Ehitusfüüsika kodunetöö (1)

Nimi ja perekonnanimi
EHITUSFÜÜSIKA KODUSED TÖÖD
KODUSED TÖÖD
Õppeaines: EHITUSFÜÜSIKA
Ehitusteaduskond
Õpperühm: KEI-32
Juhendaja : lektor Leena Paap
Rapla 2013
SisukorD
Sissejuhatus 4
1. Hoone välispiirete soojajuhtivus 5
1.1Seina soojajuhtivuse U-väärtuse arvutus 5
1.1.1Töö ülesanne 5
1.1.2Töö käik 5
1.1.3Saadud tulemused 8
1.1.4Joonis 1. Seina lõige 8
1.2Põranda soojajuhtivuse U-väärtuse arvutus 9
1.2.1Töö ülesanne 9
1.2.2Töö käik. 9
1.2.3Saadud tulemused 11
1.2.4Joonis 2 . Põranda lõige ja joonis 11
1.3Katuse soojajuhtivuse U- väärtuse arvutus. 13
1.3.1Töö ülesanne. 13
1.3.2Töö käik. 13
1.3.3Saadud tulemused 15
1.3.4Joonis 3 . Katuse lõige 17
2. Temperatuuri režiimi arvutus 18
1Hoone seina välistemperatuuri arvutus 18
1.3.5Töö ülesanne 18
1.3.6Andmed 18
1.3.7Töö käik 19
1.3.8Joonis 4. Koostan temperatuuri jaotuse seinas : 20
2Niiskusrežiimi arvutus 21
1Hoone seina niiskusrežiimi arvutus 21
2.1.1Töö ülesanne 21
2.1.2Töö käik 21
2.1.3Joonis 5. Välisseina veeauru sisaldus (ν) ja küllastussisaldus (νsat). 22
KOKKuvõte 23
VIIDATUD ALLIKATE LOETELU 24

Sissejuhatus

Ehitusfüüsika kodutöö raames toimub etteantud seina-, põranda- ja katuslaetarindi soojusjuhtivuse arvutamine. Ette on antud erinevad näitajad nagu temperatuur, suhteline õhuniiskus, pinnase tüüp ja tarindi materjalid. Lisaks soojusjuhtivuse arvutamisele toimub arvutus ka seinatarindi niiskus- ning temperatuurirežiimi osas.
Seina soojusjuhtivuse arvutamise ja U arvu teada saamise eesmärgiks on teada kui palju soojust juhib mingi seinatüüp endast läbi. U ehk soojusjuhtivuse ühikuks on W/m2K. Arvutuste tulemusel saadakse number, mis võimaldab võrrelda, kas nõutava või taotletava suurusega. Antud hetkel on välisseinte soovituslik soojaläbivus 0,12–0,22 W/(m2·K).

1. Hoone välispiirete soojajuhtivus

Seina soojajuhtivuse U-väärtuse arvutus

Tabel 1
Seina lähteandmed
Taavi Michelson
Paksus (mm)
λ (W/mK)
Sise.temp ºC
Välis.temp ºC
Sise RH%
Välis RH%
Materjal
19
-22
52
92
Sisepind
 
 
 
 
 
 
Krohv
5
0,8
 
 
 
 
Betoon
200
2
 
 
 
 
Vahtpolüstüreen
150
0,04
 
 
 
 
Krohv
15
0,8
 
 
 
 
Välispind
 
 
 
 
 
 

Töö ülesanne

Leian välispiirde (seina) soojusjuhtivuse ja korrigeerin U-väärtuse, selle arvutuse käigus saan teada kui palju juhib konstruktsioon soojust endast läbi. Selle arvutamiseks kasutan ‘’ Hoone piirdetarindi soojajuhtivuse arvutusjuhendit’’. [1:1-38]

