Методичка Основы архитектуры и строительных конструкций. методичка для лабораторных работ 2014. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов направления бакалавриата 270800 Строительство Белгород
 Скачать 0.69 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова Основы архитектуры и строительных конструкций Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов направления бакалавриата 270800 — Строительство Белгород 2014 Министерство образования и науки Российской Федерации Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова Кафедра архитектурных конструкций Утверждено научно-методическим советом университета Основы архитектуры и строительных конструкций Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов направления бакалавриата 270800 — Строительство Белгород 2014 УДК 72(07) ББК я О 46 Составители канд. техн. наук, доц. В. Н. Тарасенко доц. Н. Д. Черныш Рецензент канд. техн. наук, проф. ММ. Косухин О Основы архитектуры и строительных конструкций. Методические указания к выполнению лабораторных работдля студентов направления бакалавриата 270800 — Строительство сост В. Н. Тарасенко, Н. Д. Черныш. — Белгород Изд-во БГТУ, 2014. — 41 с. Методические указания содержат сведения о содержании и порядке выполнения лабораторных работ, предусмотренных рабочей программой курса Основы архитектуры и строительных конструкций, приборах и механизмах, используемых на практике для определения параметров микроклимата в помещении. Выполнение лабораторных работ позволяет студентам получить навыки работы с приборами, а также закрепить знания, полученные в рамках лекционного и практического курсов. Методические указания предназначены для студентов второго курса дневной формы обучения по направлению бакалавриата 270800 — Строительство. Издание публикуется в авторской редакции. УДК 72(07) ББК я Белгородский государственный технологический университет (БГТУ) им. В.Г. Шухова, 2014 3 Введение Курс дисциплины Основы архитектуры и строительных конструкций для студентов направления бакалавриата 270800 — Строительство состоит из двух модулей Основы архитектуры и Строительная физика, которые включают теоретические основы, практическую часть и лабораторные исследования. Лабораторные работы базируются на изученном теоретическом материале, служат его продолжением, позволяют закрепить полученные в рамках лекционного и практического курсов знания на практике. Определение комфортности микроклиматических условий в лабораторных условиях включает в себя проверку абсолютной и относительной влажности, распределение температуры внутреннего воздуха в помещении, измерение скорости перемещения воздуха и кратности воздухообмена в помещении. В процессе изучения разделов строительной светотехники предусмотрено выполнение лабораторных работ, которые позволяют провести исследование условий создания оптимального светового режима в помещении, и выполнить на их основе разработку соответствующих архитектурных и конструктивных решений. Изучение вопросов естественной освещенности помещений предусматривает выполнение расчета для помещения лаборатории строительной физики и проверку результатов расчета замерами освещенности в контрольных точках на практике. Возможность определения коэффициентов светоотражения и све- топропускания различных поверхностей в лабораторных условиях позволяет полученные данные сравнить с приведенными в нормативной литературе. Лабораторный практикум позволяет студентам в рамках курса получить навыки работы с приборами (психрометром, барометром, электронным термометром с термощупом и термодатчиком, крыльчатым и чашечным анемометром, люксметром, а также закрепить знания, полученные в рамках лекционного и практического курсов. Для выполнения лабораторных работ группу делят на бригады (по 2—4 человека. Каждая бригада под руководством преподавателя выполняет лабораторную работу в соответствии с графиком учебного процесса, приведенным в приложении Б 4 Лабораторная работа № 1 Определение температуры и влажности воздуха в помещении с помощью психрометра Ассмана Цель работы 1) закрепление теоретических знаний об основных параметрах, характеризующих температурно-влажностный режим воздушной среды в помещении исходя из условий комфортности 2) ознакомление с основными приборами, используемыми для измерения температуры и влажности воздуха в помещении 3) получение практических навыков по определению влажности воздушной среды психрометрическим методом. Приборы и оборудование 1. Комплект психрометров Ассмана. 