Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1677.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
1.55 Mб
Скачать

С

 

 

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

« ибирск й государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»

б

 

 

иСТРОИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА

 

Лабораторный практикум

А

 

 

3-е изд., деривативное

 

Составители: Г.А. Пахотин,

Д

 

 

С.Ф. Донченко,

 

 

.В. Андреев

Омск ▪ 2018

И

 

 

УДК 69.03

С86

Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» данная продукция маркировке не подлежит.

Рецензент

директор В.С. Нагорный (Омскстройсертификация)

Работа утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве

СибАДИсоответствии с действующими рабочими программами, стандартами и нормами проектирования.

методических указаний.

86 тро тельная ф з ка [ Электронный ресурс] : лабораторный практикум / сост. : Г.А. Пахот н, С.Ф. Донченко, И.В. Андреев. – Электр. дан. – Омск :

ибАДИ, 2018. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/cgiirbis 64 ft.exe. -

Режим доступа: для автор зованных пользователей.

одерж т метод ки выполнения лабораторной работы. Рассматривает теорет ческ е вопросы в о ъеме, необходимом для понимания и успешного

выполнен я работ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Имеет

нтеракт

вное оглавление в виде закладок.

 

 

 

Предназначен

 

для

спользования

студентами

всех форм

обучения при

выполнен

лабораторных ра от

по

дисциплинам:

«Основы

строительного

проектирования» направления «Строительство» профиль «Теплогазоснабжение и

вентиляция», «Строительная теплофизика» направления «Строительство» профиль

«Теплогазоснабжение

и

вентиляция»,

«Строительная

физика»

направления

«Архитектура» профиль «Архитектурное проектирование», «Архитектурная

физика» направления «Архитектура» профиль «

рхитектурное проектирование»,

«Техническая теплотехника» специальность «Строительство уникальных зданий и

сооружений» специализация «Строительство высотных и большепролетных зданий

 

сооружений», «Строительная физика» специальность «Строительство уникальных

зданий и сооружений» специализация «Строительство автомагистралей, аэродромов

и

специальных

сооружений»,

«Строительная

физика»

специальность

«Строительство уникальных зданий и сооружений» специализация «Строительство

высотных

большепролетных зданий

и сооружений», «Физические основы

проектирования зданий

сооружений» направления «Строительство» магистерская

программа «Теория

 

 

проектирование

зданий

и

сооружений».

Составлен в

Текстовое (символьное) издание (973 КБ)

Системные требования: Intel, 3,4 GHz ; 150 MБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM; 1ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов:

Adobe Acrobat Reader ; Foxit Reader

Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова

Издание третье, деривативное. Дата подписания к использованию 17.12.2018 Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ, 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ, 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

 

 

Лабораторная работа № 1

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ КАЧЕСТВ

 

 

 

НАРУЖНЫХ СТЕН ЗДАНИЯ

 

 

Цель работы: 1. Определить сопротивление теплопередаче наружной

 

 

стены на основе проведенных измерений и сопоставить

 

 

с требуемым сопротивлением теплопередаче. 2. Уста-

 

 

нов ть достаточность теплозащитных свойств стены. 3.

 

 

Определ ть распределение температур в толще стены,

 

 

сравн ть

х с данными, полученными расчетным путем

С

 

 

 

 

 

 

 

выяв ть причины отклонения.

 

 

 

 

пр надлежности:

 

 

 

1. Заложенные в стене датчики в виде хромель-копелевых термо-

Приборыпар.

 

 

 

2. Измер тель температуры портативный (далее в тексте прибор

ИТП).

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

Теоретическая часть

 

 

При наличии разности температур воздуха с одной и с другой

сторон ограждения (tв - tн) температурная линия непрерывно понижа-

ется от более высокой температуры к температуре более низкой.

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

tв

На рис. 1 температурная

t,0С

 

 

 

 

линия показывает, что падение

 

 

 

 

температуры

происходит

не

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

только в толще самой стены, но

 

 

 

 

 

и у ее поверхностей, т.е. темпе-

 

 

 

 

 

Д

 

н

 

 

 

Q

ратура внутренней поверхности

 

 

 

стены в меньше tв, а темпера-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тура наружной поверхности н

tн

 

 

 

 

больше tн.

 

 

Rн

 

Rк

 

Rв

ПадениеИтемпературы при

 

 

Rо

 

 

прохождении через ограждение

 

 

 

 

теплового потока объясняется

 

 

Рис. 1.1.

 

 

 

 

 

 

тем, что ограждение оказывает

 

 

 

 

 

сопротивление передаче тепла.

3

Rо R в R к R н ,

Основной физической величиной, характеризующей теплозащитные качества наружных ограждающих конструкций здания и, в частности, наружных стен, является общее сопротивление теплопередаче. Общее сопротивление теплопередаче ограждения состоит из 3-х отдельных сопротивлений, и может быть выражено как их сумма:

(1.1)

где Rк – термическое сопротивление ограждения, м2 0С/Вт;

Rв – сопрот влен е передаче тепла от воздуха помещения с темпера-

турой tв к пр легающей поверхности стены с температурой2

0 в. Это со-

тивлен

 

 

 

 

 

 

С/Вт;

противлен е выражается перепадом температур (tв - в), м

СRн – сопрот влен е передаче тепла от наружной поверхности стены с

температурой н к наружному воздуху с температурой tн. Это сопро-

е выражается перепадом температур ( н - tн), м2 0С/Вт.

б

 

 

 

 

 

Rв и Rн – называют сопротивлениями теплоотдаче соответственно у

внутренней наружной поверхностей ограждения.

 

Вел ч ны, о ратные сопротивлениям теплоотдаче, называются

коэфф ц ентами теплоотдачи внутренней – αв

и наружной поверхно-

стей ограждения – αн т.е.:

1

 

 

 

1

 

 

 

Rв

и

R н

 

.

 

 

в

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размерность этих коэффициентов Вт/(м2

 

0С). Они выражают

 

 

Д

количество тепла, Вт/м2, проходящего между воздухом и поверхно-

стью ограждения приАразности температур между ними, равной 1 0С.

Расчетные величины коэффициентов αв и αн принимают по таблицам

СП 50.13330 Тепловая защита зданий 1 .

 

 

 

 

 

Если сопротивления теплопередаче Rв и Rн

зависят главным об-

 

 

 

 

 

И

разом от внешних факторов и лишь в незначительной степени от ма-

териала поверхности ограждения, то термическое сопротивление, Rк,

– зависит исключительно от теплопроводности

материалов – λ, со-

ставляющих ограждение, а так же от структуры самого ограждения. Для определения Rк нужно знать коэффициенты теплопроводности материалов, расположение составляющих слоев ограждения, а также размеры отдельных элементов ограждения.

Термическое сопротивление является показателем теплозащитных качеств ограждения. С его увеличением повышаются теплозащитные качества ограждения.

Термическое сопротивление плоской стенки из однородного материала определяется по формуле

4

R ,

(1.2)

 

 

где δ – толщина слоя, м;

 

λ – коэффициент теплопроводности материалов этого слоя, Вт/(м 0С).

Величина λ устанавливается по прил. Т 1 .

 

С

 

Если ограждение по толщине состоит из нескольких последова-

тельно размещенных однородных слоев различных материалов, расположенных перпенд кулярно направлению теплового потока, то термическое сопрот вление ограждения будет равно сумме термиче-

сопрот влен й всех его слоев и определяют по формуле:

 

R к R1 R 2 ... R n

 

1

 

2 ...

n

 

 

 

или

 

 

1

 

2

n

 

 

 

i ,

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

R к

 

 

 

 

(1.3)

ских i 1

i

 

 

 

 

 

 

а общее сопрот влен е теплопередаче в этом случае определяется по

формуле:

 

1

n

 

 

 

 

1

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

бR

 

 

 

.

(1.4)

 

 

 

 

о

в

 

i

 

н

 

 

 

i 1

 

 

 

Чтобы ограждающая конструкция обладала достаточными теп-

лозащитными свойствами сопротивление теплопередаче, вычислен-

ное по формуле (4), должно быть не менее требуемых сопротивлений

 

А

 

теплопередаче, Rотр, определяемых в зависимости от градусо-суток

отопительного периода (ГСОП) – по табл. 3 1 , т.е. Rо Rотр.

 

 

 

Д

Градусо-сутки отопительного периода следует определять по

формуле:

ГСОП (tв tот.пер )z от.пер ,

 

 

(1.5)

где tв – расчетная температура внутреннего воздухаИ, принимаемая по

ГОСТ 30494-12, ГОСТ 12.1.005-88 2 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений;

tоп, zоп – средняя температура, 0С, и продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной плюс 80С по СП 131.13330 Строительная климатология 3 .

Для оценки теплотехнических качеств ограждения необходимо знать не только величину Rо, но также температуры в любой плоскости ограждения при заданных значениях температур воздуха с одной и с другой стороны ограждения.

5

Особенно большое значение для теплотехнической оценки ограждения имеет температура на его внутренней поверхности, так как она определяет возможность образования конденсата, что недопустимо с санитарно-гигиенической точки зрения. Кроме того, образование конденсата может быть причиной порчи отделки внутренней поверхности ограждения. Распределение температуры в ограждении необходимо также знать при расчетах влажностного режима ограждения.

При стац онарном тепловом потоке температура на внутренней

поверхности определяется по формуле

 

 

 

 

 

С

â tâ tâ tí

,

 

(1.6)

 

 

 

Ro â

 

 

 

 

 

«X» ограждения по формуле

а температура в лю ой

 

 

плоскости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x tâ

tâ tí

 

1

 

,

(1.7)

 

 

R

 

 

 

 

Rx

 

 

 

o

 

 

 

â

 

 

 

Значениябтемператур внутри стены ( 1, 2, …, n), измеренные с помощью соответствующих при оров, часто имеют отклонения от

где Rx – терм ческое сопротивление конструктивных слоев, расположенных между внутренней поверхностью стены и произвольной ее плоскостью «X».

значений температур, вычисленных по формулам (1.6) и (1.7).

 

Основными причинами таких отклонений являются:

 

Д

1. Тепловая инерция конструкции, в связи с чем, в период изменения

температур может неАнаблюдаться стационарных условий теплопере-

дачи.

 

2. Повышенная воздухопроницаемость конструкции, в результате че-

го могут происходить изменения температурного поля, не учитывае-

мые формулами (1.6) и (1.7).

И

 

3. Иные значения коэффициентов теплопроводности материалов конструкции, по сравнению с принятыми в расчет, что может происходить, вследствие изменения влажности материалов и их объемной массы от принятых.

Чем точнее совпадает действительное распределение температур в стене со значениями, полученными по расчету, тем ближе к стационарным условиям теплопередача через конструкции. Для многослойных ограждающих конструкций график изменения температуры в наружной стене панели представляет ломаную линию, причем падение температуры будет более интенсивным в слоях, у которых материал имеет меньший коэффициент теплопроводности и менее интенсивным в слоях с большим коэффициентом теплопроводности.

6

Описание экспериментальной установки и приборов

Объектом исследования является наружная кирпичная стена лаборатории. Толщина стены и ее конструктивных слоев указана на чертеже объекта исследования.

В толще стены, на определенном расстоянии друг от друга, а Стакже на ее наружной и внутренней поверхностях, расположены дат-

чики – хромель-копелевые термопары. Кроме того, две термопары установлены для замера температуры внутреннего и наружного воздуха. Размещен е датч ков в стене и их нумерация указаны на чертеже

окружающейприборудатч к температуры, и отображает информацию об этих температурах на ц фровом жидкокристаллическом индикаторе. Прибор ИТП п тается от элемента постоянного тока 9 В. При разрядке элемента п тан я на та ло при ора индицируются пульсирующие точки. ЭксплуатацияАпри ора при температуре ниже минус 10 и выше плюс 40 С недопустима.

объекта сследован я.

Для удобства змерения установка имеет многопозиционный

переключатель.

Через многопоз ционный переключатель датчики подключены

0

б

к

ИТП. Пр ор осуществляет измерение температуры среды,

Порядок выполнения работы

1. Намеченную для исследованияДконструкцию стены вычертить в

масштабе 1:10. На чертеже указать толщину всех конструктивных слоев стены (в мм) и расположение датчиков (схему расположение см. на рис.1.2).

2. Вычислить сопротивление теплопередаче стены R по формуле

(1.4). Ио

3. Вычислить требуемую величину сопротивления теплопередаче по табл. 3 1 и сопоставить с величиной Rо. В результате устанавливается достаточность теплозащитных свойств стены.

4. Измерить с помощью датчиков измерительного прибора температуру воздуха в помещении и температуру наружного воздуха. Сравнить полученные результаты с показаниями термометров внутри помещения. Оценить точность показания датчиков. По формулам (1.6) и (1.7) вычисляют температуру на поверхности стены и на границах ее слоев. На подготовленном чертеже стены вычерчивается график теоретического распределения температур в ее толще.

7

5. Меняя позиции переключателя, измеряют температуру в выбран-

ных точках толщи стены с помощью датчиков и прибора ИТП.

6. На этом же чертеже и в том же масштабе, что и ранее вычерченный

график теоретического распределения температур, вычертить гра-

фик экспериментально измеренных температур (желательно дру-

гим цветом). График экспериментального измерения температур

вычерчивают по средним значениям температур. Измерения темпе-

ратуры про зводят во всех точках, устанавливая переключатель

последовательно в положения «1», «2» и т.д. Все результаты зане-

сти в табл цу. После этого произвести отсчеты температуры в об-

ратном порядке, устанавливая переключатель последовательно от

С

 

 

 

 

 

конечного датч ка к первому и записывая повторные результаты в

ту же табл цу. Затем вычисляют среднее значение температуры

для каждой

змерения.

 

 

точки

 

 

Штукатурка из це-

К рп чная

 

 

 

 

 

 

 

 

ментно-песчаного

стена

 

 

 

 

 

 

 

 

раствора

б

. в . tв

tн . н.

 

. 3

. 2

. 1

100

170

170

170

170

100

20

 

 

640

 

20

 

А

Рис. 1.2. Расположение датчиков в наружной стене лаборатории

 

 

Контрольные вопросы

 

 

 

Д

1. Каковы причины падения температур от tв до tн при прохождении

теплового потока через ограждение?

 

2. Физический смысл коэффициентов теплоотдачи. Каковы их раз-

мерности?

 

 

 

 

 

3. Какова формула для расчета общего сопротивленияИтеплопереда-

че?

 

 

 

 

 

4. Какова формула для расчета требуемого сопротивления теплопе-

редаче?

 

 

 

 

 

5. Почему вычисленные и измеренные значения температур в стене

отличаются?

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

Лабораторная работа № 2

ИЗУЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ В ПОМЕЩЕНИИ

Цель работы: Изучить изменение температуры и влажности в поме-

 

щении. Определить температуру «точки росы».

Приборы пр надлежности:

1.

Пс хрометр Ассмана МВ-4М.

2.

екундомер.

С

3.

Г грометр волосяной.

 

Теоретическая часть

 

характеристиками микроклимата в помещении яв-

ляются температура влажность внутреннего воздуха. Эти парамет-

Основными

ры тесно связаны между со ой: изменение одного из них неизбежно

влечет за

зменение другого.

