Микроклимат и строительная теплофизика

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»:

Проректор по учебной работе

_______________________ / /

__________ _____________ 2011г.

МИКРОКЛИМАТ И СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления 223200.68 «Техническая физика»,

магистерская программа «Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях»

очная форма обучения

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:

Автор работы _____________________________//

«31» августа 2011г.

Рассмотрено на заседании кафедры механики многофазных систем 03 сентября 2011 года, протокол № 2. Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.

«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:

Объем 10 стр.

Зав. кафедрой ______________________________//

«______»___________ 2011 г.

Рассмотрено на заседании УМК ИМЕНИТ «____»________________2011 года, протокол № _____

Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.

«СОГЛАСОВАНО»:

Председатель УМК ________________________//

«______»_____________2011 г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Зав. методическим отделом УМУ_____________//

«______»_____________2011 г.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт математики, естественных наук и информационных технологий

Кафедра механики многофазных систем

ПУЛЬДАС Л. А.

МИКРОКЛИМАТ И СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления 223200.68 «Техническая физика»,

магистерская программа «Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях»

очная форма обучения

Тюменский государственный университет

2011

Л. А Пульдас. Микроклимат и строительная теплофизика: Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 223200.68 «Техническая физика», магистерская программа «Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях», очная форма обучения. Тюмень: Тюменский государственный университет, 2011, 10 стр.

Программа предназначена для магистрантов очной формы обучения Института математики, естественных наук и компьютерных технологий ТюмГУ направления «Техническая физика», в качестве основного материала для лекций, практических занятий и самостоятельной работы по курсу «Микроклимат и строительная теплофизика».

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки. Материал представлен с учетом современных достижений и тенденций развития в области инженерных систем и сетей и имеет прикладную направленность.

Рабочая учебная программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Микроклимат и строительная теплофизика [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. *****.

Рекомендовано к изданию кафедрой механики многофазных систем. Утверждено проректором по учебной работе ТюмГУ.

Ответственный редактор: , д. т.н., профессор.

© Тюменский государственный университет, 2011.

© , 2011.

1. Пояснительная записка

1.1  Цель и задачи дисциплины

Цель курса – дать студентам знания, навыки и умения по определению тепловлажностного режима ограждений, зданий и сооружений, а также теплового режима помещений.

Задачами курса является изучение теплотехнических свойств строительных материалов, теплопередачи через ограждения при стационарном и нестационарном режиме, конденсации и сорбции водяного пара, перемещении в ограждении воздуха, пара и жидкой влаги.

1.2  Место дисциплины в структуре ООП магистратуры:

Дисциплина «Микроклимат и строительная теплофизика» - это дисциплина по выбору. Для ее успешного изучения необходимы знания и умения, приобретенные (или приобретаемые параллельно) в результате освоения предшествующих дисциплин: математический анализ, теория функций комплексного переменного, инженерная и компьютерная графика, информатика и программирование, метрология и физико-технические измерения, автоматизированное проектирование, термодинамика, теплофизика.

1.3 Компетенции выпускника ООП магистратуры, формируемые в результате освоения данной ООП ВПО.

В результате освоения ООП магистратуры выпускник должен обладать следующими компетенциями:

способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственно и физического совершенствования своей личности (ОК-1);

способность проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности (ОК-5);

готовность решать инженерно-технические и технико-экономические задачи с помощью пакетов прикладных задач (ПК-12);

способность формулировать технические задания, разрабатывать и использовать средства автоматизации при проектировании и технологической подготовке производства, составлять необходимый комплект технической документации (ПК-13);

способность владеть приемами и методами работы с персоналом, методами оценки качества и результативности труда, способность оценивать затраты и результаты деятельности научно-производственного коллектива (ПК-15);

способность находить оптимальные решения при создании продукции с учетом требований качества, стоимости, сроков исполнения, конкурентоспособности и безопасности жизнедеятельности (ПК-16);

способность разрабатывать планы и программы организации инновационной деятельности научно-производственного коллектива, осуществлять технико-экономическое обоснование инновационных проектов (ПК-22).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать

1.  Понятия, определяющие тепловой, воздушный и влажностный режим здания.

2.  Законы передачи тепла, влаги, воздуха в материалах элементов здания.

