Ограждающие конструкции зданий: Ограждающие конструкции

Содержание

Однослойные и многослойные ограждающие конструкции здания

Автор:

Бобрышев Владислав Владимирович

Научный руководитель:

Иванова Юлия Витальевна

Рубрика: Технические науки

Опубликовано
в

Молодой учёный

№47 (233) ноябрь 2018 г.

Дата публикации: 26.11.2018
2018-11-26

Статья просмотрена:

1554 раза

Скачать электронную версию

Скачать Часть 1 (pdf)

Библиографическое описание:

Бобрышев, В. В. Однослойные и многослойные ограждающие конструкции здания / В. В. Бобрышев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 47 (233). — С. 34-37. — URL: https://moluch.ru/archive/233/54196/ (дата обращения: 17.11.2022).

Одним из традиционных путей уменьшения потребления тепловой энергии является снижение теплопотерь здания. Необходимо знать структуру энергетического баланса рассматриваемого объекта и связанные с ней возможности энергосбережения по различным составляющим баланса. На рис. 1 представлен усредненный баланс потерь теплоты зданиями в процентах, составленный по различным экспертным оценкам [1].

Рис. 1. Усредненный баланс потерь теплоты зданиями в процентах: 1 — путем инфильтрации; 2 — через наружные стены; 3 — через оконные и дверные проемы; 4 — через перекрытия (1-го этажа и чердачное)

Следует сказать, что баланс потерь теплоты зависит от многих факторов, например, года постройки здания и его назначения, этажности, типа ограждающих конструкций, ориентации по сторонам света, региона и т. д. Как видно из рисунка 1 наибольшие потери здания связаны с инфильтрацией и воздухообменом в помещении. Снизить эти потери можно за счет современных оконных блоков, дверных проемов и правильной организации воздухообмена в помещении. В этом направлении уже много сделано и в настоящее время идет широкое внедрение технологий в данной области. На втором месте в усредненном балансе потерь зданий находятся потери через наружные стены зданий. В настоящее время разработано много технологий по снижению потерь теплоты через ограждающие конструкции, связанных с утеплением. Рассмотрим такие технологии более подробно. Утепление стен можно производить как снаружи здания, так и изнутри.

В соответствии с нормативными документами можно производить теплоизоляцию зданий с применением эффективных материалов, располагаемых с наружной или внутренней стороны, а также в качестве промежуточного слоя.

Каждый метод утепления имеет минусы и плюсы. Однако, если при наружном утеплении отрицательные факторы имеют объективный характер даже при квалифицированном исполнении, то при внутреннем утеплении материалом, позволяющим одновременно решать задачи теплоизоляции, адгезии, паропроницаемости, однородности, в основном решающую роль имеют субъективные факторы. Понятно, что влияние субъективных факторов на качество можно свести к минимуму, а влияние объективных факторов (диапазон температур, линейное расширение материалов, отсутствие инструментального контроля) зачастую от нас не зависит.

Однослойные конструкции

Известно, что основным недостатком однослойных ограждающих конструкций является необходимость совмещения в одном конструктивном слое теплоизолирующих и прочностных качеств. Это условие не позволяет в широких пределах варьировать плотность материала ограждения с целью получения достаточно высокого значения сопротивления теплопередаче конструкции. С другой стороны, для каждого материала существует обусловленный технологическими возможностями изготовления нижний предел достижения плотности.

Рис 2. Схема процесса теплопередачи через однородное ограждение и распределение температуры при установившемся потоке тепла

На рис. 2 схематически отображены процессы теплопередачи через поперечное сечение однородной ограждающей конструкции толщиной δ и распределение температур при постоянном потоке тепла, знаками плюс и минус отмечены внутренняя и наружная среды, а по вертикали отложены произвольные показатели температуры сред. Видно, что распределение температуры в толще однородного ограждения является линейным. Такая зависимость следует из представления о равенстве тепловых потоков, проходящих через любое сечение в толще ограждения.

