ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова» Строительный факультет Кафедра архитектуры и дизайна среды Заочное отделение ДИСЦИПЛИНА: «СТРОИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА» Преподаватель: Бахмисова Мария Алексеевна
ЛИТЕРАТУРА 1. Куприянов В. Н. Физика среды и ограждающих конструкций. – Учебник для бакалавров 2. В. Н. Куприянов - Градостроительная климатология. Учебное пособие - 2012 г. 3. СП 131. 13330. 2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНи. П 23 -01 -99* 4. СП 23 -101 -2004 Проектирование тепловой защиты зданий 5. СП 50. 13330. 2010 Тепловая защита зданий 6. ГОСТ 30494 -2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях 7. Сан. Пи. Н 2. 2. 1/2. 1. 1. 1076 -01 Гигиенические требования к инсоляции и солнцезащите помещений жилых и общественных зданий и территорий 8. Сан. Пи. Н 2. 1. 2. 2645 Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях 9. СП 52. 13330. 2010. Естественное и искусственное освещение 10. СН 2. 2. 4/2. 1. 8. 562 -96. Санитарные нормы. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки
Строительная физика – это совокупность научных дисциплин, рассматривающих физические явления и процессы, связанные со строительством и эксплуатацией зданий и сооружений, и разрабатывающих методы соответствующих инженерных расчётов. Основными и наиболее развитыми разделами строительной физики являются Строительная теплотехника; Строительная акустика; Строительная светотехника, изучающие закономерности переноса тепла, передачи звука и света с целью обеспечения в зданиях(сооружениях) необходимых температурновлажностных, акустических и светотехнических условий.
СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ Строительная климатология обеспечивает целесообразные проектные решения зданий, их комплексов и городской застройки с учетом особенностей климата, изучает воздействие климата на архитектурноконструктивные решения зданий, городские структуры и технологии возведения зданий. Основные факторы климата : v количество осадков, v относительная влажность воздуха, v количество солнечной радиации, v интенсивность ветров, v континентальность климата v температура воздуха. По влажности климата на территории РФ устанавливаются 3 зоны: влажная, нормальная и сухая. Климатическое районирование территории РФ проводится по 4 климатическим районам в зависимости от температуры, влажности воздуха и скорости ветра. Эти районы, в свою очередь, подразделяются на 3 -4 подрайона. Районы обозначаются римскими цифрами, а подрайоны - буквами. (Москва II-в климатический район).
ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ Оградиться от окружающей среды – необходимое условие выживания человека. Испокон веков люди строят себе жилища, улучшают их функциональность и комфортность, делают их более надежными. Попытки создать автономное, энергосберегающее жилье с высоким коэффициентом теплосбережения предпринимаются человечеством по сегодняшний день. Любое жилое и нежилое помещение состоит из стен, перекрытий и крыши. Все эти составляющие имеют единое название – ограждающие конструкции. Ограждающие конструкции зданий и сооружений – это все виды перегородок, которые разделяют одно помещения на несколько и отделяют их от воздействия погодных условий. Эти сооружения могут быть выполнены из различных материалов, имеющих необходимые в той или иной ситуации свойства. Виды ограждающих конструкций • Наружные – защищают от воздействия погодных условий, таких как ветер, дождь, низкие и высокие температуры, солнечное излучение и прочее. • Внутренние – направлены на разделение одного пространства на несколько, путем установки перемычек и стен.
ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ НАРУЖНЫХ СТЕН В наружных стенах основными являются четыре функциональных слоя: А. Конструкционный слой. Основное назначение слоя – обеспечить прочность стены. Выполняется из плотных, прочных материалов, имеющих, как правило, высокую теплопроводность и низкую паропроницаемость: кирпич, различные виды бетонов, железобетон, природные и искусственные камни, металл. Б. Теплоизоляционный слой. Основное назначение слоя – обеспечить теплозащитные характеристики стены. Выполняется из высокопористых материалов, которые имеют низкую прочность, низкую теплопроводность и высокую паропроницаемость. Теплоизоляционные слои выполняются из минераловолокнистых матов или плит, пенопластов, ячеистых бетонов, (пенополистерол, мин. вата, эковата) и других аналогичных материалов. В. Паро-, ветро- , влагоизоляционные слои. Это листовые или обмазочные материалы с избирательными характеристиками по проницаемости к водяному пару, ветру и влаге. Г. Облицовочные слои. Основное назначение слоя – декоративное завершение фасада. Выполняется из лицевого кирпича, плит из природного камня, керамических материалов, из листов стекла, металла, из декоративных штукатурок.