3.  Методы расчета параметров и характеристик тепло-влажностного режима ограждений и помещений.

Уметь

1.  Формулировать и решать задачи переноса тепла, воздуха, пара и воды в элементах здания.

2.  Иметь навыки и умения определять тепловой и влажностный режим в помещениях зданий.

Владеть

1.  Методами расчета тепло-, влаго - и воздухозащитных свойств наружных ограждений зданий.

2.  Методами расчета нестационарного тепловлажностного режима ограждений.

3.  Методами расчета лучисто-конвективного теплообмена, условий комфортности и теплоустойчивости помещения.

Карта компетенций

Код компетенции	Формулировка компетенции*	Результаты обучения в целом**	Результаты обучения по уровням освоения материала	Виды занятий (лекции, практические, семинарские, лабораторные)	Оценочные средства (тесты, творческие работы, проекты и др.)
минимальный	базовый	повышенный
ОК-1	способность совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования своей личности	Знает: методологию естественно-научной и гуманитарной культуры	основные понятия развития личности и ее совершенствования (например, личность, культура, интеллект, уровень и др.)	основные методы и приемы самообразования способствующие совершенствованию личности	методологию естественно-научной и гуманитарной культуры	Лабораторные работы	Обсуждение тем научного исследования магистров
Умеет: вести межкультурный диалог с представителями других культур, религий, социумов	использовать кругозор для развития и формирования собственных способностей	использовать свой кругозор, культурный потенциал для того чтобы добиться нравственного и физического совершенствования своей личности	вести межкультурный диалог с представителями других культур, религий, социумов	Лабораторные работы	Обсуждение тем научного исследования магистров
Владеет: техникой избегания конфликтов, дипломатическими приемами	правильным научным разговорным языком	методикой дискуссии, научных споров и презентаций	техникой избегания конфликтов, дипломатическими приемами	Лабораторные работы	Обсуждение тем научного исследования магистров
ОК-5	способность проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности	Знает: Основы руководства макроструктуры. Фундаментальные разделы физики, термины и основные законы, его роль и связь с другими курсами, основы БЖД	Элементы теории лидерства. Термины и основные законы дисциплины, основы БЖД	Основы руководства микроструктуры. Фундаментальные разделы физики, термины и основные законы, основы БЖД	Основы руководства макроструктуры. Фундаментальные разделы физики, термины и основные законы, его роль и связь с другими курсами, основы БЖД	Лабораторные работы	Творческие работы, работа в группах, выполнение курсовых работ
Умеет: принимать решения по защите людей от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий и применения современных средств поражения.	принимать решения по защите людей от возможных последствий аварий	принимать решения по защите людей от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий	принимать решения по защите людей от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий и применения современных средств поражения.	Лабораторные работы	Творческие работы, работа в группах, выполнение курсовых работ
Владеет: методами прогнозирования чрезвычайных ситуаций и разработки моделей их последствий. Способностью убеждать, вести за собой.	разработкой мер по защите людей от негативных воздействий; элементами самопрезентации.	Способами проявления инициативы в различных видах деятельности.	методами прогнозирования чрезвычайных ситуаций и разработки моделей их последствий. Способностью убеждать, вести за собой.	Лабораторные работы	Творческие работы, работа в группах, выполнение курсовых работ
ПК-12	готовность решать инженерно-технические и технико-экономические задачи с помощью пакетов прикладных задач	Знает: Уравнения в конечных разностях. Полная физико-математическая постановка задачи нестационарной теплопередаче через многослойное ограждение.	Аналитическое решение задач о нагревании и охлаждении. Процесс общего теплообмена и поглощения тепла в помещении.	Аналитическое решение задачи о затухании температурных колебаний в ограждении. Нестационарная теплопроводность при изменении фазового состояния влаги в материале.	Уравнения в конечных разностях. Полная физико-математическая постановка задачи нестационарной теплопередаче через многослойное ограждение.	Лабораторные работы	Решение учебных задач
Умеет: решать технико-экономические задачи с помощью пакетов прикладных задач	решать учебные задачи	решать инженерно-технические задачи с помощью пакетов прикладных задач	решать технико-экономические задачи с помощью пакетов прикладных задач	Лабораторные работы	Решение учебных задач
Владеет: Методами расчета лучисто-конвективного теплообмена, условий комфортности и теплоустойчивости помещения.	Методами расчета тепло-, влаго - и воздухозащитных свойств наружных ограждений зданий.	Методами расчета нестационарного тепловлажностного режима ограждений.	Методами расчета лучисто-конвективного теплообмена, условий комфортности и теплоустойчивости помещения.	Лабораторные работы	Решение учебных задач