Следует отметить, что однослойные наружные ограждения целесообразно использовать при проектировании в тех случаях, когда это не приводит к значительному увеличению их материалоемкости (районы строительства с относительно небольшими значениями ГСОП, производственные здания с сухим и нормальным режимом эксплуатации и т. д.). Однако современные, более высокие требования к уровню теплозащиты зданий значительно ограничивают область применения однослойных ограждений и побуждают проектировщиков к использованию в проектах более эффективные многослойные ограждающие конструкции.

В последние годы широко применяются новые типовые решения облегченных кирпичных стен с использованием эффективных и местных теплоизоляционных материалов, однако, кирпич остается энергоемким при изготовлении и малоэффективным стеновым материалом.

Соответственно, снижение потерь тепла путем применения современных и эффективных теплоизоляционных покрытий ограждающих конструкций в зданиях является актуальной проблемой на сегодняшний день.

Многослойные конструкции

В настоящее время во всем цивилизованном мире используются эффективные многослойные конструкции наружных ограждений.

Тепловая эффективность многослойной (минимум трехслойной) конструкции определяется, прежде всего, правильным подбором вида, размера и расположения теплопроводных связей, а не увеличением толщины утеплителя, поскольку при разработке гибких связей стеновых конструкций необходимо стремиться к уменьшению диаметра металлических связей. Это требуется не только для экономии металла, но, в основном, и для снижения бесполезных теплопотерь, обусловленных наличием таких связей.

В процессе проработки конструктивного решения многослойного ограждения необходимо учитывать, что последовательность расположения конструктивных слоев разной плотности влияет на влажностный режим, тепловую инерцию, характер затухания амплитуды колебания температуры в толще конструкции и на ее теплоаккумулирующие свойства. Последние учитываются при выборе ограждающих конструкций здания, которые могут использовать энергию окружающей природной среды [2].

Значительного уменьшения теплопотерь в здании можно достичь, используя в проектах такие конструктивные решения наружных ограждений, которые бы обеспечивали высокий уровень герметичности конструкций и их стыковых соединений, особенно в районах с сильными зимними ветрами, а также допустимое влажностное состояние материала [3].

Трехслойные железобетонные панели с плитным утеплителем (пенополистирол, жесткие минераловатные плиты) и гибкими связями являются универсальным экономически эффективным конструктивным решением наружных стен многоэтажных полносборных и сборно-монолитных жилых домов, возводимых во всех климатических районах России, обеспечивающим выполнение повышенных требований к тепловой защите зданий.

В конструкциях с повышенной теплозащитой, «сэндвичах» наружные слои (оболочки) изготовляются из прочного и теплопроводного материала, способного нести нагрузку, а средний слой — из эффективной теплоизоляции. В качестве наружных слоев может использоваться древесностружечная плита для одноэтажных домов, бетон для многоэтажных домов и промышленных зданий и металл для промышленных зданий. Такие ограждающие конструкции отличаются неоднородностью материалов в сечении, сложной геометрией и стыками. По конструктивным причинам для образования связей между оболочками часто необходимо, чтобы более прочные материалы проходили через теплоизоляцию или заходили в неё, нарушая тем самым однородность теплоизоляции. В этом случае образуются так называемые мостики холода. Типичными примерами таких мостиков холода могут служить обрамляющие ребра в трехслойных железобетонных панелях с эффективным утеплителем для жилых зданий, угловое крепление деревянным брусом трехслойных панелей с обшивками из древесностружечной плиты и утеплителями из минеральной ваты, стыковое соединение металлопластмассовых панелей промышленных зданий.

Влияние мостиков холода на потери тепла через ограждения может быть значительным. Многочисленными расчетами и экспериментальными работами показано, что потери тепла от мостиков холода могут доходить до 60 % [4, 5], причем это влияние более заметно в хорошо изолированных конструкциях вследствие увеличения относительной доли теплопотерь через мостики холода, так как в этом случае по мостикам холода проходит тот же поток тепла, что и при слабой изоляции.

Чтобы избежать отрицательного влияния мостиков холода, разрабатываются конструкции, в которых их влияние было бы сведено к минимуму. Примером таких ограждений являются конструкции на гибких связях, когда наружная оболочка из железобетона крепится к внутренней с помощью тонких металлических прутков, пронзая эффективную теплоизоляцию. Несмотря на то, что гибкие связи играют роль местных мостиков холода, относительное их влияние на потери тепла невелико [6, 7, 8].

