляции воздушного шума или индекс приведенного уровня ударного шума предложенных конструкций перегородок и междуэтажных перекрытий и сравнивает их с нормируемыми значениями, сделать вывод о соответствии конструкций предъявляемым требованиям.



1. Строительная теплотехника

Расчета многослойных конструкций

Таблица 1.1 - Исходные данные для выполнения задания контрольной работы по разделу "Строительная теплотехника"

Номер варианта	Номер расчетной схе-мы	Город	Назначение здания	Температура воздуха, , 0С	Продолжительность периода, , сут	Средняя температура отопит периода, , 0С	Условия эксплуатации
2	2	Туапсе	обществ.	-7	113	+5,6	Б

Расчетная схема № 2

1. Цементно-песчаный раствор:

=1800 кг/м³, =0,76 Вт/м·⁰С,

=0,93 Вт/м·⁰С.

_ + 2. Кирпич:

=1800 кг/м³, =0,7 Вт/м·⁰С,

=0,81 Вт/м·⁰С.

3. Пенополистирол:

=100 кг/м³,=0,041 Вт/м·⁰С,

=0,052 Вт/м·⁰С.

Основное условие расчета - равенство приведенного и нормируемого сопротивления теплопередаче:

, (1.1)

где - приведенное сопротивление теплопередаче, м²·⁰С/Вт; определяется как сумма термических сопротивлений всех слоев конструкции ограждения и сопротивлений теплообмену и , определяемых по СП 23-101;

- нормируемое сопротивление теплопередаче, м²·⁰С/Вт; определяется по таблице 4 СНиП 23-02 в зависимости от градусо-суток района строительства , ⁰С·сут.

Градусо-сутки отопительного периода , ⁰С·сут, определяются по формуле:

, (1.2)

где - температура внутреннего воздуха, ⁰С;

- средняя температура наружного воздуха, ⁰С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 ⁰С.

Значения для величин , отличающихся от табличных, следует определять по формуле (1.3) D_d = 1627(^oC*сут) отличны от данных Таблицы №4 (Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций) СНиП 23-02-2003;

, (1.3)

где - градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

, - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий, за исключением графы 6 для группы зданий в поз.1, где для интервала до 6000 °С·сут: , ; для интервала 6000-8000 °С·сут: , ; для интервала 8000 °С·сут и более: , .

R_reg = (0,0003*1627)+1,2 = 1,69

Расчетный температурный перепад , ⁰С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин , ⁰С, установленных в таблице № 5 СНиП 23-02-2003, и определяемые по формуле:

, (1.4)

где - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 6 СНиП 23-02;

- то же, что и в формуле (1.2);

- расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ⁰С, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01;

- то же, что и в формуле (1.1);

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²·⁰С), принимаемый по таблице № 7, СНиП 23-02.

= ⁰С,

= 4,5 ^оС, установленных в таблице № 5 СНиП 23-02-2003, т.е.

что удовлетворяет условию 1,844,5

Далее составляем уравнение с одним неизвестным:

, (1.5)

где: - то же, что и в формуле (1.1);

- термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²·С/Вт;

- толщина слоя утеплителя, м;

- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя утеплителя, Вт/(м·⁰С);

- то же, что и в формуле (1.1).

В результате решения уравнения получаем толщину утеплителя, а, следовательно, и всю толщину наружного ограждения.

При выполнении расчетов допускается использовать следующие расчетные данные:

- температура внутреннего воздуха в жилых и общественных зданиях (+20 ⁰С), в промышленном здании (+16 ⁰С);

- нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружных стен: для жилых зданий (+4 ⁰С); для общественных зданий (+4,5 ⁰С); для промышленных зданий (не более +7 ⁰С);

= 1;

, - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций (8.7 Вт/м²·⁰С);

, - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода года (23 Вт/м²·⁰С);

Определяем компоненты уравнения:

R_reg =1,69 м² *;

R_si = 1/б_i =1/8,7 =0,11 Вт/м²·⁰С

R_se = 1/б_е =1/23 =0,043 Вт/м²·⁰С

R₁ = д/л = 0,012/0,81 =0,15 Вт/м²·⁰С

R₂ = д/0,052 Вт/м²·⁰С

R₃ = 0,25/0,81 =0,31 Вт/м²·⁰С

R₄ = 0,115/0,93 =0,02 Вт/м²·⁰С

Подставляем в формулу (1.5):

1,69=0,11+0,15+ д/0,052+0,31+0,02+0,043

д = 0,052*(1,69-0,11-0,15-0,31-0,02-0,043)=0,06 м

Принимаем толщину утеплителя 60мм, рекомендуемый материал ПСБ-С25-60 мм. Общая толщина стены составляет 120+60+250+15 = 445мм.