ПК-13	способность формулировать технические задания, разрабатывать и использовать средства автоматизации при проектировании и технологической подготовке производства, составлять необходимый комплект технической документации	Знает: Процесс общего теплообмена и поглощения тепла в помещении	Основные понятия, законы изучаемой дисциплины	средства автоматизации при проектировании	Процесс общего теплообмена и поглощения тепла в помещении	Лабораторные работы	Выполнение учебных заданий
Умеет: составлять необходимый комплект технической документации	формулировать технические задания	разрабатывать и использовать средства автоматизации при проектировании и технологической подготовке производства	составлять необходимый комплект технической документации	Лабораторные работы	Выполнение учебных заданий
Владеет: Методами проектирования	Методами работы в офисных программах (Word, Excel, Power Point)	Методами автоматизации	Методами проектирования	Лабораторные работы	Выполнение учебных заданий
ПК-15	способность владеть приемами и методами работы с персоналом, методами оценки качества и результативности труда, способность оценивать затраты и результаты деятельности научно-производственного коллектива	Знает: Нестационарная теплопередача через ограждения	Тепловой режим помещения.	Теплопроводность и влажностный режим ограждений.	Нестационарная теплопередача через ограждения.	Лабораторные работы	Беседа с преподавателем, дискуссии
Умеет: находить решения устранения противоречий	дискутировать и отстаивать собственную позицию	выделять противоречия между теорией и экспериментом	находить решения устранения противоречий	Лабораторные работы	Беседа с преподавателем, дискуссии
Владеет: способностью оценивать затраты и результаты деятельности научно-производственного коллектива	приемами и методами работы с персоналом	методами оценки качества и результативности труда	способностью оценивать затраты и результаты деятельности научно-производственного коллектива	Лабораторные работы	Беседа с преподавателем, дискуссии
ПК-16	способность находить оптимальные решения при создании продукции с учетом требований качества, стоимости, сроков исполнения, конкурентоспособности и безопасности жизнедеятельности	Знает: Нормативно-правовые акты, на основании которых проводится создание продукции	правовые, нормативно-технические и организационные основы безопасности жизнедеятельности	Состав документации, включаемой в энергетический паспорт объекта	Нормативно-правовые акты, на основании которых проводится создание продукции	Лабораторные работы	Игровые методы, оценка мероприятий, ВКР
Умеет: находить оптимальные решения при создании продукции с учетом требований конкурентноспособности и безопасности жизнедеятельности	принимать решения по защите людей от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий и применения современных средств поражения.	находить оптимальные решения при создании продукции с учетом требований качества, стоимости, сроков исполнения,	находить оптимальные решения при создании продукции с учетом требований конкурентноспособности и безопасности жизнедеятельности	Лабораторные работы	Игровые методы, оценка мероприятий, ВКР
Владеет: методами прогнозирования чрезвычайных ситуаций и разработки моделей их последствий	разработкой мер по защите людей от негативных воздействий;	навыками идентификации негативных воздействий среды обитания техногенного и антропогенного происхождения.	методами прогнозирования чрезвычайных ситуаций и разработки моделей их последствий.	Лабораторные работы	Игровые методы, оценка мероприятий, ВКР
ПК-22	способность разрабатывать планы и программы организации инновационной деятельности научно-производственного коллектива, осуществлять технико-экономическое обоснование инновационных проектов	Знает: Методы расчета параметров и характеристик тепло-влажностного режима ограждений и помещений.	Понятия, определяющие тепловой, воздушный и влажностный режим здания.	Законы передачи тепла, влаги, воздуха в материалах элементов здания.	Методы расчета параметров и характеристик тепло-влажностного режима ограждений и помещений.	Лабораторные работы	Написание отчета по лабораторным заданиям
Умеет: осуществлять технико-экономическое обоснование инновационных проектов	разрабатывать планы организации инновационной деятельности научно-производственного коллектива	разрабатывать планы и программы организации инновационной деятельности научно-производственного коллектива	осуществлять технико-экономическое обоснование инновационных проектов	Лабораторные работы	Написание отчета по лабораторным заданиям
Владеет: приемами анализа и синтеза	методами мониторинга	нестандарностью мышления	приемами анализа и синтеза	Лабораторные работы	Написание отчета по лабораторным заданиям

__________________

Зав. кафедрой _________________

2.  Структура и трудоемкость дисциплины.