Töö käik

1. Arvutan kõige pealt R1, R2, R3, R4 soojatakistuse. Selleks kasutame valemit [1: 21]:
(1)
R1...n – konkreetse materjalikihi soojustakistus . (m2K)/W Näiteks
R1 oleks meie näite puhul välisseina sise krohvi kiht.d – konkreetse materjalikihi paksus meetrites.
λd – konkreetse materjalikihi soojaerijuhituvs. (W/mK)
Järgnevalt kasutan arvutuslikku käiku valemi
abil, et arvutada erinevate kihtide soojatakistused . [1:21] :
R1 =
= 0,006 m2K/W
R2 =
= 0,1 m2K/W
R3 =
= 3,75 m2K/W
R4 =
= 0,018 m2K/W
2. Arvutan RT soojustakistuse m2K/W. RT leidmiseks peab summeerima seina iga kihi soojustakistuse. Selleks kasutame valemit[1: 21]:
(m2K)/W (2)
Arvutuslik käik:
Rsi = 0,13 m2K/W
Rse = 0,04 m2K/W
RT = 0,13+0,006+0,1+3,75+0,018+0,04 =4,04 m2K/W
Rsi – on piirde sisepinna soojustakistus. Selleks suuruseks on välisseina puhul 0,13, (m2K)/W.
R1, R2, R3, R… – seina iga materjalikihi arvutuslik soojustakistus, (m2K)/W.
Rse – piirde välispinna soojustakistus. Selleks suuruseks on välisseina puhul 0,04, (m2K)/W
3. Arvutan välja U-väärtuse W/ (m2K), tarindi soojusjuhtivuse leidmiseks kasutame valemit [1:20] :
U = (3)
Arvutuslik käik :
U=
= 0,25 W/ (m2K)
4. Korrigeerin U-väärtuse õhupiludest tingituna [1:25] :
Uc = U + U W/ (m2K) (4)
U = Ug (5)
Ug = U’’ 2 W/ (m2K) (6)
Arvutuslik käik:
Ug = 0,01
2 = 0,0086 W/ (m2K)
Uc = U + Ug (7)
Arvutuslik käik :
Uc = 0,25 + 0,0086 = 0,26 W/ (m2K)
Uc = 0,26 W/ (m2K)

Saadud tulemused

Rt= 4,04 m2K/W
U=
= 0,25 W/ (m2K)
Uc = 0,26 W/ (m2K)

Joonis 1. Seina lõige

Põranda soojajuhtivuse U-väärtuse arvutus

Tabel 2
Põranda lähteandmed
Taavi Michelson
Paksus (mm)
λ (W/mK)
Hoone laius (sisemõõt)
Hoone pikkus (sisemõõt)
w (seinte kogupaksus ) m
Pinnase liik
Materjal
 
 
a = 8m
b = 9m
0,35m
savimöll
Sisepind
 
 
 
 
 
 
PVC rullkate
5
0,17
 
 
 
 
Tasanduskiht tsement
80
1,8
 
 
 
 
Põranda kipsplaat
2*13
0,21
 
 
 
 
Kile
0,1
 
 
 
 
Kergkruus
400
0,16
 
 
 
 
Välispind
 
 
 
 
 
 

Töö ülesanne

Leian põranda soojusjuhtivus U- väätuse, selle arvutuse käigus saan teada kui palju juhib konstruktsioon soojust endast läbi. Selle arvutamiseks kasutan Eesti standardit ‘’ Hoonete soojuslik toimivus’’, soojuslevi pinnasesse, arvutusmeetodid[2:1-48]

Töö käik.

1. Arvutan põranda pindala A, m2 :
A = a x b (8)
A = 8 x 9 = 72 m2
2. Arvutan põranda välisperimeetri P,m :
P = 2 ( a + b ) (9)
P= 2 x ( 8 + 9 ) = 34 m
3. Arvutan pinnast iseloomustava teguri B’, m [2:11] :
B’= (10)
Arvutuskäik:
B’=
= 4,24 m
4. Leian seina kogupaksuse w :
w = seina kogu paksus (krohv, betoon, vahtpolüstüreen ja krohv)
w = 0,05 +0,2 + 0,15 + 0,015 = 0,37 m
5. Leian pinnase soojusliku omaduse lamda,
[2:9] :
Savimöll = 1,5 W/(m x K)
6. Arvutan põrandaplaadi soojustakistuse Rf, selleks arvutan välja kõik soojustuskihid põrandaplaadi peal ja all, R1 , R2 , R3 , R4 ja R5 valemiga 1. [1: 21]
(1)
Arvtuskäik:
R1 =
= 0,03 m2K/W
R2 =
= 0,04 m2K/W
R3 =
= 0,06 m2K/W
R4 =
= 0,06 m2K/W
R5 =
= 2,5 m2K/W
Arvutan Rf -põrandaplaadi soojustakistuse koos teiste kihtidega .
Rf = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 (11)
Rf = 0,03 + 0,04 + 0,06 + 0,06 + 2,5 = 2,68 m2K/W
7. Arvutan dt koguväärtuse, [2:13] :
dt = w +(RSI+ Rf +Rse) (12)
dt = 0,37 + 1,5 (0,17 + 2,68 + 0,04) = 5,41
* Märkus :
kui dt
B’ siis on hästi soojustatud põrand
dt =5,41
B’ 4,24 , kuna dt on suurem on tegu hästi soojustatud põrandaga ning kasutan U-väärtuse arvutamises järgmist valemit U= ,[2:13] .
8. Arvutan U- väärtuse põrandas .
U= (13)
U=
= 0,20W/ (m2K)
U= 0,20 W/ (m2K)

Saadud tulemused

Rf =2,89 m2K/W
dt =5,8 m
U= 0,20 W/ (m2K)

Joonis 2 . Põranda lõige ja joonis

Katuse soojajuhtivuse U- väärtuse arvutus.

