804

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федераное государственное бюджетное образователлььное учреждение высшего образования

«Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова»

А.Н. Шихов

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ, ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫХ

И СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ

Учебное пособие

Пермь

ИПЦ "ПрокростЪ"

2023

1

УДК 666.21 ББК 38.113 Ш 653

Рецензенты:

А.А. Жуковский, кандидат архитектуры, доцент кафедры лесоводства и ландщафтной архитектуры, (ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ).

С.Н. Костарев, доктор технических наук, профессор кафедры ИТАС Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Ш 653 Шихов, А.Н.

Теория и практика теплотехнических, звукоизоляционных и светотехнических расчетов ограждающих конструкций зданий : учебное пособие / А.Н. Шихов; Министерство науки и высшего образования РФ, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский аг- рарно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова». – Пермь : ИПЦ «Прокростъ», 2023. – 118 с : ил. ; 29см. – Библиогр.: с. 110-112. –

30экз. – ISBN 978-5-94279-585-6.–Текст : непосредственный.

Вучебном пособии представлены теория и современные методики теплотехнических, звукоизоляционных и светотехнических расчетов ограждающих конструкций гражданских и промышленных зданий на уровне европейских и международных документов. Приведены примеры теплотехнических расчетов различных видов стенового ограждения, звукоизоляционных расчетов межкомнатных перегородок и междуэтажных перекрытий,

атакже светотехнических расчетов бокового и верхнего освещения гражданских и промышленных зданий. Представлены необходимые справочные и табличные материалы для самостоятельной работы обучающихся и при выполнении выпускных квалификационных работ.

Учебное пособие предназначено для обучающихся направления подготовки

08.03.01 Строительство направленность (профиль) «Промышленное и гражданское строительство» очной, заочной и очно-заочной форм обучения.

УДК 666.21 ББК 38.113

Утверждено в качестве учебного пособия Методическим советом ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ (протокол № 9 от 01 июня 2023 г.).

2

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………..… 7

Раздел 1.

Строительная теплофизика…………….……………………………….. 8

1.1.Теоретические основы теплотехнического расчета ограждающих конструкций зданий………………………………………..….. 8

1.2.Исходные данные для проектирования тепловой защиты

зданий……………………………………………………………..........… 9 1.3. Конструктивное решение наружных ограждающих

конструкций……………………..………………….………………….… 12

1.4.Порядок проектирования тепловой защиты зданий……...….. 19

1.5.Определение нормируемого значения приведенного сопро-

тивления теплопередаче ограждающих конструкций………….….… 20

1.6.Виды стеновых ограждающих конструкций……………...….. 23

1.7.Типовая разбивка основных видов стен на теплозащитные элементы………….……………………………………………………… 24

1.8.Алгоритм расчета приведенного сопротивления теплопере-

даче ………………………………………………………………………. 25

1.8.1.Определение геометрических характеристик элементов ограждающей конструкции…………………………………………….. 25

1.8.2. Определение удельных потерь теплоты элементами ограждающей конструкции…………………………………….……… 26

1.8.3.Расчет приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции………………………………………….…. 29

1.8.4. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований ограждающей конструкции……………………………………... 30

1.9.Теплотехнический расчет приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций……….. 32

1.10.Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

степлопроводными включениями……………………………………… 34

1.11.Паропроницаемость и защита от переувлажнения ограждающих конструкций……………………………………………... 35

1.12.Определение требуемого сопротивления паропроницанию

из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период……………………………..……………… 36

Звукоизоляция строительных конструкций……………………………. 62

2.1.Теоретические основы звукоизоляционных расчетов ограждающих конструкций зданий……………………………………. 62

2.2.Звукоизоляционный расчет межкомнатных перегородок сплошного сечения……………………………………………………… 63

2.3.Определение индекса изоляции воздушного шума для кар-

касно -обшивных перегородок……………………………………..…... 67 2.4. Расчет междуэтажных перекрытий на воздушное воздейст-

вие шума………………………………………………………………… 73

2.4.1. Звукоизоляционный расчет междуэтажных перекрытий без звукоизолирующего слоя…………………………………………….. 73

2.4.2.Звукоизоляционный расчет индекса изоляции воздушного шума междуэтажных перекрытий с полом на звукоизоляцион-

ном слое………………………………………………………………….. 74

2.5.Расчет междуэтажных перекрытий на воздействие ударного шума……………………………………………………………………… 76

2.5.1.Звукоизоляционный расчет приведенного уровня

ударного шума междуэтажных перекрытий с полом без звукоизо-

ляционного слоя……………………………………………………...…. 76 2.5.2. Звукоизоляционный расчет индекса приведенного

уровня ударного шума междуэтажным перекрытием с полом на звукоизоляционном слое……………………………………………….. 78

4

3.1.Теоретические основы естественного освещения гражданских промышленных зданий…………………….……………………………. 87

3.2.Проектирование естественного освещения гражданских

ипромышленных зданий………………………………………………... 90

3.3.Определение площади световых проемов жилых и общественных зданий при боковом или верхнем естественном освещении помещений…………………………………………………………….….. 92

3.4.Расчет площади световых проемов производственных зданий

6

Введение

Учебноепособие разработано с учетом возросших требований к комфортности проживания и деятельности людей в зданиях и сооружениях различного назначения, а также повышением нормативных требований по тепловой защите, звукоизоляции и освещению гражданских и промышленных зданий.