2. Таблицы приложения А. Основные понятия Микроклимат помещения — состояние внутренней среды помещения, оказывающее воздействие на человека, характеризуемое показателями температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и скоростью перемещения воздуха в помещении. В помещениях жилых и общественных зданий следует обеспечивать оптимальные или допустимые параметры микроклимата в обслуживаемой зоне. Оптимальные параметры микроклимата — сочетание значений показателей температуры, влажности и подвижности воздуха, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чему людей, находящихся в помещении. Допустимые параметры микроклимата — сочетания значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности при усиленном напряжении механизмов терморегуляции и не вызывают повреждений или ухудшения состояния здоровья. Параметры микроклимата в помещениях жилых, общественных, административных и бытовых зданий на сегодняшний день устанавливаются в соответствии с ГОСТ 30494-2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении [4]. Стандарт устанавливает общие требования к оптимальными допустимым показателям микроклимата и методы их контроля. Параметры, характеризующие микроклимат в жилых и общественных помещениях температура воздуха скорость движения воздуха относительная влажность воздуха результирующая температура помещения локальная асимметрия результирующей температуры. Требуемые параметры микроклимата оптимальные, допустимые или их сочетания следует устанавливать в зависимости от назначения помещения и периода года с учетом требований соответствующих нормативных документов [4]. Условно принято разделять помещения жилых и общественных зданий на категории в соответствии с условиями пребывания человека. Классификация приведена в таблице 1.1 В соответствии с разделением на категории нормируют основные параметры комфортности пребывания человека (таблица 1.2). На рисунке представлен график распределения зон комфортности. Таблица 1.1 — Классификация помещений в соответствии с условиями пребывания человека Категория Характер пребывания в помещении 1 Помещения, в которых люди в положении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха 2 Помещения, в которых люди заняты умственным трудом, учебой а Помещения с массовым пребыванием людей, где люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды б Помещения с массовым пребыванием людей, где люди находятся преимущественно в положении сидя в уличной одежде в Помещения с массовым пребыванием людей, где люди находятся преимущественно в положении стоя без уличной одежды 4 Помещения для занятий подвижными видами спорта 5 Раздевалки, процедурные кабинеты, кабинеты врачей 6 Вестибюли, коридоры, лестницы, санузлы 6 Таблица 1.2 — Основные параметры комфортности пребывания в помещениях общественных зданий Период года Категория помещения Температура воздуха, С Относительная влажность, % Скорость движения воздуха, мс оптимальная допустимая оптимальная допустимая, не более оптимальная, не более допустимая, не более Холодный а 20—21 19—23 45—30 60 0,2 0,3 б 14—16 12—17 45—30 60 0,2 0,3 в 18—20 16—22 45—30 60 0,2 0,3 4 17—19 15—21 45—30 60 0,2 0,3 5 20—22 20—24 45—30 60 0,15 0,2 6 16—18 14—20 - - - - Теплый 1 2 3 23—25 18—28 60—30 65 0,3 0,5 Рисунок 1.1 — Биоклиматический график зон комфортности по В. Оглею 7 Влажность воздуха внутри помещения и ее нормируемые величины представляют одну из наиболее спорных позиций сточки зрения оценки параметров комфортности микроклимата и температурно-влажностного режима ограждающих конструкций. Различают понятия абсолютной и относительной влажности. Под абсолютной влажностью внутреннего воздуха помещения понимают парциальное давление водяного пара, содержащегося ввоз- духе помещения, и измеряемое в мм рт. стили гПа. Под относительной влажностью внутреннего воздуха помещения В понимают отношение абсолютной влажности воздуха в данный момент времени к максимально возможному значению абсолютной влажности воздуха приданной температуре. Описание приборов Измерение влажности воздуха производят на основе психрометри- ческого метода. Работа выполняется с помощью психрометра Ассмана на основании показаний двух термометров, резервуар одного из которых обернут батистом, смоченным дистиллированной водой. Относительную влажность воздуха определяют на основании одновременных показаний сухого и влажного термометров по их разности с помощью