Расчетный температурный перепад = 1,84, ⁰С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не превышает нормируемой величины , ⁰С, т.е , (в таблице 5 СНиП 23-02, =4,5 ⁰С - для наружных стен жилых, общественных, административных и бытовых зданий). Рассчитанная толщина утеплителя удовлетворяет условиям эксплуатации здания.

2. Строительная светотехника

Определения коэффициента естественной освещенности (КЕО) при боковом освещении

Исходные данные для выполнения задания контрольной работы по разделу "Строительная светотехника"

Задание представляет собой одноэтажное, однопролетный цех с односторонним боковым освещением, с отсутствием фонарей, разных размеров окон.

Шаг крайних колонн 6000 мм, размер простенков между окнами 1500 мм. Высоту окон принять по заданию, ширину оконных проемов принять 4500 мм.

Расчёт (КЕО)

Нормированное значение КЕО для зданий, располагаемых в различных районах, следует определять по формуле:



, (2.1)

где - номер группы обеспеченности естественным светом;

- нормированное значение КЕО, %;

- коэффициент светового климата.

Полученные по формуле (2.1) значения следует округлять до десятых долей.

В производственных помещениях глубиной до 6,0 м при одностороннем боковом естественном освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, расположенной на пересечении вертикальной плоскости характерного разреза помещения и условной рабочей поверхности на расстоянии 1,0 м от стены, наиболее удаленной от световых проемов.

В крупногабаритных производственных помещениях глубиной более 6,0 м при боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке на условной рабочей поверхности, удаленной от световых проемов:

на 1,5 высоты от пола до верха светопроемов для зрительных работ I-IV разрядов;

на 2,0 высоты от пола до верха светопроемов для зрительных работ V-VII разрядов;

на 3,0 высоты от пола до верха светопроемов для зрительных работ VIII разряда.

1. Определяем место положения расчетной точки (РТ) на исходном чертеже, для крупногабаритных производственных помещений глубиной более 6,0 м при боковом освещении:

А = 2400*1,5 = 3600 мм

2. Расчетное значение КЕО () при проектировании естественного освещения выражается в процентах и определяется:

- при боковом освещении по формуле



; (2.2)

где - количество участков небосвода, видимых через световой проем из расчетной точки;

- геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий прямой свет неба от -го участка неба;

- коэффициент, учитывающий неравномерную яркость -го участка облачного неба;

- количество участков фасадов зданий противостоящей застройки, видимых через световой проем из расчетной точки;

- геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении, учитывающий свет, отраженный от -го участка фасадов зданий противостоящей застройки;

- средняя относительная яркость -го участка фасадов зданий противостоящей застройки;

- коэффициент, учитывающий изменения внутренней отраженной составляющей КЕО в помещении при наличии противостоящих зданий;

Так как по заданию здание одно и рядом стоящие здания отсутствуют, т.е. отражения от них не будет, следовательно формула упрощается:

; (2.3)

- общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле

, (2.4)



=0,9*0,75*1 = 0,675

где - коэффициент светопропускания материала =0,9;

- коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема. Размеры светопроема принимаются равными размерам коробки переплета по наружному обмеру =0,75;

- коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (при боковом освещении =1);

- коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах;

- коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимается равным 0.9;

- коэффициент запаса коэффициент для учета снижения освещенности и КЕО в процессе эксплуатации систем освещения, т.е. расчетный коэффициент, учитывающий снижение КЕО вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, а также снижения отраженных свойств поверхностей помещения (=1,3);

3. Геометрический коэффициент естественной освещенности, учитывающий прямой свет неба, в какой-либо точке помещения при боковом освещении определяется по формуле:

, (2.5)

где - количество лучей по графику I, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе помещения;

- количество лучей по графику II, проходящих от неба через световые проемы в расчетную точку на плане помещения.