Утеплители также относятся к ограждающим конструкциям. Утепление применяется в том случае, если толщина наружных стен недостаточна, и необходимо создать дополнительные барьеры защиты от атмосферных агрессий. Помимо низкой теплопроводимости, все виды ограждающих конструкций-утеплителей обладают звукоизоляционными свойствами. Виды теплоизоляции наружных стен: • Пенополистерол. • Минеральная вата. • Эко вата и т. д. Для того чтобы уберечь слой утеплителя от внешних воздействий и продлить срок его службы, вся утепленная площадь наружных стен должна быть закрыта фасадной отделкой. Фасад – декоративная часть наружной стены, относящаяся к наружным ограждающим конструкциям. Материалы, используемые для фасадных работ: • Плитка; • Сухие строительные смеси; • Краска; • Сайдинг; • Облицовочный кирпич; • Искусственный и натуральный камень и другие. Фасадная отделка может крепиться непосредственно на стену или слой утеплителя, или же на специально возведенной для нее конструкции. Последняя, называется вентилируемым фасадом. В этом случае между стеной и отделкой есть воздушная прослойка, которое, в свою очередь, является дополнительным защитным барьером. Вентилируемый фасад увеличивает толщину наружной стены, что способствует понижению теплообмена и, соответственно, снижению теплопотерь.
МИКРОКЛИМАТ В соответствии с Сан. Пи. Н 2. 2. 4. 548 – 96 «Гигиенические требования к микроклимату» параметрами, характеризующими микроклимат являются: температура воздуха; температура поверхностей (учитывается температура поверхностей ограждающих конструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т. п. ), а также технологического оборудования или ограждающих его устройств); относительная влажность воздуха; скорость движения воздуха; интенсивность теплового облучения. Создание в помещениях комфортной внутренней среды зависит от теплотехнических качеств ограждающих конструкций, планировочного решения зданий, размеров их отдельных элементов (окна, фонари) и т. д. Микроклимат в помещениях создается двумя основными способами: ü мерами архитектурно-планировочных и конструктивных решений зданий (естественные или пассивные меры). ü мерами искусственной климатизации - искусственным освещением, отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха. Внутренний микроклимат зависит от воздушного, теплового, влажностного, светового и шумового режимов в помещении. Дискомфорт наступает при жаре, холоде, недостатке или избытке влажности воздуха, недостаточной освещенности, излишней яркости, шуме и т. д.
ТОЧКА РОСЫ -это температура, при которой достигается максимальное насыщение воздуха водяными парами, если они постоянно содержаться в воздухе при одной и той же температуре. Точка росы является своеобразным указателем содержания водяных паров в воздухе. При повышении влажности повышается и значение точки росы. Значение точки росы выражается в градусах. Точка росы не может превышать температуру воздуха. В результате соприкосновения холодной поверхности и теплого воздуха влажность падает - это явление называют конденсацией. Получаются капельки влаги, которые могут трансформироваться в туман, иней, облако или дождь. Простейший пример – закипающий на плите чайник, на горячей крышке которого можно видеть капельки влаги. Температура крышки и есть точка росы в данном случае.