специальных таблиц (приложение А. Аспирационный психрометр Ассмана (рисунок 1.2) дает более точные и устойчивые показания, так как оба термометра (сухой и влажный) обдуваются воздухом с постоянной скоростью, защищены от лучистого тепла и влияния внешних потоков воздуха. Прибор состоит из двух одинаковых метеорологических ртутных термометров 4, закрепленных в специальной оправе 5. Резервуар правого термометра обернут батистом 7 в один слой и перед работой смачивается дистиллированной водой при помощи пипетки. Резервуары термометров вставлены во всасывающие трубки 6, защищенные от лучистого нагрева. В верхней части всасывающие трубки объединены воздухопроводной трубкой, которая крепится к аспирационной головке 1. В аспирационной головке размещен вентилятор с приводом, который протягивает воздух около резервуаров термометров со скоростью около 2 мс. Выпускают две модификации аспирационных психрометров Асс- мана: с механическими электрическим приводами. В лабораторных условиях наиболее удобен психрометр с электрическим приводом, так как скорость воздушного потока в нем поддерживается постоянной в течение всего замера. 8 В психрометрах с механическим приводом скорость воздушного потока на шестой минуте снижается с 2 до 1,7 мс. Однако при исследовании параметров воздушной среды в натурных условиях, психрометр с механическим приводом обеспечивает большую свободу выбора точек для замеров. От механических повреждений и лучистого нагрева термометры защищены термозащитой, а от влияния внешних потоков воздуха — ветровой защитой. а б Рисунок 1.2 — Аспирационный психрометр Ассмана: а — общий вид б — разрез 1, 2 — ртутные метеорологические термометры (сухой и влажный корпус 4 — планки корпуса 5, 6 — защитные патрубки 7 — аспиратор механический ключ 9, 10 — пластмассовые кольца, защищающие от передачи тепла от корпуса к термометрам 11, 12 — внутренние трубки, в которых помещаются резервуары термометров 13 — железный крюк – подвес 14 — резиновая груша для смачивания батиста 15 — стеклянная пипетка 16 — зажим 17 — винт 18 — кольцо Работа может быть выполнена и с помощью психрометра Августа. Принцип действия прибора основан на свойстве обезжиренного волоса изменять длину в зависимости от влажности воздуха. Приборы, работа которых основана на этом принципе, требуют периодической проверки психрометрическим методом. 9 Методика выполнения работы 1. Определить барометрическое давление с помощью барометра- анероида. Результаты занести в таблицу 1.3. Рисунок 1.3 — Барометр анероид М67 Барометр предназначен для измерения атмосферного давления и температуры воздуха внутри помещения при температуре воздуха от +10 до +50 Си относительной влажности воздуха до 80 %. Диапазон измерений атмосферного давления таким барометром от 610 до 790 мм рт. ст. от 80 до 120 кПа). Пределы допускаемой погрешности измерений мм рт. ст. Таблица 1.3 — Результаты измерений относительной влажности с использованием психрометра Ассмана № расчетной точки Барометрическое давление, мм рт ст Показания психрометра Ассмана, С Пси хром ет ри че ск ая разность сухого и «вла ж но го термометров, С О тн ос ит ель на я влажность воздуха, по приложению Аи ли рисунку Абсолютная влажность воздуха, г/ м 3 (п о приложению Б) Температура точки росы, С, по приложению Б) сухого те рм оме тр а влажного термометра среднее. Определить влажность воздуха. Для этого ознакомиться с принципом работы и устройством аспирационного психрометра Ассмана. Чтобы смочить батист на резервуаре влажного термометра, берут 10 пипетку с резиновой грушей, заранее наполненную дистиллированной водой, и легким нажимом на грушу доводят уровень воды в стеклянной трубке до риски. Через 2—3 сне вынимая пипетки из трубки, разжимают зажим, вбирая излишнюю воду в грушу, и вынимают пипетку. По прошествии четырех минут после смачивания заводится механизм аспиратора ключом. 3. После того, как механизм аспиратора останавливается, ожидают 30 си снимать показания термометров с точностью до 0,2 С. 4. Замеры производить при установившемся режиме в центре и четырех точках по периметру помещения, три раза в каждой точке с интервалом в 10—15 минут и результаты занести в таблицу 1.3. Перед замерами проверять батист, смачивать его по необходимости. Относительную влажность воздуха φ, (%), определяют по таблице приложения А в зависимости от показаний сухого термометра и разности показаний сухого и влажного термометров. Относительную влажность по показаниям психрометра Ассмана также можно определять по психрометрическому графику (рисунок 1.4) в следующем порядке по вертикальным линиям отмечают показания сухого термометра, а по наклонным — влажного. На пересечении этих линий получают значения относительной влажности φ, (%), обозначенные на кривых линиях графика цифрами. 