Ehitusfüüsika eksam 2013, lahendatud (0)

 
EKSAM  aines  Ehitusfüüsika  11.01.13  
Nimi:  
Rühm:  
 
Ülesanne  nr  1.  (5  punkti)  
 
Loengu  alguses  oli   klassiruumis  50  inimest.  Neist  igaüks  eraldas  ruumi  30  ppm  
CO2-­‐te.  Kahe  tunni  möödudes  lahkus  ruumist  15  inimest.  Milline  on  CO2  sisaldus  
ruumis  nelja  tunni  möödudes?  Välisõhu  CO2  sisaldus  on  350  ppm-­‐i.  Milliseis  
sisekliima  klassi  nõudeid  see   rahuldab ?  
Vastus:  
1  inimene  =  30  ppm  CO2-­‐te  
2h  =  15  ppm    CO2-­‐te  
4h=30  ppm  CO2-­‐te  
Alguses  oli  50  inimest  2h   ehk  50  x  15ppm  =  750  ppm  
Peale  2h  jäi  klassi  (50  –  15)  35  inimest  ehk  35  x  15ppm  =  525  ppm  
Kokku  tekitati  :  750  +  525  =  1275  ppm  CO2-­‐te  
 
Leian  millisesse  sisekliima  klassi  rahuldab  saadud  tulemus  :  750  +  525  +  350  
=1625  ppm  CO2-­‐te  
Klasside  tabeli  leian  standardist;  EVS-­‐EN  15251,  lk  34  tabel  B.4  
Sealt  leian  ,  et  saadud  summa   1275  ppm  CO2-­‐te  on  suurem  kui  800  ppm  CO2-­‐te  
ning  selle  järgi  liigitame  ta   neljandasse  klassi.  
 
 
Ülesanne  nr  2.  (5  punkti)  
Tegemist  on  kortermajaga,  mille  välismõõdud  on  10  x  30  x  9m(  vt  joonis1).  
Kortermaja  välisseina   konstruktsioon  on  kirjeldatud  Tabelis1.  
Paksus  
 
 
 
Materjal  
(mm)  
λ  W/(m*K)  
 
 
Silikaattel is  
250  
λ  D=  0,9  
 
 
 
Mineraal  vil   
200  
0,039  
 
 
 
Tuuletõkkeplaat  
13  
0,04  
 
Tug. vent  
 
 
õhkvahe  
30  
-­‐  
 
 
 
Laudvooder  
25  
0,12  
Joonis  1  
Tabel  1.  
 
Leia:  a)  müüritise  korrigeeritud   soojus -­‐ erijuhtivus  (λd, W/(m*K) arvestades 
temperatuuri mõju T1= 10℃ ning T2= 20℃ seejärel  
   b) leia välisseina  soojusjuhtivus  U ( W/m2*K) 
   c) korrigeerida seda õhupiludest tingitud parandiga ((U’’=0 ( W/m2*K)) ja 
külmasillast tingitud parandiga( välisseina – välissein 𝜓 = 0,2W/m*K; välissein-
põrand 𝜓 = 0,3W/m*K; katus- välissein 𝜓 = 0,2W/m*K)  
 
 
 
Lahendus:  
 
a)    𝜆d  =  𝜆D  *  FT  
𝜆d  =  sooja-­‐  erijuhtivus  
𝜆D  =  Silikaattellise  lamda  
FT  =  temperatuuri  mõju   arvestav  tegur  :  FT  =  eft  *(T2-­‐T1)  
Standard  EVS  908-­‐1:2010  lk  20  
 
 
T1=  10℃=> 283,15 K   
T2=  20℃ => 293,15 K 
FT  =  FT  =  e0,003*(293,15  –  283,15)=1,031  
𝜆d  =   0,9  *  1,031  =  0,9279  W/(m*K)  
 
b)  U=   !     =   ! =  0,17  W/(m2*K)  
 
5,995
 
RT  =  Rsi  +  R1  +  R2  +  R3  +  Rse  
 
RT  =0,13  +  0,28  +  5,13  +  0,325  +  0,13  =  5,995  
 
Rsi  =  0,13  
R1  =  !,!"=  0,28  
0,039
R2  =   !,! =  5,13  
0,039
R3  =  !,!"#=  0,325  
0,04
Rse  =  0,13  
 
Standard  EVS  908-­‐1:2010  lk  21  
 
 
c)  
c1)  Õhupiludest  tingitud  parand  
 
Uc  =  U  +  ∆U     
∆U  =  ∆Ug  
∆Ug  =∆U′’  *(R1/RT)2  
∆Ug  =  0,00  *  (5,455/5,995)2    =  
Soojustuse  R1  väärtus  =  5,455  
∆Ug  =  0,008  W/(m2  *K)  
Uc  =  0,17  +  0,000  =  0,17=  17  W/(m2  *K)  
 