Все эти требования направлены на повышение уровня безопасности людей в зданиях и сохранности материальных ценностей в соответствии с Федеральным законом от 30.12.09 г. №384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» и повышения нормативных требований с европейскими и международными нормативными документами.В связи с этим целью разработанного учебного пособия является ознакомление обучающихся направления подготовки 08.03.01 «Строительство» с современными методиками теплотехнического, звукоизоляционного и светотехнического расчетов ограждающих конструкций гражданских и промышленных зданий.

Вразделе «Строительная теплофизика» приведен алгоритм и методика расчета приведенного сопротивления теплопередаче с учетом типовой разбивки ограждающей конструкции на теплозащитные элементы и потерь тепла через стыки с оконными блоками, плитами перекрытий и балконными плитами, примыканий к фундаменту и покрытию, а также с другими видами стеновых конструкций.Изложены методики расчета приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций гражданских зданий.

Вразделе «Звукоизоляция строительных конструкций» рассмотрены вопросы звукоизоляции помещений от воздушного и ударного шума для вертикальных ограждающих конструкций и междуэтажных перекрытий.

Вразделе «Строительная светотехника» приведены теоретические основы естественного и искусственного освещения гражданских и промышленных зданий, а также методики расчета площади световых проемов жилых, общественных и производственных зданий при боковом и верхнем расположении световых проемов.

Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины «Физика среды и ограждающих конструкций» и уровню подготовки обучающихся направления 08.03.01 «Строительство» всех форм обучения.

7

РАЗДЕЛ 1. СТОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА

При проектировании жилых, общественных, производственных зданий и сооружений (далее зданий и сооружений) необходимо обеспечивать их тепловую защиту с целью создания оптимальных санитарногигиенических условий при разумном расходовании энергоносителей на отопление зданий и сооружений.

В задачи строительной теплофизики входит:

-обеспечение тепловой защиты зданий в зимний период времени с помощью соответствующих ограждающих конструкций и надежной защиты помещений от перегрева в летний период;

-придание наружным ограждающим конструкциям достаточной сопротивляемости к инфильтрации, паропроницанию и теплоустойчивости.

-изучение процессов изменения температуры и парциального давления внутри ограждающих конструкций.

К комплексу мероприятий, обеспечивающих надлежащую тепловую защиту, относятся:

-знание климатических факторов района строительства;

-оптимальное объемно-планировочное решение зданий и сооружений при минимальной площади наружных ограждающих конструкций

-применение рациональных наружных ограждающих конструкций с использованием в них эффективных теплоизоляционных материалов

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

Проектирование тепловой защиты зданий и сооружений осуществляется на основе требований СП 50.13330 «Тепловая защита зданий»,СП.133. 13330. «Строительная климатология» и СП 23-101-04 «Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий»,соответствующих ГОСТ и норм проектирования зданий и сооружений, в которых приведены необходимые для расчета параметры микроклимата помещений. Помимо расчетов необходимо учитывать архитектурнопланировочные и конструктивные решения зданий, ориентацию и герметичность световых проемов, которые определяют эксплуатационную эффективность здания.

1.1. Теоретические основы теплотехнического расчета ограждающих конструкций зданий

Проектирование зданий и сооружений должно осуществляться с учетом требований к ограждающим конструкциям в целях обеспечения:

8

-заданных параметров микроклимата, необходимых для жизнедеятельности людей и работы технологического и бытового оборудования;

-тепловой защиты помещений в зимний период и чрезмерного перегрева в летний период эксплуатации;

-защиты от переувлажнения ограждающих конструкций;

-эффективного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию помещений зданий;

-необходимой надежности и долговечности конструкций.

Все эти требования выполняются путем выбора соответствующих ограждающих конструкций на основании теплотехнического расчета.

При теплотехнических расчетах согласно требованийсвода правил СП 50. 13330 «Тепловая защита зданий» наружные ограждающие

конструкции зданий должны удовлетворять:

-приведенному сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций здания;

-удельной теплозащитной характеристике здания;

-ограничению минимальной температуры и недопущению конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающих конструкций в холодный период года;

-теплоустойчивости ограждающих конструкций в теплый период года;

-воздухопроницаемости ограждающих конструкций;

-влажностному состоянию ограждающих конструкций;

-теплоусвоению поверхности полов;

-расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий.

1.2. Исходные данные для проектирования тепловой защиты зданий

Проектирование тепловой защиты зданий начинается с установления исходных данных, к которым относятся:

-параметры температурно-влажностного режима помещений;

-наружные климатические условия района строительства;

-конструктивное решение ограждающих конструкций;

-расчетные характеристики теплотехнических свойств строительных материалов и конструкций приведены в приложении (Т) свода правил СП 50.13330.

Расчетные параметры внутреннего воздуха для холодного периода необходимо принимать согласно табл.1.1.

Наружные климатические условия зависят от района строительства и устанавливаются согласно данным СП 131.13330. «Строительная климато-

9

логия». В качестве расчетной температуры наружного воздуха (tн,оС) для конкретного района строительства необходимо принимать температуру наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 согласно табл. 3.1 СП 131. 13330 «Строительная климатология». При отсутствии данных для конкретного пункта строительства принимается температура ближайшего населенного пункта, приведенного в табл. 3.1 СП 131. 13330.

Расчетные характеристики теплотехнических свойств строительных материалов и конструкций приведены в своде правил СП 50.13330 (приложение Т).

Влажностный режим помещений зданий в холодный период года в зависимости от относительной влажности и температуры внутреннего воздуха следует устанавливать по табл.1.2.

Зону влажности климатического района строительства здания (сухая, нормальная, влажная) устанавливают по карте (рис. 1.1).

10