Литература:

«Об основах регулирования тарифов организаций коммунального комплекса» от 30.12.2004 № 210-ФЗ (в ред. от 30. 12.2012).
Энергоактивные здания / Под ред. Э. В. Сарнацкого, Н. П. Селиванова.- М.: Стройиздат, 1988.- 376 е.: ил.
Энергосберегающие технологии в современном строительстве / Пер. с англ. Ю. А. Матросова, В. А. Овчаренко; Под ред. В. Б. Козлова,- М.: Стройиздат, 1990.- 296 е.: ил.
Береговой A. M. Энергоэкономичные и энергоактивные промышленные здания: Учеб. пособие / Пенз. гос. архитектур.-строит, ин-т.- Пенза, 1997.¬156 с.: ил.
Исаков О. А. Общественные здания с эффективным использованием энергии: Автореф. дис… д-ра техн. наук.- Алматы, 1994.- 54 с.
Александров Н. Г. Термоблокада очагов выпадения конденсата в наружных стенах жилых домов // Жилищ, стр-во,- 2000.- № 11.- С. 29.
Александров Н. Г., Меламед В. М. Термоблокада «мостиков холода» // Жилищ, стр-во,- 2000.- № 3,- С. 31.
Беляев B. C., Хохлова Л. П. Проектирование энергоэкономичных и энергоактивных гражданских зданий: Учеб. пособие для вузов по специальности «Пром. и гражд. стр-во».- М.: Высш. шк.., 1991.- 255 е.: ил.- Библиогр.: с. 252–253.

Основные термины (генерируются автоматически): конструкция, мостик холода, здание, потеря тепла, древесностружечная плита, однородное ограждение, поток тепла, распределение температуры, усредненный баланс потерь теплоты, эффективная теплоизоляция.

Современные ограждающие конструкции зданий — Новости металлургии

Металлоснабжение и сбыт

Switch to English

Конференции

20 — 21 февраля 2023г.
Сочи Региональная металлоторговля России

16 — 17 марта 2023г.
Москва Оцинкованный и окрашенный прокат: тенденции производства и потребления

6 — 7 апреля 2023г.
Екатеринбург Нержавеющая сталь и российский рынок

Объявления

Куплю 153 Продам 227

Канаты. Электроды. Гвозди строительные, винтовые, толевые
Арматура. Проволока Вр-1для ЖБК Ф- 3,0мм, 4,0мм 4,8мм, 5,0мм
Все виды порошковой пров-ки: пп сп-10; пп ан-8, ан-180мн; 30хгса; пп-нп-35в9х3сф; пп тп-2, и т.д
8906-553-23-67 КУПЛЮ ПРИВОДА БЛОКИ С ХРАНЕНИЯ И Б У АУМА AUM…
89065532367 КУПЛЮ DANFOSS ДАНФОСС SOCLA СОКЛА JIP FF F…
89065532367 КУПЛЮ ЭЛЕКТРОПРИВАДА Auma SAEX SAREX SA 07….
П/ЦИЛИНДР HC2A-125/90-0050-K3-S-11/20 125/90
П/Распределитель, Распределитель
Цепь 12000мм полиамид
Трубы новые

Все объявления

Поставщики

17 ноября
НОРМЕТ(Екатеринбург)
15 ноября
Металлообработка, Научно-производственное объединение(Москва)
ЕВРАЗ Торговая компания(Москва)
Феррум, производственное объединение(Ярославль)
ГарантСтрой(Екатеринбург)
ГлавКреп(Санкт-Петербург)
14 ноября
Трансломпереработка(Москва)
Дальконтинентсталь(Владивосток)
Завод резервуарных конструкций(Заречный)
Сталь-Дон-Титан(Воронеж)

Справочник «Металлургия. Металлопоставки. Россия.»
Добавить компанию

Металлоконструкции
, фасадные системы

25 июля 2022 г. | 12:40

Журнал «Стройкомплекс Среднего Урала» проведет круглый стол «Современные ограждающие конструкции зданий». Он состоится в онлайн-формате 27 июля 2022 года в 14:00.

