Ehitusfüüsika Kursusetöö (1)

Sisukord

Sissejuhatus 3
VARIANT A 4
Joonis 4
1.1Välispiirete soojatakistuse arvutused 4
1.2 Piirete soojajuhtivuse arvutus 5
1.3 Soojainerts 5
1.4 Välispiirete üksikute kihtide temperatuuride arvutus 5
1.5 Temperatuurigraafik 6
1.6 Küllastusrõhud 6
1.7 Materjali aurutakistus 7
1.8 Osarõhud 7
1.9 Kastepunkti tekkimise graafk 8
8
VARIANT B 8
Joonis 8
2.1 Välispiirete soojatakistuse arvutused 9
2.2 Piirete soojajuhtivuse arvutus 9
2.3 Soojainerts 10
2.4 Välispiirete üksikute kihtide temperatuuride arvutus 10
2.5 Temperatuurigraafik 11
2.6 Küllastusrõhud 11
2.7 Materjali aurutakistus 12
2.8 Osarõhud 12
2.9 Kastepunkti tekkimise graafik 13
VARIANT C 14
Joonis 14
3.1 Välispiirete soojatakistuse arvutused 15
3.2 Piirete soojajuhtivuse arvutus 16
3.3 Soojainerts 16
3.4 Välispiirete üksikute kihtide temperatuuride arvutus 16
3.5 Temperatuurigraafik 17
3.6 Küllastusrõhud 17
3.7 Materjali aurutakistus 18
3.8 Osarõhud 18
3.9 Kastepunkti tekkimise graafik 20
VARIANT D 21
Joonis 21
4.1 Välispiirete soojatakistuse arvutused 21
4.2 Piirete soojajuhtivuse arvutus 22
4.3 Soojainerts 22
4.4 Välispiirete üksikute kihtide temperatuuride arvutus 22
4.5 Temperatuurigraafik 23
4.6 Küllastusrõhud 24
4.7 Materjali aurutakistus 24
4.8 Osarõhud 24
4.9 Kastepunkti tekkimise graafik 26
Kokkuvõte 27

Sissejuhatus

Tegemist on kursusetööga „Hoone välispiirde ehitusfüüsikaline analüüs“ aines ehitusfüüsika.
Töö eesmärgiks on näidata kuidas erinevad materjalid sobivad välisseinaks kasutamiseks ja mis
materjalid sobivad või ei sobi soojustamiseks. Materjalide sobivus oleneb muidugi, kus hoone asub,
tuule kiirusest, välis- ja sisetemperatuuridest, hoone mugavusklassist, siseruumis ja väljas olevast
niiskusest jne.
Antud juhul asub hoone Narvas, tuule kiirus on 4,0 m/s, hoone mugavusklass on C, sisetemperatuur
on 22oC, siseruumi niiskuseks on 45% ja väljas olev niiskus on 80%.
Variant A, milleks on olemasolev välissein, koosneb kuivkrohvist (13 mm) ja põlevkivituhkgaas-
betoonist (300 mm). Variant B-s lisandub sissepoole soojustuseks kivivill (100 mm) ja kuivkrohv
(13 mm). Variant C lisatakse olemasolevale välisseinale väljapoole kivivill (150 mm) ja kuivkrohv (13
mm). Variant D lisatakse olemasolevale välisseinale väljapoole vahtpolüstereen (150 mm) ja
kuivkrohv (13 mm).
Selleks, et teada saada, milline seina variant on parim tuleb iga seina variandi kohta teha mitmeid
arvutusi. Esiteks tuleb leida välispiirete soojatakistused, seejärel soojajuhtivus , soojainerts,
välispiirete üksikute kihtide temperatuuride arvutused, küllastusrõhud, materjali aurutakistus ja
osarõhud. Seejärel saab leida kas ja kus kihis tekib kastepunkt .