Standard  EVS  908-­‐1:2010  lk  25  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c1)    Külmasillast  tingitud  parand  
 
Standard  EVS  908-­‐1:2010  lk  25  
 
 
𝚺𝛙𝐢∗𝐥𝐣
∆U  𝝍  =  
 
𝐀
𝚺𝛙𝐢  =  summeeritud  joonkülmasilla  lisasoojusjuhtivus  
lj  =joon  külmasilla  pikkus  
 
A=  [2*(10+30)]*9=  720  
 
Välissein  nurgad  =  𝝍  0,2   𝐖   /  4  *9  =  7,2  
𝐦∗𝐊
 
Välissein-­‐  põrand  =  𝝍  0,3   𝐖   /  10  *30  =  24  
𝐦∗𝐊
 
Katus-­‐välissein  =  𝝍  0,2   𝐖   /  (2*(4  *9)  =  16  
 
𝐦∗𝐊
 
𝟕,𝟐 ! 𝟐𝟒 !(𝟏𝟔)
∆U  𝝍  =  
=  0,066  W/(m2  *K)  
𝟕𝟐𝟎
 
U=  ∆U  𝝍  +  Uc  =  0,066  +  0,17  =  0,236≈  24  W/(m2  *K)  
 
 
 
 
Ülesanne  nr  3.  (10  punkti)  
 
Sama  hoone  põrand  on  ehitatud  liiv/ killustik   pinnasele ,  mille  konstruktsioon  on  
järgmine:  
 
 
Paksus  
Materjal  
(mm)  
λ  W/(m*K)  
Sisepind  
-­‐  
-­‐  
Laminaatparkett  
22  
0,12  
Betoonplaat  
200  
2  
Vahtpolüstüreen  
200  
0,04  
Välispind  
-­‐  
-­‐  
Leia  põranda  soojusjuhtivus  U=  W/(m2*K).  
 
Lahendus:  
 
1.  Arvutan  pinnast  iseloomustava  teguri  B’,  m:  
𝑨
B’=    
    
 
𝟎,𝟓  𝒙  𝑷
A=  10-­‐(0,518*2)  x  30-­‐(0,518*2)  =  259,56  m2  
P=  2*(10+30)  =80  m  
𝟐𝟓𝟗,𝟓𝟔
B’=    
 =  6,49  m  
 
𝟎,𝟓  𝒙 !"  
Standard  EVS  –EN  ISO   13370:2008  lk  11  
 
 
 
2.Leian  seina  kogupaksuse  w  :    
w  =  seina  kogu  paksus   
w  =   250  +200  +  13  +  30+25  =  0,518  m    
 
3.  Leian  pinnase  soojusliku  omaduse  lamda,  𝜆    :  
Liiv/killustik  =  2  W/(m  x  K)  
Standard  EVS  –EN  ISO   13370:2008  lk  9  
 
4.Arvutan   põrandaplaadi    soojustakistuse   Rf,   selleks   arvutan   välja   kõik  
soojustuskihid  põrandaplaadi  peal  ja  all,  R1  ,  R2  ,  R3  ,  R4  ja  R5         
 
Arvtuskäik:  
!,!""
R1  =  
 =  0,18  m2K/W  
!,!"
!,!
R2  =  
 =  0,1  m2K/W  
!,!
R3  =  
 =  5  m2K/W  
!,!"
Arvutan  Rf    -­‐põrandaplaadi  soojustakistuse  koos  teiste  kihtidega  .  
Rf  =    R1  +  R2  +  R3  +  R4    +  R5     
Rf  =  0,18  +  0,1  +  5  =  5,28  m2K/W  
 
 
5.  Arvutan  dt  koguväärtuse.  
dt  =  w  +  𝝀  (RSI+  Rf  +Rse)    
 
dt  =  0,518  +  2  (0,17  +  5,28  +  0,04)  =  11,50  
*  Märkus  :  
kui  dt    ≥  B’  siis  on  hästi   soojustatud  põrand  
dt  =11,50  ≥    B’  7,5  ,  kuna  dt  on  suurem  on  tegu  hästi  soojustatud  põrandaga  ning  
kasutan  U-­‐väärtuse  arvutamises  järgmist  valemit  U=
 
!,!"#  !  !!!!!  
 