Воздухсобойпомещений всегда содержит некоторое количество влаги в виде водяного пара, что и о уславливает его влажность. Количество

влаги в граммах, содержащеесяАв 1 м3 воздуха выражает его абсолютную влажность и о означается f, г/м3, т.е. абсолютная влажность воздуха дает непосредственное представление о количестве влаги, содержащейся в 1 м3 воздуха.

В теплотехнических расчетах удобнее пользоваться величиной парциального давления водяного пара, обычно называемого упруго-

стью водяного пара e, Па.

Д Атмосферный воздух представляет собойИсмесь различных газов

и водяного пара. Давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, называют парциальным давлением или упругостью водяного пара.

Пересчет значений упругости водяного пара, содержащегося в воздухе, на его абсолютную влажность производится по формуле:

f

0,7936

10 2 e

,

(2.1)

1

t

/ 273

 

 

 

где t – температура воздуха, 0С;

e – парциальное давление водяного пара, Па.

9

При данной температуре и барометрическом давлении упругость водяного пара имеет предельное значение, называемое давлением насыщенного пара или максимальной упругостью водяного пара –

Е, Па.

Максимальная упругость соответствует максимально возмож- Сному насыщению воздуха водяным паром Fmax, г/м3. Чем выше температура воздуха, тем больше предельное количество влаги может содержаться в нем , следовательно, тем больше будет максимальная

упругость водяного пара E.

Абсолютная влажность, так же как и упругость водяного пара, не дает полного представления степени насыщения влагой воздуха. С этой

целью ввод тся понят относительной влажности воздуха , %:

 

f

100%

e

100% ,

(2.2)

 

 

б

 

 

гдеотно– процентное

F

 

E

 

 

max

 

 

 

 

шение действительной упругости водяного

пара в воздухе (е) к его максимальной упругости (Е).

Относ тельная влажность и температура воздуха тесно связаны между собой. Так еслиАвоздух данной влажности повысит свою температуру, то его относительная влажность понизится, так как величина упругости водяного пара (e) останется без изменения, а значение максимальной упругости (E) увеличится с повышением температуры. Наоборот, при охлаждении воздуха, по мере понижения, его темпера-

туры, будет увеличиваться вследствие уменьшения E. При некоторой температуре, когда Е станет равно е, воздух достигнет полного

насыщения водяным паром, т.е. = 100 %. Эта температура носит на-

звание «точки росы» и обозначается р.

Д Таким образом, «точка росы» есть температураИ, при которой насту-

пает полное насыщение воздуха водяным паром. При дальнейшем понижении температуры воздуха ниже «точки росы» начнется конденсация влаги, т.е. превращение пара в капельножидкое состояние. Такое явление наблюдается в природе, в виде образования туманов около рек, в низинах в летнее время, когда с заходом солнца воздух охлаждается, его относительная влажность повышается, температура падает ниже «точки росы».

Распределение температуры и относительной влажности по объему помещения имеет большое санитарно-гигиенического значение. Наилучшими для пребывания человека являются помещения, в которых градиент (изменение) температуры и влажности как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении ничтожно мал:

10

dt /db 0;

dt /dh 0;

d /db 0;

d /dh 0.

Таковы, например, помещения с панельным отоплением, размещен-

ным в перекрытиях и обогреваемыми полами. В зависимости от соче-

тания температуры и относительной влажности определяется влажно-

стный режим помещений: сухой, нормальный, влажный или мокрый

(табл. 1

П 50.13330 1 ).

 

 

 

 

 

 

Оп сание лабораторной установки

 

Для

 

змерен я

температуры и относительной влажности ис-

пользован пс хрометр ческий эффект. Суть эффекта состоит в том,

С

 

 

 

 

 

что увлажненный термометр показывает более низкую температуру

по сравнен ю с сух м, так как на испарение влаги с увлажненного

термодатч ка расходуется некоторое количество тепла, поглощаемого

из воздуха.

Разность

 

температур тем больше, чем ниже влаж-

ность воздуха , следовательно, интенсивнее процесс испарения.

этих

 

 

 

Асп рац онный психрометр – МВ-4М (психрометр Ассмана)

используемый в ла ораторной

,

состоит из

2-х одинаковых

ртутных термометров, закрепленных в специальной оправе (рис. 2).

Резервуар правогоработетермометра о ернут батистом в один слой и перед

работой смачивается дистиллированной водой при помощи пипетки.

Резервуары термометров вставлены во всасывающие трубки, защи-

щенные от лучистого нагрева. В верхней части всасывающие трубки

объединены воздухопроводнойАтрубкой, которая крепится к аспира-

ционной головке с размещенным в ней приводом вентилятора.

 

 

5

 

 

 

 

 

2

 

 

2

Рис. 2. Аспирационный психрометр Ассмана:

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

1 – защита всасывающих трубок;

 

 

 

 

2 – термометр ртутный;

 

4

 

 

 

3 – батист;

 

 

 

 

3

4 – внутренняя трубка защиты;

 

 

 

5 – воздухопроводная трубка.

 

 

 

 

 

 

И

Для контроля показаний психрометра служит гигрометр, закре-

пленный у внутренней перегородки. Его принцип действия основан

на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять длину в

зависимости от изменения относительной влажности воздуха.

11

Порядок выполнения работы

1. Подготовка 1.1. Вычертить в рабочей тетради табл. 2.1.

1.2. Набрать в пипетку воды.

1.3. мочить «влажный» термометр психрометра, для чего пипетку с Сводой ввести до отказа во внутреннюю трубку защиты правого

термометра.

1.4. Завести пс хрометр МВ-4М (8 – 10 оборотов ключа).

1.5. Через 3 – 4 м нуты снять показания влажного термометра. 1.6. Занести данные в табл. 2.

1.7. Повтор ть замеры пп. 1.2. – 1.6. для остальных точек (3 замера по

высоте на расстоян е 0,2; 1,0 и 1,5 м от уровня пола помещения,

на 3-х

оянках: у внутренней стены, в середине помещения и у

 

Обработка

наружной стены).

2.

 

данных

2.1.остиПо разн значений сухого и влажного термометра и темпера-

туре сухого термометра по прил. 1 определить относительную влажность воздуха в каждой точке.

2.2. По значении tсух определить значение Е для данной температуры

(табл. П. 2 прил. 2).

2.3. По формуле e

E

вычислить действительную упругость во-

А100%

дяного пара для каждой точки.

2.4.Отыскивая в табл. П.2 прил. П значения максимальной упругости водяного пара E равные е (п. 2.3.), определить температуру «точки росы», соответствующую этому равенству.

2.5.Сравнить полученные, значения с показаниями гигрометра.

2.6.Составить график изменения температуры и относительной влажности по высоте помещения для одной из стоянок.

3.Выводы. ДИ

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.1

 

 

 

 

 

 

 

 

Положение

Показания

 

 

 

 

 

поз.

психрометра h, м

термометров

,

E,

е,

р,

Прим.

 

 

tсух

tвл

%

Па

Па

0С

 

0,2

11,0

1,5

20,2

1,0

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание таблицы 2.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Положение

 

Показания

 

 

 

р,

 

 

поз.

психрометра h, м

 

термометров

,

E,

е,

Прим.

 

 

 

 

 

tсух

 

tвл

%

Па

Па

0С

 

 

2

 

1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г грометр

 

-

 

-

 

-

-

-

 

 

подготовки

 

 

 

 

 

 

СДля

 

Контрольные вопросы

 

 

 

выполнению работы

 

 

 

 

1.

Цель работы?

 

влажность? Упругость водяного пара? Отно-

2.

Что такое

 

6.

Что такоеабсолютнаяградиент температуры по высоте помещения?

 

 

сительная влажность? (Формула и определение)

 

 

3.

Что такое точка росы?

 

 

 

 

 

 

4.

Устройство порядок ра оты с психрометром Ассмана?

5.

Что будет с температурой влажного термометра, если воздуха

 

 

понизится? Повысится?

 

 

 

 

 

 

7.При каких значениях t, влажностный режим в помещениях нормальный? Сухой? Влажный?

Для защиты лабораторной работы

1.Где выше абсолютная влажность зимой? Почему?

2.Температура воздуха в помещении понизилась. Что стало с относительной влажностью? Абсолютной влажностью?

3.Может ли градиент температуры по высоте в помещении быть отрицательным? Если может, то при каких условиях?

4.Причины образования тумана летом? Зимой?

5.При каких условиях возможно появление конденсата на наружных стенах?

6.Определите , р, если tвл= +16 0С, tсух= +20 0С.АИ

13

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ ОКОННОГО ПРОЕМА С ДВОЙНЫМ ОСТЕКЛЕНИЕМ

Цель работы: Изучить распределение температуры, по сечению

 

оконного проема и оценить его теплотехнические ка-

 

чества.

 

Приборы пр надлежности:

1.

Плеть хромель-копелевых термопар, вмонтированных в окон-

С

 

 

ный проем.

 

2.

Измер тель температуры портативный (далее в тексте прибор

 

ИТП).

 

3.

Измер тель плот

тепловых потоков ИПП-2.

ности

4.

Термометр.

 

 

 

Теоретическая часть

 

Потери тепла через оконные проемы Qо.п. составляют сущест-

 

б

венную часть общихАтепловых потерь помещения. В общем случае эти потери происходят:

1.Путем теплопередачи, величина которой зависит от температурного перепада и термического сопротивления оконного проема.

2.Путем проникновения через конструкцию окна воздуха. Передача тепла может осуществляться тремя видами: излучени-Д

ем, конвекцией и теплопроводностью.

При передаче тепла излучением (Q ) более нагретые поверхности или тела отдают тепло менее нагретымл путемИинфракрасного излучения (тепловых волн). Величина Qл зависит от вида материалов, их температуры, состояние поверхностей, угла направления излучения.

Передача тепла конвекцией (Qк) происходит за счет перемещения нагретого и холодного воздуха (чем больше скорость воздуха, тем больше будет доля передачи тепла конвекцией).

Теплопроводность (Qт) представляет собой молекулярное явление, состоящее в последовательной передаче кинетической энергии молекул тел, при их соприкосновении. При этом в твердых телах (диэлектриках) и в жидкостях перенос энергии осуществляется путем упругих волн, в газах – путем диффузии атомов или молекул, а в металлах – путем диффузии электронов.

14

В реальных условиях передача тепла осуществляется обычно всеми тремя видами, колеблется лишь доля участия того или иного вида.

 

Основной физической величиной, характеризующей теплоза-

щитные качества наружных ограждающих конструкций, в том числе

С

 

 

 

 

 

 

и оконных проемов, является общее сопротивление теплопередаче Rо,

м2 0

/Вт. Для установившегося потока тепла, т.е. для стационарных

условий теплопередачи:

 

t

в t н

 

 

 

 

 

R о

 

,

(3.1)

 

 

 

 

 

рис

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

(tв - tн) – разность температур внутреннего и наружного воздуха;

q – поток тепла , Вт/м2.

 

 

 

 

 

 

 

Проходя через конструкцию поток тепла q встречает на своем

пути

сопрот влен е теплоо мену

внутренней

поверхности Rв

( .3.1), которое вызывает падение температуры от tв до в термиче-

ское сопрот влен е Rк – падение температуры от в до н, сопротивле-

ние теплообмену наружной поверхности Rн – падение температуры от

 

 

 

 

 

 

 

 

А

н до tн.

 

бМожно записать, что общее со-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

противление теплопередаче состоит из

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

3-х сопротивлений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0С

 

 

 

 

 

 

 

Rо = Rв + Rк + Rн (3.2)

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Rв и Rн – сопротивление теплооб-

 

tн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мену внутренней и наружной по-

 

q

 

 

 

 

 

q

 

 

 

q

верхностей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Они выражаются разностью

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дтемператур, которую необходимо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

создать между воздухом и поверх-

 

Рис. 3.1. Изменение температуры по

ностью ограждения, чтобы тепло-

 

 

сечению оконного проема.

вой поток между воздухом и по-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

верхностью был равен 1 Вт/м2.

 

Величины, обратные сопротивлениям RИв и Rн называются соот-

ветственно:

 

 

 

 

 

 

 

в

 

1

 

– коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности;

Rв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

1

 

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности.

Rн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

Коэффициенты имеют размерность Вт/(м2 °С) и нормируются

 

табл. ***СП 50.13330 1 .

 

 

 

 

 

 

опротивление теплообмену Rв и Rн в основном обусловлено

следующими причинами:

 

 

 

 

 

 

1. Наличием у поверхности конструкции тонкого ламинарного

 

слоя воздуха, являющегося дополнительным теплоизолято-

 

ром.

 

 

 

 

 

 

 

2. Отражен ем части лучистого тепла от поверхности конст-

 

рукц .

 

 

 

 

 

 

 

Так м образом, более ровные, гладкие и светлые конструкции с

малым коэфф ц ентом излучения имеют меньшие сопротивления те-

С

 

но ребристые и темные (табл.

6* 1 ).

плообмену, чем аналог чные,

 

 

сопрот вление многослойной конструкции определяется

так сумма терм

х сопротивления слоев ее составляющих.

 

 

Для окна

 

 

 

 

 

 

ТермическоеRк = Rст + Rвозд. просл.

+ Rст;

 

(3.3)

где Rвозд. просл – терм

ческое сопротивление теплопередаче замкнутой

воздушной прослойки, принимаемое в зависимости от толщины воз-

душной прослойки и её температуры по табл. СП 23-101-2004[];

 

 

б

 

 

 

 

Rст – термическое сопротивление остекления, рассчитываемое по

формуле:

 

Rст ст ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3.4)

 

 

 

 

ст

 

 

 

 

где

ст

 

А

 

 

– толщина стекла, м;

 

 

 

 

 

ст – коэффициент теплопроводности стекла, Вт/(м °С) (п. 2.5, прил.

Т 1 ).

 

 

 

Термическое

сопро-

 

 

 

 

 

 

н

в

 

Дтивление слоя, состояще-

 

го из твердого или сыпу-

 

 

Qл

 

 

чего

материала

прямо

 

 

 

 

 

 

 

 

Q = Qк + Qл + Qт

пропорционально

его

 

 

 

 

 

толщине и обратно про-

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

порционально

коэффици-

 

 

 

 

 

енту теплопроводности.

 

 

 

 

 

Для воздушных про-

 

 

 

 

 

слоек

такой

пропорцио-

Рис. 3.2. Схема передачи тепла в воздушной

нальности не существует.

 

прослойке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

Если в твердом материале передача тепла происходит только вследствие его теплопроводности, то в воздушной прослойке к этому присоединяется еще передача тепла путем конвекции и излучения

(рис. 3.2).