Вопросы для обсуждения:

• нормативная база по устройству фасадов;
• надзорная деятельность при приемке ограждающих конструкций зданий;
• светопрозрачные ограждающие конструкции, особенности устройства и монтажа;
• вентилируемые фасадные системы, особенности устройства и монтажа.

К участию в круглом столе приглашены:

• Виктор Валковой, коммерческий директор направления ТМ «Изоспан». Тема – «Повышение характеристик и срока службы теплоизоляционного слоя в НФС. Результаты испытаний в НИИСФ, перспективы изменений нормативов»;

Новости по теме

08:25,
11 ноября 2022 г.
Современное состояние рынка металлоконструкций: взгляд эксперта Сергея Масленникова (видеоинтервью)

• Игорь Белявский, генеральный директор ООО «Еврогласс-Екатеринбург». Тема – «Противопожарные светопрозрачные конструкции. Требование современного законодательства (ФЗ №123, СП 2.13330-2020). Сопроводительная документация, особенности приемки конструкций»;
• Вера Лучинина, генеральный директор ООО «Комплексные поставки».

Кроме того, планируются выступления специалистов от департамента государственного жилищного и строительного надзора Свердловской области, научно-исследовательского института строительной физики РААСН.

Для участия в круглом столе необходима регистрация:

Источник:
ИИС «Металлоснабжение и сбыт»

Просмотров: 75

Если вы нашли ошибку в тексте, вы можете уведомить об этом администрацию сайта, выбрав текст с ошибкой и нажатием кнопок
Shift+Enter

Высокоэффективные строительные оболочки

Название исследовательского проекта

Что мы сделали

Мы создали каталог и учебное пособие, чтобы помочь проектным группам быстрее и эффективнее интегрировать инновационные стратегии в области энергопотребления, производительности и комфорта в строительные проекты. Наша цель состояла в том, чтобы предоставить прочную базу знаний в области строительной науки и физики, чтобы служить платформой для понимания как существующих низкотехнологичных или пассивных строительных решений, так и новых разработок в области проектирования фасадов зданий. Для этого мы задокументировали концепции строительной физики, материалы, исторические прецеденты и тематические исследования технологий и стратегий проектирования, используемых во всем мире. Наше руководство служит учебным пособием по концепциям энергоэффективности и способствует пониманию систем, обеспечивающих создание высокоэффективных ограждающих конструкций зданий.

Контекст

Исторически сложилось так, что смягченные законы об энергетике в Соединенных Штатах практически не ограничивали архитектурное самовыражение, материалы и выбор конструкции. Совсем недавно «зеленые этикетки» и акцент на оптимизации и экономии энергии заставили архитекторов лучше понять строительную науку, механические системы и технологии ограждающих конструкций, чтобы гарантировать, что усилия по проектированию соответствуют или превышают нормы.

Современные усилия по оптимизации работы зданий часто в значительной степени зависят от механических систем и энергопотребления. У архитекторов есть возможность более тщательно рассмотреть создание оболочки как способ лучше интегрировать пассивные стратегии. При правильном применении такие стратегии могут оказать значительное влияние на общую производительность здания.

Результаты

Фасад здания с высокими эксплуатационными характеристиками позволяет ограждающим конструкциям здания и системам обеспечения комфорта действовать согласованно и реагировать на изменяющиеся внешние и внутренние условия. Роль высокоэффективных обшивок заключается в защите здания от непогоды, обеспечении обитателей свежим воздухом, сборе солнечной энергии с помощью различных технологий, сборе дождевой воды для хранения в цистернах, подогреве воды и обеспечении дневного света и вида для жильцов при минимальных затратах. блики.

Пассивные стратегии включают низкотехнологичные решения или решения без них, такие как выбор строительной площадки или ориентации, которые способствуют повышению эффективности здания. Раннее включение пассивных стратегий часто снижает потребность в более активных стратегиях, которые обычно в большей степени зависят от технологий и строительных систем. Активные стратегии также можно рассматривать на краткосрочной основе — строительные технологии можно менять по мере их устаревания или выхода на рынок новых стратегий; пассивные стратегии имеют тенденцию быть более постоянными и представляют собой инвестиции на протяжении всего жизненного цикла здания.

