Утепление здания - Building insulation

Обычное применение изоляции внутри квартира в Миссиссауга, Онтарио
Утеплитель из минеральной ваты

Утепление здания любой объект в здании, используемый в качестве изоляции для любых целей. В то время как большая часть изоляции в зданиях предназначена для тепловой целей, термин также применяется к акустическая изоляция, противопожарная изоляция, и ударная изоляция (например, для вибрации, вызванной промышленным применением). Часто изоляционный материал будет выбран за его способность выполнять несколько из этих функций одновременно.

Теплоизоляция

Определение теплоизоляции

Термическая изоляция обычно относится к использованию соответствующих изоляционных материалов и адаптации конструкции зданий для замедления передачи тепла через ограждение с целью уменьшения потерь и прироста тепла.[1] Передача тепла вызвана разницей температур в помещении и на улице.[1] Тепло может передаваться за счет теплопроводности, конвекции или излучения. Скорость передачи тесно связана с распространяющейся средой.[1] Тепло теряется или приобретается при передаче через потолки, стены, пол, окна и двери. Такое уменьшение и поглощение тепла обычно нежелательно. Это не только увеличивает нагрузку на систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, что приводит к увеличению потерь энергии, но также снижает тепловой комфорт людей в здании. Теплоизоляция в зданиях - важный фактор в достижении теплового комфорта для их жителей.[2] Изоляция снижает нежелательные потери или приток тепла и может снизить потребность в энергии систем отопления и охлаждения. Это не обязательно связано с проблемами надлежащей вентиляции и может повлиять или не повлиять на уровень звукоизоляции. В узком смысле изоляция может относиться к изоляционным материалам, используемым для замедления теплопотерь, таким как: целлюлоза, стекловата, минеральная вата, полистирол, уретановая пена, вермикулит, перлит, древесное волокно, растительное волокно (каннабис, лен, хлопок, пробка и т. д.), переработанный хлопчатобумажный деним, растительная солома, животное волокно (овечья шерсть), цемент и земля или почва, светоотражающая изоляция (также известная как лучистый барьер), но она также может включать в себя ряд конструкций и методов для решения проблем основные режимы теплопередачи - проводящие, радиационные и конвекционные материалы.

Большинство материалов в приведенном выше списке удерживают только большое количество воздуха или других газов между молекулами материала. Газ проводит тепло намного меньше, чем твердые тела. Эти материалы могут образовывать газовые полости, которые можно использовать для теплоизоляции с низкой эффективностью теплопередачи. Эта ситуация также имеет место в мехе животных и перьях птиц. В шерсти животных может использоваться низкая теплопроводность небольших очагов газа для достижения цели уменьшения потерь тепла.

Эффективность отражающей изоляции (лучистый барьер) обычно оценивается по отражательной способности (излучательной способности) поверхности с воздушным пространством, обращенным к источнику тепла.

Эффективность объемной изоляции обычно оценивается по ее R-значение, из которых два - метрические (СИ) (в единицах KW−1⋅m2) и в соответствии с обычаями США (в ° F · ft2· Ч / БТЕ), где первое в 0,176 раза больше второго, или величина, обратная теплопроводности, или величина U W.K−1⋅m−2. Например, в США стандарт изоляции чердаков рекомендуется на уровне не менее R-38 американских единиц (эквивалент R-6,7 или значение U 0,15 в единицах СИ).[3] Эквивалентный стандарт в Великобритании технически сопоставим, утвержденный документ L обычно требуется среднее значение U по площади крыши от 0,11 до 0,18 в зависимости от возраста собственности и типа конструкции крыши. Новые здания должны соответствовать более высоким стандартам, чем те, что были построены в соответствии с предыдущими версиями правил. Важно понимать, что одно значение R или U не учитывает качество строительства или местные факторы окружающей среды для каждого здания. Проблемы с качеством строительства могут включать недостаточную пароизоляцию и проблемы с защитой от сквозняков. Кроме того, решающее значение имеют свойства и плотность самого изоляционного материала. В большинстве стран существует режим инспекций или сертификации утвержденных установщиков, чтобы убедиться, что соблюдаются хорошие стандарты.

История теплоизоляции

История теплоизоляции не так велика по сравнению с другими материалами, но люди давно осознали важность теплоизоляции.[4] В доисторические времена люди начали свою деятельность по созданию убежищ от диких животных и непогоды, люди начали свои исследования теплоизоляции.[4][5] Доисторические народы строили свои жилища, используя материалы из шкур животных, меха и растительных материалов, таких как тростник, лен и солома. Эти материалы сначала использовались в качестве материалов для одежды, поскольку их жилища были временными, они с большей вероятностью использовали материалы, которые они использовали. использовались в одежде, которую было легко получить и обработать.[4] Материалы мехов животных и растительных продуктов могут удерживать большое количество воздуха между молекулами, что может создавать воздушную полость для уменьшения теплообмена.

