8981
.pdfМинистерство образования Российской Федерации Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
С.А. Паузин
АРХИТЕКТУРНАЯ ФИЗИКА
Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине «Архитектурная физика».
Направление подготовки 07.03.03 Дизайн архитектурной среды
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
2
Министерство образования Российской Федерации Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
Кафедра архитектуры
С.А. Паузин
АРХИТЕКТУРНАЯ ФИЗИКА
Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине «Архитектурная физика».
Направление подготовки 07.03.03 Дизайн архитектурной среды
Нижний Новгород ННГАСУ
2016
3
УДК 72:53 (075.8)
Паузин С.А. Архитектурная физика [Электронный ресурс]: Учебнометодическое пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине «Архитектурная физика». Направление подготовки 07.03.03 Дизайн архитектурной среды / С.А. Паузин; Нижегор. гос. архитектур.- строит. ун-т.- Н.Новгород: ННГАСУ, 2016. – 21 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)
Содержит методические рекомендации по выполнению курсовой работы по основным разделам дисциплины «Архитектурная физика».
Предназначено для студентов, обучающихся в ННГАСУ по направлению 07.03.03 Дизайн архитектурной среды.
©С.А. Паузин 2016
©ННГАСУ, 2016
4
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. |
Раздел 1 |
«Строительная теплотехника» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
5 |
2. |
Раздел 2 |
«Архитектурная акустика» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
9 |
3. |
Раздел «Архитектурная светотехника» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
13 |
|
5
1.РАЗДЕЛ «СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА»
1.1Методические рекомендации по выполнению задачи № 1
«Определение условий эксплуатации наружного ограждения»
В зависимости от условий эксплуатации (режим А или Б) определяются расчетные теплотехнические показатели строительных материалов при теплотехнических расчетах.
Исходные данные: Тип здания (общественное, жилое); наименование населенного пункта.
Требуемая нормативная литература:
1.СП 118.13330.2012 Общественные здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 31-06-2009.
2.ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
3.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП
23-02-2003.
Порядок решения
1.По таблицам [1] или [2] определить параметры внутреннего воздуха - tв и φв.
2.По таблице 1 [3] определить влажностный режим помещения.
3.По приложению В [3] определить зону влажности района строительства. При расположении населенного пункта на границе зон влажности принять более влажную зону.
4.По таблице 2 [3] определить условия эксплуатации наружного ограждения.
1.2 Методические рекомендации по выполнению задачи № 2
«Определение нормируемого значения приведенного сопротивления теплопередаче ограждения»
Исходные данные: Тип здания (общественное, жилое); наименование населенного пункта; тип наружного ограждения
Требуемая нормативная литература:
1.СП 118.13330.2012 Общественные здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 31-06-2009.
2.ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
3.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП
23-02-2003.
4.СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*.
5.Территориальные строительные нормы по строительной климатологии различных субъектов Российской Федерации.
Порядок решения
1.По таблицам [1] или [2] определить температуру внутреннего воздуха tв.
2.По табл. 1 [4] или таблицам [5] определить параметры отопительного периода tот и zот с обязательным учетом п. 5.2 [3]
3.По формуле (5.2) [3] определить градусо-сутки отопительного периода.
6
4. По табл. 3 [3] и примечаниям к ней рассчитать базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче, а затем по формуле (5.1) - нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче.
1.3 Методические рекомендации по выполнению задачи № 3
«Определение сопротивления теплопередаче ограждения с известным конструктивным решением»
Исходные данные: Тип здания (общественное, жилое); наименование населенного пункта; описание конструктивного решения наружного ограждения
Требуемая нормативная литература:
1.СП 118.13330.2012 Общественные здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 31-06-2009.
2.ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
3.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП
23-02-2003.
Порядок решения
1.Определить условия эксплуатации наружного ограждения по методическим рекомендациям самостоятельной работы № 1.
2.По прил. Т [3] определить коэффициенты теплопроводности материалов, входящих в состав заданного наружного ограждения в зависимости от условий эксплуатации, определенных в п.1.
3.По табл. 4 и табл.6 [3] определить коэффициенты теплоотдачи αв и αн для внутренней и наружной поверхностей ограждения.
4.По формулам (Е.6) и (Е.7) [3] рассчитать сопротивление теплопередаче наружного ограждения.
