746

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова»

Кафедра архитектурного проектирования

А.Н. Шихов

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ БАКАЛАВРОВ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ФИЗИКА СРЕДЫ И ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ»

Учебно-методическое пособие

Пермь ФГОБУ ВПО Пермская ГСХА

2013

1

УДК 666.921 Ш653

Рецензент: В.Н. Зекин, зав. кафедрой строительного производства и материаловедения, канд. тех. наук, профессор.

Ш653 Шихов, А.Н. Примеры расчета и задания для самостоятельной работы бакалавров направления «Строительство» по дисциплине «Физика среды и ограждающих конструкций»: [Текст]: учеб.-метод. пособ. / А.Н. Шихов, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА. - Пермь: Изд-во: ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2013.- 124 с. - 100 экз.

Учебно-методическое пособие разработано в соответствии с типовой программой дисциплины «Физика среды и ограждающих конструкций» для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 270800.62 «Строительство» профилей «Промышленное и гражданское строительство» и «Проектирование зданий» очной и заочной форм обучения.

В методическом пособии излагаются методы и примеры теплотехнического, звукоизоляционного и светотехнического расчетов ограждающих конструкций зданий с учетом нормативных требований СНиП 23-02-03 ―Тепловая защита зданий‖, СНиП 23- 03-03 «Защита от шума» и СНиП 23-05-95* «Естественное и искусственное освещение»

Приведены примеры расчета и таблицы с нормативными данными.

УДК 666.921

Печатается по решению методической комиссии архитектурностроительного факультета ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА (протокол № 3 от 13 ноября 2012 г.).

© ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2013

2

СО Д Е Р Ж А Н И Е

1.Общие положения……………………………………………………………….. 4

2.Примеры расчета ограждающих конструкций по разделу «Строительная теп-

лотехника»…………………………………………………………………………… 6

2.1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций……………………… 6

2.2.Расчет ограждающих конструкций с теплопроводными включениями……. 23

2.3.Определение удельного расхода тепловой энергии на отопление здания…. 26

8.Нормируемая плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции трубопроводов на чердаке и подвалах…………………………………………….. 102

9.Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей кон-

струкции по отношению к наружному воздуху…………………………………… 102

10.Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции... 103

11.Значения коэффициента теплотехнической однородности для стеновых панелей индустриального изготовления……………………………………………… 103

12.Коэффициент для температуры внутренней поверхности в зоне

15.Нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций…………. 105

16.Сопротивление паропроницанию листовых материалов и тонких

слоев пароизоляции…………………………………………………………………. 105

3

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Строительная физика – это наука, обеспечивающая комфортность проживания и жизнедеятельность людей в зданиях с помощью применения соответствующих ограждающих конструкции.

Взависимости от задач, которые решаются с помощью строительной физики, последняя подразделяется на:

- строительную теплотехнику; - строительную светотехнику;

- строительную звукоизоляцию и архитектурную акустику.

Взадачу строительной теплотехники входит решение вопросов проектирования наружных ограждающих конструкций, обеспечивающих оптимальный температурно-влажностный режим внутри зданий и сооружений.

Строительная светотехника позволяет обеспечить оптимальные условия светового режима на рабочих местах и в целом внутри зданий и помещений.

Спомощью строительной звукоизоляции решаются вопросы, связанные с проектированием оптимальной звукоизоляции в зданиях и сооружениях путем применения надлежащих ограждающих конструкций. Разрабатываются методы и способы защиты городской застройки от различных шумов архитектурно-планировочными и конструктивными мерами.

Архитектурная акустика решает вопросы проектирования зрительных залов, соответствующих требованиям оптимальной слышимости и беспрепятственной видимости в них.

Для решения практических задач строительная физика разрабатывает соответствующие нормативы и методы расчета и проектирования ограждающих конструкций, благодаря которым обеспечивается выполнение ограждающими конструкциями нормируемых требований по тепловой защите зданий, звукоизоляции и освещенности помещений.

Сцелью закрепления теоретических знаний, полученных студентами

впроцессе лекционного курса, разработаны настоящие методические указания, в которых рассматриваются соответствующие примеры расчета ограждающих конструкций по всем разделам строительной физики и содержатся необходимые таблицы, позволяющие самостоятельно выполнять теплотехнические, звукоизоляционные и светотехнические расчеты согласно приведенным в учебном пособии заданиям.

