Задачи, решаемые строительной физикой

Строительная физика

1. Цель и задачи строит физики. Наука и искусство проектирования. Методы проектирования. Формула проектирования зданий.

Строительная физика изучает теоретические основы и практические методы формирования архитектуры, решает вопросы создания оптимальной среды внутри здания и долговечность ограждающих конструкций (стены, перекрытия, окна)

Цель курса – вооружить будущего специалиста знаниями физических процессов, формирующих комфортность искусственной окружающей среды. Для достижения этой цели рассматриваются основные факторы воздействия объективно существующей естественной природной среды на искусственно создаваемую.

Курс состоит из отдельных разделов – архитектурная климатология, основы теплового комфорта помещений, проектирование акустического комфорта, формирование светового комфорта помещений.

Задачи, решаемые строительной физикой

• Обеспечение зрительного восприятия и видимости
• Создание оптимального акустического режима помещения (архитектурная акустика)
• Защита помещения и территории от шума
• Состояние воздушной среды, микроклимат помещения
• Воздухообмен помещения
• Создание оптимального светового режима (естественное и искусственное освещение)
• Облучение помещения прямыми солнечными лучами (инсоляция)
• Вопросы архитектурной светотехники
• Климатическая архитектура

Наука и искусство проектирования.

Как искусство проектирование определяется полной отдачей творчества и любви.

Проектирование предполагает анализ и синтез, расчленение зданий на отдельные элементы, их изучение и проектирование.

Синтез-объединение элементов в одно целое и рассмотрение их взаимодействия

Принципы проектирования зданий:

Принцип эволюционного типа развития (путь незначительного изменения)

Принцип создания совершенно нового (революционный метод)

Методы проектирования

· Эвристические методы

· Метод итераций (последовательного приближения)

· Метод декомпозиции

· Метод контрольных вопросов

· Метод мозговой атаки (штурма)

· Теория решения изобретательских задач (ТРИЗ)

· Метод морфологического анализа

· Функционально-стоимостной анализ

· Методы конструирования

· Экспериментальные методы

· Цели и виды экспериментальных методов

· Планирование эксперимента

· Машинный эксперимент

· Мысленный эксперимент

· Формализованные методы

· Методы поиска вариантов решений

· Методы автоматизации процедур проектирования

· Методы оптимального проектирования

Формула проектирования зданий

функциональность снаружи и внутри здания

пространство снаружи и внутри здания

форма (интерьер и экстерьер)

конструкция здания и благоустройство

 

Климатические параметры для температурно-влажностных расчетов ограждающих конструкций

Расчет теплозащитных и влажностных характеристик ограждающих конструкций зданий выполняется в соответствии с требованиями и по методикам, изложенным в СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника».

Параметры среды:

1.Пространство для размещения оборудования, перемещения людей, эвакуации

2.Микроклимат ( нормативная, допустимая, оптимальная; влажность помещения; абсолютная, относительная; V-объем воздуха)

Теплотехнический расчет предполагает устройство ограждающих конструкций с такими теплозащитными свойствами, чтобы в помещении было тепло и сухо.

Литература:

• СНиП 23-01-99 -строительная климатология (температура наружного воздуха)
• СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника»

 

Выравнивание разности температур

В комнатах с высокими потолками разница температур между полом и потолком бывает значительной и поэтому при ее выравнивании тепловые потери могут быть уменьшены до 30%.

• Инфракрасные обогреватели При использовании инфракрасных обогревателей температурный градиент будет минимальным.
• Потолочные вентиляторы Установка потолочных вентиляторов очень простой и недорогой способ выравнивания разности температур.

Уменьшение утечек тепла

Большие потери тепла происходят через открытые двери. Сокращение времени открытия и сбалансированная вентиляция в помещении, естественно, снизят тепловые потери. Другим способом значительного уменьшения потерь тепла является установка воздушных завес, которые предотвращают утечку тепла или охлажденного воздуха через открытые двери.

 

Утилизация тепла

Для уменьшения потерь через вентиляцию часть теплого вытягиваемого воздуха может смешиваться с приточным. Другим способом является использование теплообменного аппарата, который возвращает часть тепла в помещение.

 

Точный контроль температуры

Если требуемая температура не должна падать ниже отметки 20?C, то средняя температура будет приблизительно 22?C, если мы применяем стандартный термостат. При использовании симисторного регулятора температура не будет отклоняться от установленной. Уменьшение ее на 1?C приводит к 5% энергосбережению.

6.Гигиенические требования к микроклимату помещений.

Санитарные правила и нормы

СанПиН 2.2.4.548-96

САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРАВИЛА И НОРМАТИВЫ
СанПиН 2.1.2.2645-10

IV. Гигиенические требования к отоплению, вентиляции, микроклимату и воздушной среде помещений

4.1. Системы отопления и вентиляции должны обеспечивать допустимые условия микроклимата и воздушной среды помещений. Оптимальные и допустимые параметры микроклимата в помещениях жилых зданий приведены в приложении 2 к настоящим санитарным правилам.