Конвекция воздуха в прослойке возникает вследствие наличия Сразности температур на ее поверхностях и имеет характер естествен-

ной конвекции, при этом у поверхности с более высокой температурой воздух прогревается и движется снизу вверх, а у более холодных

охлаждается опускается вниз. Таким образом, в воздушной про-

тепла конвекц ей увел чивается, а в узких прослойках восходящие и е потоки взаимно тормозятся и, соответственно, коэффициент передачи тепла уменьшается. Поэтому оказывается нерацио-

слойке создается постоянная циркуляция воздуха, показанная на нисходящрис.3.2. увел чен ем толщины прослойки коэффициент передачи

нальным пр менен е ограждений с воздушными прослойками боль-

шой толщ бны. Эт м о ъясняется неудачный опыт внедрения бетонных пустотелых камней с ольшими пустотами. Увеличить теплозащитные качества так х ограждений можно путем заполнения пустот сыпучими материаламиАили применением материалов с несколькими воздушными прослойками незначительной толщины.

В горизонтальных прослойках, при тепловом потоке снизу –

вверх, передача тепла выше, чем в вертикальных той же толщины. Это объясняется непосредственным направлением конвекционных токов по вертикали от нижней более нагретой поверхности.

«тепловая подушка». Д Количество тепла, передаваемого в воздушной прослойке излу-

Конвекция воздуха отсутствует в горизонтальных воздушных

прослойках при потоке тепла сверху вниз (пол помещения) вследст-

чением, зависит от температуры поверхностей, ограничивавших про-

слойку, и их коэффициентов излучения.

вие того, что у теплой верхней поверхности образуется своеобразная И

Поэтому воздушные прослойки целесообразнее устраивать ближе к наружной поверхности, понижая температуру излучающих поверхностей, и устанавливать в прослойках экрана, отражающие тепло.

Таким образом:

-эффективными являются только прослойки имеющие небольшую толщину;

-толстые воздушные прослойки целесообразнее заполнять малотеплопроводными материалами (опилки, шлак, керамзит и т.д.);

17

- воздушные прослойки должны быть замкнутыми и не иметь

сообщения с окружающей средой, так как это приводит либо к увели-

чению теплопотерь, либо к появлению конденсата в прослойке.

 

 

Описание лабораторной установки

 

 

целью получения

распределения

температур по

сечению

оконного проема смонтирована плеть хромель-копелевых термопар

(рис. 3.3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для удобства

змерения установка имеет многопозиционный

переключатель. Через многопозиционный переключатель датчики

подключены к пр бору ИТП. Прибор осуществляет измерение темпе-

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ратуры среды, окружающей датчик и отображает информацию об

этой температуре на ц фровом жидкокристаллическом индикаторе.

Для

змерен я теплового потока применен дисковый тепломер,

плотно пр крепляемый к внутренней поверхности остекления. Теп-

и

 

 

 

 

 

 

 

ломер представляет со ой плоский диск, выполненный из слоев пла-

стмассы, между которыми размещены спаи дифференциальных тер-

мопар. Тепловой поток, проходящий через тепломер с постоянным

термическим сопротивлением слоев пластмассы, создает соответст-

 

б

 

 

 

 

вующую разность температур в слоях термопар. Электродвижущая

сила, возникающая при этом, фиксируется по жидкокристаллическо-

му индикатору измерителя плотности тепловых потоков.

 

 

 

 

А

 

 

 

Фрагмент

 

 

150

70

 

Оконная

 

 

 

 

 

наружной

 

коробка

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стены

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

200

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тепломер

 

 

 

 

 

 

150

70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Измеритель плот-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

ности теплового

 

 

 

 

Многопозиционный

потока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

переключатель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Измеритель

 

 

 

 

 

 

 

 

температуры

 

 

 

 

Рис. 3.3. Схема лабораторной установки для получения распределения тем-

 

ператур по сечению оконного проема

 

 

 

 

18

 

 

Порядок выполнения работы

1.

Измерить распределение температур в оконном проеме.

 

Измерения температуры проводят во всех точках, устанавли-

 

вая переключатель последовательно в положения «1», «2» и

 

т.д. Все результаты занести в таблицу 3.1. После этого произ-

С

 

 

 

 

вести отсчеты температуры в обратном порядке, перестав-

 

ляя переключатель последовательно от конечного датчика к

 

первому

зап сывая повторные результаты в ту же таблицу.

 

Затем выч сляют среднее значение температуры для каждой

тетради

 

 

 

точки.

 

 

 

 

2.

Измер ть вел ч ну теплового потока, проходящего через окно.

3.

В

в масшта е вычертить сечение оконного проема с гра-

 

фиком зменен я температуры.

 

 

4.

По табл. 3 1 определить тре уемое значение сопротивления теп-

 

лопередаче окна Rо .

1 величину Rо

пр

 

5.

Определ ть по п. 2.13

 

.

6. Определ ть з формулы

Rк

 

в н

величину термического со-

 

 

 

q

 

противлениябконструкции окна.

 

7.По формуле (3.2) определить фактическое сопротивление теплопередаче окна Rофакт.

8.Сравнить Rотр, Rопр, Rофакт и сделать выводы.А

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1

№ замера

 

 

 

Значения температур, ºС

 

 

Плотность те-

 

 

τн

τ1

 

τ2

τ3

τ4

 

τ5

 

τ6

τв

плового пото-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ка q, Вт/м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

Замер № 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Замер № 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Среднее

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы

 

 

 

 

Для подготовки к выполнению работы

 

 

 

 

 

 

1.Цель работы?

2.Правильная последовательность выполнения работы?

3.Устройство и принцип работы простейшей термопары?

4.В каких точках сечения окна вы будете производить замеры температуры?

19

5.

Устройство тепломера?

 

 

Для защиты лабораторной работы

1.

Какие виды теплопередачи вы знаете?

2.

От каких факторов зависит передача тепла излучением? Конвекци-

С

 

 

 

ей? Теплопроводностью?

 

3.

Что называется общим сопротивлением теплопередаче R0? Физи-

 

ческ й смысл формула?

 

4.

Как про сход т падение температуры по сечению оконного про-

 

ема? Пр ч ны, вызывающие это падение?

5.

Физ ческ й смысл сопротивления теплообмену Rв, Rн?

6.

Из как х отдельных факторов слагается общее сопротивление теп-

 

лопередаче двойного остекления?

7.

 

б

От чего зав с т коэффициент теплопроводности ?

8.

Каково разл ч е передачи тепла воздушными прослойками и те-

ламитвердыми ли сыпучими?

9.

Как вл яет толщ на воздушной прослойки на ее термическое со-

 

прот влен е?

А

 

 

 

10.

Как практически уменьшить передачу тепла излучением через

 

воздушную прослойку?

 

11.

Как влияет воздухопроницаемость на теплозащитные качества

 

оконных проемов?

Д

 

 

 

 

 

 

 

Лабораторная работа № 4

 

 

 

 

(расчетная)

 

 

 

 

И

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПАРОПРОН ЦАН Ю ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦ Й

Общие положения

Расчет сопротивления паропроницанию Rп, м 2 ч Па/мг ограждающих конструкций выполняется в соответствии со СП 50.133330

1 , СП 23-101-2004 [*] с целью проверки обеспечения их нормального влажностного состояния для всех ограждающих конструкций, кроме:

20

1)однородных (однослойных) наружных стен помещений с сухим или нормальным режимом;

2)двухслойных наружных стен помещений с сухим или нормальным режимом, если внутренний слой стены имеет сопротивление паро-

проницанию более 1,6 м2 ч Па/мг.

 

 

С

 

 

 

 

 

Влажностный режим помещения определяется в соответствии с

его параметрами микроклимата по табл. 1 1 .

 

опрот влен е паропроницанию конструкции Rп определяется в

пределах от ее внутренней поверхности до плоскости возможной кон-

денсац ,

 

которой

в ограждающих конструкциях

местоположение

3

 

 

 

различного

па указанно на рис. 4.1.

 

 

Так

образом, сопротивление

паропроницанию однородных

конструкц й следует определять по формуле:

 

б

(4.1)

 

 

Rп

2

,

 

где толщ на ограждающей конструкции, м;расчетный коэфф циент паропроницаемости материала слоя ог-

раждающей конструкции, мг/(м ч Па), принимаемый по приложению

Т 1 .

Сопротивление паропроницанию многослойной

конструкции

 

следует определять по формуле

 

 

Rп i Rп .л .i ,

(4.2)

 

 

 

 

Аi

 

где i – толщина слоев ограждающей конструкции, расположенных

перед плоскостью возможной конденсации, м;

 

i – расчетные коэффициенты паропроницаемости материалов соот-

ветствующих i слоев ограждающей конструкции, мг/(м ч Па), прини-

маемые по приложению Т [1];

Д

 

Rп. л. – сопротивление паропроницанию листовых материалов и тонких слоев пароизоляции ( в случае наличия таковых), расположенных пе-

ред плоскостью возможной

2

 

конденсации, м ч Па/мг,

(прил. 11

СП 23-101-2004 [1]).

И

21

а)

 

1

 

 

б)

1

 

 

 

 

 

 

 

tв

tн

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2/3

 

 

 

1

2

 

 

Rп

 

 

 

 

Rп

 

С

 

 

 

 

 

 

в)

 

 

1

 

г)

 

 

 

 

 

1

и

2

 

 

 

 

 

 

 

tнtн

 

tв

 

tн

 

 

tв

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

 

1

2

 

 

 

 

 

 

Rп

А

 

 

 

 

 

 

Rп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.1 Примеры расположения плоскости возможной конденсации:

 

 

а, г – однородные конструкции; б, в – многослойные конструкции с раз-

 

 

 

 

Д

 

 

личным расположением утеплителя; 1 – плоскость возможной конден-

 

сации; 2 – утеплитель; 3 – плотный наружный фактурный слой.

 

Сопротивление паропроницанию воздушных прослоек в ограж-

дающих конструкциях следует принимать равным нулю, независимо

от их расположения и толщины.

 

 

И

 

 

 

 

Определенное таким образом фактическое сопротивление паро-

проницанию Rп огрождающей конструкции (в пределах от внутренней

поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не

менее наибольшего из следующих требуемых сопротивление паро-

проницанию:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

1)требуемого сопротивление паропроницанию Rïòð1

из условия

недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за

годовой период эксплуатации, м2 ч Па/мг, определяемого по формуле

[1]:

 

 

 

 

 

 

С

Rïòð1

 

eâ E Rï .í

;

(4.3)

 

 

 

E eí

 

 

 

 

 

 

2)требуемого сопротивление паропроницанию Rïòð2

из условия

ограничен я влаги в ограждающей конструкции за период с отрица-

тельными средн ми месячными температурами наружного воздуха, ,

м2 ч Па/мг, определяемого по формуле [1]:

 

 

 

Rïòð2

0,0024 z0 eâ E0 .

(4.4)

 

 

 

 

 

 

 

б

 

опрот влен е паропроницанию Rп чердачного перекрытия или

части конструкц вет лируемого покрытия, расположенной между

внутреннейиповерхностью воздушной прослойкой, в зданиях со ска-

тами кровли ш р ной до 24 м, должно быть не менее требуемого со-

 

 

А

 

противлен я паропроницанию Rптр, м2·ч·Па/мг, определяемого по

формуле

 

Rптр

0,0012(ев ен.о ).

 

 

 

(4.5)

В формулах (4.3), (4.4) и (4.5) приняты следующие обозначения:

ев – упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, определяемая

 

Д

по его расчетным параметрам: температуре tв и относительной влаж-

ности в;

â Eâ ,

 

 

 

e

 

 

(4.6)

â

100

 

И

где Eв – максимальная упругость водяного пара внутреннего воздуха,

принимаемая по прил. 2, в зависимости от tв;

 

eн – средняя упругость водяного пара, Па, за годовой период, опреде-

ляется как среднеарифметическое значение:

 

 

eн = 1/12н1 + ен2 + … + ен12),

(4.7)

где ен1, …, ен12 – упругости водяного пара по месяцам, Па, определяе-

мые по формуле

нi E нi

 

 

 

eнi

,

 

(4.8)

 

100%

 

 

 

где нi – средняя относительная влажность воздуха, %, по месяцам, принимаемая по табл. П.3 прил. 3;

23

Енi – максимальная упругость водяного пара наружного воздуха, при-

нимаемая по прил. 2, в зависимости от tн (tн определять в зависимости

от месяца по [3]);

 

 

 

E – средняя максимальная упругость водяного пара, Па, в плоскости

возможной конденсации за годовой период эксплуатации, опреде-

С

 

 

 

ляемая по формуле

 

E1z1 E2 z2 E3 z3 ,

 

 

E

(4.9)

 

 

12

 

где z1, z2, z3 – продолж тельность, мес, соответственно зимнего, весен- не-осеннего летнего периодов, определяемая по прил. 3 либо по СП 131рами.13330 [3] с учетом следующих условий:

а) к з мнему пер оду относятся месяцы со средними температу-

воздуха н же минус 5 0С;

б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 0С; в) к летнему пер оду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха выше плюс 5 0С;

E1, E2, E3 – макс мальные упругости водяного пара, Па, принимаемые

по прил. 2 либопо СП 131.13330 [3] в зависимости от температуры в

плоскости возможной конденсации в.к., определяемой при средних температурах наружного воздуха соответственно для зимнего, весен-

не-осеннего и летнегоАпериодов tн;

Rп.н – сопротивление паропроницанию, м2·ч·Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяемое в соответствии с рис. 4.1;

Ео – максимальная упругость водяного пара, Па, принимаемая по прил. 2 в зависимости от температуры в плоскости возможной кон-

zо – продолжительность, сут, периода влагонакопления, принимаемая

равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами

наружного воздуха;

Д

И

 

денсации в.к, определяемая при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами;

w – толщина увлажняющего слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однородной (однослойной) стены или толщине теплоизоляционного слоя (утеплителя) многослойной ограждающей конструкции (рис. 4.1);

24

ρω – плотность материала увлажняемого слоя, кг/м3, принимаемая равной ρ0 по прил. Т 1 ;– предельно допустимое приращение расчетного массового отно-

шения влаги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления zо, принимаемое по прил. Т 1 ;

– определяется по формуле

 

0,0024 E0 eí .îòð

z0

,

(4.10)

Rï .í

 

 

 

 

 

где e .отр – средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па,

периода месяцев с отр цательными среднемесячными температурами,

Спо табл. 2. 1 прил. 2 в зависимости от н (см. формулу

(4.8) л бо по СП 131.13330 [3];

 

 

 

 

 

0,0024 – переводной коэффициент.

 

 

 

 

Если в заключен

удет получено, что

 

R

ï

Ròð

 

и

R

ï

Ròð

(4.11)

 

ï 1

 

 

 

ï 2

 

принимаемое

 

 

 

 

 

то это означает, что принятая конструкция удовлетворяет условиям

эксплуатац , т.е. влага, накапливаемая в ограждении за холодный

период года,

 

успевать испаряться из него к концу теплого пе-

риода, и в течениебудетвсего периода влагонакопления приращение сред-

ней влажности материалаАутепляющего слоя ограждающей конструкции не будет превышать допустимых значений.

В случае не выполнения условийД(4.11) для обеспечения нормального режима эксплуатации необходимо с внутренней стороны утепляющего слоя ограждающей конструкции предусмотреть допол-

нительный слой пароизоляции, который подбирают по 1 в зависимости от величины его требуемого сопротивления паропроницанию:

1.Вычертить схему заданной для расчета ограждающейИконструкции с характеристикой всех конструктивных слоев из которых она выполнена.

2.Определить теплотехнические показатели материалов рассчитываемой конструкции.