VARIANT A

Joonis

2 1

Kuivkrohv 13mm

Põlevkivituhkgaasbetoon 300mm

Välispiirete soojatakistuse arvutused

Sisepinna soojatakistus oleneb soojavoolu suunast , antud juhul on see horisontaalne.
Sisepinna soojatakistuse suuruse leian Ehitusfüüsika õpikust lk 18, tabel 6.
Rsi= 0,13
Välispinna soojatakistus oleneb tuule kiirusest, antud juhul on selleks 4,0 m/s.
Välispinna soojatakistuse suuruse leian Ehitusfüüsika õpikust lk 18, tabel 7.
Kuna elamus puudub ventileeritav või nõrgalt ventileeritav õhkvahe, siis välispinna soojatakistus
Rse= 0,04
Piirete üksikute kihtide soojataksitused R=
R1=
R2=
Piirde soojatakistus Rt valemi järgi Rt= Rsi +R1 +R2 + Rse
Rt= Rsi + Rse+ R1 + R2 = 0,13 + 0,04 + 0,06 + 1,50= 1,73

1.2 Piirete soojajuhtivuse arvutus

U= U= (W/m2C)
U= 0,578 > 0,28 - U väärtus on suurem, kui Eesti Projekteermisnormis EPN 11.1 näidatud välisseina soojajuhtivse piirväärtus (Ehitusfüüsika õpik lk 31)

1.3 Soojainerts

Leian soojainertsi D, et teada saada, mis on välistemperatuur valemi järgi D= R1*S1+R2*S2+..Rx*Sx
Valemis R on soojatakistus ja S on soojasalvestus.
Soojatakistused on varem arvutatud punktis 1.1 ja soojasalvestuse saan tabelist nimega EESTIS ENAMKASUTATAVATE EHITUSMATERJALIDE NÄITAJATE VÄÄRTUSED.
D= R1*S1+R2*S2= 0,06*3,66+1,50*3,67= 5,72
Kuna D tuli : 47 , siis on Tv= -26 oC
Välistemperatuur sõltub sellest, kus hoone asub, antud juhul on selleks Narva ja soojainertsi suurusest , mis hetkel tuli 8,007. Kuna soojainerts on suurem kui 7 tuleb Ehitusfüüsika õpiku lk 22 järgi võtta Narva külmima viispäeviku väärtus, mille leiab Ehitusfüüsika õpikust lk 11 tabelist 4.

3.4 Välispiirete üksikute kihtide temperatuuride arvutus

Välispiirde sisepinna temperatuur valemi järgi Tsi=ts-(ts-tv)* (oC) (Ehitusfüüsika õpik lk 21)
Tsi= 22-(22-(-26)) = 20,87 (oC)
Ülejäänud piirete temperatuurid valemi järgi Tx= ts-(ts-tv)* (oC) (Ehitusfüüsika õpik lk 21)
Ts1= 22-(22-(-26))= 20,35 (oC)
Ts2=22-(22-(-26))= 7,35 (oC)
Ts3=22-(22-(-26))= -25,13 (oC)
Ts4=22-(22-(-26))= -25,65 (oC)
Tse=22-(22-(-26))=-26 (oC)

3.5 Temperatuurigraafik

3.6 Küllastusrõhud

Küllastusrõhud leiab kasutades niiskeõhu diagrammi (Ehitusfüüsika õpik lk 27)
Esõ leian parameetrite Ts=22oC ja RH=100%
Esõ= 2650 Pa
Esi= 2460 Pa
Es1= 2400 Pa
Es2= 1010 Pa
Es3=290 Pa
Es4= 150 Pa
Ese= 60 Pa

3.7 Materjali aurutakistus

Materjali aurutakistus leitakse valemi järgi Ra=
(Ehitusfüüsika õpik lk 29)
Ra1==0,17 (m2hPa/g)
Ra2==1,03 (m2hPa/g)
Ra3==0,27 (m2hPa/g)
Ra4==0,17 (m2hPa/g)
Piirde üldine aurutakistus leitakse valemi järgi Raü= Ras + Rax + … Rav , kus
Aurutakistus piirde sisepinnal ehk Ras= 1,5 m2hPa/g
Ja aurutakistus piirde välispinnas ehk Rav= 0,75 m2hPa/g
Raü= 1,5 + 0,75 + 0,17 +1,03 +0,27 +0,17 = 3,89 (m2hPa/g)

