Задачи по строительной физике

 

Теплотехнические  характеристики материалов ограждающей  конструкции

№	Наименование  материала	γ0, кг/м3	δ,  м	λ, Вт/м · С	R, м2·0С/Вт	μ, мг/м·ч·Па
1	2	3	4	5	6	7
1	Кирпичная кладка из обыкновенного  глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе	1800	0,38	0,70	0,543	0,11
2	Утеплитель –«Пенополистирол»	100	0,15	0,041	3,659	0,05
3	Кирпичная кладка из обыкновенного  глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе	1800	0,25	0,70	0,357	0,11

 

Согласно  п. 9.1, примечание 3 /6/,  плоскость возможной конденсации  в многослойной конструкции совпадает  с наружной поверхностью утеплителя.

Сопротивление паропроницанию м²·ч·Па/мг, ограждающей

конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости 

возможной конденсации)    должно быть не менее нормируемых 

сопротивлений паропроницанию:

- нормируемого сопротивления  паропроницанию  м²·ч·Па/мг (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период),  определяемого по формуле (16) /6/

                       

- нормируемого сопротивления  паропроницанию  м²•ч•Па/мг, (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха) определяемого по формуле (17) /6/

         

где e_int – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по  формуле (18) /6/

                         

где Е_int – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t_int, ⁰С, принимаемое по приложению (С) свода правил СП 23-101-04;

φ_int – относительная влажность внутреннего воздуха, принимаемая равной 55 %;

Е – парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое по формуле (19) /6/

                  

где Е₁, Е₂, Е₃ – парциальное давление водяного пара, Па, принимаемое по температуре в плоскости возможной конденсации τ_с, устанавливаемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего,  весенне-осеннего и летнего периодов;

z₁, z₂, z₃ – продолжительность, мес., зимнего, весенне-осеннего и

летнего периода года, определяемая по табл. 3 /7/ с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду  относятся месяцы со средними температурами  наружного воздуха ниже минус 5⁰ С;

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

в) к летнему периоду  относятся месяцы со средними температурами  воздуха выше плюс 5 ⁰С.

 – сопротивление паропроницанию, м²·ч·Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации;

e_ext – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой  период, определяемое по табл. 7 /7/;

z₀ – продолжительность, сут.,  периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха по табл. 3 /7/;

Е₀ – парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной

конденсации, определяемое по средней температуре наружного  воздуха периода месяцев с  отрицательными средними месячными  температурами;

ρ_w – плотность материала увлажняемого слоя, кг/м³, в сухом состоянии;

δ_w – толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м;

∆w_av – предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги  в  материале увлажняемого слоя слоя, %, за период влагонакопления z₀;

ή – коэффициент, определяемый по формуле (20) /6/

           

где – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемое по табл. 7 /7/.

Продолжительность периодов и их средняя температура определяются по табл. 3 /7/, а значения температур в плоскости возможной  конденсации  τ_i, соответствующие этим периодам, по формуле (74)  /8/

            

где t_int, ⁰C – расчетная температура внутреннего воздуха;

  t_i, ⁰C – расчетная температура наружного воздуха i – го периода,

принимаемая равной средней  температуре соответствующего периода;

 R_si – сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограждения

 м²·⁰С·Вт;

– термическое сопротивление  слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной  конденсации;

 R₀ – общее сопротивление теплопередаче ограждения, определяемое по формуле (8) /8/

R₀ = R_si + R₁ + R₂ + …. R_n + R_se,

 R_se - термическое сопротивление теплоотдачи ограждающей конструкции, равное  _t

 м^{2 0}С/Вт;

 R₁, R₂, и R_n -  термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, определяемые по формуле (6) /8/

   где δ_i – толщина  i-го слоя,

λ_i -  коэффициент теплопроводности материала i-го  слоя,

определяемый по приложению (Д) /8/.

Используя данные табл.1, по формуле  (7) определяем величину

общего термического сопротивления  ограждающей конструкции R₀

R₀ = 0,115 + 0,543 +3,659 = 0,357 + 0,043 = 4,72 м² · ⁰С/Вт.