2.1. В соответствии с заданными значениями температуры tв и от-

носительной влажности в внутреннего воздуха определить по табл. 1 1 влажностный режим помещения.

25

2.2.По прил.2 1 определить к какой зоне влажности относится заданный район строительства.

2.3.В соответствии с определенными в пп. 2.1. и 2.2. влажностным

режимом помещения и зоной влажности по прил. 2 1 определить условия эксплуатации ограждающих конструкций (А или Б).

2.4. По прил. Т 1 определить для материалов всех конструктивных слоев заданной конструкции при определенных в п. 2.3. услов ях эксплуатации расчетные коэффициенты:

 

а) теплопроводности ;

 

б) паропрон цаемости .

С

3. В соответств с п. 6.4. 1 , в зависимости от определенного в п.

2.1. влажностного режима помещения, уточнить – требуется ли оп-

редел

сопрот вление паропроницанию заданной конструкции.

лить Если конструкцбя двухслойная, то при этом необходимо опреде-

сопрот влен е паропроницанию внутреннего слоя:

4.В соответствии с рисА. 4.1 определить местоположение в рассчитываемой конструкции плоскости возможной конденсации.

5.Определить сопротивление паропроницаниюДRп, м2 ч Па/мг, рассчитываемой конструкции в пределах от ее внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

а) для однородных конструкций по формуле (4.1); б) для многослойных конструкцийИпо формуле (4.2).

6.Определить требуемое сопротивление паропроницанию Rп1тр, м2 ч Па/мг, из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации по формуле (4.3).

6.1.Определить упругость водяного пара внутреннего воздуха ев, Па, по формуле (4.6).

6.1.1.По прил. 2 определить максимальную упругость водяного

пара Eв, Па, соответствующую заданной температуре внутреннего воздуха tв.

6.1.2.По формуле (4.6) рассчитать упругость водяного пара внутреннего воздуха. (4.13)R ,

26

6.2. Определить среднее значение максимальной упругости водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации E, Па, по формуле (4.9).

6.2.1. По значениям среднемесячных температур (см. табл. П.2 прил. 2) определить продолжительность в месяцах зимнего z1, весенне-осеннего z2 и летнего z3 периодов.

6.2.2. Определить средние температуры наружного воздуха зим-

него tн1, весенне-осеннего tн2 и летнего tн3 периодов в соот-

ветств со значениями средних температур месяцев, входящ х в указанные периоды (см. табл. П. 2 прил. 2).

6.2.3. Определ ть температуру в плоскости возможной конден-

С

 

температуре наружного воздуха соответст-

сац

в.к.

 

вующей средним температурам зимнего tн1, весенне-

осеннего tн2

 

летнего tн3 периодов, по формуле

 

в.к. tв tв tнi

(

1

Rв.к. ).

 

 

(4.14)

 

 

 

 

приRо

в

 

 

 

 

 

 

6.2.3.1.

Определить

о щее

 

сопротивление

 

теплопередаче

рассчитываемой конструкции R0, м2 0С/Вт, по формуле

б1

 

 

1

 

 

 

R о

 

 

 

1

2

...

 

n

н

.

(4.15)

 

 

в

1

2

 

 

n

 

 

 

А0

 

 

где 1, 2, …, n – толщина отдельных слоев конструкции, м;

1, 2, …, n – расчетные коэффициенты теплопроводности материа-

лов этих слоев, Вт/(м

С) (см. п. 2.4.);

 

 

 

 

 

 

 

в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждаю-

щих конструкций, Вт/(м2 0С), принимаемый по табл. 4 1 ;

н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих

 

2 0

 

конструкций для зимних условийД, Вт/(м С), принимаемый по табл.

6 1 ;

 

И

6.2.3.2.Определить термическое сопротивление рассчитываемой конструкции в пределах от ее внутренней поверхно-

сти до плоскости возможной конденсации Rв.к., м2 0С/Вт:

а) для однородных конструкций:

 

Rв.к.

2

 

 

,

(4.16)

 

3

 

 

 

 

где - толщина конструкции, м;

- коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м 0С) (см. п. 2.4.); б) для многослойных конструкций:

27

R в .к .

1

 

2

...

n

,

(4.17)

 

1

 

2

 

n

 

 

где 1, 2, …, n – толщина слоев ограждающей конструкции, м, расположенных в пределах от ее внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации;

1, 2, …, n – соответственно расчетные коэффициенты теплопроводности материалов этих слоев, Вт/(м 0С) (см. п. 2.4.).

6.2.3.3. По формуле (4.14) рассчитать температуру в плоско-

сти возможной конденсации в.к.1 (при средней темпера-

туре наружного воздуха зимнего периода), в.к.2 (при

С

 

средней температуре наружного воздуха весенне-

осеннего

) и в.к.3 (при средней температуре на-

ружного воздуха летнего периода).

6.2.4. По пр л. 2 определить значения максимальных упругостей

периода

б

водяного пара E1

(соответствующего температуре в.к.1), E2

(соответствующего температуре в.к.2) и E3 (соответствующе-

го температуре в.к.3).

6.2.5. По формуле (4.9) в соответствии с п. 6.2.1. и п. 6.2.2. рассчитать среднее значение максимальной упругости водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период

эксплуатации E, Па.

 

Д

6.3. Определить сопротивление паропроницанию части ограждаю-

щей конструкцииА, расположенной между ее наружной поверх-

ностью и плоскостью возможной конденсации:

 

а) для однородных конструкций:

 

 

 

 

R п .н .

1

 

,

 

(4.18)

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

где – толщина конструкции, м;

 

 

 

 

 

 

– коэффициент паропроницаемости, мг/(м ч Па).

 

б) для многослойных конструкций:

 

 

R

 

 

1

 

 

2

 

n

 

п .н .

 

 

 

... И,

 

 

1

 

 

2

 

n

(4.19)

 

 

 

 

 

 

 

где 1, 2, …, n – толщины отдельных слоев ограждающей конструкции, м, расположенных в пределах от плоскости возможной конденсации до ее наружной поверхности;

28

1, 2, …, n – соответственно коэффициенты паропроницаемости ма-

териалов этих слоев, мг/(м ч Па) (см. п. 2.4.).

6.4. Определить среднегодовую упругость водяного пара наружно-

го воздуха ен, Па, как среднеарифметическое значение в зави-

симости от абсолютной влажности по месяцам в соответствии с

С

тр

формулой (4.7).

 

6.5. Подставить в формулу (4.3) величины, полученные в пп. 6.1. – 6.4. так м образом определить значение требуемого сопро- т влен я паропроницанию из условия недопустимости накоп-

лен я влаги в ограждающей конструкции за годовой период

значение7.1. Определ ть средней максимальной упругости водя-

эксплуатац

R п1тр, м2 ч Па/мг.

7. Определ ть тре уемое сопротивление паропроницанию R п2 ,

м2 ч Па/мг,

услов я ограничения накопления влаги в ограждаю-

б

щей конструкц за период с отрицательными среднемесячными

температурами наружного воздуха по формуле (4.4).

ного пара в плоскости возможной конденсации за период месяцев с отр цательными среднемесячными температурами наружного воздуха Eо, Па.

7.1.1. По та л. П. 2 прил. 3 определить среднюю температуру наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами tн.о, 0С, как среднеарифметиче-

ское значениеАотрицательных среднемесячных температур. 7.1.2. По формуле (4.14) определить температуру в плоскости

возможной конденсации в.к. при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными температурами tн.о (см. п. 7.1.1.).

Все другие величины в формуле (4.14) принять по пп. 6.2.3.1.,

6.2.3.2.

Д

 

7.1.3. При помощи прил. 2 по температуре в.к. (см. п. 7.1.2.) определить искомое значение средней максимальной упругости водяного пара в плоскости возможной конденсации за

период месяцев с отрицательными среднемесячными темпе-

ратурами Eо, Па.

И

7.2. Определить продолжительность в сутках периода влагонакоп-

ления zо, принимаемую равной продолжительности периода с отрицательными среднемесячными температурами.

29

7.3. Определить толщину увлажняемого слоя ограждающей конст-

рукции , м, принимаемую равной 2/3 толщины теплоизоляционного слоя или толщине теплоизоляционного слоя многослойной конструкции (рис. 4.1).

7.4. Плотность материала увлажняемого слоя ρ , кг/м3, принять Сравной плотности этого материала в высушенном до постоян-

ной массы состоянии ρ0 по прил. Т 1 .

7.5. По табл це 14 1 определить предельно допустимое прира-

щен е расчетной весовой влажности материала увлажняемого

нымислоя ограждающей конструкции , %, за период влагонакоплен я.

7.6. Определ ть вел чину по формуле (4.8).

7.6.1. Определ ть среднюю упругость водяного пара наружного воздухабпер ода месяцев с отрицательными среднемесяч-

температурами ен.о, Па.

7.6.1.1. По та л. П.2 прил. 3 определить месяцы с отрицательными среднемесячными температурами.

7.6.1.2. ОпределитьАсреднеарифметическое значение ен.о упругостей водяного пара месяцев с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха в

зависимости от н, определяемой по табл. П.1 прил. 3 для соответствующих месяцев.

7.6.2. Подставить в формулуД(4.10) величины, полученные в

пп.6.3., 7.1.3. и 7.2. и определить значение .

7.7. Подставить в формулу (4.4) величины, полученные в пп. 6.1.2., 7.1.3., 7.2., 7.4., 7.5., 7.6.2. и определить значение требуе-

мого сопротивления паропроницанию из условия ограничения накопления влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными температурами наружного воздуха R п2тр.

8.Проверить выполнение неравенства (4.11) и сделать соответствующий вывод по расчету. Если хотя бы одно из этих неравенств не выполняется, то по формуле (4.12) необходимо определить тре-

буемое сопротивление паропроницанию дополнительного слоя пароизоляции rnтр. По приложению 11 1 в зависимости от величины rnтр подобрать вид дополнительной пароизоляции.И

30

 

 

Контрольные вопросы

1.

Как определяется влажностный режим помещения?

2.

Где располагается плоскость возможной конденсации у различных

 

конструкций?

 

 

 

3.

Для каких ограждающих конструкций не следует определять со-

С

 

 

 

 

противление паропроницанию?

 

4.

Какой величиной оценивается паропроницаемость ограждения?

5.

Что такое коэфф ц ент паропроницаемости материала?

6.

Исходя з как х условий требуется проверять сопротивление па-

если

 

 

 

ропрон цан ю ограждающей конструкции?

7.

Назов те несколько видов дополнительной пароизоляции?

8.

В каком месте,

тре уется, необходимо устанавливать слой до-

 

полн тельной паро золяции в ограждающей конструкции?

 

б

 

 

 

Ла ораторная работа № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

 

СТРОИТЕЛЬНЫХ М ТЕРИ ЛОВ МЕТОДОМ

 

СТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

Цель работы: Изучить сущность и особенности метода стационарно-

 

го теплового потока для определения коэффициента

 

 

 

Д

 

теплопроводности строительных материалов. Опреде-

 

лить Акоэффициент теплопроводности строительных

 

материалов методом стационарного теплового потока.

Приборы и принадлежности:

 

И

 

 

 

 

1. Установка лабораторная ИТП-МГ4.

2. Секундомер (часы).

3. Образцы.

4. Штангенциркуль, линейка.

5. Весы и разновески.

Теоретическая часть

Сущность метода заключается в том, что в плоском горизонтально расположенном образце материала создают вертикальный поток тепла и после установления стационарного теплового режима измеряют количество тепла, прошедшего через образец и разность тем-

31

ператур на его противоположных поверхностях.

Стационарным называется такой тепловой поток, направление и величина которого не изменяются со временем, то есть количество тепла, подводимое к образцу от нагревателя, равно количеству тепла, отводимого от образца к холодильнику. При этом температура в каждой точке и в каждом сечении образца остается с течением времени постоянной.

При нал ч разности температур воздуха с одной и другой

сторон плоского образца в - н через него будет проходить тепловой

поток в направлен

понижения температуры. Количество тепла,

проходящее через

образец, будет определяться по известной

С

 

 

формуле:

 

 

 

Q = ( в - н)F · Z/ ,

(5.1)

где F – площадь плоского о разца, м2;

 

Z – время, в течен е которого происходит передача тепла, ч;

 

плоский

 

– толщ на

, м;

 

н – температураобразцан жней поверхности образца, 0С;в – температура верхней поверхности образца, 0С;

показывает количествоАтепла в Вт которое будет проходить за 1 ч через 1 м2 плоской стенки толщиной 1 м при разности температур на ее поверхностях, равной 1 0С.

– коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м 0С).

Если принять = 1 м, F = 1 м2, в - н = 1 0С и Z = 1 ч, то из фор-

мулы (4.1) получим Q = , то есть коэффициент теплопроводности Д

Описание лабораторной установкиИ

Лабораторная установка – электронный измеритель теплопроводности ИТП-МГ4 – предназначена для оперативного определения теплопроводности строительных материалов в образцах методом измерения плотности стационарного теплового потока по ГОСТ 7076-99 [4]. Установка обеспечивает измерение коэффициента теплопроводности в диапазоне 0,04÷0,8 Вт/(м 0С).

Конструктивно установка выполнена в виде блоков:

блока электронного;

установки для нагрева;

блока управления.

32

 

Установка

для

нагрева

 

представляет собой

камеру,

С

стенки которой утеплены эф-

фективным

теплоизоляцион-

ным материалом. На испыты-

 

 

ваемый

образец

в

верхней

 

части камеры устанавливается

 

съемная

нагревательная теп-

 

ловая плита, создающая теп-

 

ловой поток. По достижении

 

стационарного режима тепло-

 

передачи

измеряется

перепад

 

температур

на поверхностях

б

 

автоматически оп-

Рис. 5.1. Внешн й д ла ораторной уста-

образца и

новкидля определения теплопро-

ределяется

его

коэффициент

водности стро тельных материалов

теплопроводности.

 

Отклонения образцовАв плане не должны превышать ± 1 мм. Образцы материалов и изделий с теплопроводностью менее

Тре ования к образцам

Образцы для определения теплопроводности изготавливают в виде пластины размером в плане 100 100 мм, толщиной от 15 до

30 мм.

Д

 

0,10Вт/(м 0С) должны иметь толщину не более 20 мм. Разнотолщинность и отклонение от плоскостности наибольших

1.Установить подготовленный образец в нагревательнуюИустановку для чего:

ослабить прижимной винт и освободив защелку, отвести в сторону подвижную Г - образную стенку установки;

отвести в сторону верхнюю плиту установки и чистой сухой ве-

тошью протереть поверхности верхней и нижней плиты, приле- гающих к образцу;граней образца не должны превышать 0,5 мм.

33

 

 

установить образец в установку и уложить на него верхнюю

 

 

плиту, проверить соосность образца с верхней и нижней плита-

 

 

ми;

 

 

 

 

закрыть Г -

образную стенку установки, пропустив наконечник

 

 

перекладины в отверстие стойки подвижной Г - образной стенки

С

 

 

 

 

и зафиксировать ее защелкой;

 

довернуть прижимной винт до направляющей верхней плиты и с

 

 

небольш м ус л ем (момент 4,5 кг см) вручную затянуть

 

 

пр ж мной в нт, зажав образец между плитами установки;

2.

