Ehitusfüüsika ja energiatõhususe alused (0)

Kodused ülesanded


Õppeaines: Ehitusfüüsika ja energiatõhususe alused
Ehitusteaduskond
Õpperühm: KHE31
Juhendaja:
Esitamiskuupäev:…………….
Üliõpilase allkiri :…………….
Õppejõu allkiri: ……………
Tallinn 2017
Ülesanne 1.
Arvuta operatiivne temperatuur kui ruumi õhu temperatuur on 17,5 ºC ja kiirgavate pindade
keskmine temperatuur on 21,3 ºC. Õhu liikumiskiirus ruumis on 0,8 m/s.
Andmed:
Ts=17,5 ºC
Tk=21,3 ºC
v=0,8 m/s
k = 0,7 v = 0,7...1,0 m/s
Lahendus:
top = k*ts + (1 – k) * tk
top= 0,7*17,5 +(1-0,7)*21,3=18,64 ºC
Ülesanne 3.
Leia kui suur on ruumi CO2 sisaldus 3 tunni möödudes klassiruumis , kui tunni alguses oli
CO2 sisaldus ruumis 322ppm-i. Üks inimene toodab tunnis 15ppm-i CO2-te. Ruumis oli 43
inimest. Hinda tulemuse vastavust II sisekliima klassi normile , kui välisõhu CO2 sisaldus on
300ppm-i.
Andmed:
t=3 h
CO2 sisaldus tunni alguses=322 ppm
CO2 tootlus inimese kohta tunnis=15 ppm
Inimeste arv= 43
CO2 sisaldus välisõhus=300 ppm
Lahendus:
CO2 siseõhus = CO2 välisõhus + CO2 inimeste poolt tekitatud
CO2 siseõhus=322+3*43*15=2257 ppm
Inimese poolt tekitatud CO2 sisaldus= 2257-300=1957 ppm
Vastavalt standardile ei rahulda see sisekliima nõudeid.
Ülesanne 4.
Neli tundi kestnud loengu lõpuks mõõdeti klassiruumis CO2 sisalduseks 2879ppm. Välisõhu
CO2 sisaldus on 311ppm. Klassis oli 41 üliõpilast koos ühe õppejõuga. Mitu ppm-i CO2-te
eraldas üks inimene ühes tunnis?
Andmed:
t= 4h
CO2 sisaldus tunni lõpus=2879 ppm
CO2 sisaldus välisõhus=311 ppm
Inimeste arv = 42 tk
Lahendus:
∆CO2 = CO2in – CO2out
∆CO2 =2879-311=2568
(2568/42)/4=15,3 ppm CO2 –te tootis üks inimene tunnis.
Ülesanne 5.
Leia soojusvoog läbi Aeroc ploki, kui materjali soojus - erijuhtivus (λ =0,071 W/mK).
Seina paksus on 0,375m. Sisetemperatuur on 21kraadi ja välistemperatuur on 5
kraadi.
Andmed:
λ =0,071 W/mK
d= 0,375 m
T1= 21 ºC
T2=5 ºC
A= 30 m2
Lahendus:
Q= 0,071*(21-5)/0,375=3,03 W/m2
φ=3,03*30=90,9 W
Ülesanne 6.
Leia soojusvool Ф (W) kui soojusvoog U= 0,13(W/m2K), T1=21,9ºC, T2= -2,8ºC ja A= 6,45m2
Andmed:
U= 0,13
T1=21,9
T2= -2,8
A= 6,45
Lahendus:
Ф= U*A*(T1-T2)
Ф= 0,13*6,45*(21,9-(-2,8))=20,7 W
Ülesanne 7.
Vahtpolüstüreenist soojustusplaadi deklareeritav soojus-erijuhtivus on λD(20…40)= 0,035 W/(mK). Kui T1=+10 ºC talvisel kütteperioodil on seina soojustuse keskmine temperatuur +18,5 ºC. Materjali
niiskussisaldus labori mõõtmiste ajal oli 0,4 m3/m3 ja talvisel kütteperioodil oli
niiskussisaldus 0,5m3/m3. Soojus-erijuhtivus ei muutu ajas (vananemise tegurit arvestama ei
pea). Leia soojustusmaterjali arvutuslik soojus-erijuhtivus.
Andmed:
λD= 0,035
T1= +10
T2= +18,5
Ψ1=0,4
Ψ2=0,5
Lahendus:
λd= λD*Ft*Fm
Ft=e0,0034*(18,5-10)=1,029
Fm=e4*(0,5-0,4)=1,492
λd=0,035*1,029*1,492=0,054 W/mK
Ülesanne 8.
Arvuta seina soojusjuhtivus U (W/m2K) ventileerimata, nõrgalt ventileeritud ja tugevalt
ventileeritud õhkvahe variantidega
ÜLESANNE 8
λ
Ühik
Paksus
Ühik
Sisepind
 
