книги / Физика среды и ограждающих конструкций. Ч. 1

УДК 628.921/928

Максимова С.В. Физика среды и ограждающих конструкций. Учебное пособие по практич. н лабораторным работам. Часть 1. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2001. □ 25 с.

Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой курса «Физика среды и ограждающих конструкций» для высших учебных заведений по направлению «Строительство» дневного и заочного обучения

Изложены теоретические основы строительной физики, как базы для успешного применения в практике важнейших нормативных документов СНИГ1 1I01.04 -95, «Строительная теплотехника», СНИП 2.01.01.-82 «Строительная климатология и геофизика». Предлагаемые теоретические положения и методики исследования свойств ограждающих конструкций в лабораторных условиях позволят студентам овладеть навыками работы с приборами, предназначенными для измерения параметров среды - температуры, влажности..

Илл.4. Библиогр.13 назв.

Рецензент зав.кафедрой архитектуры ПГТУ профессор А.И.Маковецкий

© Максимова С.В. Пермский государственный технический университет, 2001

Введение

Физика среды и ограждающих конструкций - это направление строительной науки, позволяющее при проектировании зданий и сооружений учитывать несйловые воздействия на здание: температуру, влажность, движение воздуха, солнечный свет и т.д. Физика среды Интегрирована в систему строительных нормативов - ГОСТов, СНиПов, руководств по расчету и проектированию, определяющих микроклимат помещений, качество архитектурных решений ' зданий и городов.

Курс физики среды состоит из четырех разделов: климатологии и теплофизики, светотехники, архитектурной акустики и звукойзоляции зданий.

Строительная климатология и теплофизика изучают основы нормирования, расчетов и теплофизического проектирования ограждающих конструкций и деталей зданий, возводимых в различных климатических условиях и изложены в части 1.

Светотехника - наука о проектировании, расчетах и нормировании световой среды в городах и отдельных зданиях.

Архитектурная акустика изучает особенности распространения звука в помещениях и конструкциях, звукоизоляцию, способы защиты помещений и зданий от внешнего шума. Светотехника и акустика рассматриваются в части 2 данного пособия.

Данное учебное пособие, составлено с учетом опыта учебно­ методической работы кафедры архитектуры и включает краткие теоретические положения по основным разделам курса, небольшие практические задания, которые могут быть выполнены во время аудиторных занятий или самостоятельно, лабораторные работы для студентов дневного отделения. В пособие не включены теплотехнический расчет конструкций, теоретические положения и расчет звукоизоляции внутренних конструкций, которые выполняются

в курсовых проектах; и вопросы защиты от шума зданий и территорий, подробно изучаемые в курсе градостроительства.

климатология» и др„ с тем, чтобы в дальнейшем принимать гармоничные проектные решения конструкций и зданий.

Для углубления знаний и подготовки к зачету в пособие включена подробная учебная программа курса и список литературы.

Пособие предназначено на студентов направления «строительство».

1.Строительная теплотехника

1.1. Теплопередача через ограждения

Ограждающие конструкции - стены и покрытия разделяют две

среды с различными температурами, давлением и влажностью. Передача тепла через ограждение зависит от толщины конструкции и плотности материала, из которого она изготовлена.

Перенос тепла всегда возникает при разности температур на наружных и внутренних поверхностях. Распространение тепла в конструкциях происходит в результате теплопроводности, конвекции и излучения.

Теплопроводность - это вид теплообмена между частицами твердого материала (бетон, кирпич, и т.д.)

Q = -Л * gradt * F * г

где: г - время передачи тепла в часах;

grad t - количество тепла, проводимое путем теплопроводности;

F - площадь;

Л - коэффициент теплопроводности (Вт • м2 / °С), т.е. количество тепла, которое проходит через I м2 ограждающей конструкции, толщиной I м за I час при разности температур At = l°C.

Конвекция — вид теплообмена, который возникает при неравномерном нагревании поверхности, имеющей контакт с газовой или жидкой средой. Такой тип передачи тепла имеет место в замкнутых воздушных прослойках конструкций.

Теплопередача излучением происходит между нагретыми поверхностями через воздушную среду.

Все виды теплообмена взаимосвязаны между собой и сопровождают друг друга. В плотных конструкциях основным видом тейлообмена является теплопроводность. В пустотных конструкциях - конвекция и излучение.

Тепловой поток, проходящий через ограждение, редко бывает

постоянным, почти всегда он меряется во времени.

Для упрощения расчетов считается, что количество тепла, проходящее через ограждение С?, постоянно. Расчеты ведутся для холодного время года из условия максимального охлаждения

выступающий потолок. Для стен и полов жилых зданий а а—8.7.

2.Сопротивление теплопередаче самой конструкции характеризуется

Термическое сопротивление ограждающих конструкций с воздушными прослойками определяется по формуле:

(3)

Теплопроводность воздуха А,=0.021Вт/м2-°С, однако с увеличением толщины прослойки термическое сопротивление конструкции растет до определенного предела, так как увеличивается передача тепла между поверхностями прослойки путем конвекции. Максимальная толщина воздушной прослойки, способствующая увеличению ее сопротивления теплопередаче - 30 см. Это относится только к воздушным прослойкам, не сообщающимся с наружным воздухом, которые называют замкнутыми.

Не все прослойки можно отнести к замкнутым. Существует правило, согласно которому слои конструкции, расположенные между вентилируемой прослойкой и наружным воздухом, в расчетах не учитываются. Термическое сопротивление воздушной прослойки определяется по приложению 4 СНиП И-3-79*(с изм. №4) «Строительная теплотехника».

В практике часто встречаются конструкции с непараллельно расположенными слоями или с теплопроводными включениями - неоднородные ( рис.2):

каменные стены облегченной кладки: различные вставки из бетона: пустотные плиты:

узлы, проемы, стыки конструкций.

При расчете неоднородных конструкций определяется приведенное термическое сопротивление.

Расчет производят два раза в двух направлениях: параллельно и перпендикулярно тепловому потоку.

Рис.2.Неоднородные конструкции, включающие различные теплопроводные элементы

качествами, если ее общее или приведенное термическое сопротивление не менее требуемого значения:

«О г Я„тр Требуемое термическое сопротивление бывает двух видов:

-из условий энергосбережения;

-из санитарно-гигиенических условий.

Для определения требуемого значения из условий энергосбережения нужно знать температуру отопительного периода ^пер. и продолжительность отопительного периода гот.пер.! которые определяются по СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология". За отопительный период принимают время года, когда температура воздуха