Что это значит

Максимальное укрытие и комфорт пассажиров. Во многих случаях пассивная конструкция может обеспечить более приятную окружающую среду (естественная вентиляция более удобна, чем системы принудительной вентиляции), а также повысить энергоэффективность и снизить затраты в течение жизненного цикла.

Дизайн с минимальным количеством необходимых технологий и систем. Это лучше увязывает инвестиции с долгосрочными целями производительности и устойчивого развития и экономит деньги в краткосрочной перспективе.

Заранее рассмотрите пассивный дизайн. Дизайнеры должны задавать новые вопросы в критические моменты процесса проекта. Четкие справочные инструменты могут способствовать обсуждению фасадных и системных стратегий с консультантами и клиентами. Информированные обсуждения приводят к созданию энергоэффективных зданий, которые могут с большей готовностью соответствовать строгим нормам и правилам и превосходить их.

Используйте кожу в качестве стандарта. Кожа человека реагирует на условия окружающей среды, открываясь или закрываясь для управления внутренней средой и используя испарение для отвода тепла.

Что дальше?

Глядя в будущее фасадов зданий, большая часть отрасли ожидает дальнейшего развития технологии стекла для создания все более высокопроизводительных однослойных фасадов, которые будут лучше решать такие проблемы, как теплоприток, изоляция, солнечные характеристики и выработка энергии (с помощью интегрированных фотогальванические панели, которые также обеспечивают затенение, например). В настоящее время эти системы не могут достичь тех же уровней производительности, которые достигаются с помощью многослойных систем обшивки зданий (таких, как те, которые Gensler использует на Шанхайской башне или башне в PNC Plaza).

Узнать больше

Команда

Оливье Зоммерхалдер, Санджив Танха, Роберт Гарлипп, Шира Зур

Год завершения

2011

Комментарии или идеи для дальнейших вопросов, которые мы должны исследовать?

Оболочки зданий: как они повышают эффективность

Введение

С точки зрения неспециалиста, оболочка здания относится к внешней стороне или «оболочке» здания, которая обеспечивает защиту от неблагоприятных погодных условий, ветра и солнца путем поддержания постоянной температуры в помещении. С технической точки зрения, оболочка здания представляет собой инженерную систему, которая объединяет ряд элементов, включая структурную целостность, контроль влажности, контроль температуры и границы давления воздуха, в единую стратегию проектирования, направленную на максимальное использование энергии в здании. Оболочка здания является ключевым компонентом в проектировании инфраструктуры, поскольку она обеспечивает физический барьер между кондиционируемой внутренней средой и некондиционируемой внешней средой. Подходящий барьер обеспечит качественную защиту от нежелательного ветра, воды, тепла, света и шума при воздействии различных климатических условий. Оболочку здания можно разбить на три основные части: крышу, стены и фундамент. Каждую из этих частей можно рассматривать как набор более мелких частей, работающих вместе, чтобы обеспечить общую структурную поддержку здания. На конструктивном уровне оболочка представляет собой серию композитных слоев, состоящих из различных материалов, включая стекло, дерево, гипсокартон, шпон и многие другие. Каждый из этих материалов обладает уникальными тепловыми свойствами, которые необходимо учитывать при проектировании наиболее энергоэффективной конструкции.

Тепловые свойства ограждающих конструкций

Тепловые свойства строительного материала определяются прежде всего путем определения теплопроводности его компонентов, которая напрямую соответствует способности материала эффективно пропускать через себя тепло. Материалы с высоким значением теплопроводности будут способствовать теплопередаче и позволят теплу быстро проходить через них. В идеале оболочка здания должна состоять в основном из материалов с чрезвычайно низкими значениями теплопроводности и включать дополнительные материалы, которые действуют строго как теплоизоляторы, которые дополнительно блокируют движение тепла изнутри конструкции наружу и наоборот. Строителям настоятельно рекомендуется выбирать правильную комбинацию материалов для естественного регулирования теплопередачи без необходимости использования дорогостоящих механических систем отопления и охлаждения. Все выбранные компоненты будут взаимодействовать как единое целое, выполняя четыре важные функции: опора конструкции, управление влажностью, регулирование температуры и регулирование воздушного потока. Последние три характеристики оказывают наиболее заметное влияние на то, чтобы дом был энергоэффективным, комфортным и устойчивым.