6.  Arvutan  U-­‐  väärtuse  põrandas  .  
 
𝝀
U=
 
 
 
𝟎,𝟒𝟓𝟕  𝒙  𝑩!!𝐝𝐭  
 
 
 
 
U=  
 =  0,14W/  (m2K)  
!,!"#  !  !,!"!!!,!"  
U=  0,14  W/  (m2K)  
 
Ülesanne  nr  4.  (10  punkti)  
 
Sama  hoone  ühes   korteris  pindalaga  105  m2  ja  kõrgusega  2,5  m  elab  4  inimest.  
Igaüks   nendest  toodab   100g /h  niiskust.  Lisaks  toodavad  4  inimest  kokku  veel  
niiskust  pesu  kuivatamisega  0,3kg/h  ja  toidu  valmistamisega   500g /h.  
Väliskliima  andmed  on  järgmised  :   Tout =-­‐18℃,  RHout  =  80%  
Milline  on  sellise  korteri  niiskussisaldus  Vin  (g/m3)?  
 
Vin  =  Vout  +   (g/m3  )  
!"  
RHout  =  80%  /100  =  0,80  (g/m3  )  
Vsat  =  1,06  
Vsat  =  Tabeli  lehelt  vaatad  temperatuuri  
Vout  =  0,8*  1,06  =  0,848  (g/m3  )  
Niiskustoodang  =  4  *  100  +  300  +  500  =  1200  g/m3  
qv=  n  *  V  
qv=    ventilatsiooni  õhuvooluhulk,  m3/h  (qv=n·V)  
V=  ruumala  
n  =  1  tund  
1200
Vin  =  0,848  +
 =  5,42  g/m3  
!∗262,5
 
 
 
 
 
 
 
Ülesanne  nr  5.  (15  punkti)  
 
1.Leia  ülesandes  2  kirjeldatud  seina  niiskusrežiim.  Juhul  kui  tekib  kastepunkt  siis  
anna  kolm   lahendust ,  kuidas  seda  saaks  vältida.  
Temperatuuri  
Auru-­‐
Aurutakistus  
Paksus  
režiimi  
erijuhtivus  õp  
Zp  (m2  
Nimetus  
mm  
tulemused  
kg/m*s*Pa  
*s*Pa)/kg  
Sisepind  
 
19,2     
0,0054*  10  9  
Silikaattel is  
250  
17,5   15*10-­‐12  
16,7*  10  9  
Mineraal  vil   
200  
-­‐15,1   105*10-­‐12  
1,9*  10  9  
Tuuletõkkeplaat  
13  
-­‐14,6   90*10-­‐12  
0,14*  10  9  
Tug.vent  
õhkvahe  
30  
-­‐  
-­‐  
 
Laudvooder  
25  
-­‐  
-­‐  
-­‐  
 
 
 
Välispind  
0,0027*  10  9  
KOGU   SOOJUSTAKISTUS  Rt  
5,99  m2  K/W  
 
 
Sisetemperatuur  
20℃  
Vsat=  17,3  
Vin=  9,515  
Siseõhu  RH  
55%  
g/m3  
g/m3  
Välistemperatuur  
(-­‐)  18℃  
Vsat=  1,06  
Vout=  0,848  
Välisõhu  RH  
80%  
g/m3  
g/m3  
 
 
1.   Tuletan   õhu   maksimaalse   veeaurusisalduse   νsat   sõltuvus   temperatuurist   t  
tabeli  abil  järgmised  väärtused.  
Ts  =20  ‘C  =>  Vsat  =  17,3  g/m3  
Tv  =  -­‐  18’C  =>  Vsat  =  1,06  g/m3  
 
2.   Leian,   mis   on   absoluutsed   veeaurusisaldused   antud   temperatuuride   ja  
suhtelise  õhuniiskuse  juures.  
RHsees  =  55  %  =>  Vin  =  0,55  x  17,3  =  9,515g/m3  
RHväljas  =  80  %  =>  Vout  =  0,80  x  1,06  =  0,848  g/m3  
 
3.    Arvutan  välja  niiskusrežiimi  ja  leian,  kas  veeauru  sisalduse    (ν) võrdub  seinas  
küllastussisaldusega  (Vsat).  
Rasi  =5,4  x  10+9  m2sPa/Kg  =>  0,0054  *  10!  , 𝑚!𝑠𝑃𝑎/𝑘𝑔  
Rase  =2,7  x  10+9  m2sPa/Kg  =>  0,0027  *  10!  , 𝑚!𝑠𝑃𝑎/𝑘𝑔  
0,25
𝑅!! =
= 16,70 ∗ 109  , 𝑚2𝑠𝑃𝑎/𝑘𝑔  
15 ∗ 10−12
0,2
𝑅!! =
= 1,9 ∗ 10!  , 𝑚!𝑠𝑃𝑎/𝑘𝑔  
105 ∗ 10!!"
0,013
𝑅!! =
= 0,14 ∗ 10!  , 𝑚!𝑠𝑃𝑎/𝑘𝑔  
90 ∗ 10!!"
 