Программа разработана для дневной формы обучения. Общий объем курса — 72 часа (2 зачетные единицы), включая 36 часов лабораторных занятий, 36 часов индивидуальной и самостоятельной работы студентов. Форма промежуточной аттестации – зачет.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки. Дисциплина «Микроклимат и строительная теплофизика» изучается в 1-м семестре магистратуры.

3.  Тематический план.

Таблица 1.

Тематический план

№	Тема	недели семестра	виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.	Всего часов	Из них в интерактивной форме	Формы контроля
лекции	семинарские (практические) занятия	лабораторные занятия	самостоятельная работа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Теплопроводность и влажностный режим ограждений.	1-5	-	-	10	9	19	6	Коллоквиум, отчет лаб. работы
2	Нестационарная теплопередача через ограждения.	6-10	-	-	10	9	19	6	Коллоквиум, отчет лаб. работы
3	Тепловой режим помещения.	11-14	-	-	8	9	17	5	Коллоквиум, отчет лаб. работы
4	Теплоустойчивость помещения.	15-18	-	-	8	9	17	5	Коллоквиум, отчет лаб. работы
	Итого:		-	-	36	36	72	22
	Из них в интерактивной форме				22		22

Таблица2.

Планирование самостоятельной работы студентов

№	Темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объем часов
обязательные	дополнительные
1	Теплопроводность и влажностный режим ограждений.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания. 3. Проработка лекций.		1-5	9
2	Нестационарная теплопередача через ограждения.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания. 3. Проработка лекций.		6-10	9
3	Тепловой режим помещения.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания. 3. Проработка лекций.		11-14	9
4	Теплоустойчивость помещения.	1. Работа с учебной литературой. 2. Выполнение домашнего задания. 3. Проработка лекций.		15-18	9
	ИТОГО:	36

4.  Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Темы дисциплины необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1	2	3	4
1.	Экспериментальная теплофизика и теплотехника	+	+	+	+
2.	Тепломассоперенос и теплотехника	+	+	+	+

5.  Содержание дисциплины.

Тема 1. Теплопроводность и влажностный режим ограждений. Уравнения в конечных разностях. Полная физико-математическая постановка задачи нестационарной теплопередаче через многослойное ограждение. Диффузия водяного пара в сорбирующей среде. Учет влажностного режима при расчете теплопередачи через ограждения.

Тема 2. Нестационарная теплопередача через ограждения. Аналитическое решение задач о нагревании и охлаждении. Односторонний нагрев или охлаждение стенки. Аналитическое решение задачи о затухании температурных колебаний в ограждении. Нестационарная теплопроводность при изменении фазового состояния влаги в материале. Нестационарная теплопередача через ограждения с вентилируемой воздушной прослойкой.

Тема 3. Тепловой режим помещения. Защитные свойства наружных ограждений. Оптимальное сопротивление теплопередаче ограждения. Определение наибольших потерь тепла помещения. Теплопередача нагревательного прибора. Тепловая характеристика здания.

Тема 4. Теплоустойчивость помещения. Процесс общего теплообмена и поглощения тепла в помещении. Гармонические поступления и обмен только лучистым или только конвективным теплом. Прерывистые поступления только лучистого или конвективного тепла. Сложный лучисто-конвективный теплообмен на поверхностях помещения при гармонических и прерывистых теплопоступлениях.

6.  Планы лабораторных занятий.

Тема 1. Нестационарные тепловые режимы в трубопроводе. (10 ч.)

Тема 2. Определение теплового потока от нагретой горизонтальной трубы (8 ч.)

Тема 3. Тепловые режимы ограждающих конструкций. (10 ч.)

