книги / Физико-техническое проектирование ограждающих конструкций зданий

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

А.И . М ак о в ец к и й , А .Н . Ш и хов

ФИ ЗИКО -ТЕХН ИЧЕСКО Е П РО ЕК ТИ РО ВА Н И Е ОГРАЖ ДАЮ Щ ИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ

Рекомендовано Уральским отделением Учебно-методического объединения вузов РФ по образованию в области строительства

в качестве учебного пособия для студентов специальности «Промышленное и гражданское строительство», «Городское строительство и хозяйство»,

«Экспертиза и управление недвижимостью» очной и заочной форм обучения

Издательство Пермского государственного технического университета

2007

УДК 72.628.921/928 М16

Рецензенты:

заслуженный строитель Российской Федерации, профессор А //. Юзефович

(Пермский государственный технический университет); доцент В.П. Щипачкин

(Уральский филиал академии живописи, ваяния и зодчества)

ISBN 978-5-88151-722-9

Изложены теоретические основы физико-технического проектиро­ вания ограждающих конструкций жилых, общественных и производст­ венных зданий с целью создания в них комфортных условий прожива­ ния и трудовой деятельности. Приведены методы расчета и проектиро­ вания ограждающих конструкций с учетом современных нормативных требований тепловой защиты, звукоизоляции, освещения, инсоляции и солнцезащиты, акустики и беспрепятственной видимости. Рассмотре­ ны вопросы повышения тепловой защиты ранее построенных зданий, а также мероприятия по защите от шума селитебных территорий.

Предназначено для студентов строительных специальностей на­ правления 270100 «Строительство».

Издано в рамках приоритетного национального проекта «Образо­ вание» по программе Пермского государственного технического уни­ верситета «Создание инновационной системы формирования профес­ сиональных компетенций кадров и центра инновационного развития ре­ гиона на базе многопрофильного технического университета»

УДК 72.628.921/928

1.4.Сопротивление теплопередачи через однослойные

имногослойные ограждающие конструкции, выполнен­

3

4

П РЕДИ СЛ О В И Е

Разработка учебного пособия вызвана появлением новых строительных материалов и конструкций, нормативных доку­

а также отсутствием современного специализированного учеб­ ника по строительной физике.

При разработке учебного пособия учтены последние дос­ тижения, результаты исследований в области тепловой защиты зданий, звукоизоляции помещений от шума, принципы обеспе­ чения оптимального светового режима в помещениях различно­ го назначения, а также создания в зрительных залах условий наилучшего восприятия речи и музыки и беспрепятственной ви­ димости происходящего действия на сцене.

В связи с проводимой в стране энергосберегающей поли­ тикой возросли требования к тепловой защите зданий, что отра­ зилось в нормативных документах. СНиП 11-3-79** «Строи­ тельная теплотехника» устарели. Сейчас действуют новые СНиП 23-02-03 «Тепловая защита зданий», в которых приведе­ ны повышенные требования к наружным ограждениям зданий. Для практической реализации требований СНиП 23-02-03 раз­

в котором приведены методы проектирования и методики теп­ лотехнического расчета ограждающих конструкций зданий, ре­ комендации и справочные материалы для проектировщиков. Положения свода правил позволяют проектировать здания с ра­ циональным использованием тепловой энергии путем выявле­ ния суммарного энергетического эффекта от использования планировочных, строительных и инженерных решений, направ­ ленных на экономию энергетических ресурсов.

Взамен СНиП 2.01.01-82 с 1 января 2000 г. введены в дей­ ствие новые СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», в которых отражены изменения климатических параметров, не­ обходимых для проектирования тепловой защиты зданий, сис­ тем отопления и кондиционирования воздуха с учетом экономии энергетических ресурсов.

6

В новых СНиП 23-03-03 «Защита от шума» повышены тре­ бования к защите помещений, рабочих мест, селитебных терри­ торий городов и площадок промышленных предприятий от раз­ личных шумов, а также проектированию акустики зальных по­ мещений. В СП 23-103-03 «Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование звукоизоляции ограждающих конструкций жилых и общественных зданий» приведены новые

венных зданий, вспомогательных зданий производственных предприятий.

В области проектирования светотехники также произош­ ли изменения, которые учтены в новой редакции СНиП 23-05-95* «Естественное и искусственное освещение» и СП 23-102-03 «Свод правил по проектированию и строительству. Естествен­ ное освещение жилых и общественных зданий».

