{h1}
članci

Toplinska izolacija za zgrade

Anonim

Uvod

Proizvodi za izolaciju znatno su se razvili tehnološkim napretkom. Zakonodavstvo je djelovalo kao katalizator razvoja, od osnovnih zahtjeva iz Zakona o građevnom dijelu (L), do usklađenosti s državnim ciljevima smanjenja ugljika, potaknute naprednim programima poput Kodeksa za održive domove i BREEAM-a.

Proizvodi za izolaciju razlikuju se po boji, površini i teksturi, sastavu jezgre i, što je najvažnije, performanse. Specifikacija materijala koji izdvajaju znanstveno utemeljena odluka, ali se uspješna specifikacija oslanja na specifičnost razumijevanja ne samo matematičkih performansi, nego i perifernih čimbenika koji mogu utjecati na završnu instalaciju.

Specifikacija izolacijskih proizvoda često se temelji na minimalnom zahtjevu Odjeljka L građevinskih propisa (odobrenih dokumenata) i njihovom odnosu s podacima o izvedbi proizvođača, a predloženo je da zakonodavstvo pokreće proizvodnju niza proizvoda koji "pravedan" rad ", što predstavlja malu prividnu razliku između njih.

Kako bi točno odredili izolaciju, specifičar mora razumjeti razloge zašto to funkcionira i primijeniti ispravnu tehnologiju na bilo koji detalj građevine. U potpunijem razumijevanju procesa koji čine izolaciju, a čimbenike koji ga zaustavljaju, specifičari će biti u daleko jačoj poziciji da odrede ispravan materijal za ispravnu primjenu.

Instalacijska izvedba izolacijskog proizvoda ovisi ne samo o karakteristikama performansi i pridržavanju radova proizvođača i općim zahtjevima izrade najbolje prakse, već i prikladnosti izolatora specificiranog na njegovu instaliranu lokaciju.

Kako funkcionira izolacija

Proizvodi za izolaciju osmišljeni su radi sprječavanja prijenosa topline kroz sam materijal. Postoje tri načina prijenosa topline: zračenje, provodljivost i konvekcija.

Radijacija

Svaki objekt čija je temperatura veća od površina koje ga okružuju izgubit će energiju kao mrežnu izmjenu zračenja. Zračena toplina može putovati samo ravno. Uvesti čvrsti predmet između točaka A i B i više neće izravno izmijeniti zračenu toplinu. Zračenje je jedini mehanizam prijenosa topline koji prelazi prazna mjesta.

Kondukcija

Provođenje ovisi o fizičkom kontaktu. Ako nema kontakta, provođenje se ne može odvijati. Kontakt između dvije tvari različite temperature rezultira izmjenom topline od viših temperatura do niže temperature. Što je veća razlika temperature, to je brža izmjena topline.

Konvekcija

Konvekcija je prijenos energije putem tekućina (plinova i tekućina). Upravo ta metoda igra najveću ulogu u oslobađanju i prijenosu topline u zgradama. Najčešći širenje ovog učinka je od čvrste do plina, tj. Predmet zraka, a zatim natrag, obično kao što se zrak susreće s vanjskom građevinskom tkaninom.

Proces je zapravo pokrenut prijenosom energije zbog provođenja, a komplicira ga razina vodene pare koju podržava zrak. Vodene molekule pohranjuju toplinu koja im se daje kroz provođenje s toplih površina. Vodena para i zrak ne mogu se odvojiti kao plinovi. Oni će samo dijeliti tvrtku kada se postigne zasićeni tlak pare, tj. Količina vode (iako u obliku pare) prelazi razinu toplinske energije koja je dostupna za održavanje plina (pare) i stoga se kondenzira.

Kondenzacija uzrokuje otpuštanje ove latentne topline; temperatura omjera vodene pare se mijenja, a nakon što se promijenila dovoljno daleko, proces će ponovno započeti. Svjetski vremenski sustavi slijede vrlo sličan ciklus.

Ako se zrak može držati mirnim i suhim, to bi djelovalo kao visoko učinkoviti izolator. Međutim, ako se zrak grije, njegova molekularna struktura se širi i postaje manje gustoća u odnosu na zrak koji ga okružuje i tako raste. Kako napreduje dalje od izvora topline, počinje se ohladiti. Molekule se ugovore i povećavaju gustoće i potapaju natrag. Molekule zraka nalaze se u stalnom stanju protoka, ovisno o temperaturi okoline i smetnji s bilo kojeg mjesta ili izvora pozadinske topline.

Taj proces prijenosa topline 'konvekcija' komplicira činjenica da će se zrak hlapa brzinom koja ovisi o količini zasićenja vodene pare. Što je zasićenost veća, to je sporije hlađenje.

Izvođenje

Izolacijski materijali ograničavaju protok energije (topline) između dva tijela koja nisu na istoj temperaturi. Veće performanse izolacije izravno se mogu pripisati toplinskoj vodljivosti izolata. To jest, brzina kojom se fiksna količina energije prenosi preko poznate debljine materijala.

Izravno inverzno (recipročno) ove mjere je toplinski otpor materijala, koji mjeri sposobnost materijala da se odupre prijenosu topline.

