Основы строительной физики

 

План лекции:

1. Основы строительной физики.

1.1. Элементы теплотехники.

1.2. Элементы звукоизоляции.

1.3. Элементы светотехники.

1. Основы строительной физики.

При архитектурно-строительном проектировании зданий и помещений решают задачи, связанные с явлениями и законами физики. Эти задачи определяют назначение строительной физики, с помощью которой разрешаются вопросы, возникающие в строительной практике. В строительную физику входят теплофизика, звукоизоляция, инсоляция и другие ее элементы.

1.1. Элементы теплотехники.

Тепловая защита здания - теплозащитные свойства совокупности ограждающих конструкций здания, обеспечивающие заданный уровень расхода тепловой энергии (теплопоступлений) зданием с учетом воздухо-обмена помещений не выше допустимых пределов, а также их воздухопроницаемость и защиту от переувлажнения при оптимальных параметрах микроклимата помещений.

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций выражает способность конструкций сопротивляться прохождению через них теплоты и рассчитывается по формуле 1:

,                        (1)

где a_в - коэффициент теплоотдачи около внутренней поверхности конструкции, Вт/(м²×⁰С);

 a_н - коэффициент теплоотдачи около наружной поверхности конструкции, Вт/(м²×⁰С);

R_К - термическое сопротивление ограждающей конструкции, м² × ⁰С/Вт.

Термическое сопротивление для однослойной однородной ограждающей конструкции определяется по следующей формуле 2:

,                     (2)

где d - толщина слоя, м;

 l - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м × ⁰С).

Если конструкция многослойная, то R_К следует определять как сумму термических сопротивлений слоев и расчитывется по формуле 3:

R_К = R₁ + R₂ +... + R_n.               (3)

 

Конструкция считается с точки зрения теплотехники пригодной для применения, если сопротивление теплопередачи всей конструкции больше или равно требуемому значению сопротивления теплопередачи ,

R₀ ³

 

Воздушная прослойка в ограждении является эффективным средством теплозащиты. Именно поэтому в светопропускающих ограждениях (окнах, балконных дверях, фонарях) предусматривают двойное, тройное и даже четырехслойное остекленение для суровых северных условий. Но воздушная прослойка является эффективной лишь в том случае, если в ней отсутствует движение частиц воздуха. Для этого пространство прослойки необходимо изолировать от наружного и внутреннего воздуха, т.е. выполнить герметично. При большей толщине прослойки циркуляция воздуха усиливается и эффект теплозащиты не достигается.

Для жилых и общественных зданий  конструкций следует определять согласно с ДБНВ.2.6-31:2006 «Теплова ізоляція будівель». Для промышленных зданий нормативное значение сопротивления находится по формуле 4:

,                 (4)

где n – коэффициент, который принимается в зависимости от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху;

Dt^н – нормативный температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения, ⁰С

t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, ⁰С.

Распределение температур в толщине конструкции (t_х) на расстоянии х от внутренней поверхности может быть найдено, зная термические сопротивления слоев конструкции по формуле 5:

,                          (5)

Влажностный режим ограждающих конструкций оказывает существенное влияние на их теплотехнические качества.

Оптимальной и допустимой считается относительная влажность воздуха в помещениях от 50-60%. При повышении температуры воздуха его относительная влажность снижается, при понижении – возрастет и может достичь предела насыщения – 100%.

Повышение влажности приводит к ухудшению их эксплуатационных качеств, поэтому не следует применять в наружных ограждениях конструкции и материалы, имеющие повышенную влажность. В период эксплуатации здания необходимо обеспечить требуемый влажностный режим ограждающих конструкций, предохранения их от увлажнения.

В целях сокращения потерь тепла в зимний период и поступления излишнего тепла в летний период при проектировании зданий следует предусматривать

· Объемно-планировачные решения с наименьшей площадью ограждающих конструкций;

· Солнцезащиту световых проемов с помощью штор, маркизов, ставен, жалюзи;

· Площадь световых проемов в соответствии с нормированным значением коэффициента естественной освещенности;

· Рациональное применение эффективных теплоизоляционных материалов;

· Утепление открывающихся элементов наружных ограждений;

· Плотное сопряжение элементов (швов) в наружных стенах и покрытиях.

 

В зависимости от расположения утеплителя в ограждающей конструкции выделяют три основные типа теплоизоляционных систем рис. 2.

Рис. 2. Расположение утеплителя, пароизоляции и гидроизоляции в наружных ограждениях.

1.2. Элементы звукоизоляции