Tabel 3
Katuse lähteandmed
Taavi Michelson
Paksus (mm)
λ (W/mK)
Sise.temp ºC
Välis.temp ºC
Sise RH%
Välis RH%
Materjal
19
-22
52
92
OSB plaat
18
0,13
Aurutõke
0,1
Puistevill (vahel puittalad samm 600mm, mõõdud 50x250
250
0,05
Tuuletõke
13
0,04
Välispind

Töö ülesanne.

Leian katuse soojusjuhtivus U- väätuse millega saan teada kui palju juhib konstruktsioon soojust endast läbi. Selle arvutamiseks kasutan ‘’ Hoone piirdetarindi soojajuhtivuse arvutusjuhendit’’. [1:1-38]

Töö käik.

1. Arvutan kõigepealt soojustakistuse RSoojustuse.
Arvutan R1, R2 , R3 valemi abil [1: 6] :
(1)
Arvutuskäik:
R1 =
= 0,14 m2K/W
R2 = = 6,25 m2K/W
R3 = = 0,325 m2K/W
Arvutan RSoojustus soojustakistuse m2K/W. Selleks kasutame valemit [1:34] :
R Soojustus = Rsi + R1 + R2 + R3 + Rse (2)
Antud on Rsi = 0,10 m2K/W ja Rse = 0,04 m2K/W
RSoojustus = 0,10 + 0,14 + 6,25 + 0,325 + 0,04 = 6,86 m2K/W
2. Arvutan soojustakistuse RSõrestiku .
Arvutan R1, R2 , R3 valemi abil :
(1)
R1 =
= 0,14 m2K/W
R2 = = 2,08 m2K/W
R3 = = 0,325 m2K/W
Arvutan RSõrestik soojustakistuse m2K/W. Selleks kasutame valemit:
RSõrestik = Rsi + R1 + R2 + R3 + Rse (2)
Antud on Rsi = 0,10 m2K/W ja Rse = 0,04 m2K/W
RSõrestik = 0,10 + 0,14 + 2,08 + 0,325 + 0,04 = 2,69 m2K/W
3. Arvutan kogu soojustakistuse R’T , kasutan valemit [1:24] :
R’T = (14)
Arvutuskäik:
R’T =
= 6,07 m2K/W
Et arvutada R’’T väärtust tuleb arvutada sõrestiku osa valemi abiga [1:24] .
R … soojustus/sõrestik = (15)
Arvutuskäik:
R250 soojustus/sõrestik =
= 5,36 m2K/W
4. Arvutan kogu soojustakistuse R’’T :
R’’T = 0,10 +
+ 5,36 +
= 5,92 m2K/W
5. Arvutan välja RT valemi abil [1:23].
RT = (16)
Arvutuskäik:
RT =
= 6 m2K/W
6. Arvutan välja U-väärtuse W/ (m2K), tarindi soojusjuhtivuse leidmiseks kasutame valemit [1: 20] :
U = (3)
Arvutuskäik:
U =
= 0,17 W/ (m2K)

Saadud tulemused

RT = 6 m2K/W
U = 0,17 W/ (m2K)

Joonis 3 . Katuse lõige

2. Temperatuuri režiimi arvutus

Hoone seina välistemperatuuri arvutus

Töö ülesanne

Leia hoone väliskonstruktsiooni kihtide pinnatemperatuur [2: 156-157]