4.2. Системы отопления должны обеспечивать равномерное нагревание воздуха в помещениях в течение всего отопительного периода, не создавать запахи, не загрязнять воздух помещений вредными веществами, выделяемыми в процессе эксплуатации, не создавать дополнительного шума, должны быть доступными для текущего ремонта и обслуживания.
4.4. Нагревательные приборы должны быть легко доступны для уборки. При водяном отоплении температура поверхности нагревательных приборов не должна превышать 90 °C. Для приборов с температурой нагревательной поверхности более 75 °C необходимо предусматривать защитные ограждения.
4.5. Помещения первых этажей жилых зданий, расположенных в I климатическом районе, должны иметь системы отопления для равномерного прогрева поверхности полов.
4.6. Устройство автономных котельных для теплоснабжения жилых зданий допускается при соблюдении гигиенических требований к качеству атмосферного воздуха населенных мест, гигиенических нормативов по шуму и вибрации.
4.7. Естественная вентиляция жилых помещений должна осуществляться путем притока воздуха через форточки, фрамуги, либо через специальные отверстия в оконных створках и вентиляционные каналы. Вытяжные отверстия каналов должны предусматриваться на кухнях, в ванных комнатах, туалетах и сушильных шкафах.
Устройство вентиляционной системы должно исключать поступление воздуха из одной квартиры в другую.
Не допускается объединение вентиляционных каналов кухонь и санитарных узлов с жилыми комнатами.
4.8. Вентиляция объектов, размещенных в жилых зданиях, должна быть автономной. Допускается присоединять к общей вытяжной системе жилого здания вытяжную вентиляцию общественных помещений, не имеющих вредных выбросов.
4.9. Шахты вытяжной вентиляции должны выступать над коньком крыши или плоской кровли на высоту не менее 1 м.
4.10. Концентрация химических веществ в воздухе жилых помещений при вводе зданий в эксплуатацию не должна превышать среднесуточных предельно допустимых концентраций (далее - ПДК) загрязняющих веществ, установленных для атмосферного воздуха населенных мест, а при отсутствии среднесуточных ПДК не превышатьмаксимальные разовые ПДК или ориентировочных безопасных уровней воздействия (далее - ОБУВ).
Приложение N 2
к СанПиН 2.1.2.2645-10

 

С гибкой структурой.

Применятся в качестве основного элемента в звуковых конструкциях (маты из супертонкого стекловолокна и базальтового слоя). Они позволяют снизить звуковую энергию благодаря вязкому трению воздуха в порах. Так же преобразуют кинетическую энергию воздуха в тепловую.

С полужесткой структурой.

Изготавливаются в виде плит полной заводской готовности, которые крепят к поверхности конструкции или на относе (на некотором расстоянии). Изготавливаются из древесного волокна стекла, миваты. Вяжущий материал – цемент или смола битум.

Основа зернистого пористого материала – это мин. Крошка, гравий, пемза. Вяжущее вещество – это цемент или жидкое стекло.

Материалы с полужесткими скелетами поглощают энергии. В порах и за счет деформации скелета.

С жесткой структурой.

Плиты из газосиликатного бетона с неглубокой перфорацией лицевого слоя.

Для пористых материалов, расположенных на ОК(ограждающая конструкция) характерно увеличение звукопоглощения с повышение частоты звука.

С увеличением толщины изолятора на низких частотах увеличивается величина КЗП. Такие материалы используются в кинотеатрах, студиях, аудиториях.

• Пористые поглотители с перфорированными экранами
• Резонансные и слоистые конструкции (для поглощения низких частот)
• Штучные поглотители

 

 

Звукопоглотители могут быть:

• Широкополосные (широкий диапазон поглощаемых частот).

Они изготавливаются из многослойных резонансных поглотителей из нескольких слоев с перфорированным материалом, в каждом слое перфорация разного диаметра.

• Узкополосные (поглощают в узком диапазоне).

Звукопоглощение и сопротивление материала продуванию потоком воздуха - это важнейшие его показатели.

Физико-механические характеристики (динамический модуль упругости, динамическая жесткость)

КЗП (коэффициент звукопоглощения) зависит от свойств материала и от угла падения звуковой волны. В практике используется диффузные КЗП (усредненная величина от разных углов падения звуковой волны).

Конструкции с перфорированным покрытием позволяют получать большое звукопоглощение в любой области частот. Они основаны на резонаторе Гельмгольца. Воздух в резонаторе ведет себя как упругое сопротивление на звуковых колебаниях, длина волны велико по сравнению с размерами резонатора.

«Голосники» - это глиняные сосуды замурованные стену. Они усиливают звучание хора и увеличивают время реверберации.

Звукопоглотители архитектурное средство отделки, поэтому нужно учитывать его огнестойкость, прочность, долговечность, гигиенические особенности, цвет стоимость.

 

 

Строительная физика

1. Цель и задачи строит физики. Наука и искусство проектирования. Методы проектирования. Формула проектирования зданий.

Строительная физика изучает теоретические основы и практические методы формирования архитектуры, решает вопросы создания оптимальной среды внутри здания и долговечность ограждающих конструкций (стены, перекрытия, окна)

Цель курса – вооружить будущего специалиста знаниями физических процессов, формирующих комфортность искусственной окружающей среды. Для достижения этой цели рассматриваются основные факторы воздействия объективно существующей естественной природной среды на искусственно создаваемую.

Курс состоит из отдельных разделов – архитектурная климатология, основы теплового комфорта помещений, проектирование акустического комфорта, формирование светового комфорта помещений.

Задачи, решаемые строительной физикой

• Обеспечение зрительного восприятия и видимости
• Создание оптимального акустического режима помещения (архитектурная акустика)
• Защита помещения и территории от шума
• Состояние воздушной среды, микроклимат помещения
• Воздухообмен помещения
• Создание оптимального светового режима (естественное и искусственное освещение)
• Облучение помещения прямыми солнечными лучами (инсоляция)
• Вопросы архитектурной светотехники
• Климатическая архитектура