Подключ ть кабель блока управления к блоку электронному при-

управления50 Гц.

 

бора, обращая вн мание на положение «ключа» на соединительном

 

разъеме.

 

 

3.

Подключ ть к

локу управления установку для нагрева.

4.

 

блоке

Нажать на

 

кнопку «СТАЦИОНАРНЫЙ».

5.

Подключ ть лок

к сети переменного тока 220 В,

6.

Включ ть п тан е при ора переключателем «СЕТЬ» на блоке

 

управлен я, при этом в младшем разряде индикатора высвечивает-

 

ся «0» и мигающий символ «0С», свидетельствующий о необходи-

мости ввода в память при ора толщины образца.

7.Ввести толщину о разца с точностью до 0,1 мм (один знак после

запятой) путем последовательного нажатия кнопок клавиатуры электронного блока.А

НАПРИМЕР: Толщина образцаД25,3 мм. Ввод в память осуществляется последовательным нажатием кнопок «2» «5» «,» «3» «ЗП» «h» (запятая на индикаторе, если она вводилась, высвечивается только после окончания ввода числа). Правильность выбора визуально контролируется по индикатору прибора. При ошибке ввода необходимо нажать кнопку «с» (сброс) и повторить ввод.

Контроль числа записанного в память осуществляется нажатием кнопок «Чт» «h».

При повторном вводе числа в память ранее записанное число ав-

томатически стирается.

И

8.Кратковременно нажать кнопку «ПУСК», при этом включается нагреватель установки. Включение нагревателя индицируется высвечиванием символа « ~ » в левой части индикатора. Если после нажатия кнопки «ПУСК» символ « ~ » не высвечивается, необходимо

на 5 10 секунд отключить питание прибора и после повторного включения ввести в память значение «h», выполнив операции по п.

34

 

7 и нажать кнопку «ПУСК».

 

9.

В дальнейшем прибор работает в автоматическом режиме, периодиче-

 

ски высвечивая промежуточные значения температуры верхней плиты.

10.До достижения установкой стационарного состояния автоматически

 

отключается нагреватель установки, после чего прибор вычисляет ко-

С

 

 

эффициент теплопроводности λ испытуемого образца и высвечивает на

 

индикаторе его значение в Вт/(м 0С). Одновременно на 10 секунд

 

включается прерыв стый звуковой сигнал, свидетельствующий об

 

окончан

спытан й. Через 10 секунд полученное значение коэффи-

 

циента теплопроводности автоматически записывается в память при-

 

бора

в дальнейшем (до отключения прибора) может извлекаться из

 

 

последовательным нажатием кнопок «Чт» «λ».

 

11. По

окончан

спытаний питание прибора отключить,

нагре-

 

вательную установку открыть, выполнив операции по п.1.

 

 

 

 

б

через

12. Испытан е

последующего о разца может производиться

памяти10 15 м нут. Повторное испытание уже испытанного образца мо-

 

жет про звод ться не ранее чем через 30 минут.

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы

 

1.

Что такое стационарный тепловой поток?

 

2.

Что такое коэффициент теплопроводности?

 

3.

От каких параметров и как зависит коэффициент теплопроводно-

 

сти?

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

4.

Сущность метода стационарного теплового потока?

 

5.

Особенности метода стационарного теплового потока?

 

6. Требования к образцам для определения коэффициента теплопро-

 

водности методом стационарного теплового потока

 

 

 

 

 

И

7. Диапазон измерения коэффициента теплопроводности, обеспечиваемый установкой ИТП-МГ4.

Лабораторная работа № 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗВУКОПОГЛОЩЕН Я СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ СТОЯЧ Х ВОЛН (ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ МЕТОД)

Цель работы: Изучить сущность и особенности метода стоячих волн (интерференционного) для определения коэффициента

35

 

 

звукопоглощения строительных материалов. Опреде-

 

 

лить

коэффициент звукопоглощения строительных

 

 

материалов интерференционным методом.

Приборы и принадлежности:

1.

Акустический интерферометр.

С

 

2.

Звуковой генератор.

3.

Динамик.

 

4.

Малогабар тный микрофон.

5.

Ус л тель.

 

щения

6.

М кроамперметр ли осциллограф (индикатор).

 

 

 

Краткая теория

 

Для

 

я хорошей акустики залов, аудиторий и других

 

 

обеспечен

помещен й недостаточно только выбрать правильную форму поме-

 

. Важным фактором формирования звуковой среды в помеще-

ниях является отделка ограждающих конструкций различными строительными матер алами, спосо ствующими созданию в помещении диффузного (равномерного) звукового поля. Звукопоглощающие материалы и конструкции оказывают большое влияние на качество звучания и являются эффективным средством борьбы с шумом.

риалы обладают различнойАспособностью поглощать звуки разной частоты. Основным показателем, характеризующим звукопоглощаю-

Применяемые в практике отделочные звукопоглощающие мате-

щий материал, является коэффициент звукопоглощения . Коэффициентом звукопоглощения называется отношение по-

глощенной энергии звуковой волны E к энергии падающей звуковой

Существуют различные методы измеренияИкоэффициентов звукопоглощения: реверберационный метод, метод «стоячих» волн и др.

волны Ei:

 

Д

 

 

 

 

E

,

(6.1)

E i

 

 

 

 

В настоящей работе измерение коэффициента звукопоглощения строительных материалов основано на использовании явления «стоячих» волн, которые образуются в результате интерференции (наложения) звуковых волн, направленных перпендикулярно к какой-либо отражающей поверхности и волн, отраженных от этой поверхности.

36

В точках, в которых амплитуды складываются («пучности»), возникает усиление звука, а в точках, где амплитуды вычитаются («узлы»), – ослабление звука (рис. 6.1, б).

В зависимости от коэффициента звукопоглощения интенсивность отраженной волны существенно меняется. Так, при = 0 в узлах может происходить полное гашение звука, а в пучностях – ее удвоение.

Напрот в, при полном звукопоглощении ( = 1), отраженная волна вообще отсутствует и стоячие волны не образуются, средняя

вность – од накова по всей длине трубы.

Наконец, при промежуточных значениях (0 1), звуковые

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

давлен я в узлах

пучностях (Pmin и Pmax) связаны следующим соот-

ношен ем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pmin

1

1

,

 

(6.2)

 

 

Pmax

 

1

1

 

 

 

интенс

 

 

 

 

 

 

 

 

если обознач ть

Pmin

N , получим

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 N )

2

 

 

4N

 

 

б

 

2 ,

(6.3)

 

 

1

(1

N )

2

 

(1 N )

 

 

 

 

 

 

 

где Pmin – минимальное звуковое давление (в узле);

 

Pmax – максимальное звуковое давление (в пучности).

 

 

 

А

 

 

 

Описание установки

 

 

Общая схема установки показана

 

рис. 6.1, а.

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

Динамик

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Узел

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пучность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

Звуковой

 

 

 

 

 

 

Индикатор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

генератор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Труба

 

 

 

 

Образец

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

Рис. 6.1. Установка «акустический интерферометр»: а схема установки;

б схема образования стоячих звуковых волн.

Звуковой сигнал подается от генератора звуковых сигналов через динамик, помещенный над верхним концом асбестоцементной трубы. На другом конце трубы вставлен плоский образец, коэффициент звукопоглощения которого необходимо определить. Исследуемый образец должен плотно прилегать к опоре и стенкам трубы.

Д нам ческ й громкоговоритель создает плоские волны, фронт

которых распространяется сверху – вниз вдоль оси трубы. Отражен-

микрофона

ные от образца волны, налагаясь на падающие, создают «стоячие»

Сволны. Вел ч ны Pmax Pmin регистируются при помощи небольшого

 

, перемещаемого по оси трубы. Амплитуда сигнала, посту-

пающего с м крофона через усилитель звукового сигнала, определя-

 

б

ется по шкале м кроамперметра или измеряется на экране осцилло-

графа.

 

Изменяя частоту звукового генератора, который питает динамик напряжен ем звуковой частоты, можно проводить измерения во всем диапазоне интересующих нас частот.

В процессе проведения эксперимента следует тщательно соблюдать герметичность сопряжений всех элементов интерферометра.

3. Подать на динамик первую требуемую частоту диапазона – 500 Гц. Для этого ручкой «УСТАНОВКА ЧАСТОТЫ» на звуковом генераторе повернуть лимб частоты так, чтобы значение частоты совпало с вертикальной риской.

 

Порядок выполнения работы

1.

А

Установить один из выданных образцов: для этого вставить обра-

 

зец в трубу и повернуть нижнюю крышку трубы до отказа.

2.

Включить вилки генератора и усилителя в сеть. Тумблеры «СЕТЬ»

 

на генераторе и усилителе поставить в положение «ВКЛ.», при

 

Д

 

этом на приборах должны загореться сигнальные лампочки.

 

И

4. Медленно перемещая зонд в трубе с помощью деревянных ручек, замерить звуковое давление в различных точках по длине трубы, из которых выбрать максимальные (пучности) и минимальные (узлы) значения. Pmax – соответствует наибольшему значению амплитуды или наибольшему отклонению стрелки на микроамперметре (в от-

38

носительных величинах). Pmin – наименьшее отклонение стрелки на шкале микроамперметра.

5. Проделать еще два измерения на частотах 1000 Гц и 2000 Гц. Просчитать по формуле (6.3).

 

6. Повторить измерения еще на двух образцах. Результаты занести в

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

табл. 6.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Отключить приборы от сети. Аккуратно вытащить образцы и по-

 

лож ть

х на место.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. равн ть полученные значения с табличными данными (см.

 

прил. 4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Измеряемые

На менование

Звуковое давление P на частотах, Гц

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расчетые

о разца

 

Pmin в узлах

 

Pmax в пучностях

 

 

параметры

 

500

1000

2000

 

500

1000

 

2000

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pmin Pmax для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

каждой частоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pmin

 

 

для

А

 

 

 

 

 

 

 

N Pmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

каждой частоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 N )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы

 

 

 

 

1.Что называется коэффициентом звукопоглощения?

2.На чем основан метод измерения в данной установке?

3.Звукопоглощающие свойства строительных материалов – сравнительная оценка величины от качества материала и частоты изолируемого звука.

4.Использование звукопоглощающих материалов для улучшения акустических свойств помещения.

5.Что называется «стоячей» волной?

6.Как образуется «стоячая» волна?

7.Особенности интерференционного метода?И

39

Лабораторная работа № 7

ИЗУЧЕНИЕ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

С

 

Цель работы: Экспериментально определить коэффициент возду-

 

хопроницаемости и сопротивление воздухопроница-

 

н ю сследуемых образцов строительных материалов.

 

Сравн ть полученные результаты с нормативными ве-

 

л ч нами.

 

Приборы

 

 

пр надлежности:

 

1.

Набор сследуемых о разцов в обоймах.

2.

трубки

 

Напоромер ТНМП-52.

 

3.

Газовый счетч к ГС 4.

 

4.

Пылесос.

 

5.

Автотрансформатор.

 

6.

Секундомер (часы).

 

7.

А

Резиновые соединительные

.

 

Теоретическая часть

 

Воздухопроницаемостью называется свойство строительных ма-

 

Д

териалов и ограждающих конструкций пропускать воздух.

 

Воздухопроницаемость проявляется при наличии разности дав-

лений воздуха по обе стороны ограждения, создаваемой в естествен-

ных условиях тепловым или ветровым напором.

 

Тепловой напор обуславливается

разными температурами, а,

следовательно, и разными плотностями внутреннегоИи наружного воздуха. Ветровой напор создается действием ветра на ограждающие конструкции. При совместном действии этих факторов оба перепада давления суммируются.

При наличии разности давления воздуха с той и другой стороны ограждения через конструкцию может проникать воздух в направлении от большего давления к меньшему. Это явление называется фильтрацией.

Поступление наружного воздуха в помещение через ограждающую конструкцию называется инфильтрацией, а обратный процесс – эксфильтрацией.

40

Воздухопроницаемость строительных материалов обуславливается наличием в них пор, сообщающихся между собой. Характер воздухопроницаемости выявляется по экспериментальным графикам, построенным на основе измерений весового расхода воздуха Wв, прохо-

дящего при различных перепадах давлений p через данный матери-

С

 

 

 

 

ал. Форма зависимости Wв = f( p) определяется структурой материала

(рис. 7.1).

 

 

 

 

 

Wв, кг/ч

 

 

Рис. 7.1. График зависимости расхода

 

 

 

воздуха Wв от перепада дав-

и

 

лений p для отдельных воз-

 

 

 

 

 

 

 

 

духопроницаемых

материа-

 

 

 

лов: 1 материалы с равно-

 

б

мерной структурой и порами

 

одинаковых размеров (пено-

 

 

 

 

 

2

 

 

бетон); 2 материалы с пора-

 

 

 

ми различных размеров (за-

 

 

4

 

3

 

сыпки); 3 маловоздухопро-

 

 

 

 

ницаемые материалы (бетон,

 

 

 

 

гипс, дерево); 4

влажные

Количество воздухаАWв, кг/ч, фильтрующегося через материал при ламинарном движении в порах (кривая 1а, 3 рис. 7.1) пропорционально разности давлений на противоположных поверхностях и об-

pmin p, Па материалы.

ратно пропорционально толщине слоя материала (закон Ланга):

где p – разность давлений, Па; Д F – площадь рабочего сечения, м2;

W в i

p F

,

(7.1)

 

 

 

И

 

 

 

– толщина слоя материала, м;

i – коэффициент воздухопроницаемости, кг/(м ч Па).

Коэффициент воздухопроницаемости i характеризует степень воздухопроницаемости материала и численно равен количеству воздуха, кг/ч, которое будет фильтроваться через 1 м2 плоской однородной стенки толщиной 1 м при разности давлений по обе стороны 1 Па.

41

При турбулентном движении воздуха в порах материала (кривая

1б, 2 рис. 7.1) прямой зависимости между Wв и p не сохраняется. Однако для целей практических расчетов формулу (7.1) можно при-

менить и для турбулентного движения, если перепад давления p изменяется в небольших пределах.

На величину воздухопроницаемости большое влияние оказывает влажность (кривая 4 рис. 7.1). Проникновение воздуха через влажный матер ал нач нается только при наличии некоторого минимального давлен я необходимого для преодоления сил поверхностного

 

натяжен я воды, содержащейся в порах.

 

 

 

 

Значен е коэфф циентов

воздухопроницаемости некоторых

С

 

 

 

 

 

 

 

строительных матер алов приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i,

 

 

 

Назван е матер ала

 

Плотность,

 

 

 

 

 

 

 

кг/м3

кг/(м ч Па)

 

 

 

пл ты

 

 

 

1300

0,50

 

 

Гипсовые

 

 

 

0,42

 

 

Бетон

 

 

 

 

2000

 

 

Минеральная вата

 

 

 

-

4,27 103

 

 

Пенобетон автоклавный

 

 

670

5,1

 

 

Кирпич глиняный о ыкновенный

 

 

1900

4,8

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

Испытание воздухопроницаемости производится на образцах материалов имеющих толщину не менее 5 см, так как при меньшей толщине на величину i начинаютДоказывать влияние волосяные трещины и различные дефекты изготовления.