Позже долгая продолжительность жизни людей и развитие сельского хозяйства определили, что им необходимо постоянное место жительства, начали появляться укрытые от земли дома, каменные дома и пещерные жилища.[4][5] Высокая плотность этих материалов может вызвать эффект запаздывания при теплопередаче, что может привести к медленному изменению внутренней температуры. Этот эффект сохраняет тепло внутри зданий зимой и прохладу летом, а также из-за того, что такие материалы, как земля или камень, легко достать, этот дизайн действительно популярен во многих местах, таких как Россия, Исландия, Гренландия.[4]

Органические материалы были первыми доступными для строительства убежищ для людей, которые защищали себя от плохих погодных условий и согревали их.[5] Но такие органические материалы, как волокна животного и растительного происхождения, не могут существовать долгое время, поэтому эти натуральные материалы не могут удовлетворить долгосрочную потребность людей в теплоизоляции. Итак, люди начали искать более долговечные заменители.[5][6] В 19 веке люди перестали удовлетворяться использованием природных материалов для теплоизоляции, они перерабатывали органические материалы и производили первые теплоизоляционные панели.[5] В то же время появляется все больше и больше искусственных материалов, и был разработан широкий спектр искусственных теплоизоляционных материалов, например минеральная вата, стекловолокно, пеностекло и пустотелый кирпич.[6]

Значение теплоизоляции

Теплоизоляция может играть важную роль в зданиях, высокие требования к тепловому комфорту приводят к тому, что для полноценного обогрева всех комнат расходуется большое количество энергии.[7] Около 40% потребления энергии приходится на здание, в основном на отопление или охлаждение. Достаточная теплоизоляция является основной задачей, которая обеспечивает здоровую среду в помещении и предотвращает повреждение конструкции. Это также ключевой фактор в борьбе с высоким энергопотреблением, он может уменьшить тепловой поток через ограждающую конструкцию здания. Хорошая теплоизоляция также может принести зданию следующие преимущества:

1. Предотвращение повреждения здания из-за образования влаги внутри ограждающей конструкции.[7] Теплоизоляция гарантирует, что температура поверхности комнаты не опускается ниже критического уровня, что позволяет избежать конденсации и образования плесени.[7] Согласно отчетам о повреждениях зданий, 12,7% и 14% повреждений зданий были вызваны плесенью.[8] Если в здании нет достаточной теплоизоляции, высокая относительная влажность внутри здания приведет к конденсации и, в конечном итоге, к проблемам с плесенью.[8]

2. Создание комфортной тепловой среды для людей, проживающих в здании.[7] Хорошая теплоизоляция обеспечивает достаточно высокие температуры внутри здания зимой, а также обеспечивает такой же уровень теплового комфорта за счет относительно низкой температуры воздуха летом.[9]

3. Снижение нежелательных затрат энергии на нагрев или охлаждение. Теплоизоляция уменьшает теплообмен через ограждающую конструкцию здания, что позволяет нагревательным и охлаждающим машинам достигать той же температуры воздуха в помещении с меньшими затратами энергии.[10]

Планировка и примеры

Степень теплоизоляции в доме зависит от конструкции здания, климата, затрат на энергию, бюджета и личных предпочтений. Региональный климат предъявляет разные требования. Строительные нормы и правила часто устанавливают минимальные стандарты пожарной безопасности и энергоэффективности, которые могут быть добровольно превышены в контексте устойчивая архитектура за зеленые сертификаты Такие как LEED.

Стратегия изоляции здания должна основываться на тщательном рассмотрении способа передачи энергии, а также направления и интенсивности, в которой оно движется. Это может меняться в течение дня и от сезона к сезону. Важно выбрать подходящий дизайн, правильное сочетание материалов и строительных технологий, подходящих к конкретной ситуации.

В Соединенных Штатах Америки

Требования к теплоизоляции в США соответствуют ASHRAE 90.1, который является энергетическим стандартом США для всех коммерческих и некоторых жилых зданий.[11] Стандарт ASHRAE 90.1 рассматривает несколько аспектов, таких как предписания, типы ограждающих конструкций и бюджет затрат на электроэнергию. И в стандарте есть обязательные требования к теплоизоляции.[11] Все требования к теплоизоляции в ASHRAE 90.1 разделены по климатическим зонам, это означает, что количество изоляции, необходимое для здания, определяется климатической зоной, в которой находится здание. Требования к теплоизоляции показаны как R-значение, а R-значение непрерывной изоляции - как второй индекс.[11] Требования к разным типам стен (стены с деревянным каркасом, стены с металлическим каркасом и массивные стены) приведены в таблице.[12]

Предварительные требования к минимальному значению сопротивления изоляции (° F · фут2· Ч / БТЕ)
Стены с деревянным каркасомСтены со стальным каркасомМассовые стены
зонаНежилойЖилойНежилойЖилойНежилойЖилой
113131313NR5.7
213131313+7.55.77.6
3131313+3.813+7.57.69.5
41313+3.813+7.513+7.59.511.4
513+3.813+7.513+3.813+7.511.413.3
613+7.513+7.513+7.513+7.513.315.2
713+7.513+7.513+7.513+15.615.215.2
813+15.613+15.613+7.513+18.815.225.0

Чтобы определить, следует ли добавлять изоляцию, вам сначала нужно выяснить, сколько изоляции у вас уже есть в вашем доме и где. Квалифицированный домашний энергоаудитор включит проверку изоляции в обычную часть всего дома. энергоаудит.[13] Однако иногда вы можете провести самооценку в определенных местах дома, например на чердаках. Здесь визуальный осмотр вместе с использованием линейки может дать вам представление о том, можно ли получить дополнительную изоляцию.[14]

Первоначальная оценка потребностей в изоляции в Соединенных Штатах может быть определена Министерством энергетики США. почтовый индекс калькулятор изоляции.