3.8 Osarõhud

Leian veeauru osarõhud sees ja väljas valemi järgi e=
Veeauru osarõhk sees
es== 1192 ,5 (Pa)
Veeauru osarõhk väljas
ev== 48 (Pa)
Leian veeauru osarõhud valemi järgi ex= es –(es - ev)
esi= 1192 ,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*=751,18 (Pa)
es1=1192,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*= 701,16 (Pa)
es2=1192,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*= 398,12 (Pa)
es3=1192,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*= 318,68 (Pa)
es4=1192,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*= 268,66 (Pa)
ese=1192,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*= 48(Pa)

3.9 Kastepunkti tekkimise graafik

Kastepunkt tekib välisseina 3. kihis, milleks kivivill. Kastepunkt tekib umbes 270 Pa juures.

VARIANT D

Joonis

4 3 2 1

Kuivkrohv 13mm

Põlevkivituhkgaasbetoon 300mm

Vahtpolüsteroom 150mm

Kuivkrohv 13mm

4.1 Välispiirete soojatakistuse arvutused

Sisepinna soojatakistus oleneb soojavoolu suunast, antud juhul on see horisontaalne.
Sisepinna soojatakistuse suuruse leian Ehitusfüüsika õpikust lk 18, tabel 6.
Rsi= 0,13
Välispinna soojatakistus oleneb tuule kiirusest, antud juhul on selleks 4,0 m/s.
Välispinna soojatakistuse suuruse leian Ehitusfüüsika õpikust lk 18, tabel 7.
Kuna elamus puudub ventileeritav või nõrgalt ventileeritav õhkvahe, siis välispinna soojatakistus
Rse= 0,04
Piirete üksikute kihtide soojataksitused R=
R1=
R2=
R3=
R4=
Piirde soojatakistus Rt valemi järgi Rt= Rsi +R1 +R2 + Rse
Rt= Rsi + Rse+ R1 + R2 + R3 + R4 = 0,06 +1,50 + 3,00 + 0,06 =4,79

4.2 Piirete soojajuhtivuse arvutus

U= U= (W/m2C)
U= 0,21

4.3 Soojainerts

Leian soojainertsi D, et teada saada, mis on välistemperatuur valemi järgi D= R1*S1+R2*S2+..Rx*Sx
Valemis R on soojatakistus ja S on soojasalvestus.
Soojatakistused on varem arvutatud punktis 3.1 ja soojasalvestuse saan tabelist nimega EESTIS ENAMKASUTATAVATE EHITUSMATERJALIDE NÄITAJATE VÄÄRTUSED.
D= R1*S1+R2*S2+R3*S3+R4*S4=0,06*3,66+1,50*3,67+ 3,00*0,49+0,06*3,66= 7,41
Kuna D tuli : D>7 , siis on Tv= -26 oC
Välistemperatuur sõltub sellest, kus hoone asub, antud juhul on selleks Narva ja soojainertsi suurusest, mis hetkel tuli 8,007. Kuna soojainerts on suurem kui 7 tuleb Ehitusfüüsika õpiku lk 22 järgi võtta Narva külmima viispäeviku väärtus, mille leiab Ehitusfüüsika õpikust lk 11 tabelist 4.