Воздухопроницаемость ограждений не всегда соответствует воздухопроницаемости их материалов. Так, например, кирпичная кладка может иметь воздухопроницаемость Ив 400 600 раз больше воздухопроницаемости кирпича. Такое различие объясняется наличием в кладке большого количества щелей, образующихся при неполном заполнении раствором швов кладки. Нанесение на поверхность кладки штукатурки снижает воздухопроницаемость при одном слое штукатурки – в 9 раз, при двух слоях – в 17. Следовательно, главное влияние на воздухопроницаемость кирпичных стен оказывают слои штукатурки.

То же имеет место и у деревянных дощатых обшивок. При малой воздухопроницаемости древесины воздухопроницаемость обшивок оказывается чрезвычайно большой за счет наличия щелей в стыках досок.

42

В расчетах ограждающих конструкций оценка воздухопрони-

цаемости слоев делается по величинам их сопротивления воздухо-

проницанию. Для сплошных слоев материалов, не имеющих щелей

или стыков, сопротивление воздухопроницанию Ru, м2 ч Па/кг, опре-

деляется по формуле:

 

Ru ,

 

 

 

 

 

 

 

 

(7.2)

 

 

 

 

 

i

 

 

опрот влен е

воздухопроницанию

выражается

разностью

давлен й воздуха, при которой через 1 м2 конструктивного слоя

прон кает 1 кг воздуха за единицу времени.

 

Расчетные вел ч ны сопротивления воздухопроницанию неко-

С

 

 

 

 

 

торых слоев

матер алов ограждений приведены в СП 50.13330 1

(табл.*).

 

 

 

 

 

 

 

Выполнен

данной

ла ораторной

работы позволит познако-

миться с экспер ментальными методами определения коэффициентов

воздухопронцаемостисопротивления воздухопроницанию различ-

ных стро тельных материалов и сравнить полученные значения с

нормативными величинами.

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

Описание установки

 

Схема лабораторной установки представлены на рис. 7.2. Ис-

следуемый образец (1) помещен в воздухонепроницаемую обойму (3),

которая с помощью шлангов (8) подключена к напоромеру (4) и газо-

 

 

 

А

 

вому счетчику (5). Для создания и регулирования разности давлений

по обе стороны образца в лабораторной установке используется эле-

тропылесос (6), включенный в сеть переменного тока 220 В через

автотрансформатор (7).

Д

 

 

 

8

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

220 В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

7

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7.2. Схема лабораторной установки: 1 – испытываемый образец; 5 – газо-

вый счетчик ГС 4; 2 – воздухоизолирующий слой; 6 – электропылесос;

3 – металлическая обойма; 7 – лабораторный автотрансформатор; 4 –

напоромер ТНМП-52; 8 – соединительные шланги.

 

43

Расход воздуха через образец регулируется изменением питающего напряжения электропылесоса и фиксируется газовым счетчиком.

 

 

оздаваемая разность давлений p измеряется напоромером.

 

Продолжительность замера фиксируется секундомером.

 

 

Последовательность выполнения работы

 

1.

Подготовка

 

 

 

 

 

 

 

1.1.

Вычерт ть в рабочей тетради табл. 7.2.

 

и

 

 

 

 

 

 

1.2.

помощью рез новой трубки присоединить штуцер напоро-

Смера к обойме с сследуемым образцом (рис. 7.2).

 

 

1.3.

Подсоед н ть о ойму с о разцом к газовому счетчику соглас-

 

но схеме ла ораторной установки и проверить правильность

 

 

б

 

 

подключен я электропылесоса.

 

 

1.4. Подключ ть пылесос к трансформатору согласно схеме лабо-

 

раторной установки (рис. 7.2).

 

 

 

1.5.

Провер ть прав льность с орки всей установки совместно с

 

 

 

А

 

 

преподавателем.

 

 

 

 

 

2.

Измерение

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Включить автотрансформатор в сеть 220 В и установить на-

 

пряжение 25 В.

 

 

 

 

 

 

2.2. Включить пылесос.

 

 

 

 

 

 

2.3. Через 1 2 минуты снять показания газового счетчика n1 и од-

 

новременно включить секундомер. Показания счетчика занести

 

в табл. 7.2.

 

 

 

 

 

 

 

2.4. По истечении 5 минут выключить пылесос.

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

2.5. Записать в таблицу показания газосчетчика n2.

 

 

2.6. Заменить образец и повторитьДизмерения, начиная с п.1.2.

 

2.7. Выключить автотрансформатор из сети.

 

3.

Обработка результатов измерения

 

 

 

3.1. Определить величину перепада давлений p, Па, по обе сторо-

 

ны исследуемого образца по шкале напоромера, и записать в

 

табл. 1.

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Определить объемный расход воздуха Wо, м3/ч, через образец:

 

 

 

W о n2 n1

/

1

 

0,012(n2 n1 ),

(7.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

1000

12

 

 

 

где n1, n2 – соответственно начальные и конечные показания газосчетчика.

44

 

3.3. Определить весовой расход воздуха Wв, кг/ч, по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W в

W о ,

 

 

 

 

 

 

 

где – плотность воздуха при атмосферном давлении и темпера-

 

 

туре условий эксперимента (воздуха в помещении).

 

 

 

Плотность воздуха , кг/м3, следует определять по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

353,1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

273 t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4. Определ ть коэффициент воздухопроницаемости i, кг/(м ч Па),

 

сследуемого материала:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сопротивление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С i

W в

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где – толщ на сследуемого образца, м;

 

 

 

 

 

 

 

F – площадь сследуемого

 

разца, м2.

 

 

 

 

 

 

 

3.5. Определ ть

 

 

 

 

 

 

 

 

воздухопроницанию Ru, Па ч м/кг,

 

сследуемого о разца:

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ru

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.6. Сравнитьбвычисленные значения сопротивления воздухопро-

 

ницания со значениями другого исследуемого образца и с нор-

 

мативными значениями по прил. 9 1 .

 

 

 

 

 

 

 

4. Выводы.

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

ч

 

Показания газосчетчи-

 

 

 

 

 

 

 

i,ч Па)

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ка

 

Па

 

 

 

 

u Пакг/

 

 

 

 

Толщина , ц р об м а аз

Площадь , F р м азца об

, z замера Время

 

 

 

 

 

 

 

 

W0,

 

Wв,

И

 

 

Образец

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p,

 

 

 

 

Прим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м3

кг/ч

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n1,

n2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45

 

Контрольные вопросы

 

Для подготовки к лабораторной работе

1.

Что называется воздухопроницаемостью и чем она обуславливает-

 

ся?

2.

Что называется фильтрацией и при каком условии она возникает?

С

3.

Виды фильтрации, причины их возникновения (инфильтрация, экс-

 

фильтрация)?

4.

Коэфф ц ент воздухопроницаемости. Формула? Физический

 

смысл? Ед н цы змерения?

 

 

1.Причны возн кновения разности давлений p с одной и другой

5. опрот влен е воздухопроницанию. Формула для определения?

 

Физ ческ й смысл? Единицы измерения?

 

6.

Устройство пр нц п ра оты лабораторной установки?

7.

Чем огран ч вается минимальная толщина испытываемых образ-

 

цов?

работы

 

 

 

 

 

 

Для защ ты ла ораторной

 

 

 

стороны огражден я?

 

 

2.

Как вл яет структура и размер пор строительных материалов на

 

характер воздухопроницаемости? (показать на графике).

3.

Как влияет влажность на воздухопроницаемость строительных ма-

 

териалов?

 

 

4.

Закон Ланга для ламинарного движения воздуха в порах материа-

 

ла?

 

Д

5.

Всегда ли соответствуетАвоздухопроницаемость ограждений возду-

 

хопроницаемости материалов?

 

6.

Каким образом можно снизить воздухопроницаемость кирпичной

7.

стены?

 

 

И

Значение воздухопроницаемости с теплотехнической и санитарно-

гигиенической точек зрения?

46

Лабораторная работа № 8

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Цель работы: Выяснить особенности распределения температур в наружных углах зданий.

Приборы и принадлежности:

1.

Электроинтегратор – электрическая модель угла здания.

С

 

2.

Выпрямитель (6 В).

3.

Вольтметр.

 

4.

М лл метровая бумага.

 

 

 

Теоретическая часть

 

точки зрен я тепловых потерь, а также с точки зрения сани-

тарного состоян я помещения, распределение температуры в наруж-

ных углах здан я представляет особый интерес. Если в отдалении от

угла

 

( н соединяющие точки с одинаковой температу-

рой) проходят параллельно к поверхностям, ограждающим стену, то

по мере пр

жен я к углу они, изгибаясь, смещаются к внутренней

изотермы

поверхности угла. Это означает, что температура соответствующих

точек н же температуры тех же точек глади стены. Понижение тем-

пературы вблтеле наружного угла, связанное с более интенсивным тепловым потоком через внутреннюю поверхность угла по сравнению с гладью стены, вызвано геометрической формой углов, т.е. неравенством площадей тепловосприятия и теплоотдачи (рис. 8.1).

 

 

изотермы

Следовательно, наружный угол

 

 

Аиспытывает большее охлаждение,

- 10

 

 

 

чем гладь стены. Кроме того, коэф-

- 5

 

 

 

фициент

 

теплообмена внутренней

0

 

 

 

поверхности

угла

имеет

меньшее

+5,

 

 

 

 

 

 

И

0C

 

значениеД, вследствие меньшего ко-

 

 

 

 

личества тепла получаемого излуче-

 

 

 

 

нием,

и

 

 

уменьшенного

кон-

 

 

 

 

вективного

 

теплообмена.

Поэтому

 

 

 

 

температура

внутренней

поверхно-

 

 

 

 

сти уменьшается по мере приближе-

Рис. 8.1. Распределение тем-

ния от глади стены к углу. Это же

 

ператур в наружном уг-

справедливо

и для

наружной

по-

 

ле здания

 

верхности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Понижение температуры поверхности стены в наружном углу имеет большое санитарно-гигиеническое значение, как единственная причина отсыревания и промерзания наружных углов. Поэтому при проектировании и конструировании углов необходимо принимать соответствующие меры к повышению температуры на их внутренней поверхности (рис. 8.2).

47

а)

λ1

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R ≥ 30 см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ2

> λ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b от 25 до 40 см

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

δ

 

 

С

 

 

Стояк централь-

c ≥ 1,5 δ

 

 

ного отопления

в)

 

г)

и

 

 

Рис. 3. Основныебмероприятия по повышению температуры на внутренней поверхности наружныхАуглов: а – скашивание или б – скругление внутренней поверхности; в – утепление угла пилястрами; г – установка в углах стояков центрального отопления

Для теплотехнических расчетов иногда необходимо знать распределение температуры внутри огражденияД.

Характер этого распределения зависит как от материала, так и от геометрической формы ограждения. Расчет температурных полей во многих случаях связан с математическими трудностями и большой вычислительной работой. С другой стороны, постановка прямых измерений на исследуемом объекте требует затратыИбольших средств и времени. Поэтому широкое применение приобрели различные косвенные методы исследования температурных полей на моделях.

Один из таких методов – метод электромоделирования, нашел особенно широкое применение во всех случаях стационарного процесса теплопередачи, когда температура во всех точках рассматриваемой конструкции не меняется со временем.

Метод электромоделирования температурных полей основан на аналогии распределения потенциалов в электрическом поле с распределением температур в температурном поле.

48

Как известно, связь между удельным тепловым потоком и разностью температур двух поверхностей ограждения выражается формулой:

q

в н ,

(8.1)

 

R

 

Сгде q – удельный тепловой поток,

( в - н) – разность температур внутренней и наружной поверхностей огражден я, 0 ;

R – терм ческое сопрот вление ограждения, м2 0С/Вт. Приэлектр ческом моделировании тепловых процессов подоб-

ная зав с мость выражается законом Ома для некоторого соответствующего электропроводного слоя:

J

u1 u2

,

(8.2)

 

 

Rом

 

Следовательно, на электрической модели J (электрический ток)

соответствует тепловому потоку q, а омическое сопротивление Rом

термическому R.

А

Разностьбпотенциалов (u1 - u2) соответствует разности темпера-

тур поверхностей ( в - н), так что температуре i некоторой точки ограждения соответствует потенциал ui в той же точке модели.

Отношение разности потенциалов на шинах (u2 - u1) к потенциалу данной точки, относительно шины (ui - u1), равно отношению разности температур этой точки и внутренней поверхности и разности

температур ( н - в).

 

 

 

u 2 u1

 

н

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

u

i

u

1

 

 

i

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(uДu )

 

 

 

i

 

в

 

 

 

i

 

1

( н

в ).

(8.3)

 

 

 

 

(u 2 u1 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как в нашей модели потенциал шины Ш1 равен нулю u1 = 0,

то формула (8.3) упростится:

 

 

 

 

 

 

 

(tИt )

 

(

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i в

 

н

 

в

 

u i

 

или i

t в

 

 

н в

u i ,

(8.4)

 

 

u 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u 2

 

где ui – показания вольтметра при касании щупом i-ой точки;

в, н или tв, tн – заданные преподавателем значения температур; u2 – показания вольтметра при касании щупом наружной шины.

49

 

Описание экспериментальной установки

 

Электрическая модель, предназначенная для расчета темпера-

турных полей (а также для определения тепловых потоков) носит на-

звание электроинтегратора.

 

 

Электроинтегратор представляет собой координатную сетку,

между узлами которой имеются омические сопротивления Rом, про-

порциональные соответствующим термическим сопротивлениям R.

 

Пр нц п альная схема электроинтегратора ясна из рис. 8.3.

С

Модель наружного угла выпол-

нена из специальной электропровод-

ной бумаги в определенном масшта-

е.

 

ui

Ш2

Ш1

Вольтметр показывает разность

потенциалов (ui - u1) между шиной и

 

V

и

соответствующим узлом сетки. Эти

показания пропорциональны разно-

 

 

 

 

сти температур и значению темпера-

 

 

туры в узле.

Рис. 8.3. Принципиальная схема

Система электроинтегратора

 

б

 

электроинтегратора

присоединена через выпрямитель к

сети и питается напряжением 6 В. Крайние узлы сетки присоединены

к медным шинам Ш Аи Ш .

1.Вычертить на миллиметровойДбумаге модель исследуемой конструкции и нанести на нее координатную сетку.

2.Включить напряжение и провести замеры потенциалов во всех координатных точках. И

Для этого щуп приводится в соприкосновение с соответствующими контактами модели. Показания вольтметра (верхняя шкала) с точностью до десятых записываются в соответствующих точках на вычерченной сетке.

3.Вычертить на координатной сетке линии равных потенциалов – эквипотенциальные кривые, соответствующие линиям равных температур – изотерм (интерполяцией).

4.Взять у преподавателя заданные значения температур в и н или tв

и tн. 1 2

50

5.

Оценить особенности распространения температуры в наружных

 

углах, нанеся на модель конструкции вспомогательную шкалу

 

температур.

 

 

 

6.