Россия

В Россия наличие обильного и дешевого газа привело к плохой изоляции, перегреву и неэффективному потреблению энергии. В Российский центр энергоэффективности обнаружили, что российские здания либо перегреваются, либо недостаточно отапливаются и часто потребляют на 50 процентов больше тепла и горячей воды, чем необходимо.[15][16] 53 процента всего двуокиси углерода (CO2) выбросы в России образуются за счет отопления и выработки электроэнергии для зданий.[17] Тем не мение, парниковый газ выбросы из бывшего советского блока все еще ниже уровня 1990 года.[нужна цитата ]

Энергетические кодексы в России начали устанавливать в 1955 году. В нормах и правилах впервые упоминались характеристики оболочки здания и потери тепла, и они сформировали нормы, регулирующие энергетические характеристики оболочки здания.[18] А самая последняя версия Энергетического кодекса России (СП 50.13330.2012) была опубликована в 2003 году.[18] Энергетические кодексы России были разработаны экспертами государственных институтов или неправительственных организаций, таких как АВОК. Энергетический кодекс России несколько раз пересматривался с 1955 года, версия 1995 года снизила потребление энергии на квадратный метр для отопления на 20%, а версия 2000 года уменьшила на 40%.[18] Кодекс также содержит обязательное требование к теплоизоляции зданий, сопровождаемое некоторыми добровольными положениями, в основном сосредоточенными на потерях тепла из оболочки здания.

Австралия

Требования Австралии к теплоизоляции зависят от климата, в котором находится здание, в таблице ниже приведены минимальные требования к теплоизоляции в зависимости от климата, который определяется BCA.[19] В здании в Австралии применяется изоляция крыш, потолков, внешних стен и различных компонентов здания (например, крыш веранд в жарком климате, переборок, полов).[20] Переборки (участок стены между потолками разной высоты) должны иметь такой же уровень теплоизоляции, что и потолки, поскольку они подвержены одинаковым уровням температуры.[21] И внешние стены здания в Австралии должны быть изолированы, чтобы уменьшить все виды теплопередачи.[22] Помимо стен и потолков, Энергетический кодекс Австралии также требует изоляции полов (не всех полов).[22] Фальшполы должны иметь зазор под грунтом около 400 мм под самыми нижними брусьями, чтобы обеспечить достаточно места для изоляции, а бетонные плиты, такие как подвесные плиты и плиты на земле, должны быть изолированы таким же образом.

Минимальный уровень теплоизоляции крыши по климатическим условиям - Прохладный умеренный; Alpine Снижение тепловых потерь - главный приоритет
Примеры местМинимальный уровень изоляции (общее значение R (м2К / Вт))
Крыша / потолок *[23]стена[23]
Мельбурн, Вик4.12.8
Канберра, ACT4.12.8
Хобарт, Тас4.12.8
Mt Gambier, SA4.12.8
Балларат, Вик4.12.8
Тредбо, Новый Южный Уэльс6.33.8
* Эти минимальные уровни изоляции будут выше, если у вашей крыши значение поглощения верхней поверхности более 0,4.[24][страница нужна ]

Китай

Китай имеет различные климатические особенности, которые делятся по географическим зонам.[25] В результате в Китае существует пять климатических зон, по которым дизайн здания включает теплоизоляцию. (Очень холодная зона, холодная зона, жаркое лето и холодная зимняя зона, жаркое лето и теплая зимняя зона и холодная зимняя зона).[26]

Германия

Германия установила свои требования к энергоэффективности зданий в 1977 году, а первый энергетический кодекс - Постановление об энергосбережении (EnEV), основанное на характеристиках здания, было введено в 2002 году.[27] А в редакции Постановления об энергосбережении 2009 года были увеличены минимальные значения R теплоизоляции оболочки здания и введены требования к испытаниям на герметичность.[28] Постановление об энергосбережении (EnEV) 2013 разъясняет требования к теплоизоляции потолка. При этом отмечалось, что в случае невыполнения потолка потребуется теплоизоляция доступных потолков над отапливаемыми помещениями верхнего этажа. [Значение U не должно превышать 0,24 Вт / (м2• K)][28]