Andmed

Tabel 4
Katuse lähteandmed.
Kihi nr
Materjal
λ (W/mK)
μ ( - )
d (kg / msP)
1.
Krohv
0,8
0,006
11,75 x 10-12
2.
Betoon
2
0,1
6 x 10-12
3.
Vahtpolüstüreen
0,04
3,75
4 x 10-12
4.
Krohv
0,8
0,018
11,75 x 10-12
RH = x 100% (17)
Vin =
x Vsat (g/m3 ) (18)
1. Tuletan õhu maksimaalse veeaurusisalduse νsat sõltuvus temperatuurist t tabeli abil järgmised väärtused.
Ts =19 ‘C
Vsat = 16,3 g/m3
Tv = - 22’C
Vsat = 0,73 g/m3
2. Leian, mis on absoluutsed veeaurusisaldused antud temperatuuride ja suhtelise õhuniiskuse juures.
RHsees = 52 %
Vin = 0,52 x 16,3 = 8,48 g/m3
RHväljas = 92 %
Vout = 0,92 x 0,73 = 0,67 g/m3

Töö käik

1. Arvutan välja kogu seina soojustakistuse RT :
Kasutan valemit 1 ja valemit 2.
(1)
R1 =
= 0,006 m2K/W
R2 =
= 0,1 m2K/W
R3 =
= 3,75 m2K/W
R4 =
= 0,018 m2K/W
On antud :
Rsi = 0,13 m2K/W
Rse = 0,04 m2K/W
RT = Rsi + R1 + R2 + R3 + R4 + Rse (2)
Arvutuskäik:
RT = 0,13 + 0,006 + 0,1 + 3,75 + 0,018 + 0,04 = 4,044 m2K/W
RT = 4,044 m2K/W
2. Arvutan piirde kihtide Tsi , T1 ,T2, T3 ja T4 pinnatemperatuure kasutades järgmist valemit 13 ja tuletan õhu maksimaalse veeaurusisalduse νsat sõltuvus temperatuurist t tabeli abil järgmised väärtused.
(19)
Tsi = ts – [(ts – tv) x
] (20)
Tsi = 19 – [((19 – (-22)) x
] = 17,7 ‘C Vsat = 15,1 ‘C
T1 = 19 – [((19 – (-22)) x
] = 17,6 ‘C Vsat = 15 ‘C
T2 = 19 – [((19 – (-22)) x
] = 16,6 ‘C Vsat = 14,1 ‘C
T3 = 19 – [((19 – (-22)) x
] = -21,5 ‘C Vsat = 0,76 ‘C
T4 = 19 – [((19 – (-22)) x
] = -21,6 ‘C Vsat = 0,76 ‘C

Joonis 4. Koostan temperatuuri jaotuse seinas :

Niiskusrežiimi arvutus

Hoone seina niiskusrežiimi arvutus

Töö ülesanne

Leia hoonev väliskonstruktsiooni niiskusrežiim ning veeauru sisaldus. [3: 145-150]

Töö käik

1. Arvutan välja niiskusrežiimi ja leian, kas veeauru sisalduse (ν) võrdub seinas küllastussisaldusega (Vsat).
Rasi =5,4 x 10+9 m2sPa/Kg = 0,0054 *
Rase =2,7 x 10+9 m2sPa/Kg = 0,0027 *
2. Arvutan välja veeauru osarõhu jaotuse piidres.
(21)

Joonis 5. Välisseina veeauru sisaldus (ν) ja küllastussisaldus (νsat).

KOKKuvõte

Vaadates seina U-väärtust saame nentida, et seina U-väärtuse tase on liiga kõrge. U-väärtus võik jääda 0,21 W/(m2 K), mis on soovituslik väärtus, et seina soojapidavamaks muuta ja U-väärtust parandada peaksin hetkelise 150 mm vahtpolüstüreeni asendama vähemalt 200 mm vahtpolüstüreeniga.
Katuse soojajuhtivuse arvutuse tulemus rahuldas soovituslikku tulemust, milleks oli 0,17W/(m2 K) ning saab pidada hästi soojustatud konstruktsiooniks. Põranda soojajuhtivuse arvutuse tulemus rahuldas soovituslikku tulemust, milleks oli 0,20 W/(m2 K).
Välisseina temperatuuri jaotuse arvutuste põhjal tuli välja, et seina külmapunkt tekib soojustuse sees ning seina põhikonstruktsioon külmaga ei külmu.
Hoone seina niiskusrežiimi arvutuse põhjal sai teada, et kondensaat tekib konstruktsioonis väliskrohvi taha, mis võib tekitada probleeme kui kondents külmub talvel ning hakkab välisseina krohvi lõhkuma.

VIIDATUD ALLIKATE LOETELU

EVS 908-1:2010 – Hoone piirdetarindi soojusjuhtivuse arvutamine

EVS-EN ISO 13370:2008 – Hoonete soojuslik toimivus

Masso.T. (2010). Ehituskonstruktori käsiraamat. Tln: Ehitame kirjastus