4.4 Välispiirete üksikute kihtide temperatuuride arvutus

Välispiirde sisepinna temperatuur valemi järgi Tsi=ts-(ts-tv)* (oC)
Tsi= 22-(22-(-26)) = 20,69 (oC)
Ülejäänud piirete temperatuurid valemi järgi Tx= ts-(ts-tv)* (oC)
Ts1= 22-(22-(-26))= 20,09 (oC)
Ts2=22-(22-(-26))= 5,06 (oC)
Ts3=22-(22-(-26))= -24,99 (oC)
Ts4=22-(22-(-26))= -25,59 (oC)
Tse=22-(22-(-26))=-26 (oC)

4.5 Temperatuurigraafik

4.6 Küllastusrõhud

Küllastusrõhud leiab kasutades niiskeõhu diagrammi (Ehitusfüüsika õpik lk 27)
Esõ leian parameetrite Ts=22oC ja RH=100%
Esõ= 2650 Pa
Esi= 2460 Pa
Es1= 2380 Pa
Es2= 830 Pa
Es3=80 Pa
Es4= 70 Pa
Ese= 60 Pa

4.7 Materjali aurutakistus

Materjali aurutakistus leitakse valemi järgi Ra=
(Ehitusfüüsika õpik lk 29)
Ra1==0,17 (m2hPa/g)
Ra2==1,03 (m2hPa/g)
Ra3==3,00 (m2hPa/g)
Ra4==0,17 (m2hPa/g)
Piirde üldine aurutakistus leitakse valemi järgi Raü= Ras + Rax + … Rav , kus
Aurutakistus piirde sisepinnal ehk Ras= 1,5 m2hPa/g
Ja aurutakistus piirde välispinnas ehk Rav= 0,75 m2hPa/g
Raü= 1,5 + 0,75 + 0,17 + 1,03 +3,00 +0,17 = 6,62 (m2hPa/g)

4.8 Osarõhud

Leian veeauru osarõhud sees ja väljas valemi järgi e=
Veeauru osarõhk sees
es==1192,5 (Pa)
Veeauru osarõhk väljas
ev== 48 (Pa)
Leian veeauru osarõhud valemi järgi ex= es –(es - ev)
esi=1192,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*= 933,17 (Pa)
es1=1192,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*= 903,78 (Pa)
es2=1192,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*= 725,71 (Pa)
es3=1192,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*= 207,05 (Pa)
es4=1192,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*= 177,66 (Pa)
ese=1192,5-(1192,5-48)=1192,5-1144,5*= 48(Pa)

4.9 Kastepunkti tekkimise graafik

Kastepunkt tekib välisseina 2. ja 3. kihi, milleks on põlevkivituhkgaasbetoon ja vahtpolüstereen, vahel. Kastepunkt tekib umbes 500 Pa juures.

Kokkuvõte

Üldiselt võib öelda, et tegemist on halbade seinte variantidega, kuna igas variandis tekib kastepunkt.
Esimeses variandis oli soojajuhtivus selgelt liiga suur- 0,578 W/m2C- sest normaalseks
soojajuhtivuseks loetakse 0,28 W/m2C. Kastepunkt tekib teises kihis, milleks on põlevkivituhkgaas-
betoon .
Teises variandis on soojajuhtivus hea- 0,23 W/m2C, kuid seinas tekib siiski kastepunkt, mis näitab, et
tegemist on halva seinaga. Kastepunkt tekib taas teises kihis, kuid seekord on selleks kivill.
Kolmandas variandis on soojajuhtivus kõige madalam- 0,18 W/m2C . Kastepunkt tekib kolmandas
kihis, milleks on kivivill. Kui kolmandale variandile lisada tuuletõkkeplaat ja õhkvahe, oleks see sein
ideaalne.
Neljandas variandis on soojajuhtivus ka üsna hea- 0,21 W/m2C. Kastepunkt tekib seekord teise ja
kolmanda kihi vahel. Teine kiht on põlevkivituhkgaasbetoon ja kolmas kiht on vahtpolüsterool.
Kõige paremaks variandiks osutus teine variant ja kõige halvemaks esimene variant.
Vahtpolüsterool on üleüldiselt halb materjal soojustamiseks, palju niiskust. Kivivill seevastu laseb
niiskust läbi. Villast tuleks kasutada rasket villa, sest kergel villal on väike massikaal ja ta hakkab
vajuma.
27