Нидерланды

Постановление о строительстве (Bouwbesluit) Нидерландов проводит четкое различие между ремонтом домов и новостройками. Новые постройки считаются полностью новыми домами, но также новые постройки и расширения считаются новыми постройками. Более того, реконструкция, при которой изменяется или увеличивается не менее 25% площади целостного здания, также считается новой постройкой. Таким образом, во время капитального ремонта есть вероятность, что новое здание должно соответствовать требованиям Нидерландов по изоляции нового здания. Если ремонт небольшой, применяется директива о ремонте. Примерами ремонта являются последующая изоляция полой стены и последующая изоляция наклонной крыши от настила крыши или под черепицей. Обратите внимание, что каждый ремонт должен соответствовать минимальному значению Rc 1,3 Вт / мК. Если текущая изоляция имеет более высокое значение изоляции (установленный законом уровень), то это значение считается нижним пределом.[29]

объединенное Королевство

Требования к изоляции указаны в Строительные нормы а в Англии и Уэльсе техническое содержание публикуется как Утвержденные документы Документ L определяет тепловые требования и, устанавливая минимальные стандарты, может позволять сравнивать значения U для таких элементов, как крыши и стены, с другими факторами, такими как тип отопительной системы, при оценке энергопотребления всего здания. Шотландия и Северная Ирландия. имеют аналогичные системы, но подробные технические стандарты не идентичны. Стандарты несколько раз пересматривались в последние годы с целью повышения эффективности использования энергии по мере того, как Великобритания движется к низкоуглеродной экономике.

Технологии и стратегии в разных климатах

Холодный климат

Стратегии в холодном климате

Сечение утеплителя дома.

В холодных условиях главная цель - уменьшить тепловой поток из здания. Компоненты оболочки здания - окна, двери, крыши, полы / фундамент, стены и барьеры для проникновения воздуха - все являются важными источниками потерь тепла;[30][31] В таком случае в доме с хорошей изоляцией окна станут важным источником теплопередачи.[32] Устойчивость к кондуктивным потерям тепла для стандартных одиночных остекление соответствует R-значение около 0,17 м2⋅K⋅W−1 или более чем в два раза больше, чем для обычного двойного остекления (по сравнению с 2–4 м2⋅K⋅W−1 за стекловата летучие мыши[33]). Убытки можно уменьшить за счет хорошего выветривание, объемная изоляция и минимизация количества неизолирующего (особенно солнечного) остекления. Тепловое излучение в помещении также может быть недостатком из-за спектрально-селективного (low-e, низкая излучательная способность ) остекление. Немного изоляционное остекление системы могут удвоить или утроить значения R.

Технологии в холодном климате.

Вакуумные панели и изоляция поверхности стен из аэрогеля - это две технологии, которые могут повысить энергоэффективность и эффективность теплоизоляции жилых и коммерческих зданий в регионах с холодным климатом, таких как Новая Англия и Бостон.[34] В прошлом цена на теплоизоляционные материалы с высокими изоляционными характеристиками была очень высокой.[34] С развитием материальной промышленности и стремительным развитием научных технологий в течение 20-го века появляется все больше и больше изоляционных материалов и технологий изоляции, что дает нам различные варианты теплоизоляции зданий. Особенно в регионах с холодным климатом необходима большая теплоизоляция, чтобы справиться с потерями тепла, вызванными холодной погодой (инфильтрация, вентиляция и излучение). Стоит обсудить две технологии:

Система наружного утепления (EIFS) на основе вакуумных изоляционных панелей (VIP).

VIP заметны благодаря сверхвысокой термической стойкости,[35] их способность к термическому сопротивлению в четыре-восемь раз выше, чем у обычных пенопластовых изоляционных материалов, что приводит к меньшей толщине теплоизоляции оболочки здания по сравнению с традиционными материалами. VIP обычно состоят из основных панелей и металлических корпусов.[35] Обычные материалы, которые используются для производства панелей Core, - это коллоидный и осажденный диоксид кремния, полиуретан с открытыми ячейками (PU) и различные типы стекловолокна. И основная панель закрыта металлическим кожухом для создания вакуумной среды, металлический корпус может гарантировать, что основная панель находится в вакуумной среде.[35] Хотя этот материал обладает высокими тепловыми характеристиками, последние двадцать лет он по-прежнему сохраняет высокую цену.

Изоляция наружных и внутренних поверхностей стен аэрогелем.

Аэрогель был впервые обнаружен Сэмюэлем Стивенсом Кистлом в 1931 году.[36] Это своего рода гель, в котором жидкая часть заменена газом, он на 99% состоит из воздуха.[36] Этот материал имеет относительно высокое значение R - около R-10 на дюйм, что значительно выше по сравнению с обычными изоляционными материалами из пенопласта. Но трудности в обработке и низкая производительность ограничивают разработку Аэрогелей,[36] Себестоимость этого материала по-прежнему остается на высоком уровне. Только две компании в США предлагают коммерческий продукт Airgel.