 Термическое сопротивление  слоя ограждения в пределах  от 

внутренней  поверхности  до плоскости возможной конденсации  составляет

  (м^{2  · 0}С)/Вт.

Для соответствующих периодов года устанавливаем их продолжительность z_i , мес, и среднюю температуру наружного воздуха t_{i ,} ⁰С, а далее по формуле (6) для этих же периодов рассчитываем температуры в плоскости возможной конденсации τ_i для климатических условий г. Кемерово:

Зимний период включает 3 месяца - (январь, февраль, декабрь), z₁ = 3 мес..

t₁ =  ⁰С

 ⁰С

Весенне - осенний период включает 2 месяца - (март, ноябрь), z₂ = 2 мес.

t₂ = ⁰С

  ⁰С

Летний период включает 7 месяцев - (апрель – октябрь), z₃ = 7 мес.

t₃ = ⁰С

⁰С

По приложению (С) /8/ для t_int = 20^оС устанавливаем численное

значение  Па, а далее по формуле (3) определяем  давление

водяного пара внутреннего  воздуха  Па

Для соответствующих периодов по найденным температурам (τ₁, τ₂, τ₃) определяем по приложению (С) /8/ максимальные парциальные

давления (Е₁, Е₂, Е₃) водяного пара: Е₁ = 290 Па, Е₂ = 640 Па, Е₃ = 1520 Па и далее по формуле (4)  рассчитываем парциальное давление водяного пара Е, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции:

 Па

Вычисляем сопротивление  паропроницанию , м²·ч·Па/мг, части

ограждающей конструкции, расположенной  между наружной поверхностью

и плоскостью возможной конденсации.

  м²·ч·Па/мг

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха e_ext, Па, за годовой период, согласно табл. 7 /7/, составляет 640Па.

По формуле (1) определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации

  м²·ч · Па/мг

Для расчета нормируемого сопротивления паропроницанию из условия ограничения влаги за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха сначала устанавливаем продолжительность этого периода  z_о= 175сут. и его среднюю температуру t_i = - 9,8 ⁰С.

Определяем температуру  τ₀, ⁰С в плоскости возможной конденсации для этого периода

τ₀ = ⁰С

Парциальное давление водяного пара Е₀, Па, в плоскости возможной

конденсации при τ₀ = - 7,25 ⁰С равняется Е₀ = 615 Па.

Согласно п.9.1 /6/  в многослойной ограждающей конструкции 

увлажняемым слоем является утеплитель (ρ_w = 100 кг/м³, γ_w = 0,1 м).

Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения  влаги в материале утеплителя, согласно табл. 12 /22/-03, составляет ∆w_aw =25 %.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода

 месяцев с отрицательными  средними месячными температурами,  по 

данным табл. 3 и 7 /24/ , равняется Па.

Рассчитываем коэффициент  η по формуле (5)

По формуле (2) определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия ограничения влаги  в ограждающей конструкции  за период с отрицательными средними месячными  температурами наружного воздуха

м²• ч• Па/мг

Согласно указаниям п.9.1 /6/ определяем сопротивление паропроницанию в пределах от внутренней поверхности ограждающей конструкции до плоскости возможной конденсации

=

Вывод : В связи с тем, что сопротивление паропроницанию части

ограждающей конструкции, расположенной  между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью возможной конденсации  = 7,45 м²·^·ч·Па/мг выше нормируемых значений R_vp1 и   R_vp2,  соответственно

равные 0,94 и 1,07 м²· ч· Па/мг, следовательно, рассматриваемая ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям СНиП 23-02-03.  по условиям паропроницания.   

Задание 17. Определить достаточность звукоизоляции от воздушного и ударного шума междуэтажного перекрытия без звукоизолирующего слоя.

Сплошная железобетонная панель перекрытия, δ=100 мм

Цементно-песчаная стяжка γ=2100 кг/м³ и толщиной, δ= 20 мм

Поливинилхлоридный линолеум с теплозвукоизоляционной подосновой из нитрона δ=3,6 мм.