 
 
 
Krohv
0,9
W/mK
5
mm
Betoon
2
W/mK
300
mm
Min. vill
0,037
W/mK
200
mm
Tuuletõkkeplaat
0,4
W/mK
30
mm
Õhkvahe
 
W/mK
30
mm
Laudvooder
0,12
W/mK
25
mm
Välispind
 
 
 
 
Lahendus:
Ventileerimata õhkvahega variant
RT=
U=1/6,144=0,163 W/m2K
Nõrgalt ventileeritud õhkvahega variant
Alates õhkvahest (õhkvahe kaasa arvatud) tuleb kõikide kihtide takistusi vähendada poole
võrra ehk läbi korrutada 0,5-ga.
RT=
U=1/5,97=0,168 W/m2K
Tugevalt ventileeritud õhkvahega variant
Arvutada tuleb ainult kuni õhkvaheni. Välispinna takistuse asemele võtta sisepinnatakistus.
RT=
U=1/5,896=0,170 W/m2K
Ülesanne 9.
Kui paks peab olema katuses paikneva vahtpolüstüreeni kiht, et U- arv oleks 0,16W/m2K.
Katuse konstruktsioon seestpoolt välja on järgmine:
Lahendus:
R2=4,77 m2k/W
d=4,77*0,04=0,19 m = 190mm
Ülesanne 10.
Kui palju mõjutab seina soojajuhtivust see kui paneme läbi seina metallist kinnitid ?
Kinniti soojus-erijuhtivus λf=55W/mK , kinnitite arv nf ühele ruutmeetrile on 10 tk, kinniti
raadius on 3,5mm. Seina soojusjuhtivus on 0,25 W/m2K
Lahendus:
∆Uf=10*55*6*π*0,00352 = 0,06 W/m2K
Uc= 0,25+0,127=0,38 W/m2K
Ülesanne 11.
Leia mittehomogeense puitsõrestikseina soojusjuhtivus U W/m2K
Paksus
Ühik
λ
Ühik
Sisepind
 
 
 
 
Kipsplaat
13
mm
0,21
W/mK
roovid, vahel min vill
50x50
mm
0,12/0,04
W/mK
Aurutõke
3
mm
W/mK
Puitsõrestik, vahel min vill
200x50
mm
0,12/0,04
W/mK
Tuuletõke
13
mm
0,04
W/mK
Õhkvahe nõrgalt ventileeritud
40
mm
W/mK
Laudvooder
25
mm
0,12
W/mK
Välispind
 
 
 
 
Lahendus:
R soojustuse sektsioon=
R sõrestiku sektsioon=
Ülesanne 12.
Tegemist on hoonega, mille sisemõõtmed on 2x6m. Seina kogupaksus w = 0,25m. Põranda
konstruktsioon on esitatud tabelis. Tegemist on liivase pinnasega. Leia põranda
soojusjuhtivus.
ÜLESANNE 12
Paksus
Ühik
λ
Ühik
Põranda konstruktsioon
 
 
 
 
Sisepind
 
 
 
 
Vaipkate
5
mm
0,042
W/mK
OSB plaat
22
mm
0,12
W/mK
Min.vill/puitlaagid 50*200, samm 400
200
mm
0,039/0,12
W/mK
Betoon
200
mm
2
W/mK
Aluskate
2
mm
W/mK
Lahendus:
R soojustuse sektsioon=
R sõrestiku sektsioon=
B´≤ dt
Ülesanne 13.
Tegemist on köetava keldriga hoonega, mille sisemõõtmed on 2x6m. Seina kogupaksus w =
0,25m. Keldri põranda sügavus maapinnast on 2,8m.Tegemist on liivase pinnasega.
Leia keldri välispiirete soojusjuhtivus.
ÜLESANNE 13
Paksus
Ühik
λ
Ühik
Põranda konstruktsioon
 