Жаркий климат

Стратегии в жарком климате

В жарких условиях самым большим источником тепловой энергии является солнечная радиация.[37] Он может проникать в здания непосредственно через окна или нагревать оболочку здания до более высокой температуры, чем температура окружающей среды, увеличивая теплопередачу через оболочку здания.[38][39] Коэффициент увеличения солнечного тепла (SHGC)[40] (показатель теплопередачи солнечного света) стандартного одинарного остекления может составлять около 78-85%. Усиление солнечной энергии можно уменьшить за счет соответствующего затенения от солнца, светлая кровля, спектрально-селективные (теплоотражающие) краски и покрытия и различные виды изоляции для остальной части конверта. Остекление со специальным покрытием может снизить SHGC примерно до 10%. Сияющие барьеры очень эффективны для чердаков в жарком климате.[41] В этом случае они намного эффективнее в жарком климате, чем в холодном. Для нисходящего теплового потока конвекция слабая, и излучение преобладает над передачей тепла через воздушное пространство. Чтобы лучистые барьеры были эффективными, они должны иметь достаточный воздушный зазор.

Если холодильный кондиционер используется в жарком влажном климате, особенно важно герметизировать ограждающую конструкцию здания. Осушение проникновения влажного воздуха может привести к значительным потерям энергии. С другой стороны, некоторые конструкции зданий основаны на эффективной перекрестной вентиляции вместо холодного кондиционирования воздуха, чтобы обеспечить конвективное охлаждение от преобладающего ветерка.

Технологии в жарком климате

В регионах с жарким засушливым климатом, таких как Египет и Африка, тепловой комфорт летом является основным вопросом, почти половина потребления энергии в городских районах исчерпывается системой кондиционирования воздуха, чтобы удовлетворить потребности людей в тепловом комфорте, многие развивающиеся страны живут в жарком сухом климате. регион испытывает нехватку электроэнергии летом из-за увеличения использования холодильных машин.[42] Для улучшения этой ситуации была введена новая технология под названием Cool Roof.[43] В прошлом архитекторы использовали термальные материалы для улучшения теплового комфорта, тяжелая теплоизоляция могла вызвать эффект задержки во времени, который мог замедлить скорость теплопередачи в дневное время и поддерживать температуру в помещении в определенном диапазоне (жарко и сухо климатические регионы обычно имеют большую разницу температур днем ​​и ночью).

Холодная крыша - это недорогая технология, основанная на коэффициенте отражения солнечного света и тепловом излучении, в которой используются отражающие материалы и светлые цвета для отражения солнечного излучения.[42][43] Коэффициент отражения солнечного излучения и коэффициент теплового излучения являются двумя ключевыми факторами, определяющими тепловые характеристики крыши, и они также могут улучшить эффективность теплоизоляции, поскольку около 30% солнечного излучения отражается обратно в небо.[43] Форма крыши также рассматривается, криволинейная крыша может получать меньше солнечной энергии по сравнению с традиционными формами.[42][44] Между тем, недостаток этой технологии очевиден: высокая отражательная способность вызывает визуальный дискомфорт. С другой стороны, высокая отражательная способность и коэффициент теплового излучения крыши увеличивают тепловую нагрузку на здание.

Ориентация - пассивный солнечный дизайн

Основная статья: Пассивная солнечная конструкция здания

Оптимальное размещение строительных элементов (например, окон, дверей, обогревателей) может сыграть значительную роль в теплоизоляции, учитывая влияние солнечная радиация на здание и преобладающие бризы. Светоотражающие ламинаты могут помочь уменьшить пассивное солнечное тепло в сараях, гаражах и металлических зданиях.

Строительство

Видеть изолированное стекло для обсуждения окон.

Конструкция здания

В тепловая оболочка определяет кондиционированное или жилое пространство в доме. Чердак или подвал могут входить или не входить в эту зону. Уменьшение потока воздуха изнутри наружу может помочь значительно снизить конвективную теплопередачу.[45]

Обеспечение низкой конвективной теплопередачи также требует внимания к конструкции здания (утепление ) и правильная установка изоляционных материалов.[46][47]

Чем меньше естественный приток воздуха в здание, тем больше механическая вентиляция потребуется для поддержания человеческого комфорта. Высоко влажность может быть серьезной проблемой, связанной с отсутствием воздушного потока, вызывая конденсация, гниение строительных материалов и стимулирование роста микробов, таких как плесень и бактерии. Влага также может резко снизить эффективность изоляции, создавая тепловой мост (см. Ниже). Обмен воздуха системы могут быть активно или пассивно включены для решения этих проблем.

Тепловой мост

Тепловые мосты - это точки в оболочке здания, через которые происходит теплопроводность. Поскольку тепло проходит по пути наименьшего сопротивления, тепловые мосты могут способствовать снижению энергоэффективности. А тепловой мост создается, когда материалы создают непрерывный путь через разницу температур, при котором тепловой поток не прерывается теплоизоляцией. Общие строительные материалы, которые являются плохими изоляторами, включают: стекло и металл.

Конструкция здания может иметь ограниченную способность изоляции в некоторых частях конструкции. Обычная конструкция конструкции основана на стенах с карнизами, в которых мосты холода обычны в деревянных или стальных шпильках и балки, которые обычно пристегнутый с металлом. Заметными областями, в которых обычно не хватает достаточной изоляции, являются углы зданий и области, где изоляция была снята или перемещена, чтобы освободить место для системной инфраструктуры, такой как электрические коробки (розетки и выключатели), водопровод, оборудование пожарной сигнализации и т. Д.