1.4 Методические рекомендации по выполнению задачи № 4
«Определение толщины утеплителя для многослойного наружного ограждения
без теплопроводных включений»
Исходные данные: Тип здания (общественное, жилое); наименование населенного пункта; описание конструктивного решения наружного ограждения
Требуемая нормативная литература:
1.СП 118.13330.2012 Общественные здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 31-06-2009.
2.ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
3.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП
23-02-2003.
4.СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*.
5.Территориальные строительные нормы по строительной климатологии различных субъектов Российской Федерации.
7
Порядок решения
1.Определить условия эксплуатации наружного ограждения по методическим рекомендациям самостоятельной работы № 1.
2.Определить нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче наружного ограждения по методическим рекомендациям самостоятельной работы № 2.
3.Определить все известные величины, входящие в фактическое сопротивление теплопередаче по методическим рекомендациям самостоятельной работы № 3. Неизвестным значением в этом выражении будет толщина слоя утеплителя.
4.Толщину слоя утеплителя определить из условия
5.Округлить рассчитанную толщину слоя утеплителя до целого числа сантиметров, либо до ближайшего большего значения, в соответствии с сортаментом производителя.
1.5 Методические рекомендации по выполнению задачи № 5
«Подбор конструкций окон по теплотехническим требованиям»
Исходные данные: Тип здания (общественное, жилое); наименование населенного пункта.
Требуемая нормативная литература:
1.СП 118.13330.2012 Общественные здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 31-06-2009.
2.ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
3.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП
23-02-2003.
4.СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*.
5.Территориальные строительные нормы по строительной климатологии различных субъектов Российской Федерации.
Порядок решения
1.Определить нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче окна по методическим рекомендациям самостоятельной работы № 2 в соответствии с табл.3 [3] и примечанием 1 к ней.
2.Подобрать конструкцию окна, соответствующую нормируемому значению сопротивления теплопередаче, т.е.:
где 
подбирается по табл. К.1 прил.К [3].
8
1.6 Методические рекомендации по выполнению задачи № 6
«Построение графика распределения температур по сечению ограждения вне мест теплопроводных включений»
Исходные данные: Тип здания (общественное, жилое); наименование населенного пункта; описание конструктивного решения наружного ограждения
Требуемая нормативная литература:
1.СП 118.13330.2012 Общественные здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 31-06-2009.
2.ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.
3.СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП
23-02-2003.
4.СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*.
5.Территориальные строительные нормы по строительной климатологии различных субъектов Российской Федерации.
Порядок решения
1.Определить фактические значение сопротивления теплопередаче наружного ограждения по методическим рекомендациям самостоятельной работы № 3.
2.Определить по табл. 1 [4] или таблицам [5] значение расчетной температуры наружного воздуха, принимаемой равной температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92.
3.Температуры по сечению ограждения рассчитываются в следующих характерных
точках:
- внутренняя поверхность ограждения; - границы слоев; - наружная поверхность ограждения.
4.Определить температуры ограждающей конструкции в указанных плоскостях по формуле (8.10) [3],
где tв и tн - температура внутреннего и наружного воздуха, соответственно, °С;
- сопротивление теплопередаче части многослойной ограждающей конструкции от внутренней поверхности до плоскости, отстоящей от внутренней поверхности на расстоянии х, м·°С/Вт, определяемое по формуле (8.11) [3]:
9
2. РАЗДЕЛ «АРХИТЕКТУРНАЯ АКУСТИКА» Расчет времени реверберации
Начиная расчет времени реверберации, необходимо определить объем помещения V (м3); площадь каждой ограждающей поверхности помещения Si (м2); суммарную площадь всех внутренних ограждающих поверхностей Sобщ (м2); эквивалентную площадь звукопоглощения Аобщ (м2); а также оптимальное время реверберации Топт (с).
Эквивалентная площадь звукопоглощения Аобщ определяется обычно при 70 %-ном заполнении зала с учетом добавочного (или неучтенного) звукопоглощения (αдобSобщ). Таким образом, формула (2.15) примет следующий вид:
Аобщ i Si A доб Sобщ , |
(2.18) |
где – средний коэффициент добавочного звукопоглощения, учитывающий звукопоглотители, фактически существующие в помещениях (осветительная аппаратура в залах; вентиляционные решетки; щели и трещины; воздушные полости, соединенные с основным объемом помещения и т.п.).
Для помещений, в которых условия, вызывающее добавочное звукопоглощение, выражены слабо (помещения простой формы, не имеющие пазух и объемных осветительных приборов, с малой площадью вентиляционных отверстий), добавочное звукопоглощение может быть уменьшено на 50%.