Рисунок 1: Диаграмма, изображающая процесс теплопередачи до достижения теплового равновесия.

Классификация ограждающих конструкций

Ограждающие конструкции часто классифицируются как «плотные» или «свободные» в зависимости от их характеристик. Незакрепленные ограждающие конструкции зданий допускают более нерегулируемый перенос воздуха, что может улучшить качество воздуха в помещении и устранить необходимость в дополнительной механической вентиляции. Хотя свободные ограждающие конструкции могут создавать освежающую атмосферу, они также имеют тенденцию делать конструкцию более сквозной и неудобной с точки зрения их способности поддерживать постоянную температуру в помещении. Увеличение воздушного потока напрямую коррелирует с увеличением выброса вредных парниковых газов из-за дополнительного потребления энергии, необходимого механическим системам. Что касается отопления и охлаждения здания, сквозняк в оболочке здания может привести к резкому увеличению счетов за электроэнергию для домовладельца. Более энергоэффективная оболочка будет иметь герметичную конструкцию, которая позволит лучше контролировать качество воздуха в помещении, температуру, уровень влажности и потребление энергии. При проектировании плотных ограждающих конструкций большее внимание уделяется важности выбора термически благоприятных материалов, таких как изоляция, герметик, клейкая лента и герметики. Трудно ошибиться с дополнительными герметизирующими материалами, так как они снизят вероятность проникновения воды, которая может привести к плесени или плесени из-за присутствия дополнительной влаги, и полностью ограничат нерегулируемый поток воздуха и потери тепла.

Рисунок 2: Оболочка строящегося нового дома.

Аспекты проектирования: Фундамент

Выбор правильного материала, несомненно, является важным аспектом обеспечения высокой эффективности ограждающей конструкции, однако почти столь же важно правильно использовать эти материалы, чтобы максимизировать их свойства в качестве теплоизоляторов. Для разных областей оболочки здания требуются разные материалы в зависимости от уровня их воздействия на условия окружающей среды или от того, насколько сильно они зависят от конструкции здания. Фундамент здания обеспечивает большую часть конструкции, поскольку его основная роль заключается в передаче весовых нагрузок, испытываемых зданием, на нижележащее основание. Конструктивные элементы фундамента здания обычно состоят из железобетонных стен, плит и фундаментов. Бетон имеет низкую теплопроводность примерно 0,8 Вт/(м/К) и предназначен для контроля передачи влаги и тепловой энергии во внутреннее пространство и из него. Вода является естественным проводником тепла и катализирует движение тепла, поэтому для ограждающих конструкций так важно иметь водонепроницаемое покрытие, препятствующее проникновению влаги. Гидроизоляция фундамента выполняется путем нанесения на открытые поверхности жидкого битума или листовой мембраны. Эти гидрофобные слои будут отталкивать воду; однако также важно убедиться, что воде есть куда стекать, чтобы она не впитывалась в окружающий субстрат. Многие подрядчики включают дренаж по периметру здания, чтобы предотвратить длительное погружение под воду гидроизоляционных мембран, которые применяются к фундаменту.

Рисунок 3: Гидроизоляция фундамента здания.

Помимо фундамента здания, другие аспекты оболочки здания, которые важно учитывать при выборе материалов, включают кровельную систему, оконное остекление, двери, дымоходы, вентиляционные отверстия и сушилку/печь. Размещение и конфигурация каждого из этих компонентов будет варьироваться в зависимости от климата и индивидуальной эстетики здания. Несмотря на то, что все эти компоненты рассматриваются как отдельные объекты с точки зрения дизайна, они рассматриваются как единая система при строительстве здания или дома. В целом, построить энергоэффективный дом дешевле, чем пытаться отремонтировать уже существующую структуру. Строительные нормы и правила существуют во всем мире, чтобы гарантировать, что конструкции в определенной степени ограничивают потребление энергии, однако в большинстве случаев экономически и экологически выгодно выходить за рамки этих минимальных требований.