Тепловые мосты также могут быть созданы путем несогласованной конструкции, например, путем закрытия частей внешних стен до того, как они будут полностью изолированы. Существование недоступных пустот в полости стены, лишенных изоляции, может быть источником тепловых мостов.

Некоторые формы изоляции легче передают тепло во влажном состоянии и, следовательно, могут также образовывать тепловой мост в этом состоянии.

Теплопроводность можно минимизировать с помощью любого из следующих действий: площадь поперечного сечения мостов, увеличение длины моста или уменьшение количества мостов холода.

Одним из методов уменьшения эффекта теплового моста является установка изоляционной плиты (например, пенопласта EPS XPS, древесноволокнистой плиты и т. Д.) Поверх внешней стены. Другой метод - использование утепленного деревянного каркаса для термического разрыва внутри стены.[48]

Установка

Изоляция зданий во время строительства намного проще, чем модернизация, поскольку обычно изоляция скрыта, и части здания необходимо разбирать, чтобы добраться до них.

Материалы

Основная статья: Строительные изоляционные материалы

По сути, существует два типа строительной теплоизоляции - объемная изоляция и светоотражающая изоляция. В большинстве зданий используется комбинация обоих типов для создания общей системы теплоизоляции здания. Тип используемой изоляции подобран для создания максимального сопротивления каждой из трех форм теплопередачи здания - теплопроводности, конвекции и излучения.

Классификация теплоизоляционных материалов

По трем способам теплообмена ， большую часть теплоизоляции, которую мы использовали в нашем здании, можно разделить на две категории: проводящие и конвективные изоляторы и лучистые тепловые барьеры. И есть более подробные классификации, чтобы различать разные материалы. Многие теплоизоляционные материалы работают за счет создания крошечной воздушной полости между молекулами, эта воздушная полость может значительно уменьшить теплообмен через материалы. Но есть два исключения, в которых воздушная полость не используется в качестве функционального элемента для предотвращения передачи тепла. Один из них - это отражающая теплоизоляция, которая создает большое воздушное пространство, образуя радиационный барьер, прикрепляя металлическую фольгу с одной или обеих сторон, эта теплоизоляция в основном снижает радиационную теплопередачу. Хотя полированная металлическая фольга, прикрепленная к материалам, может только предотвратить радиационную теплопередачу, ее эффект остановки теплопередачи может быть значительным. Еще одна теплоизоляция, в которой не применяется воздушная полость, - это вакуумная изоляция. Панели с вакуумной изоляцией могут остановить все виды конвекции и теплопроводности, а также в значительной степени уменьшить радиационную теплопередачу. Но эффективность вакуумной изоляции также ограничена краем материала, поскольку край вакуумной панели может образовывать тепловой мост, что приводит к снижению эффективности вакуумной изоляции. Эффективность вакуумной изоляции также зависит от площади вакуумных панелей.

Проводящие и конвективные изоляторы

Объемные изоляторы блокируют кондуктивную теплопередачу и конвективный поток внутрь или из здания. Чем плотнее материал, тем лучше он будет проводить тепло. Поскольку воздух имеет такую ​​низкую плотность, воздух является очень плохим проводником и поэтому является хорошим изолятором. Изоляция, препятствующая теплопередаче, использует воздушные пространства между волокнами, внутри пенопласта или пластиковых пузырей, а также в полостях здания, таких как чердак. Это выгодно для активно охлаждаемого или отапливаемого здания, но может быть проблемой в пассивно охлаждаемом здании; соответствующие условия для охлаждения с помощью вентиляции или излучения [49] необходимы.

Волокнистые изоляционные материалы

Волокнистые материалы состоят из волокон крошечного диаметра, которые равномерно распределяют воздушное пространство.[50] Обычно используемые материалы - диоксид кремния, стекло, минеральная вата и шлаковая вата. Стекловолокно и минеральная вата - два изоляционных материала, которые наиболее широко используются в этом типе.

Ячеистые изоляционные материалы

Ячеистая изоляция состоит из небольших ячеек, которые отделены друг от друга.[50] Обычно ячеистыми материалами являются стекло и пенопласт, например полистирол, полиолефин и полиуретан.

Лучистые тепловые барьеры

Основная статья: Сияющий барьер

Излучающие барьеры работают вместе с воздушным пространством, чтобы уменьшить лучистую теплопередачу через воздушное пространство. Излучающая или отражающая изоляция отражает тепло вместо того, чтобы поглощать его или пропускать. Излучающие барьеры часто используются для уменьшения нисходящего теплового потока, поскольку в восходящем тепловом потоке, как правило, преобладает конвекция. Это означает, что для чердаков, потолков и крыш они наиболее эффективны в жарком климате.[39]Они также играют роль в сокращении потерь тепла в прохладном климате. Однако гораздо большей изоляции можно добиться, добавив объемные изоляторы (см. Выше).