𝑅!" = 0,0054 + 16,70 + 1,9 + 0,14 + 0,0027 ∗ 10!  
 
𝑅!" = 18,70 ∗ 10!  , 𝑚!𝑠𝑃𝑎/𝑘𝑔  
 
4.  Arvutan  välja  veeauru  osarõhu  jaotuse  piidres.  
 
𝑹
𝛎
𝛎𝟏 + 𝑹𝛎𝟐 + 𝑹𝛎𝟑 … 𝑹𝛎𝐱
𝒙 = 𝛎𝒊 −
𝝂𝒊 − 𝝂𝒆 ∗
𝐑
,   𝒌𝒈/𝒎𝟑  
𝐚𝐭
 
0,0054 ∗ 109
ν!" = 9,515 − 9,515 − 1,06 ∗
= 9,512    𝑘𝑔/𝑚3  
18,70 ∗ 109
0,0054 + 16,70 ∗ 109
ν1 = 9,515 − 9,515 − 1,06 ∗
= 1,772    𝑘𝑔/𝑚3  
18,70 ∗ 109
0,0054 + 16,70 + 1,9 ∗ 109
ν2 = 9,515 − 9,515 − 1,06 ∗
= 0,892    𝑘𝑔/𝑚3  
18,70 ∗ 109
0,0054 + 16,70 + 1,9 + 0,14 ∗ 109
ν3 = 9,515 − 9,515 − 1,06 ∗
= 0,826    𝑘𝑔/𝑚3  
18,70 ∗ 109
 
 
5.  Arvutan  saadud  temperatuuri  režiimi  tulemused  tabelist  Vsatideks  .  
 
1.  19,2℃  =>  Vsat  =  16,5  g/m3     
2.     17,5℃  =>  Vsat  =  14,9  g/m3     
3.    -­‐15,1℃  =>  Vsat  =  1,37  g/m3     
4.    -­‐14,6℃  =>  Vsat  =  1,43  g/m3     
Joonis  1.   niiskusrežiimist  
 
 
 
Küsimus  nr  6.  (5  punkti)  
 
Mida  näitab   temperatuuriindeks ?  Kuidas  arvutatakse  ?  Temperatuuriindeksi  
kriitiline  tase?  
 
Vastus:    
 a.)Temperatuuriindeks  näitab  hoone  sisepinna  temperatuuri  kriitilisust.  
b.)  fRsi=(RT  –  RSI)/RT.(Õigem  valem  on  fRsi  =  (tsi  -­‐  te)/(ti  -­‐  te)  
c.)  Hallituse  vältimine  0,65  ja  kondenseerumise  vältimine  0,55  
Küsimus  nr  7.  (5  punkti)  
 
Mida   me  mõistame  sooja-­‐  erijuhtivuse  all  ja  millest  see  sõltub  (kirjelda  sõltuvuse  
protsessi)  ?  
Vastus:  
Erisoojajuhtivus  on  materjali  omadus  juhtida  endast  läbi  sooja  ,  tähis  lamda  , 𝜆  ja  
ühik  W/(m2  *K),  see  sõltub  materjali  tihedusest,  mida  tihedam  on  materjal  seda  
suurem  on  materjali  sooja-­‐erijuhtivus.  
Küsimus  nr  8.  (5  punkti)  
 
Selgita  mõistet  õhumüra  ja  löögimüra?  Tähised  ja  ühikud.   Kumba  on  raskem  
hoonetest  välistada?  Miks?  
 
Vastus:  
 
a.)  Õhumüra  –  õhu  vahendusel  heliallikast  keskkonda  leviv  müra.  Õhumüra  
isolatsiooni  indeks  R'w  (dB)  –  arv,  mille  abil  hinnatakse  õhumüra  isolatsiooni  
ehitise  ruumide  vahel  (s.o  ehitise  sisepiirete   heliisolatsiooni ),  õhumüra  
isolatsiooni  indeks  R'tr,s,w  (dB)  –  arv,  mille  abil  hinnatakse  õhumüra  isolatsiooni  
ruumi  ja  välisterritooriumi  vahel  (s.o  ehitise  välispiirde  ja  selle  elementide  
heliisolatsiooni),  kui  müraallikaks  on  transport.  
b.) Löögimüra  –  teistesse  ruumidesse  leviv  struktuurne  müra,  mis  tekib  
vahelagedel  ja   treppidel  käimisel  või  muu  selletaolise  tegevuse  
tagajärjel.Löögimürataseme  indeks  L'n,w  (dB)  –  arv,  mille  abil  hinnatakse  
löögimüra  levikut  ehitises  ja  mis  iseloomustab  piirdekonstruktsioonide  
löögimüra  isolatsiooni.