Таким образом, во всех разделах строительной физики (строительная теплотехника, строительная и архитектурная аку­ стика, строительная и архитектурная светотехника) в последние годы произошли значительные изменения норм и методов рас­ чета, которые приводятся только в специализированных норма­ тивных изданиях. Однако в них не рассматриваются вопросы теоретического объяснения физических процессов, происходя­ щих в ограждающих конструкциях и помещениях при воздейст­ вии на них тепловой, звуковой и световой энергии. Все эти вопросы довольно подробно рассмотрены в учебнике «Основы строительной физики», изданном в 1975 г. профессором Н.М. Гусевым. За последние 30 лет после издания этого учебни­ ка изменились взгляды и методы на проектирование ограждаю­ щих конструкций, повысились требования к комфортности, дол­ говечности, архитектурной выразительности и экономичности. В предлагаемом учебном пособии эти вопросы освещены с со­ временных позиций.

В 2003 г. вышел в свет учебник «Архитектурная физика» (под редакцией члена-корреспондента Международной акаде­ мии архитектуры, доктора технических наук, профессора Н.В. Оболенского), рекомендованный для студентов специаль­ ности «Архитектура». В силу того, что этот учебник рассматри­

7

ВВЕДЕНИЕ

Строительная физика - это наука, изучающая способы обеспечения комфортности проживания и жизнедеятельности людей в зданиях с помощью применения соответствующих ог­ раждающих конструкций. Строительная физика подразделяется на строительную теплотехнику, строительную светотехнику и строительную и архитектурную акустику.

Задача строительной теплотехники - проектирование наружных ограждающих конструкций, обеспечивающих опти­ мальный температурно-влажностный режим внутри зданий и сооружений.

Строительная светотехника позволяет решать вопросы, связанные с обеспечением оптимального светового режима на рабочих местах и в целом внутри зданий и помещений.

Задача строительной акустики - проектирование опти­ мальной звукоизоляции в зданиях и сооружениях путем приме­ нения надлежащих ограждающих конструкций. Для защиты го­ родской застройки от шума разрабатываются архитектурно­ планировочные и конструктивные решения.

Архитектурная акустика позволяет проектировать заль­ ные помещения с учетом наилучшего восприятия речевых и му­ зыкальных программ. Она базируется на фундаментальных исследованиях, посвященных процессам реверберации звука, диффузности звукового поля, звукоотражательной способно­ сти внутренних поверхностей зала и их акустической трансфор­ мации.

Практическими задачами строительной физики являются: разработка соответствующих норм и методов теплотехническо­ го расчета и проектирования ограждающих конструкций; проек­ тирование световой архитектуры с учетом взаимодействия света с пространством, формой, пластикой и цветом зданий и соору­

9

Глава 1

СТРО И ТЕЛЬН А Я ТЕПЛОТЕХНИКА

1.1. Общие положения

При проектировании жилых, общественных, производст­ венных зданий и сооружений (далее зданий и сооружений) необ­ ходимо обеспечивать их тепловую защиту с целью создания оп­ тимальных санитарно-гигиенических условий при разумном рас­ ходовании энергоносителей на отопление зданий и сооружений.

К комплексу мероприятий, обеспечивающих надлежащую тепловую защиту, относятся:

- оптимальное объемно-планировочное решение зданий и сооружений при минимальной площади наружных ограждаю­ щих конструкций;

-применение рациональных наружных ограждающих кон­ струкций с использованием в них эффективных теплоизоляци­ онных материалов;

-использование современных методов расчета тепловой защиты зданий и сооружений, базирующихся на условиях энер­ госбережения.

Проектирование тепловой защиты зданий и сооружений осуществляется на основе требований СНиП 23-01-99 «Строи­ тельная климатология» и СНиП 23-02-03 «Тепловая защита

а также соответствующих ГОСТов и норм проектирования зда­ ний и сооружений, в которых приведены необходимые для рас­ чета параметры микроклимата помещений.

1.2. Виды теплообмена

Передача тепловой энергии от более нагретых тел к менее нагретым представляет собой процесс, называемый теплообме­ ном, который может быть трех видов: конвекции, излучения и теплопроводности.

Конвекция - это процесс передачи тепла путем механиче­ ского перемещения частиц вещества в газообразной или жидкой среде.

10