Устанавливаем по приложению (6 ) индекс снижения приведенного уровня ударного шума в зависимости от материала  покрытия пола :ΔL_nw = 19 дБ.

Определяем по формуле (14) /26/ индекс приведенного уровня ударного шума L_nw под междуэтажным перекрытием: L_nw = 58 – 19 = 39 дб

Определяем поверхностную  плотность несущей плиты перекрытия:

m₁ = 2100·0,20 = 420 кг/м².

Устанавливаем по формуле (8) /26/ индекс изоляции воздушного шума есущей плиты перекрытия при m₁ = 420 кг/м^2:

R_w = 37 lg420 – 43 = 54,0 дБ.

В связи с тем, что в  качестве чистого пола принят поливинилхлоридный линолеум с теплозвукоизоляционной подосновой (ГОСТ 18108–80), из рассчитанной величины индекса воздушного шума междуэтажного 

перекрытия следует вычесть 1 дб и, таким образом, окончательная величина R_w составит: R_w = 54,0 – 1 = 53,0 дБ  > 50 дБ

Вывод: Индекс изоляции воздушного шума R_wo (дб) междуэтажным перекрытием, состоящим из железобетонной несущей плиты = 2100 кг/м³, толщиной 200 мм и чистого пола из поливинилхлоридного линолеума на волокнистой теплозвукоизоляционной подоснове оставляет R_w = 53,0 дБ. Нормативное значение индекса изоляции воздушного шума ограждающими конструкциями R_W=50Дб , следовательно, звукоизоляция от воздушного и ударного шума для междуэтажного перекрытия достаточна.

 

 

 

 

 

 

Задание 22. Определить площадь бокового остекления  3-х пролетного цеха по данным, приведенным в таблице. Здание отдельно стоящее

Исходные данные:

место строительства –  г. Кемерово;

l₁ =18 м;  l₂ =24 м;  l₃ =18 м; L=72м;  Н=6м; =1,0 %;   К₃=1,5;

Вид остекления – стеклоблоки

Материал переплетов - ж/б панели

Материал конструкции покрытия - металл

в цехе выполняют работы средней точности, относящиеся к  IV разряду

зрительной работы;

освещается участок через  окна с одной стороны и фонарь;

оконное заполнение принято  тройное со стальными, двойными, глухими

переплетами, фонаря – одинарное. Остекление бокового проема выполнено  из листового стекла, а фонаря –  из армированного;

отделка внутренних поверхностей помещения имеет коэффициенты отражения:   потолка – =0,9; стен – =0,6;  пола - =0,2;

ориентация световых проемов  по сторонам горизонта – ЮВ.

Порядок расчета

Расчет ведется согласно требований СНиП 23-05-95* «Естественное  и искусственное освещение».

Определение площади  боковых светопроемов

На основании формулы (2) /28/определяется необходимая площадь  световых проемов  _, для чего предварительно производим расчеты остальных параметров формулы.

1. Площадь пола при  одностороннем расположении световых  проемов вычисляем согласно формуле  (6) /28/

.    

2. Коэффициент запаса К_з = 1,3 устанавливаем по табл. 3 /18/.

3. Нормированное значение  КЕО при боковом освещении  для работ средней точности для г. Кемерово согласно формуле (1) /18/,  приложения (Д) и табл 1.  и 4 /18/ составляет: .

4. Световая характеристика  окна h₀ определяется по приложению  (5) /30/   в зависимости от высоты от уровня условной рабочей поверхности до верха окна h₁ = 6,0 – (0,8 + 0,6) = 4,6 м , отношения длины помещения l_п к его глубине B, = 72/30 = 2,4 и отношения = = 5,0. При полученных отношениях h₀ = 12,0.

5. значение коэффициента r₁ находим по приложению(9) /30/.

Предварительно определяем значение r_ср по формуле (5) /30/ при заданных параметрах r₁ = 0,9; r₂ = 0,6; r₃ = 0,2; площади потолка и пола , площади боковых стен . Площадь стены с боковыми световыми проемами в данном случае не учитывается.