Выводы:

 

 

 

 

1. анализ распределения температурного поля в толще наружного

С

 

 

 

узла;

 

 

 

 

2. причины понижения температуры на внутренней поверхности

 

наружного угла;

 

 

 

3. меропр ят я по повышению температуры на внутренней по-

 

верхности наружного угла.

 

3.электромоделированиеЧто такое

?

 

 

 

 

Контрольные вопросы

1.

Что такое температурное поле?

 

2.

 

особенности

Цель работы

сследование температурного поля наружных ограж-

 

ден й методом электрического моделирования?

4.

Каковы

 

 

распространения температуры в углах зданий?

5.

Каковы пр ч ны понижения температуры в углах зданий?

6.

Каким образом можно устранить значительное понижение темпе-

 

ратуры в наружных углах зданий?

7.На подобии каких процессов основан метод электромоделирования?

8.Правильный порядок выполнения работы?

9.Устройство и принцип работы лабораторной установки?

10.Каковы особенности распространения тепла в многослойных конструкциях?

11.Устройство лабораторной установки для моделирования процессов передачи тепла в многослойных конструкциях?АД

Лабораторная работа №И9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДЕКСА ИЗОЛЯЦИИ ВОЗДУШНОГО ШУМА ОКОННЫМ БЛОКОМ

Цель работы: Ознакомиться с методикой экспериментального определения индекса изоляции воздушного шума оконным блоком и сравнить с требованиями нормативных документов.

51

Приборы и принадлежности:

 

1. Камера высокого уровня КВУ – 62,3 м3.

 

2. Камера низкого уровня КНУ – 126,4 м3.

 

3.

Оконный блок.

 

4.

Передающий тракт:

 

источник шума в октавных и третьоктавных полосах частот,

 

фиксированных частот звукового диапазона, «белого шума»;

 

ус л тель мощности;

 

 

громкоговор тели (звуковые колонки).

 

и

 

5. Пр емный тракт:

 

Скапсюль м крофонный конденсаторный М-101 с предусили-

 

телем ВПМ-101 № 1839;

 

 

змер тель шума ВШВ-003-М2.

 

 

 

 

блоками

 

 

 

 

 

Теоретическая часть

 

 

Метод определен я изоляции воздушного шума R оконными и

дверными

 

в ла ораторных условиях заключается в последова-

 

 

 

 

дБА

тельном измерении

сравнении средних уровней звукового давления Lm

в помещениях высокого и низкого уровней испытательной камеры в оп-

ределенных полосах частот с последующим вычислением показателей

звукоизоляции изделий.

 

 

Звукоизоляция оконного блока RАтран ,

– величина, служа-

щая для оценки снижения оконным блоком воздушного шума потока

городского транспорта.

 

 

Индекс изоляции воздушного шума Rw, дБ – величина, служа-

щая для оценки звукоизоляции конструкции одним числом и опреде-

 

 

 

 

И

ляемая путем сопоставления частотнойДхарактеристики изоляции воздушного шума R(f) со специальной оценочной кривой.

Изоляция воздушного шума (звукоизоляция) R, дБ – десятикратный десятичный логарифм отношения звуковой мощности (W1), падающей на испытываемый образец, к звуковой мощности (W2), переданной через этот образец.

Средний уровень звукового давления в помещении Lm, дБ – десятикратный десятичный логарифм отношения усредненных в пространстве и времени квадратов значения звукового давления к квадрату порогового значения давления p0 = 20 мкПа (20·10-5Па).

Частотная характеристика изоляции воздушного шума R(f), дБ

– значение изоляции воздушного шума R в каждой из третьоктавных

52

полос с частотами f, Гц, лежащими в диапазоне 100 3150 Гц (в графической или табличной форме).

Эквивалентная площадь звукопоглощения А, м2 – площадь поверхности с коэффициентом звукопоглощения, равным единице, которая обладала бы такой же способностью поглощать звук, как и все

Свместе взятые поверхности ограждающих конструкций испытательной камеры.

Вел ч ну звуко золяции окна RАтран , дБА, определяют на основании частотной характеристики изоляции воздушного шума окном с

це П.5.1 пр л.5, поз ц я 3.

помощью эталонного спектра шума потока городского транспорта. УровниОписаниеэталонного спектра, скорректированные по спектру частотной коррекц "А" для шума уровнем звука 75 дБА, приведены в табли-

Установкабсосто т из двух смежных по горизонтали помещений (пары помещен й), в проем между которыми монтируется образец испытываемой конструкцииА, и комплекта измерительной аппаратуры, включающего передающий и приемный тракты.

и состав установки

Объем помещения высокого уровня (ПВУ) составляет 62,3 м3, объем помещения низкого уровня (ПНУ) – 126,4 м3. Площадь проема,

предназначенного для монтажа образца испытываемой конструкции –

1,5 м2.

го уровня КВУ) понимается любоеДпомещение, в котором расположен источник шума. Под помещение низкого уровня ПНУ (либо камерой низкого уровня КНУ) понимают любое помещение, защищенное ограждением, акустические свойства которого нас интересуют.

Под помещением высокого уровня ПВУ (либо камерой высоко-

В помещении высокого уровня в углах на расстоянии не менее 2 м от испытываемого объекта размещаются две акустические колонки,

позволяющие создать уровни звукового давления в ПВУ до 110 дБ.

Микрофон размещается на специальном штативе с регулируемой вы-

сотой и направлением.

И

В состав измерительной аппаратуры входят:

а) передающий тракт (передающая измерительная система):

источник шума в октавных и третьоктавных полосах частот, фиксированных частот звукового диапазона, «белого шума»;

усилитель мощности;

53

громкоговорители (звуковые колонки);

б) приемный тракт (приемная измерительная система):

капсюль микрофонный конденсаторный М-101 с предусилителем ВПМ-101 № 1839;

измеритель шума ВШВ-003-М2.

СИзлучающая шум измерительная система в помещениях для измерен й должна создавать диффузное звуковое поле. Источники шума следует располагать двух местах измерительного помещения высокого уровня.

Краткая методика выполнения работы

спытан ях в помещениях камеры следует поддерживать постоянную температуру (20±3) °С.

давленПрия при помощи приемной измерительной системы. При этом измер тельный м крофон в помещениях высокого и низкого уровней

мерений должныботстоять не менее чем на 1 м от поверхности ограждающих конструкций, друг от друга и от громкоговорителей.

Включают передающую систему и измеряют уровень звукового

должен последовательно устанавливаться не менее чем в шести точ-

ках (на каждой позиции громкоговорителя в трех точках). Точки из-

В случае измерения изоляции шума образцом наружной ограж-

дающей конструкции (части наружной ограждающей конструкции,

например, окна) за площадь S следует принимать общую площадь

 

А

образца (части конструкции), видимого со стороны помещения низ-

кого уровня (ПНУ).

Д

При испытаниях окон и дверей в лабораторных условиях или между двумя помещениями в натурных условиях величина S означает площадь свободных проемовИ, в которые вставлен элемент.

Измерения следует проводить в третьоктавных полосах частот. Частотный диапазон при измерениях должен быть от 100 до 3150 Гц со следующими средними геометрическими частотами третьоктавных полос: 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150.

Индекс изоляции воздушного шума испытываемой конструкции определяют путем сопоставления полученной в результате измерений частотной характеристики изоляции воздушного шума R(f) [ГОСТ 27296-2012] с оценочной кривой.

54

а)

С

 

и

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

А

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

И

 

 

Рис.9.1. Блок учебных

 

 

акустических ка-

 

 

мер: а) камера

 

 

низкого

уровня

 

 

(КНУ); б) камера

 

 

высокого

уровня

 

 

(КВУ), в которой

 

 

установлен

источ-

 

 

ник шума.

 

55

RAòðàíòð
принимают большую.
Требуемую звукоизоляцию RAòðàíòð

Для этого необходимо определить сумму неблагоприятных отклонений измеренной частотной характеристики R(f) от оценочного спектра. Неблагоприятными считают отклонения вниз от оценочного спектра.

Если сумма неблагоприятных отклонений максимально приближается к 32 дБ, но не превышает эту величину, величина индекса Rw составляет 52 дБ.

Если сумма неблагоприятных отклонений превышает 32 дБ (значительно меньше 32 дБ или неблагоприятные отклонения отсут-

ствуют), оценочный спектр смещается вниз (вверх) на целое число

децибел так, чтобы сумма неблагоприятных отклонений от смещен-

С

 

ного нормат вного спектра максимально приближалась к 32 дБ, но

не превышала эту вел

:

чину

îòêë 32 äÁ.

Орд нату смещенного вверх или вниз оценочного спектра в

третьоктавной полосе со среднегеометрической частотой 500 Гц

принимают за вел ч ну индекса изоляции воздушного шума данной

конструкции Rw.

А

Для определениябвеличины звукоизоляции окна RАтран по из-

вестной частотной характеристике изоляции воздушного шума необ-

ходимо в каждой третьоктавной полосе частот из уровня эталонного

спектра Li вычесть величину изоляции воздушного шума Ri данной конструкцией окна. Полученные величины уровней следует сложить энергетически и результат сложения вычесть из уровня эталонного шума, равного 75 дБА.

Д ному блоку присваивают класс согласно таблИ. 9.1. (ГОСТ 23166-99).

По полученному показателю звукоизоляции испытанному окон-

Оценку изоляции воздушного шума оконным или остекленным дверным блоком записывают одним числом Rw и RАтран.

следует определять из расчета

обеспечения допустимых значений проникающего шума как по эквивалентному, так и по максимальному уровню, т.е. из двух величин

Таблица 9.1

Классы изделий по показателю звукоизоляции со снижением воздушного шума потока городского транспорта

Класс

Изделия со снижением воздушного шума, дБ

А

Свыше 36

56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 9.1

 

Класс

Изделия со снижением воздушного шума, дБ

 

 

Б

 

 

 

34-36

 

 

 

 

 

В

 

 

 

31-33

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

28-30

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

25-27

 

 

 

 

 

Примечание

В случае если снижение уровня воздушного шу-

 

 

 

ма потока городского транспорта достигается в

 

 

 

режиме проветривания, к обозначению класса

 

 

 

 

звукоизоляции добавляют букву "П".

 

 

 

Напр мер:

класс звукоизоляции изделия "ДП" означает, что

 

 

изделия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сн жение уровня воздушного шума потока го-

 

Сродского транспорта от 25 до 27 дБА для дан-

 

 

 

ного

 

достигается в режиме проветри-

 

 

 

ван я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О ра отка результатов

 

 

 

Средн е уровни звукового давления Lm1 и Lm2, дБ, в помещениях

высокого н зкого уровней определяют по формуле

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

 

n

 

0,1Li

 

 

 

 

б1

 

 

(9.1)

 

 

Lm

10 lg

10

 

 

,

 

 

 

 

n i 1

 

 

 

 

 

 

где Li – уровень звукового давления в i – й точке, дБ;

 

 

n – число точек измерения.

 

Д2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эквивалентную площадь звукопоглощения помещения низкого

уровня А2, м2, определяют по значению времени реверберации T2 по

формуле

 

A 0,16 V2

 

 

И

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

(9.2)

 

 

 

2

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где V2 – объем измерительного (приемного) помещения низкого уровня, м3; T2 – время реверберации, с, измеренное в соответствии с ГОСТ 2641785 5 (по результатам измерений время реверберации в помещении низкого уровня составляет 0,5 с); 0,16 – эмпирический коэффициент, с/м.

Изоляцию воздушного шума испытываемой конструкции Rm, дБ,

рассчитывают по формуле:

 

 

 

 

 

 

R

L

L

10 lg

S

,

(9.3)

 

m

m1

m2

 

A2

 

 

 

 

 

 

57

где Lm1 и Lm2 – средние уровни звукового давления в помещениях высокого и низкого уровней, определяемые по формуле (9.1), дБ;

S – площадь поверхности испытываемого образца, м2; А2 – эквивалентная площадь звукопоглощения, м2.

Звукоизоляцию окна от потока городского транспорта RАтран , дБ, определяют по формуле:

16

 

RAòðàí 75 10 lg 100,1 Li Rmi ,

(9.4)

i 1

 

где Li – скоррект рованный по кривой частотной коррекции «А» уро-

вень звукового давлен

я эталонного спектра (эталонного шума пото-

Ска городского транспорта) в i-й третьоктавной полосе частот, дБ, оп-

ределяемый по пр л. 5;

 

Rmi – золяц я воздушного шума данной конструкции окна в i

третьоктавной полосе частот, дБ, определяемая по формуле (9.3).

Результат выч

округляется до целого значения, дБА.

сления

б

При проведен ла ораторной работы можно вносить упроще-

н я по сравнен ю со стандартной методикой. Кончено, эти упрощения снизят точность, но не исказят смысла лабораторной работы.

Вместо измерений, как предполагает стандартная методика,

на третьоктавных полосах частот, студентам достаточно прово-

дить измерения только на октавных полосах частот. Безусловно,

точность полученных данных снизится, но при этом значительно со-

А

 

 

 

 

кратится время студентов на проведение лабораторной работы.

Цель лабораторной работы и в этом случае нарушена не будет.

 

 

Все измерения и результаты расчетов заносятся в таблицу 7.2

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7.2

 

Д

 

 

Величина

 

Среднегеометрическая частота, Гц

 

 

 

63

125

250

500

1000

2000

4000

 

Уровень звукового давления в КВУ

1

 

 

 

 

 

 

 

 

при шести позициях микрофона,

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Lm, дБ

3

 

 

 

И

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

Средние уровни звукового давления

в

 

 

 

 

 

 

 

 

КВУ, Lm1, дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание таблицы 7.2

 

 

Величина

 

Среднегеометрическая частота, Гц

 

 

 

 

 

 

63

125

250

500

1000

2000

4000

 

 

Уровень звукового давления в КНУ

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при шести позициях микрофона,

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lm, дБ

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

редние уровни звукового давления

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КНУ, Lm2, дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изоляц я воздушного шума, Rm, дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормат вная частотная характеристика, дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Неблагопр ятные отклонения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

То же,

смещен нормативной хара-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ктерист ки вн з на целое ч сло дБ и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сумме отклонен й ∑откл ≤ 32 дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индекс

золяц воздушного шума, Rw,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Звукоизоляц я воздушного шума потока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ат

 

 

 

 

 

городского транспорта, R ран, дБА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример обра отки результатов измерений и расчетов

 

 

 

индекса изоляции воздушного шума оконного блока

 

 

В примере определения индекса изоляции воздушного шума оконного блока из ПВХ – профилей со стеклопакетами толщиной 32 мм (4М1-10-4М1-10-4М1) при испытании измерения проводились только на октавных полосах частот: 63; 125; 250; 500; 1000; 2000;

4000 Гц.