После нахождения общей эквивалентной площади звукопоглощения Аобщ определяется αср = Аобщ/Sобщ. Расчет времени реверберации в общем случае производится по формуле Эйринга для трех частот: 125, 500 и 2000 Гц.
Например, необходимо определить время реверберации для конференц-зала размерами 18 × 12 × 4,2 м вместимостью 150 человек и сравнить полученные значения с оптимальными. Материалы отделки поверхностей следующие:
пол – паркетный (с установленными полумягкими креслами (150 шт.), площадь одного кресла с проходом 0,5 м2);
стены – оштукатуренные и окрашенные клеевой краской (в стенах расположены 3 окна размером 1,8 × 1,8 м каждое, а также 2 двери размером 2,1 × 1,2 м каждая);
потолок – подвесной, из потолочных плит Armstrong Casa.
Площади всех поверхностей конференц-зала представлены в табл. 2.1.
Расчет будем вести на трех частотах: 125, 500 и 2000 Гц. Коэффициенты звукопоглощения поверхностей, коэффициенты добавочного звукопоглощения, а также эквивалентные площади звукопоглощения зрителями и креслами определяются по справочникам.
Расчет времени реверберации сведен в табл. 2.1.
Последовательность действий при определении времени реверберации конференцзала следующая:
1)Определим объем зала (V = 907 м3), площадь каждой из внутренних поверхностей
помещения, а также площадь всех поверхностей за исключением площади, занятой зрительскими местами, (Sобщ = 534 м2).
2)Определяем оптимальное время реверберации на трех частотах в зависимости от вычисленного объема и назначения помещения
3)Определим количество зрителей и пустых кресел из условия 70% -ного заполнения зала: количество зрителей – 105 чел., количество пустых кресел – 45 шт.
4)Заносим в таблицу наименования всех поверхностей, их площади, а также общую
площадь Sобщ (см. табл. 2.1). Из справочных таблиц определяем коэффициенты
10
звукопоглощения всех поверхностей (α) для трех частот и заносим эти значения в соответствующие графы (табл. 2.1).
5)После этого перемножаем площадь каждой из поверхностей помещения (S) на соответствующий коэффициент звукопоглощения α (для всех трех частот). Получили значения эквивалентной площади звукопоглощения каждой из поверхностей (α·S). После суммирования этих значений для всех поверхностей получаем звукопоглощение поверхностями помещения (три значения для частот 125, 500 и 2000 Гц).
6)Аналогичные действия производим с эквивалентным звукопоглощением зрителями
ипустыми креслами. Перемножаем соответствующие значения на количество зрителей (105 чел.) и пустых кресел (45 шт.). В результате получаем звукопоглощение зрителями и креслами (три значения для частот 125, 500 и 2000 Гц).
7)Определяем коэффициенты добавочного звукопоглощения на трех частотах. Для получения значений добавочного звукопоглощения перемножаем эти коэффициенты на общую площадь поверхностей помещения. В данном случае в задании не указано, что в конференц-зале имеются условия, вызывающее значительное добавочное звукопоглощение (помещение конференц-зала простой формы, не имеет пазух и объемных осветительных
приборов), поэтому добавочное звукопоглощение уменьшаем на 50% (Sобщ × 0,5 = 534 × 0,5 =267 м2).
8)Суммируем значения звукопоглощения поверхностями помещения, зрителями и креслами, а также добавочное звукопоглощение. В результате получили эквивалентное звукопоглощение Аобщ на трех частотах.
9)Определяем средний коэффициент звукопоглощения αср = Аобщ/Sобщ , а также функцию среднего коэффициента звукопоглощения φ(αср) = – ln(1–αср) для всех трех частот.
10)Вычисляем время реверберации помещения по формуле Эйринга на трех частотах.
11)Определенное расчетное время реверберации Т сравнивается с оптимальным
временем реверберации Топт, учитывая его допускаемые отклонения (± 10 %). Результаты расчета времени реверберации и сравнения его с оптимальным временем реверберации представляются в виде графика.
После чего делается вывод: для рассматриваемого помещения конференц-зала расчетное время реверберации на низких частотах (125 Гц) удовлетворяет нормативным (оптимальным) значениям. На средних и высоких частотах (соответственно 500 и 2000 Гц) расчетное время реверберации меньше нижней границы допускаемых отклонений. Для исправления этого акустического дефекта эквивалентное звукопоглощение на этих частотах необходимо уменьшить, частично заменяя материалы отделки поверхностей помещения.