Подсчет количества лучей по графикам I и II производится в следующем порядке:

а) чертеж поперечного разреза здания (Рис. 2), выполненный на светопрозрачном материале, накладывается на график I, центр графика совмещается с расчетной точкой, а нижняя линия графика со следом рабочей поверхности;

б) подсчитывается количество лучей (), проходящих через световой проем по высоте оконного проема;

в) отмечается номер полуокружности на графике I, которая проходит через середину высоты светового проема;

г) чертеж плана (Рис. 1) накладывается на график II таким образом, чтобы его вертикальная ось проходила по линии характерного разреза помещения, а горизонталь, номер которой соответствует номеру полуокружности по графику I, проходила через оконные проемы;

д) подсчитывается количество лучей () по графику II, проходящих от неба через световые проемы;

е) определяется геометрический коэффициент естественной освещенности при верхнем освещении по формуле (2.5).

4 Определяем расчётное значение (КЕО)

,

где: - определяется по углу б=6 (0,52), полученному на основании места положения расчетной точки и соответственно СП 23-102-2003 Таблица Б1;

r₀ - коэффициент, учитывающий повышение КЕО за счет света, отраженного от внутренних поверхностей помещения; значение берется из таб.6 СНиП 2-А.8-62 часть3, в зависимости от средневзвешенного коэффициента: с = 0,4 (принимаем 7,49)

На основании СНиП 23-102-2003 (таб.1) характеристика зрительной работы приближена к малой точности (малая точность КЕО=1,0%), следовательно зрительную работу можно отнести к V разряду: контраст объекта с фоном малый, характеристика фона тёмный.

3. Строительная акустика

Расчета звукоизоляции внутренних ограждающих конструкций

Исходные данные для выполнения задания контрольной работы по разделу "Строительная акустика"

Вариант 2

Построить частотную характеристику изоляции воздушного шума перегородкой между кабинетами административного здания из железобетона толщиной 120 мм (рис. 4) и рассчитать индекс изоляции воздушного шума.

Индекс изоляции воздушного шума однослойными ограждающими конструкциями определяют на основании рассчитанной частотной характеристики изоляции воздушного шума.

Частотную характеристику изоляции воздушного шума однослойной плоской ограждающей конструкцией с поверхностной плотностью от 100 до 800 кг/м² из бетона, железобетона, кирпича и тому подобных материалов определяют, изображая ее в виде ломаной линии (рис. 3).

Построение расчетной частотной характеристик изоляции воздушного шума производится в следующем порядке:

- абсциссу точки - определяют по таблице 3.1 в зависимости от толщины и плотности материала конструкции. Значение округляют до среднегеометрической частоты, в пределах которой находится . Границы третьоктавных полос приведены в таблице 3.2.

- ординату точки - определяют в зависимости от эквивалентной поверхностной плотности по формуле:

, дБ (3.1)

дБ

Таблица 3.1 - Определение значения абсциссы точки в зависимости от толщины^* и плотности материала конструкции

Плотность , кг/м3	, Гц
1800	29 000/**
* - толщина ограждения, мм. **Для промежуточных значений частота определяется интерполяцией.

Таблица 3.2 - Среднегеометрические частоты и границы 1/3-октавных полос

Среднегеометрическая частота 1/3-октавной полосы	Границы 1/3-октавной полосы	Среднегеометрическая частота 1/3-октавной полосы	Границы 1/3-октавной полосы
250	223 - 280	1600	1415 - 1782

Эквивалентная поверхностная плотность определяется по формуле:

, кг/м², (3.2)

где - поверхностная плотность, кг/м²; (=216 кг/м²)

- коэффициент, учитывающий относительное увеличение изгибной жесткости ограждения из бетонов на легких заполнителях, поризованных бетонов и т.п. по отношению к конструкциям из тяжелого бетона с той же поверхностной плотностью.

Для сплошных ограждающих конструкций плотностью = 1800 кг/м³ и более =1.

Значение следует округлять до 0,5 дБ.