 
 
 
Sisepind
 
 
 
 
Vaipkate
5
mm
0,042
W/mK
OSB plaat
22
mm
0,12
W/mK
Min.vill/puitlaagid 50*200, samm 400
200
mm
0,039/0,12
W/mK
Betoon
200
mm
2
W/mK
Aluskate
2
mm
W/mK
Keldri seina konstruktsioon
 
 
 
 
Sisepind
 
 
 
 
Mört
50
mm
0,8
W/mK
Betoon
250
mm
2
W/mK
Bituumen
10
mm
0,17
W/mK
Vahtpolüstüreen
200
mm
0,04
W/mK
Lahendus:
Keldripõranda arvutus:
Tuleneb eelmisest ülesandest, kus leidsime antud konstruktsioonile Ubf= 0,2 W/m2K
Keldri seina arvutus :
Summaarne keldri välis piirete arvutus
Ülesanne 14.
Leia akna soojusjuhtivus Uw.
ÜLESANNE 14
Väärtus
Ühik
Akna raamist tulenev lisasoojusjuhtivus Ψg
0,6
W/mK
Klaasi soojusjuhtivus
0,9
W/m2K
Raami soojusjuhtivus
1,9
W/m2K
Akna mõõdud
6x6
m
Raami laius
0,13
m
Lahendus:
Ag=32,95 m2
Af=36-32,95=3,05 m2
Ig=22,96 m
Ülesanne 15.
Leia temperatuuriindeks fRsi kui sisepinnatemperatuur ( fotol tähistatud Sp1-na) on 3ºC,
Siseõhutemperatuur on ti=+19,5ºC ja välisõhutemperatuur tv=-15ºC.
Anna hinnang temperatuuriindeksi kriitilisusele hallituse seisukohast, kui tegemist on kõrge
niiskussisalduse, suure elanike arvu ja halva ventilatsiooniga ruumiga.
Lahendus:
On oht hallituse tekkele.
Ülesanne 16.
Leia välisseina korrigeeritud soojusjuhtivus (Uc W/m2K) arvestades külmasildade mõju.
ÜLESANNE 16
Väärtus
Ühik
Korrigeerimata seina soojusjuhtivus U
0,12
W/mK
Korterite arv
11
W/m2K
Akende arv
33
W/m2K
Akende mõõdud
3x1,5
m
Rõdude arv
10
m
Kinnitete arv
20
tk
Lahendus:
Külmasilla nimetus
Ψj W/mK
Ψp tk
Külmasilla pikkus (m)
Soojuskadu (W/K)
Välissein /välissein
0,08
 
9*4=36m
0,08*36=2,88
Katuslagi /välissein
0,13
 
2*(10+30)=80m
0,13*80=10,4
Välissein/sokkel
0,17
 
2*(10+30)=80m
0,17*80=13,6
Välissein/aken
0,03
 
2*(3+1,5)*33=297m
0,03*297=8,91
Välissein/rõdu
 
0,3
2*10
0,3*20=6
 
 
 