Тема 4. Определение теплового потока от нагретой вертикальной трубы (8 ч.)

7. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы магистрантов

7.1 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля)

Данной рабочей программой предусмотрена самостоятельная работа в объеме 36 часов.

Студентам магистратуры предлагаются следующие формы самостоятельной работы:

·  изучение обязательной и дополнительной литературы;

·  выполнение самостоятельных заданий на практических занятиях;

·  чтение текстов научно-популярной тематики;

·  поиск информации по заданной теме в сети Интернет;

·  самоконтроль и взаимоконтроль выполненных заданий;

·  подготовка к написанию самостоятельных работ, сдача зачета.

Результаты СРС могут быть представлены в форме презентации, доклада по теме, реферата или иного проекта.

7.2 Формы текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

В качестве форм текущей аттестации используются такие формы, как проверка домашних заданий, самостоятельные работы, устные опросы, доклады, составление презентаций, контрольные расчеты по известным и своим личным методикам, чертежи и др.

Промежуточный контроль имеет форму проектов, в которой оценивается уровень овладения обучающимися знаниями по предмету.

Итоговый контроль (зачет) проводится в устной форме. Зачет включает устную часть, в которой оценивается знание изученных тем и беседу с преподавателем.

7.3. Примерные контрольные вопросы к зачету:

1.  Уравнения в конечных разностях.

2.  Полная физико-математическая постановка задачи нестационарной теплопередаче через многослойное ограждение.

3.  Диффузия водяного пара в сорбирующей среде.

4.  Учет влажностного режима при расчете теплопередачи через ограждения.

5.  Аналитическое решение задач о нагревании и охлаждении.

6.  Односторонний нагрев или охлаждение стенки.

7.  Аналитическое решение задачи о затухании температурных колебаний в ограждении.

8.  Нестационарная теплопроводность при изменении фазового состояния влаги в материале.

9.  Нестационарная теплопередача через ограждения с вентилируемой воздушной прослойкой.

10.  Защитные свойства наружных ограждений.

11.  Оптимальное сопротивление теплопередаче ограждения.

12.  Определение наибольших потерь тепла помещения.

13.  Теплопередача нагревательного прибора.

14.  Тепловая характеристика здания.

15.  Процесс общего теплообмена и поглощения тепла в помещении.

16.  Гармонические поступления и обмен только лучистым или только конвективным теплом.

17.  Прерывистые поступления только лучистого или конвективного тепла.

18.  Сложный лучисто-конвективный теплообмен на поверхностях помещения при гармонических и прерывистых теплопоступлениях.

8. Образовательные технологии

В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Микроклимат и строительная теплофизика» предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм проведения занятий:

·  Лабораторные работы

·  Работа в малых группах

·  Кейсы;

Данный УМК предусматривает применение активных и интерактивных форм обучения в объеме не менее 30% от общего количества аудиторных часов.

9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Перечень основной и дополнительной учебной литературы, включая электронно-библиотечные ресурсы (с исходными данными)	Кол-во экземпляров
Основная литература:
, , Стефанюк термодинамика и теплопередача. Учебник для бакалавров М.: ЮРАЙТ, 20 с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. *****/book/93362/.	10
Синявский задач по курсу Теплотехника. Учебное пособие. СПб: Издательство "ГИОРД", 20 с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. *****/book/134057/.	10
Дополнительная литература:
Теплотехника : учеб. для вузов / ред. . - 7-е изд., испр. - Москва : Высшая школа, 20с.	3
Богословский теплофизика. (Теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1982гс., ил. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. /file/5619/.	10
, и др. Микроклимат зданий и сооружений , , Чурмеева ред. – Нижний Новгород: Арабеск, 2001. – 393 с. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. /file/686250/.	10
Ильинский теплофизика. Ограждающие конструкции и микроклимат зданий Учебное пособие для инж.-строит. вузов. М.: Высш. шк., 19с., ил. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. /file/22123/.	10
Передельский, Леонид Васильевич. Строительная экология: учеб. пособие для студ. строит. спец. вузов/ , . - Ростов-на-Дону: Феникс, 20с	3

10. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины

При чтении лекций используется оборудование стандартной мультимедийной аудитории (компьютер, экран, проектор).