Аспекты дизайна: Окна

Окна служат основной точкой входа для утечек воздуха, и их часто упускают из виду с точки зрения их способности выступать в качестве барьера в оболочке здания. Окна с тройным остеклением часто используются в более холодном климате, чтобы предотвратить попадание ветра или снега в дом. Окна с двойным остеклением считаются одинаково эффективными в более умеренном климате. Окнам присваивается рейтинг эффективности, известный как U-значение, при этом более низкие значения более эффективны, чем более высокие значения. Аналогичная динамическая система используется для ранжирования изоляции с использованием R-значения. Это число описывает способность изоляционного материала сопротивляться потоку тепла через него. Говоря более научным языком, значение R известно как тепловое сопротивление материала и обратно пропорционально показателю теплопроводности материала. В отличие от значений U, чем выше значение R у материала, тем эффективнее он сопротивляется передаче тепла.

Аспекты дизайна: Изоляция

Изоляционные материалы характеризуются своим разнообразием, типом материала, из которого они сделаны, и тем, как они адаптируются к различным применениям и потребностям здания. В ранее существовавших конструкциях изоляция часто наносится на поверхность, а затем покрывается отделочным спреем для гидроизоляции. Распылительная пена является популярным вариантом или изолированными пенопластами для бетона, которые предназначены для заливки на место при заливке бетона. Популярность изолированных пенобетонов (ICF) растет, поскольку мировой рынок продолжает смещаться в сторону строительства с использованием более экологически чистых материалов. В идеале теплоизоляция, установленная в здании, должна иметь коэффициент теплопроводности менее 0,1 Вт/(м/К).

Рис. 4: Изоляция из напыляемой пены.

Типы изоляции

Изоляционные материалы подразделяются на три группы: минеральные волокна, пористые пластики и материалы растительного/животного происхождения. К минеральным волокнам относятся такие материалы, как каменная вата, шлаковая вата и стекловата, все из которых могут быть получены из переработанных отходов. Эти природные материалы также могут быть повторно использованы в конце их срока службы для будущих применений в различных отраслях промышленности. Изделия из пористого пластика производятся из нефти и включают жесткий полиуретан, фенол, пенополистирол и экструдированный полистирол. Эти продукты чаще всего доступны в виде рыхлого наполнителя, жестких листов или пенопласта. В прошлом производство этих продуктов включало использование нескольких озоноразрушающих веществ, таких как ГХФУ. С момента реализации Монреальского протокола в 1987 эти вредные вещества были запрещены к использованию, а производство этих изоляционных пластиков началось с использования нейтральных углеводородов в качестве альтернативы. Большинство изоляционных пластиков можно перерабатывать, но это чрезвычайно трудоемкий и изнурительный процесс, поэтому вместо этого они обычно сжигаются для рекуперации энергии в конце срока их службы. Изоляционные материалы растительного и животного происхождения — еще одна разновидность, которая становится экологически чистой альтернативой продукции заводского производства. Эти типы изоляции включают волокна целлюлозы, овечьей шерсти, хлопка и льна, которые обычно бывают в виде волокон, войлока или прессованных плит. Их производство включает химическую обработку для обеспечения таких свойств, как водостойкость и огнестойкость, однако этот процесс обработки затрудняет их переработку для будущих применений и получение энергии путем сжигания.

Рисунок 5: Утепление минеральной ватой (минеральной) на кирпичном доме.

Разновидности изоляции – новые технологии

В разработке теплоизоляции для ограждающих конструкций появились две новые тенденции, которые включают инновационное использование материалов с фазовым переходом (PCM) и сырьевых природных материалов в качестве теплоизоляторов. ФКМ функционируют на основе принципа накопления скрытого тепла, который гласит, что «при повышении температуры температура скрытого хранилища тепла не увеличивается, а среда переходит из одного физического состояния в другое и, таким образом, накапливает энергию». Температура повышается только на обнаружимую величину после того, как произошла пара фазовых переходов. Когда происходит фазовый переход, скрытая теплота, участвующая в реакции, равна теплоте плавления или кристаллизации накопительной среды. Основное преимущество PCM заключается в том, что значительное количество тепла или холода может храниться в узком диапазоне температур и в различных условиях окружающей среды. Эти инновационные материалы все еще находятся на стадии исследований и разработок, но они представляют собой многообещающую технологию благодаря легкости, простоте применения и совместимости с традиционными методами строительства.