Summa
41,79
Välisseina pindala (720m2) – akende pindala (148,5m2) = välisseina puhas pindala (571,5m2)
Leiame välisseina korrigeeritud soojusjuhtivuse (Uc W/m2K)
Ülesanne 17.
Leia
a) veeauru osarõhk kui t=6,3ºC ja RH=76%
b) õhu veeauru küllastussisaldus kui t=11,7ºC
c) Temperatuur kui õhu veeauru küllastussisaldus on 6,4g/m³
d) Õhu suhteline niiskus kui t=9,4ºC ja õhu veeaurusisaldus on 2,7g/m³
Lahendus:
a) Psat=0,76*954=725 Pa; 954 on tabelist 1; 6,3 kraadile vastav küllastusrõhk.
b) Vsat=10,5 g/m3; Tabelist 2 tuleb vaadata 11,7 kraadi juures olevat väärtust.
c) t= 4,1 ºC . Tabelist 2 tuleb üles leida 6,4g/m3 ja vaadata mis temperatuuri juures see on .
d)
Ülesanne 18.
Leia joonisel oleva täpi algsed õhuparameetrid. Seejärel:
a) Tõsta algse punkti temperatuuri 5 ºC võrra.
b) Lisa algsele punktile 4 g/kg vett
c) Kui palju tuleb esialgsele punktile vett lisada, et RH oleks 74%?
Selle ülesande lahendamiseks tuleb kasutada h-x diagrammi .
Lahendus:
1. Punkti esialgsed parameetrid
- Temp 20ºC
- RH on 50%
- Niiskussisaldus 7 g/kg
- Rõhk 1150 pa
2. Tõstame esialgse punkti temperatuuri 5 ºC võrra
- Temp 25ºC
- RH on 35%
- Niiskussisaldus 7 g/kg
- Rõhk 1150 pa
3. Lisame esialgsele punktile 4 g vett ühe kilo kohta
- Temp 20ºC
- RH on 77%
- Niiskussisaldus 11 g/kg
- Rõhk 1750 pa
4. Esialgsele punktile tuleb lisada 3,5 g/kg vett, et RH oleks 74%.
Ülesanne 19.
Tegemist on 50 m2 suuruse korteriga. Korteri kõrgus on 3m. Järgmised lähteandmed:
Õhuvahetuskordsus n=0,98 1/h. Korteris elab 4 inimest, kes toodavad kokku 674g/h niiskust. Samuti kuivatavad inimesed korteris pesu, mis tekitab 600g/h niiskust.
Tin= 18 ºC
Tout = -10,7 ºC
RHout = 82%
Lahendus:
Leian õhuvooluhulga qv=n*V
qv=0,98*(10*3*5)= 147 m3/h
Leian niiskuslisa ∆V=G/qv g/m3
Leiame niiskussisalduse välisõhus vout g/m3. Selle korrutame välisõhu RH välisõhule vastava küllastus niiskussisaldusega (vsat out –leiame valemite lehe teisest suurest tabelist).
Leiame siseõhu niiskussisalduse Vin=Vout+∆V
Leiame siseõhu suhtelise niiskuse RH=Vin/Vsatin*100
Kasutame mittestatsionaarse olukorra valemit
Leiame uuesti siseõhu suhtelise niiskuse RH=Vin/Vsatin*100
Korteri suhteline õhuniiskus oli 67% ning 2h möödudes 59,1%.
Ülesanne 20.
Niiskusrežiimi arvutus
ÜLESANNE 20 Ülesande 8 põhjal
λ
Ühik
Paksus
Ühik
δp
Ühik
Sisepind
 
 
 
 
 
 
Krohv
0,9
W/mK
5
mm
 
kg/msPa
Betoon
2
W/mK
300
mm
 
kg/msPa
Min.vill
0,037
W/mK
200
mm
 
kg/msPa
Tuuletõkkeplaat
0,4
W/mK
30
mm
 
kg/msPa
Õhkvahe
 
W/mK
30
mm
 
kg/msPa
Laudvooder
0,12
W/mK
25
mm
 
kg/msPa
Välispind
 
 
 
 
 
 
Siseõhu temperatuur +22°C
Välisõhu temperatuur -11,8°C
Siseõhu RH 35%
Välisõhu RH 83%
Lahendus:
1. Soojustakistuste leidmine
Nõrgalt ventileeritud õhkvahega variant
RT=
2. Leiame küllastusrõhu temperatuuri järgi
3. Leiame tabeli abiga auru erijuhtivused
Krohv δp=12*10-12
Betoon δp=6*10-12
Mineraalvill δp=105*10-12
Tuuletõkkeplaat δp=105*10-12
Laudvooder δp=2*10-12
Rasi=0,0054*109 m²s*Pa/kg
Rase =0,0027*109 m²s*Pa/kg
Leiame kogu aurutakistuse
Leiame tegelikud rõhud antud kihtide vahel
Tegelikud küllastusrõhud (Pa)
Küllastusrõhud (Pa)
924,6
2532
919,9
2516
350,5
2395
328,9
246
325,7
246
183,4
233
Kui tegelik küllastusrõhk võrdub kusagil seinas küllastusrõhuga, siis RH=100% ja tekib kondensaat . Antud olukorras võib tekkida kondensaat.