Некоторые излучающие барьеры спектрально избирательны и предпочтительно уменьшают поток инфракрасного излучения по сравнению с другими длинами волн. Например низкая излучательная способность Окна (low-e) пропускают свет и коротковолновую инфракрасную энергию в здание, но отражают длинноволновое инфракрасное излучение, генерируемое внутренней мебелью. Точно так же специальные теплоотражающие краски способны отражать больше тепла, чем видимый свет, и наоборот.

Значения коэффициента теплового излучения, вероятно, лучше всего отражают эффективность излучающих барьеров. Некоторые производители указывают `` эквивалентное '' значение R для этих продуктов, но эти цифры могут быть трудными для интерпретации или даже вводящими в заблуждение, поскольку тестирование значения R измеряет общие потери тепла в лабораторных условиях и не контролирует тип потерь тепла, ответственных за чистый результат (излучение, проводимость, конвекция).[нужна цитата ]

Пленка грязи или влаги может изменить коэффициент излучения и, следовательно, характеристики лучистых барьеров.

Экологичная изоляция

Экологичный изоляция - это термин, используемый для изоляции изделий с ограниченным воздействие на окружающую среду. Общепринятый подход к определению того, являются ли изоляционные продукты экологически чистыми, но на самом деле любой продукт или услуга является экологически чистым, заключается в следующем: оценка жизненного цикла (ДМС). В ряде исследований сравнивалось влияние изоляционных материалов на окружающую среду при их применении. Сравнение показывает, что наиболее важным является значение изоляции продукта, отвечающее техническим требованиям для применения. Только на втором этапе становится актуальным различие между материалами. В отчет по заказу правительства Бельгии для VITO[51] хороший пример такого исследования. Ценный способ графического представления таких результатов - диаграмма паука.