Второй развивающейся тенденцией в мире изоляции является использование необработанных натуральных материалов в качестве теплоизоляторов. Примером материала, полученного из земли, который штурмом завоевывает мир изоляционных материалов, является использование необработанных тюков соломы. Эти соломенные тюки зажаты между огнестойкими облицовочными материалами, такими как металл или облицовка основания, чтобы преодолеть потенциальные риски, связанные с их восприимчивостью к огню. Воздух является еще одним естественным элементом, используемым для изоляции в оболочке здания из-за его чрезвычайно низкой теплопроводности, примерно 0,025 Вт/(м/К). Воздушная изоляция используется путем создания воздушного зазора в полости стены для повышения теплоизоляционных характеристик. Использование только воздушных зазоров недостаточно для зданий в регионах с умеренным климатом, но может быть достаточным в условиях мягкого климата.

Рис. 6: Фазовые изменения, происходящие с PCM.

Ценообразование и классификация

В большинстве развитых стран ограждающие конструкции зданий должны иметь теплоизоляцию, соответствующую местным нормативным требованиям. Наличие адекватно изолированного дома является требованием, прежде всего, для обеспечения энергоэффективности и поддержания здоровой среды обитания для жильцов. Широкий спрос на высококачественные теплоизоляционные изделия обеспечил производителям изоляции довольно стабильный рынок, и они продолжают расширяться и внедрять новые и улучшенные конструкции в производство своей изоляционной продукции. Стоимость, связанная с конкретной разновидностью теплоизоляции, определяется на основе компьютерных моделей удельной площади (размера) и удельного значения коэффициента теплопроводности материала. Затраты на установку сыпучих продуктов, как правило, ниже, поскольку их значительно проще установить. Однако изоляция с насыпным наполнителем часто не имеет защиты от проникновения влаги и заражения паразитами, что существенно снижает ее долговечность по сравнению с другими продуктами. Затраты на техническое обслуживание изоляции также необходимо учитывать, поскольку некоторые продукты, такие как пластик для подвала, практически не требуют обслуживания после первоначальной установки. Перед выбором теплоизоляции для дома важно учитывать дополнительные факторы, такие как климат, тип строительного материала и воздействие влаги.

Заключение

Наличие энергоэффективного дома становится еще более важным, поскольку налоги на выбросы углерода продолжают вводиться во многих регионах мира, а глобальные политики все больше внимания уделяют проблемам климата. Количество энергии, потребляемой средним домохозяйством в Северной Америке, является серьезной экономической и экологической проблемой из-за высокого спроса на энергию и использования неустойчивых ресурсов для сбора этой энергии. На дома и здания приходится более 40% общего потребления энергии в Соединенных Штатах. Один из самых простых способов снизить этот высокий спрос — повысить тепловую эффективность ограждающих конструкций. Со временем это ограничит зависимость от невозобновляемых видов топлива, выделяющих парниковые газы, которые лежат в основе бесчисленных климатических проблем, которые в настоящее время бросают вызов здоровью нашей планеты.

Автор: Каллиста Уилсон | Технический писатель | Thermtest

Каталожные номера

Теплоизоляция ограждающих конструкций — энергоэффективность | CTCN . (н.д.). Получено 22 июня 2021 г. с https://www.ctc-n.org/technologies/building-envelope-thermal-insulation

Проектирование энергоэффективных зданий — Energy Education . (н.д.). Получено 21 июня 2021 г. с https://energyeducation.ca/encyclopedia/Energy_efficient_building_design

14 июля, Resistance, 2020 | Катастрофа, Эффективность, E., Истории, F., Затраты, ICF и ICF?, W.

Ограждающие конструкции зданий: Ограждающие конструкции | Архитектура и Проектирование