Построение частотной характеристики производится в следующей последовательности: из точки влево проводится горизонтальный отрезок , а вправо от точки проводится отрезок с наклоном 6 дБ на октаву до точки с ординатой = 65 дБ, из точки вправо проводится горизонтальный отрезок . Если точка лежит за пределами нормируемого диапазона частот ( > 3150 Гц), отрезок отсутствует.

Индекс изоляции воздушного шума , дБ, ограждающей конструкцией с известной (рассчитанной или измеренной) частотной характеристикой изоляции воздушного шума определяется путем сопоставления этой частотной характеристики с оценочной кривой, приведенной в таблице 3.4

Составляем расчётно - частотную характеристику таблица 3.3

Таблица 3.3

Nп.п	Параметры	Среднегеометрическая частота 1/3-октавной полосы, Гц
		100	125	160	200	250	315	400	500	630	800	1000	1250	1600	2000	2500	3150
1	Расчетная частотная характеристика, дБ	35	35	35	35	35	37	39	41	43	45	47	49	51	53	55	57
2	Оценочная кривая, дБ (таблица 3.4)	33	36	39	42	45	48	51	52	53	54	55	56	56	56	56	56
3	Неблагоприятные отклонения, дБ	-	1	4	7	10	11	12	11	10	9	8	7	5	3	1	-
4	Оценочная кривая, смещенная вниз на 6 дБ	27	30	33	36	39	42	45	46	47	48	49	50	50	50	50	50
5	Неблагоприятные отклонения от смещенной оценочной кривой, дБ	-	-	-	1	4	5	6	5	4	3	2	1	-	-	-	-
6	Индекс изоляции воздушного шума , дБ								46

Расчет проводится по форме таблицы 3.3. Вносим в таблицу значения оценочной кривой и находим неблагоприятные отклонения расчетной частотной характеристики от оценочной кривой (п.3). Сумма неблагоприятных отклонений составила 99 дБ, что значительно больше 32 дБ. Смещаем оценочную кривую вниз на 6 дБ и находим сумму неблагоприятных отклонений уже от смещенной оценочной кривой. На этот раз она составляет 31 дБ, что менее 32 дБ. За величину индекса изоляции воздушного шума принимаем значение смещенной оценочной кривой в 1/3-октавной полосе 500 Гц, т.е. R_w=46 дБ.

Согласно таб.1 СП 23-103-2003 данная перегородка между кабинетами административного здания толщиной 120 мм из железобетона не удовлетворяет нормируемому индексу изоляции воздушного шума в административных зданиях и офисах категорииА, Б и В.

Значения индексов изоляции воздушного шума внутренними ограждающими конструкциями

Таблица (СП 23-103-2003)

N п.п.	Наименование и расположение ограждающей конструкции	, дБ	, дБ
	Административные здания, офисы
23	Стены и перегородки между кабинетами и отделяющие кабинеты от рабочих комнат:
	категории А	51	-
	категорий Б и В	49	-



Список литературы

1 Соловьев А.К. Физика среды. Учебник: - М.: Издательство АСВ, 2008. - 344 с.

2 Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий / Под ред. Ю.А. Табунщикова, В.Г. Гагарина. - 5-е изд., пересмотр. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2006. - 256 с.

3 Звукоизоляция и звукопоглощение: Учеб. пособие для студентов вузов / Г.Л. Осипов, В.Н. Бобылев, Л.А. Борисов и др.; Под ред. Г.Л. Осипова, В.Н. Бобылева. - М.: ООО "Издательство АСТ": ООО "Издательство Астрель", 2004. - 450 с.

4 СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий / Госстрой России. - М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 25 с.

5 СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий / Управление техниче-ского нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя Рос-сии. - М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 254 с.

6 СП 23-102-2003 Естественное освещение зданий / Минрегион России. - М.: ОАО "ЦПП", 2003 - 67 с.

7 СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003 Защита от шума / Минрегион России. - М.: ОАО "ЦПП", 2010. - 41 с.

8 СП 23-102-2003 Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий / Госстрой России. - М.: ФГУП ЦПП, 2004. - 34 с.

9 СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий Госстрой РФ. - М.: ФГУП ЦПП, 2003. - 26 с.

10 СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий / Госстрой РФ. - М.: ГУП ЦПП, 2001. - 96 с.

Размещено на Allbest.ru

...