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К НАРУЖНЫМ ОГРАЖДАЮЩИМ КОНСТРУКЦИЯМ. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА Основным теплотехническим показателем ограждения является его сопротивление теплопередаче Rто, определяющее способность ограждения сопротивляться прохождению через него тепла. Общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций Rто (от температуры tв до температуры tн) состоит из трех слагаемых: сопротивлению теплоперехода у внутренней поверхности Rтв, сопротивлению теплопередаче конструкции ограждения Rтк и сопротивлению теплоперехода у наружной поверхности ограждения Rтн: Rто = Rтв+ Rтк + Rтн , (м 2 · 0 С)/Вт Сопротивления теплопередачи у внутренней (Rтв) и наружной (Rтн) поверхностей ограждения являются обратными величинами коэффициентов теплоотдачи у внутренней αВ и наружной αН поверхностей. Для многослойных ограждений сопротивление теплопередаче Rтк определяется как сумма сопротивлений теплопередаче отдельных слоев:
Паропроницаемость - способность материала пропускать или задерживать пар в результате разности парциального давления водяного пара при одинаковом атмосферном давлении по обеим сторонам материала. Паропроницаемость характеризуется величиной коэффициента паропроницаемости или величиной сопротивления паропроницанию при воздействии водяного пара. Отдельные слои в многослойных ограждениях следует располагать в такой последовательности, чтобы паропроницаемость каждого слоя нарастала от внутренней поверхности к наружной. Должно выполняться неравенство: Материал Коэффициент паропроницаемости, мг/(м·ч·Па) Экструдированный пенополистирол 0, 013 Пенополиуретан 0, 05 Минеральные ваты 0, 3 -0, 55 Фанера клееная 0, 02 Железобетон плотностью 2500 кг/м. куб. 0, 03
ВИДЫ ВЛАГИ И ВЛАГООБМЕН В КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЯ. ОНА КОНДЕНСАЦИИ З Основными причинами, вызывающими увлажнение любых строительных конструкций являются: v - строительная влага, то есть та влага, которая вносится в ограждение при возведении, реконструкции или капитальном ремонте здания; v - грунтовая влага, попадающая в толщу конструкций благодаря капиллярной структуре строительных материалов; v - влага атмосферных осадков, проникающая в ограждающие конструкции при косом дожде или вследствие несовершенства системы водоотвода; v - конденсационная влага, образующаяся на поверхности и в толще конструкций при определенных сочетаниях климатических параметров внутренней и наружной среды и теплового режима конструкций. Повышение влагосодержания материала ограждений снижает теплозащитные качества ограждающих конструкций и их долговечность из-за замерзания и оттаивания влаги в порах материала при изменениях температуры. В случае, когда теплоизоляционный слой расположен с внутренней стороны (б), он обладает малым сопротивлением паропроницанию, поэтому парциальное давление на границе между утеплителем и плотным слоем ограждения будет высоким. Образуется внутри стены парообразная влагаконденсат. Плоскость коденсации будет располагаться в утеплителе, который будет намокать и терять свои теплозащитные качества. Для того, чтобы пар не проникал в утеплитель, перед отделочным слоем следует располагать пароизоляцию. Но это также не до конца решит проблему. Таким образом, расположение массивных слоев с наружной стороны приводит к ее намоканию и разрушению. Следовательно, утеплитель следует располагать так, как показано на рис а (с наружной стороны).
ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТЬ Способность материала или ограждающей конструкции пропускать воздух называется воздухопроницаемостью. Зимой в отапливаемом помещении температура воздуха внутри гораздо выше наружного воздуха. Это обусловливает разность их объемных масс, в результате чего возникает разность давлений воздуха с обеих сторон ограждения. Обследования воздухопроницаемости ограждающих конструкций и системы естественной вентиляции производятся для контроля параметров воздухообмена в помещениях здания. В соответствии с требованиями СНи. П 23 -02 -2003 «Тепловая защита зданий» , эти обследования являются обязательными при вводе объектов в эксплуатацию. Объектами испытания и измерения воздухопроницаемости могут быть эксплуатируемые или полностью подготовленные к сдаче в эксплуатацию здания, а также квартира, помещение или группа связанных между собой помещений любого назначения. С какой целью проводятся испытания по воздухопроницаемости? Измерение параметров воздухопроницаемости позволяет выявить места утечек воздуха. В основном такими местами являются соединения различных строительных материалов, стыки панелей, перекрытий, стыки больших окон и дверей с полом. Часто утечка тепла происходит в местах прохождения труб и кабелей сквозь воздухоизолирующую оболочку сооружения, а также через мансардные и слуховые окна, чердачные люки и швы примыканий пристроек и эркеров.
МЕСТА ТЕПЛОПРОВОДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ (МОСТИКИ ХОЛОДА) Мостик холода – это участки ограждающей конструкции, который имеет повышенную теплопроводимость по сравнению с материалом, из которого изготовлена конструкция. Таким образом, мостики холода являются зонами повышенной утечки энергии (тепла или холода). Другое название мостика холода это температурный мост. Мостиком холода могут быть следующие элементы конструкции: стыки между частями конструкции, например, стыки ограждающих стен с кровлей; стык конструктивного элемента; система крепления фасадов; опорная зона плит перекрытий на наружные стены (при строительстве рекомендуется сразу утеплять эту зону); железобетонные оконные и дверные перемычки; монолитный железобетонный пояс; цоколь и фундамент в стыках стен фундамента с полом 1 этажа; сквозные крепежные элементы; оконные и дверные проемы, углы наружных стен; выходы на балкон или веранду. Необходимо стремится к тому, чтобы как можно меньше было мостиков холода в здании, так как при этом существенно снижается общая энергоэффективность дома.
Мостики холода приводят к: снижению температуры внутри помещений в холодные времена года и перегреву помещений в жаркие времена года; образованию конденсата на внутренней поверхности ограждающей конструкции; значительное увеличение расхода ресурсов на отопления дома; повышается вероятность возникновения сырости и плесени на внутренних стенах дома ; приводят к развитию вредоносных бактерий (в благоприятной влажной среде) и к заболеванию людей. Основные признаки наличия мостиков холода: Ø появление влаги на внешних стенах дома с внутренней стороны; Ø наличие черной плесени на обоях и их отклеивание, которые находятся на ограждающих стенах; Ø появление постоянных трещин на штукатурке. Сырость, грибок и черная плесень на стенах и потолках — признак наличия мостика холода
КАК ОБНАРУЖИТЬ «МОСТИКИ ХОЛОДА» ? Визуально на фасаде дома практически невозможно определить мостики холода. Диагностику здания и выявления мостиков холода можно выполнить с помощью специального прибора - тепловизор. Можно выявить все места утечки тепла, получить полную тепловую картину здания и, определив дефекты, устранить их. В соответствии с поставленными целями обследования, на основании полученных результатов формируется отчет по тепловизионному обследованию здания, в котором приводятся термограммы и фотографии обследуемого объекта, оценка теплового состояния, специализированные расчеты и рекомендации (при необходимости). Тепловизионное обследование зданий
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКУСТИКА Архитектурно-строительная акустика является частью строительной физики. Она подразделяется на два направления: архитектурная акустика, исследующая условия, определяющие хорошую слышимость в помещениях и разрабатывающая архитектурно-планировочные и конструктивные решения, обеспечивающие эту слышимость; строительная акустика, изучающая вопросы звукоизоляции помещений, то есть защиту помещений от внешних шумов, и вопросы снижения шума в помещениях, в которых находится сам источник шума. АКУСТИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЛАМ Все современные залы по акустическому благоустройству делятся на три группы: Залы с естественной акустикой, т. е. помещения, в которых зрители слушают звучание голоса или инструмента непосредственно и где качество звучания зависит только от акустических свойств помещения. Вместимость таких залов до 3000 чел. ; залы, в которых слушают звучание и непосредственно, и при помощи системы звукоусиления. Их вместимость до 4500 чел. ; залы, в которых слушают звучание только при помощи звуковоспроизводящей аппаратуры. Вместимость таких залов не ограничена и может достигать 10 -15 тыс. чел. (Московский Дворец спорта). Нужного соотношения в распределении прямой и отраженной звуковой энергии, а также создания диффузного звукового поля, исключающего нежелательные явления, добиваются в зале путем правильного выбора объема зала и его вместимости; взаиморазмещения слушательских мест и игровой площадки; формы зала в плане и разрезе; размеров, профиля и местоположения отражающих поверхностей и отдельных архитектурных элементов; характера и количества звукопоглощающего материала и его размещения.