5. Результаты измерений необходимо занести в таблицу 1.3. 6. По результатам расчета сделать обобщающий вывод. В выводе необходимо привести анализ существующих нормативов комфортности пребывания в помещении лаборатории и выполненных замеров. Контрольные вопросы 1. Дать определения абсолютной влажности давления насыщенного пара и зависимости его от температуры относительной влажности воздуха и ее значения для характеристики влажностного режима в помещении. Приборы для измерения температуры и влажности воздуха, их достоинства и недостатки, точность измерений. 3. Порядок вычисления относительной и абсолютной влажности воздуха поданным, полученным с помощью психрометров Ассмана и Августа. 4. Привести данные нормативов по температуре и влажности воздуха для обеспечения комфортности пребывания в жилых и общественных зданиях. 11 Рисунок 1 .4 — Пси хроме три че ск ий график для определения относительной влажности попок аз ан ия м пс ихром ет ра Асс м ан а 12 Лабораторная работа № 2 Распределение температуры воздуха в помещении и построение температурного поля Цель работы 1) ознакомиться с устройством и действием цифрового термометра типа Center-307; уточнить класс точности прибора 2) измерить температуру в различных точках помещения и по полученным данным рассчитать характеристики температурно - влажно- стного режима воздушной среды помещения 3) рассчитать характеристики температурного поля и построить графики распределения температуры в помещении 4) сравнить полученные данные с нормативными и сделать вывод о комфортности пребывания в помещении лаборатории. Приборы и оборудование 1. Термометр цифровой типа Center-307. 2. Штативы-держатели с кронштейнами. 3. Схема установки штативов, номер ряда и номер горизонта измерений (необходимо согласовать с преподавателем. Основные понятия Одна из основных характеристик микроклимата помещения — температура воздуха. Ее распределение в помещении зависит от многих факторов от отопительно-вентиляционных систем, теплозащитных качеств ограждений, воздухопроницаемости окон и стен, расположения помещений по высоте в многоэтажных зданиях, режима работы различных механизмов в помещении и т.п. Перепад температур Δt в помещении не должен превышать по горизонтали градуса, по вертикали — 3 градуса. Многообразие и изменчивость факторов затрудняет установление аналитической зависимости температуры воздуха в отдельных точках помещения от внешних причин. В связи с этим важное значение имеют данные натурных исследований, сих помощью можно объективно оценить характер различных факторов, воздействующих на распределение температуры в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Для измерения температуры воздуха в строительной теплотехнике применяют деформационные, электрические и термоэлектрические термометры. 13 Из деформационных термометров наибольшее распространение получили жидкостные — ртутные и спиртовые в стеклянной оболочке, а также биметаллические. К электрическим приборам относят термометры сопротивления, которые основаны на изменении сопротивления электрическому току, меняющемуся при изменении температуры. Термоэлектрические термометры (термоэлементы) основаны на принципе изменения электродвижущей силы (э.д.с.), возникающей вцепи, образованной из двух разнородных проводников при наличии разности температур в точках спаев проводников. В настоящей работе для измерения температуры предусмотрен электрически термометр (показан на рисунке 2.1). А Б Рисунок 2.1 — Цифровой измеритель температуры типа Center-307: А общий вид Б — руководство по применению Методика выполнения работы 1. Ознакомиться с теоретическими данными и последовательностью выполнения лабораторной работы. 2. Выполнить схемы плана и разрезов помещения в М 1:100 на писчей или миллиметровой бумаге. Номер разреза уточняет преподаватель. Пример выполнения плана и разрезов лаборатории приведен на рисунке 2.2. 3. Произвести измерения во всех указанных точках (первый горизонт м над уровнем чистого пола, второй горизонт — 1,5 митре- тий горизонт — 2,0 м. При измерении температуры передвижной кронштейн развернуть в противоположную от исследователя сторону. |