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 7.3

 

 

Д

 

Величина

 

 

Среднегеометрическая частота, Гц

 

 

63

125

250

500

1000

2000

4000

 

Уровень звукового давления

1

86,2

90,2

95,2

94,4

91,0

87,3

82,4

 

в КВУ при шести позициях

2

89,3

94,3

98,2

97,2

92,0

88,4

83,9

 

микрофона, Lm, дБ

3

86,2

94,7

94,6

95,2

90,9

88,1

83,4

 

 

4

91,6

96,2

93,9

94,6

90,0

87,8

81,6

 

 

5

87,0

92,3

96,3

95,3

91,4

87,5

83,2

 

 

6

86,3

94,4

97,1

95,6

91,1

87,4

84,0

 

Средние уровни звукового дав-

88,6

94,0

95,9

95,5

91,1

97,8

83,0

 

ления в КВУ, Lm1, дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уровень звукового давления

1

58,0

60,0

58,3

46,4

36,7

32,8

31,1

 

в КНУ при шести позициях

2

56,4

57,5

56,8

45,5

37,0

33,6

31,2

 

микрофона, Lm, дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание таблицы 7.3

 

Величина

 

 

 

Среднегеометрическая частота, Гц

 

 

 

 

 

 

63

125

 

250

500

1000

2000

4000

 

 

микрофона, Lm, дБ

 

3

58,8

56,2

 

57,9

46,0

35,6

32,8

31,4

 

 

 

 

 

4

55,4

62,0

 

56,2

47,2

36,0

34,9

31,3

 

 

 

 

 

5

57,2

61,4

 

58,7

46,5

36,6

32,8

31,6

 

 

 

 

 

6

52,9

61,9

 

57,6

46,5

36,5

33,5

32,1

 

 

редние уровни звукового дав-

56,8

60,3

 

57,7

46,4

36,4

33,5

31,5

 

 

ления в КНУ, Lm2, дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изоляц я воздушного шума, Rm,

17,5

19,4

 

24,0

34,8

40,4

40,1

37,2

 

 

дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормат вная частотная харак-

27

36

 

45

52

55

56

56

 

 

ка, дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Неблагопр ятные отклонения

9,5

16,6

 

21,0

17,2

14,6

15,9

18,8

 

 

То же, при смещен норматив-

-

0,6

 

5,0

1,2

-

-

2,8

 

 

ной характер ст

ки вн

з на 16 дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и среднем отклонен

макс ма-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

льно бл зком 2 дБ, но не ольше*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

терист

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индекс золяц

воздушного

 

 

 

 

36

 

 

 

 

 

шума, Rw, дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Звукоизоляция воздушного шу-

 

 

 

 

33,3

 

 

 

 

 

ма потока городского транспор-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

та, RАтран, дБА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примечание:*расчет по старой редакции СНиП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

Индекс изоляции воздушногоДшума испытанного оконного блока из ПВХ - профилей со стеклопакетами толщиной 32 мм (4М1-10- 4М1-10-4М1), согласно 5 , составляет Rw = 36 дБ, звукоизоляция воз-

1.Какими параметрами оценивается звукоизоляцияИограждающих конструкций?

2.Почему звукоизолирующая способность ограждений определяется на разных частотах?

3.Пути распространения шума в здании?

4.Конструктивные меры повышения звукоизоляции?

60

5. Суть метода определения изоляции воздушного шума R оконными и дверными блоками в лабораторных условиях.

6.

Что такое эквивалентная площадь звукопоглощения помещения?

7.

Что такое КНУ и КВУ?

 

8.

Какие существуют классы изделий по показателю звукоизоляции?

9. пособ определения индекс изоляции воздушного шума испыты-

С

 

 

 

ваемой конструкции.

 

 

 

 

 

Лабораторная работа № 10

помещенияразреза

и дать оценку освещения путем со-

 

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЕСТЕСТВЕННОЙ

 

 

 

 

ОСВЕЩЕННОСТИ

 

 

б

Цель работы: Определить при помощи приборов коэффициент есте-

 

 

 

ственной освещенности (КЕО) в точках характерного

 

 

 

поставления фактических значений КЕО с нормируе-

 

 

 

мыми.

 

 

 

 

 

А

Приборы и принадлежности:

 

 

1.

Люксметры (2 шт.).

 

 

2.

Экран для наружного фотоэлемента люксметра.

 

3.

Рулетка.

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретическая часть

 

 

Освещение помещения может быть естественное, искусствен-

 

 

 

 

 

И

ное, и совмещенное (интегральное). Естественными источниками света являются солнце и рассеянный (диффузный) свет небосвода. с- кусственными источниками света служат электрические лампы (накаливания, люминесцентные и др.).

Совмещенное освещение характерно тем, что помещение одновременно освещается естественным и искусственным светом.

Выбор системы дневного освещения помещений диктуется функциональным процессом. Для основных помещений жилых зданий, школ, детских учреждений, административных, административных, учебных, лечебных и производственных зданий, где люди находятся постоянно или не менее 50 % рабочего времени, проектируют естественное освещение.

61

Естественное освещение осуществляется через проемы в наружных ограждениях. В зависимости от расположения проемов (в стенах или покрытиях) различают боковое, верхнее и комбинированное (верхне-боковое) освещение помещений.

Для оценки освещения какой либо точки поверхности пользуются понятием освещенности Е в люксах (лк). Однако при нормировании естественной освещенности в помещениях абсолютные величины освещенности (люксы) применять нецелесообразно, ввиду значительной зменч вости наружной освещенности от погоды, времени

года

дня. Поэтому условия естественной освещенности принято ха-

рактер зовать относ тельной величиной – коэффициентом естествен-

С

(КЕО). Он представляет собой отношение (в про-

ной

 

центах) естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке

освещенности

 

заданной плоскости внутри помещения светом неба Ев, к одновремен-

 

обработке

 

ному значен ю наружной горизонтальной освещенности, создаваемой

светом полностью открытого не освода Ен:

 

 

å Åâ 100% .

(10.1)

 

Åí

 

При

измерений по этой формуле необходимо произ-

временно. Такая синхронизацияАнеобходима потому, что наружная освещенность может часто и незакономерно меняться.

водить замеры величины наружной и внутренней освещенности одно-

КЕО определяют в соответствииДвес требованием норм естественного освещения в здании не менее чем в пяти точках характерного разреза помещения. Как правило, такой разрез должен проходить по прямой перпендикулярной плоскости окна через его центр. крайние точки располагаются соответственно на расстоянии 1 м от наружной и 1,2 м от противоположной внутреннейИстен. В промежутке между ними располагают не менее трех точек на равном расстоянии друг от друга. Высота расположения точек над уровнем пола помещений определяется уровнем условной рабочей поверхности, т.е. уровнем производства рабочих операций. Для жилых зданий, библиотечных и лекционных залов, конторских и т.п. помещений высота расположения уровня рабочей поверхности составляет 0,8 м (рис. 10.1).

62

А

 

 

 

 

 

 

 

3

5

 

 

 

 

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+0.800

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

II

1

III

 

IV

V

 

С

 

 

 

 

 

 

а/4

а/4

а/4

 

а/4

1,2 м

 

1 м

 

 

и

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 10.1. Измерен е КЕО в помещении:

 

 

 

 

1 – фотоэлемент люксметра Ю-16;

 

 

 

 

к гальванометру

2 – наружное остекление;

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

3 – гальванометр люксметра Ю-16;

 

 

 

 

 

4 – экран наружного фотоэлемента;

 

1

 

 

4

5 – кривая естественной освещенности.

 

 

 

 

Для измерения освещенности при проведении лабораторной ра-

 

А

 

боты применяют люксметры Ю-16 или Ю-116. Прибор состоит из

приемника световой энергии, представляющего собой железоселено-

вый элемент, к которому с помощью гибкого проводника подключен

чувствительный гальванометр. Люксметр обеспечивает измерение ос-

вещенности в трех диапазонах: отД0 до 25, от 0 до 100 и от 0 до 500 лк.

Для переключения диапазонов измерений на корпусе гальванометра

имеется специальный переключатель.

 

ля измерения больших уров-

ней освещенности на фотоэлемент надевается фильтр из двух молоч-

ных стекол, между которыми расположена тонкая металлическая ре-

шетка. Фильтр повышает пределы измеренияИв 100 раз.

Наружная освещенность должна измеряться на открытой горизон-

тальной площадке. Однако, при размещении фотоэлемента за окном, по-

ловина величины наружной освещенности экранируется зданием. По-

этому фотоэлемент, измеряющий наружную освещенность, имеет защиту

со стороны здания в виде специального черного экрана (рис. 10.1) и пока-

зывает освещенность не от всего небосвода, а лишь от половины.

63

Для получения полной величины наружной освещенности, измеренную величину следует умножить на два. В этом случае КЕО определяют по формуле

e

Eв

100%.

(10.2)

 

С

2Eн

 

Величина и равномерность естественной освещенности оценивается по кривой освещенности на уровне рабочей поверхности в характерном сечен помещения. Боковое освещение отличается боль-

шой неравномерностью со значительным перепадом от emax к emin в

Методикавыполнения работы

наиболее удаленной от проема точке рабочей поверхности. При боко-

вом освещен

м н мальный коэффициент естественной освещенно-

сти не должен

ыть меньше значений, предусмотренных нормами.

Нормированные значения КЕО eн следует определять по главе СП 52.13330 Естественное искусственное освещение 9 .

1.

Обмер ть

начерт ть схематический разрез помещения (рис.

 

10.1).

А

2.

Подготовитьбта лицу для записи измерений по форме, приведен-

 

ной ниже.

 

3.

С помощью люксметра измеряется наружная освещенность Ен в

 

точке расположенной за окном.

 

(ВНИМАНИЕ: для исключения зашкаливания стрелки прибора,

 

измерение начинать при положении переключателя диапазонов

 

на значении в 500 лк.)

4.

Одновременно с помощью второго люксметра измеряют освещен-

 

 

И

 

ность Ев в какой-либо точке характерного разреза помещения по

 

центру окна. Точки (не менееДпяти) располагают на прямой пер-

 

пендикулярной плоскости окна на высоте 0,8 м от уровня пола.

 

Крайние из этих точек размещают на расстоянии 1 м от наружной

 

и 1,2 м от внутренней стен. Нумеруются точки начиная от окна.

5.

Аналогично проводят одновременные замеры наружной освещен-

 

ности и освещенности в других точках характерного разреза по-

 

мещения.

 

6.

Вычисляют КЕО во всех точках по формуле (10.2).

7.

После вычисления КЕО для всех точек помещения е1, аналогичные

 

измерения и вычисления производят еще два раза – е2 и е3.

64

8. Вычисляют среднее значение КЕО для каждой точки по формуле

еср=(е123)/3.

9. На характерном разрезе помещения вычерчивается кривая освещенности в КЕО. Для этого на перпендикулярах, восстановленных к избранным точкам вверх от рабочей поверхности, откладывают в одном масштабе в виде отрезков расчетные величины КЕО и объединяют края отрезков плавной линией.

10. Делают выводы о соответствии условий освещенности норми-

руемым значен ям (см. 9 ).

 

 

 

и

 

 

 

С

 

 

 

Таблица 10.1

№ точек

Отсчеты

Ен, лк

Ев, лк

е1,2,3, %

еср, %

I

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

II

1

А

 

2

 

 

3

 

 

1

 

III

б2

 

 

 

3

 

Д

IV

1

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

V

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

Контрольные вопросы

 

 

1.Что называется КЕО и в каких единицах он выражается?

2.Какие приборы применяют для измерения освещенности?

3.Для чего при измерениях КЕО в натурных условиях нужна синхронизация измерений наружной и внутренней освещенности?

4.В какой части помещения при боковом освещении наблюдается минимальное значение КЕО и почему?

5.Зачем наружный фотоэлемент защищен темным экраном?И

65

 

 

 

Библиографический список

1.

СП 50.13330. Тепловая защита зданий.

2.

ГО

Т 12.1.005–88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху

 

рабочей зоны.

 

 

3.

П

131.13330. Строительная климатология.

С

 

 

4.

ГО Т 7076–99. Материалы и изделия строительные. Метод определения

 

теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом

 

режиме.

 

 

5.

ГО

Т 27296–2012. Здан я и сооружения. Методы измерения звукоизоляции

 

ограждающ х конструкц й (с Поправкой). – Дата введения 2014–01–01.

6.

звукоизоляц

ГО Т 26417–85.

Материалы звукопоглощающие строительные. Метод

 

испытан й в малой реверберационной камере.

7.

ГО

Т 26602.3–99.

Блоки

оконные и дверные. Метод определения

 

 

.

 

 

8.

ГО

Т 23166–99. Блоки оконные. О щие технические условия.

9.

СП 51.13330. Актуал з рованная редакция СНиП 23–03–2003 «Защита от

 

шума».

 

 

10.

СП 52.13330. Естественное

искусственное освещение.

11.СНиП II-А.6–72. Стро тельная климатология и геофизика.

12.Звукопоглощающ е звукоизоляционные материалы / Е.Я. Юдин и др. – М. : Стройиздат, 1966.

13.СНиП II-12–77. Защита от шума.

14.ГОСТ 27296–87. Защита от шума в строительстве. Звукоизоляция ограждающих конструкций. Методы измерения.

15.Расчет и проектирование ограждающих конструкций зданий / НИИ строит. физики. – М. : Стройиздат, 1990. – 233 с.

16.Лабораторный практикум по строительной физике: Учеб. пособие для студентов вузов / Объедков В. А. и др. - М.: Высшая школа, 1979.

17.Архитектура гражданских и промышленных зданий. Т. 2 : Основы проектирования / под ред. В.М. Предтеченского. – М., 1976.

18.Фокин, К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей здания / К.Ф. Фокин. – Изд. 4-е, перераб. и доп. – М. : Стройиздат, 1973.бД

19. Фокин, К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий / К.Ф. Фокин. – М. : изд. АВОК-ПРЕСС, 2006. – 251 с.

20.Богословский, В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отовления, вентиляции и кондиционирования воздуха) – 3-е изд. СПб. : Издательство «АВОК Северо-Запад», 2006. – 400 с.

21.Ильинский, В.М. Строительная теплофизика (ограждающие конструкции и микроклимат зданий) : уч. пособие для инж.-строит. вузов / В.М. льинский. –

М. : Высш. школа, 1974. – 320 с.

22.Гусев, Н.М. Основы строительной физики : учебник для вузов / Н.М. Гусев. –

М., 1975.

23.Строительная физика / Е. Шильд и др. ; пер. с нем. – М., 1982.

24.Архитектура гражданских и промышленных зданий: Гражданские здания : учеб.И

66

для вузов / А.В. Захаров и др. ; под общ. ред. А.В. Захарова. – М. : Стройиздат, 1993.

25.Кудинов, А.А. Строительная теплофизика : учеб. пособие. – М. : ИНФРА-М, 2014. – 262 с.

26.Ананьин, М.Ю. Строительная физика. Звукоизоляция зданий ограждающими

конструкциями

[Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов /

С

 

 

науч. ред. И.Н. Мальцевой. – М. :

М.Ю. Ананьин, Д.В. Кремлева ; под

Издательство

Юрайт,

2018.

Режим

доступа:

www.biblio-

online.ru/book/EC8624C0-216F-4EE7-8542-EFAEEFF5B0D5.

27. Теплоф з ческ е свойства светопрозрачных конструкций [Электронный ресурс] / В.М. Фок н, А.В. Ковыл н, Д.Г. Усадский, А.В. Попова. – СПб. : Лань, 2018. –

Режимдоступа: https://e.lanbook.com/book/107964.

б А Д И

67

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]