Отчет по расчету ограждающих конструкций в виде контрольных работ должен быть представлен в печатном варианте.

Задания и примеры расчета ограждающих конструкций рассчитаны для бакалавров направления 270800.62. «Строительство» профилей 270800.01 «Промышленное и гражданское строительство» и 270800.10 «Проектирование зданий и сооружений» очной и заочной форм обучения.

5

2.ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ПО РАЗДЕЛУ «СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА»

В задачи строительной теплотехники входит:

-обеспечение тепловой защиты зданий в зимний период времени с помощью соответствующих ограждающих конструкций и надежной защиты помещений от перегрева в летний период;

-придание наружным ограждающим конструкциям достаточной сопротивляемости к инфильтрации, паропроницанию и теплоустойчивости.

-изучение процессов изменения температуры и парциального давления внутри ограждающих конструкций.

2.1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Пример 1. Теплотехнический расчет наружной стены (определение толщины утеплителя и выполнения санитарногигиенических требований тепловой защиты здания).

А. Исходные данные

Место строительства – г. Пермь. Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного периода zht = 229 суток .

Средняя расчетная температура отопительного периода tht =

–5,9 ºС.

Температура холодной пятидневки text = –35 ºС. Расчет произведен для пятиэтажного жилого дома: температура внутреннего воздуха tint = + 20ºС; влажность воздуха: = 55 %; влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б. Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности

ограждения

6

int = 8,7 Вт/(м2·°С).

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности огражде-

ния ext = 23 Вт/(м2·°С).

Исходные материалы стенового ограждения и нормируемые теплотехнические показатели приведены в таблице:

Б. Порядок расчета

Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02-03:

Dd (tint tht ) zht = (20 – (–5,9)) · 229 = 5931,1 ºС·сут.

Вычисляем нормируемое сопротивление теплопередаче наружной стены при значениях коэффициентов = 0,00035 и b = 1,4 (табл.4 СНиП 23-02-03):

Rreq aDd b = 0,00035 · 5931,1 + 1,4 = 3,475 (м2·°С)/Вт.

Для наружных стен из кирпича с утеплителем следует принимать приведенное сопротивление теплопередаче R0r, определяемое по формуле (11) СП 23-101-04:

R оr = Rоcоm r ,

где Rоcоm - сопротивление теплопередаче i-го участка однородной

ограждающей конструкции, (м2·°С)/Вт.

r - коэффициент теплотехнической однородности, принимаемый для стен толщиной 510 мм, r = 0,74 (п.8.17 СП 23-101-04).

Расчет ведется из условия равенства R0r = Rreq , следователь-

но,

7

R1, R2, R4 - соответственно термические сопротивления теплопередаче слоев стенового ограждения, (м2·°С) /Вт; (см. табл.);

1 , 2 , 4 - соответственно толщины слоев стенового ограждения, м;

1 , 2 , 4 - соответственно коэффициенты теплопроводности слоев стенового ограждения, Вт/(м ·°С).

Определяем численное значение термическое сопротивление теплопередаче утепляющего слоя Rут :

Rут R0 -

Rут = R cооm - R01 4,695 - 1,115 = 3,58 (м2·°С) /Вт.

Находим толщину утеплителя:

ут = ут · Rут = 0,052 · 3,58 = 0,186 м.

Принимаем толщину утеплителя 200 мм. Окончательная толщина стенового ограждения равна: (380 +200 + 120) = 700 мм.

8

Вычисляем фактическое общее термическое сопротивление стенового ограждения R0ф с учетом принятой толщины утеплителя:

Определяем фактический температурный перепад t0 по формуле

(4) СНиП 23-02-03:

Согласно приложения (10) нормируемый температурный перепад составляет tn = 4°С, следовательно, условие

Согласно приложения (6) для температуры внутреннего воздуха tint = 20 ºС и относительной влажности = 55 % температура точки росы составляет td = 10,69 ºС, следовательно, условие sip 18,15 > td = 10,69 ºС, выполняется.

Вывод: Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

9

Пример 2. Теплотехнический расчет чердачного перекрытия холодного чердака пятиэтажного жилого дома (определение толщины утеплителя и выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания).

А. Исходные данные

Место строительства – г. Пермь. Климатический район – I B . Зона влажности – нормальная.

Б. Порядок расчета

Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02-03:

10