Смотрите также

Материалы
Дизайн
Строительство
Другой

Рекомендации

  1. ^ а б c Тавфик Васми М., Салих. «Изоляционные материалы» (PDF). uomustansiriyah.edu.iq. Получено 2018-12-10.
  2. ^ Кинцлен, Фолькер. «Страница 21 из Значение теплоизоляции» (PDF). www.buildup.eu. Получено 2018-12-10.
  3. ^ Сэр Хоум Грин Советы В архиве 9 февраля 2013 г. Wayback Machine
  4. ^ а б c d е Бозаки, Дэвид (01.01.2010). «Страница 1 истории развития теплоизоляционных материалов». Архитектура Periodica Polytechnica. 41: 49. Дои:10.3311 / pp.ar.2010-2.02.
  5. ^ а б c d е Бозаки, Дэвид (01.01.2010). «Страница 2 из истории развития теплоизоляционных материалов». Архитектура Periodica Polytechnica. 41: 49. Дои:10.3311 / pp.ar.2010-2.02.
  6. ^ а б Бозаки, Дэвид (01.01.2010). «Страница 3 из истории развития теплоизоляционных материалов». Архитектура Periodica Polytechnica. 41: 49. Дои:10.3311 / pp.ar.2010-2.02.
  7. ^ а б c d Кинцлен, Фолькер. «Страница 7 из« Значение теплоизоляции » (PDF). www.buildup.eu. Получено 2018-12-10.
  8. ^ а б Кинцлен, Фолькер. «Страница 27 из« Значение теплоизоляции » (PDF).
  9. ^ Кинцлен, Фолькер. «Страница 8 из« Значение теплоизоляции » (PDF).
  10. ^ Кинцлен, Фолькер. «Страница 35 из« Значение теплоизоляции » (PDF). www.buildup.eu. Получено 2018-12-10.
  11. ^ а б c «Стр. 1 нормативных требований к изоляции стен ASHRAE 90.1» (PDF). www.epsindustry.org. EPS Industry Alliance. 2013. Получено 2018-12-10.
  12. ^ «Минимальные требования к изоляции по стандарту ASHRAE 90.1» (PDF). www.epsindustry.org. EPS Industry Alliance. 2013. Получено 2018-12-10.
  13. ^ «Министерство энергетики США - энергосберегающие». Energysavers.gov. Архивировано из оригинал на 2012-08-14. Получено 2018-07-11.
  14. ^ "Изоляция чердака | Сколько мне нужно?". изоляцияinstitute.org. Получено 2016-04-26.
  15. ^ "Модели теплового отклика российских многоквартирных домов для выбора и проверки модернизации". Архивировано из оригинал на 2016-08-10. Получено 2016-06-17.
  16. ^ «Инфильтрация и вентиляция в многоквартирных домах в России» (PDF). Получено 2018-07-11.
  17. ^ «Зеленый фундамент архитектуры». Архивировано из оригинал на 2010-06-05. Получено 2010-01-18.
  18. ^ а б c «Страница 1 реализации строительных норм и правил России». 2016-08-10. Архивировано из оригинал на 2016-08-10. Получено 2018-12-10.
  19. ^ admin_yourhome (29.07.2013). "Стр. 160 изоляции" (PDF). www.yourhome.gov.au. Получено 2018-12-10.
  20. ^ admin_yourhome (29.07.2013). «Страница 162 изоляции» (PDF). www.yourhome.gov.au. Получено 2018-12-10.
  21. ^ «Страница 164 изоляции» (PDF). www.yourhome.gov.au. Получено 2018-12-10.
  22. ^ а б «Страница 165 изоляции» (PDF). www.yourhome.gov.au. Получено 2018-12-10.
  23. ^ а б «Утеплитель». Ваш дом: Руководство Австралии по экологически устойчивым домам. Содружество Австралии Департамент окружающей среды и энергетики. 29 июля 2013 г.. Получено 17 июн 2018.
  24. ^ Национальный Строительный Кодекс 2012. Совет по строительным нормам Австралии. 1 мая 2012 г.
  25. ^ Ли, Байчжань. «Страница 1 китайского стандарта оценки внутренней тепловой среды в отдельно стоящих зданиях». S2CID  11086774. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  26. ^ Ли, Байчжань. «Стр. 2 Китайского стандарта оценки внутренней тепловой среды в отдельно стоящих зданиях». S2CID  11086774. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  27. ^ «Внедрение Строительных норм - Резюме по стране» (PDF). www.gbpn.org. Получено 2018-12-10.
  28. ^ а б «Страница 8 Строительного кодекса Германии» (PDF). www.gbpn.org. Получено 2018-12-10.
  29. ^ "rc and rd value". Изолированный. www.isolatiemateriaal.nl. 2019.
  30. ^ «Зеленое дело: энергосбережение для вашего дома - GOV.UK». direct.gov.uk.
  31. ^ Уменьшите свои счета за отопление этой зимой - незамеченные источники теплопотерь в доме В архиве 7 ноября 2006 г. Wayback Machine
  32. ^ «Домашняя страница по изменению климата | Департамент окружающей среды и энергетики правительства Австралии». Climatechange.gov.au. Получено 2018-07-11.
  33. ^ "Pink Batts & Pink Wall Batts: Теплоизоляция для потолков и стен" (PDF). Insulation Solutions Pty. Ltd. 2004. Архивировано с оригинал (PDF) на 2007-08-29. Получено 2018-08-10.
  34. ^ а б Косны, Янв. "Страница 1 решений для ограждающих конструкций зданий для холодного климата" (PDF). www.cse.fraunhofer.org. Получено 2018-12-10.
  35. ^ а б c Косны, Янв. "Страница 3 решений для ограждающих конструкций зданий для холодного климата" (PDF). www.cse.fraunhofer.org. Получено 2018-12-10.
  36. ^ а б c Косны, Янв. "Страница 4 решений для ограждающих конструкций зданий для холодного климата" (PDF). www.cse.fraunhofer.org. Получено 2018-12-10.
  37. ^ На широтах ниже 45 градусов зимой инсоляция редко опускается ниже 1 кВтч / м2в день и может превышать 7 кВтч / м2/ день летом. (Источник: www.gaisma.com) Для сравнения выходная мощность среднего бытового решетчатого радиатора составляет около 1 кВт. Таким образом, количество теплового излучения, падающего на 200 м.2 дом может варьироваться от 200 до 1400 обогревателей, работающих непрерывно в течение одного часа.
  38. ^ Повторное излучение тепла в пространство крыши летом может привести к тому, что температура солнечного воздуха достигнет 60 ° C.о
  39. ^ а б «Сравнительная оценка влияния кровельных систем на потребность в энергии для охлаждения жилых домов во Флориде» (PDF). Получено 2018-07-11.
  40. ^ Схема рейтингов энергопотребления Windows - WERS В архиве 20 января 2008 г. Wayback Machine
  41. ^ «ФСЭК-ЭН-15». ucf.edu.
  42. ^ а б c Дабайе, Марва. «Страница 142 из Снижение требований к охлаждению в жарком сухом климате: исследование моделирования тепловых характеристик неизолированных пассивных холодных крыш в жилых зданиях» (PDF).
  43. ^ а б c Дабайе, Марва. «Стр. 143 Снижения требований к охлаждению в жарком сухом климате: моделирование тепловых характеристик неизолированных пассивных холодных крыш в жилых зданиях» (PDF).
  44. ^ Дабайе, Марва. «Стр. 144 Снижения требований к охлаждению в жарком сухом климате: моделирование тепловых характеристик неизолированных пассивных холодных крыш в жилых зданиях» (PDF).
  45. ^ BERC - герметичность В архиве 28 августа 2010 г. Wayback Machine
  46. ^ Программа DOE Building Technologies: Building Envelope
  47. ^ V-E обрамление В архиве 28 ноября 2007 г. Wayback Machine
  48. ^ «Обзор продукта Dow». Архивировано из оригинал на 2011-01-09. Получено 2010-10-25.
  49. ^ Проектирование недорогих пассивных систем охлаждения, ThinkCycle Open Collaborative Design, В архиве 20 декабря 2007 г. Wayback Machine
  50. ^ а б «Характеристика материалов теплоизоляционных материалов, фазовые переходы, теплопроводность» (PDF). dcyd0ggl1hia3.cloudfront.net. Архивировано из оригинал (PDF) на 2018-12-10. Получено 2018-12-10.
  51. ^ «Видение технологий для улучшения мира». vito.be.

внешняя ссылка