ШУМ Шум - это совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих на организм человека и мешающих его работе и отдыху. Звук с частотой от 16 Гц до 20 к. Гц называется слышимый, с частотой менее 16 Гц - инфразвук и более 20 к. Гц - ультразвук. Работающий в условиях длительного шумового воздействия испытывает раздражительность, головную боль, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, нарушение сна. Гигиеническое нормирование шума Основная цель нормирования шума на рабочих местах - это установление предельно допустимого уровня шума (ПДУ), который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. Предельно допустимые уровни шума на рабочих местах регламентированы СН 2. 2. 4/2. 8. 562 -96 “Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки”, СНи. П 23 -03 -03 “Защита от шума”. Мероприятия по защите от шума. Разработка шумобезопасной техники - достигается улучшением конструкции машин. Средства и методы коллективной защиты : акустические, архитектурно-планировочные, организационно-технические. Защита от шума акустическими средствами предполагает звукоизоляцию (устройство звукоизолирующих кабин, ограждений, установку акустических экранов); звукопоглощение (применение звукопоглощающих облицовок); глушители шума. Архитектурно-планировочные методы - рациональная акустическая планировка зданий; размещение в зданиях технологического оборудования, машин и механизмов; рациональное размещение рабочих мест; планирование зон движения транспорта; создание шумозащищенных зон в местах нахождения человека. Организационно-технические мероприятия - изменение технологических процессов; своевременный плановопредупредительный ремонт оборудования; рациональный режим труда и отдыха. Средства индивидуальной защиты (СИЗ) - противошумные вкладыши из ультратонкого волокна “Беруши”, наушники.
ИНСОЛЯЦИЯ Инсоляция - облучение поверхностей и пространств прямым солнечным светом, оказывающее световое, ультрафиолетовое и тепловое действия. Прямой солнечный свет повышает гигиенический уровень помещений, имеет большое оздоровительное значение для среды обитания человека. Поэтому инсоляция должна быть использована в жилых, общественных зданиях и на территории жилой застройки. Согласно нормам, продолжительность инсоляции регламентируется в: жилых зданиях; детских дошкольных учреждениях (ДДУ); - учебных учреждениях общеобразовательных, начального, среднего, дополнительного и профессионального образования, школах-интернатах, детских домах и др. ; лечебно-профилактических (ЛПУ), санаторно-оздоровительных и курортных учреждениях; учреждениях социального обеспечения (домах-интернатах для инвалидов и престарелых, хосписах и др. ). Нормируемая продолжительность непрерывной инсоляции для помещений жилых и общественных зданий устанавливается Сан. Пи. Н 2. 2. 1/ 2. 1. 1. 1. 76, Снип «Градостроительство» : для северной зоны (севернее 58˚с. ш. ) – не менее 2, 5 часа в день с 22 апреля по 22 августа; для центральной зоны (58˚с. ш. - 48˚с. ш. ) – не менее 2 часов в день с 22 марта по 22 сентября; для южной зоны (южнее 48˚ с. ш. ) – не менее 1, 5 часа в день с 22 февраля по 22 октября. Определение продолжительности инсоляции производится с помощью солнечной карты
ТРЕБОВАНИЯ К ИНСОЛЯЦИИ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ 1. Продолжительность инсоляции в жилых зданиях должна быть обеспечена не менее чем в одной комнате 1 -3 – комнатных квартир и не менее чем в двух комнатах 4 -х и более комнатных квартир. В зданиях общежитий должно инсолироваться не менее 60 % жилых комнат. ТРЕБОВАНИЯ К ИНСОЛЯЦИИ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ 1. Нормируемая продолжительность инсоляции устанавливается в основных функциональных помещениях общественных зданий, указанных выше. 2. К основным функциональным помещениям относятся: в зданиях ДДУ – групповые, игровые, изоляторы и палаты; в учебных зданиях – классы и учебные кабинеты; в ЛПУ – палаты (не менее 60% общей численности); в учреждениях социального обеспечения – палаты, изоляторы. 3. Инсоляция не рекомендуется в операционных, реанимационных залах больниц, ветлечебниц; химических лабораториях; выставочных залах музеев; книгохранилищах и архивах. 4. Допускается отсутствие инсоляции в учебных кабинетах информатики, физики, химии, рисования и черчения.
ТРЕБОВАНИЯ К ИНСОЛЯЦИИ ТЕРРИТОРИЙ На территориях детских игровых площадок, спортивных площадок жилых домов; групповых площадок ДДУ; спортивной зоны, зоны отдыха общеобразовательных школ и школ-интернатов; зоны отдыха ЛПУ продолжительность инсоляции должна составлять не менее 3 часов на 50% площади участка независимо от географической широты.
Скачать презентацию ФГБОУ ВО Чувашский государственный университет им И Н
151604520091516.pptx