Toplinska vodljivost

Termička provodljivost, koja se često naziva vrijednost "K" ili "lambda", konstanta je za bilo koji materijal, a mjeri se u W / mK (vati po metru kelvina). Što je veća vrijednost λ, to je toplinska vodljivost. Dobri izolatori imat će što je moguće manju vrijednost. Čelik i beton imaju vrlo visoku toplinsku vodljivost i time vrlo nisku toplinsku otpornost. To ih čini lošim izolatorima.

Vrijednost λ za bilo koji materijal postat će veća s povećanjem temperature. Iako će povećanje temperature morati biti značajno za to, a varijacije temperature u većini zgrada općenito su unutar dopuštenih odstupanja koje bi bilo promjenu lambda vrijednosti zanemarive.

Toplinska otpornost

Termička otpornost, nazvana "R" vrijednost materijala, proizvod je toplinske vodljivosti i debljine. R-vrijednost se izračunava iz debljine materijala podijeljena s toplinskom vodljivosti i izražava se u jedinicama m2K / W (kvadratni metar kelvina po watu). Što je veća debljina materijala, to je veći toplinski otpor.

U-vrijednosti

U konstrukcijskom smislu, dok se U-vrijednost može izračunati i pripisati jednoj debljini bilo kojeg materijala, to je uobičajeno izračunati kao produkt koji nastaje pri sastavljanju različitih materijala u bilo kojem obliku konstrukcije. To je mjera prijenosa topline kroz unaprijed određeno područje građevinskog materijala - to je 1 sq m.

Jedinična mjerenja stoga su W / m2K (w / m2) i opisuju prijenos topline, u vatu, preko četvornog metra građevinskog elementa (kao što je zid, pod ili krov). To se koristi za izračunavanje prijenosa ili gubitka topline kroz građevinsku tkaninu. Na primjer, ako zid ima U vrijednost od 1 W / m2K - s temperaturnom razlikom od 10 °, za svaki kvadratni metar površine zida će doći do gubitka topline od 10 W.

Otvoreni proizvodi ćelije

Otvorena izolacija stanica obuhvaća proizvode poput izolacije vune mineralne i ovčje. Prošireni izolati polistirena (EPS) su tehnički zatvoreni stanice u njihovoj strukturi, ali njihova učinkovitost je slična otvorenom materijalu stanica zbog povezivanja strukture zračnih džepova koje okružuju zrnca kapljica koje su suština njegov sastav.

Sljedeća slika prikazuje presjek središnjeg dijela tipičnog proizvoda od staklene vune obložen reprezentacijom milijuna ili četvornog metra zračnih džepova otvorenih ćelija koji se stvaraju tijekom proizvodnje. Istodobno kada proizvodni proces dovodi zrak u jezgru staklenih vlakana, aktivirano je prethodno uvedeno sredstvo za vezanje kako bi se formiralo matriks koji zaključava kompoziciju. To stvara opterećenje opruge koje je povezano s izolacijom mineralne vune, čime mu je omogućeno ponovno dobivanje oblika i debljine nakon kompresije.

Priroda prirodne matrice matrice omogućit će migraciju zraka kroz svoju jezgru, ali put je kružan, pa je gubitak topline zbog konvekcije minimalan. Načelo rada je stvaranje tako malih džepova zraka da je kretanje zraka dovedeno do virtualnog, ali ne i potpunog zaustavljanja.

Materijal će moći samo zračiti toplinu koju može apsorbirati. Stakleni niti i njihovo vezivo su loši konduktori topline, pa se gubitak topline zračenjem smatra zanemarivim.

Suhi zrak dobar je izolacijski plin. Dakle, sa otvorenim proizvodima stanica, ako se može spriječiti onečišćenje zraka jezgre vodenom parom (pomoću barijera za kontrolu para), ultra mali zračni džepovi znatno će ograničiti kretanje zraka.

Proizvodi zatvorenih ćelija

Zatvoreni izolatori stanica uključuju proizvode kao što su ekstrudirani polistiren i kemijske pjene. Tehnologija zatvorene ćelije koristi kontrolirano uvođenje plinova (sredstva za puhanje) tijekom proizvodnje koja tvori mnogo gustu matricu pojedinačnih stanica od staklene vune ili EPS. Stanice su formirane kao mjehurići plina čija je toplinska vodljivost znatno manja od one zraka. Kombinirajte ovo s nemogućnošću vodene pare da lako kontaminira stanice, a to osigurava značajno veću izvođenje izolata. (Napomena: Matrica nekih izolata kemijske pjene može biti osjetljiva na vremensko raspadanje prisutnošću vode ili vodene pare.)

Stanične stijenke su izuzetno tanke, što ograničava provođenje, ali su gasne. Gusta stanična kompozicija dodatno ograničava potencijal pokretanja plina, jer se može samo kretati unutar granica njezine stanične stanice, a ne između stanica. Dakle, kao kod otvorenih ćelija materijala, proces prijenosa topline od toplih do hladnih strana utječe kombinacija provođenja putem staničnih zidova i ograničene konvekcije preko staničnog plina.

Učinkovitost materijala je vrlo visoka i djelotvorna u području neprekinute ploče, ali je znatno smanjena zbog slabe izrade pri rezanju i spajanju ploča.

U nastojanju da se poboljša dugoročna izvedba, proizvođači se posebno suočavaju s pjenastim proizvodima, s sjajnim slojem folije. To djeluje kako bi se smanjilo onečišćenje vodenom parom djelovanjem kao parne barijere, a također odražavajući zračenu energiju natrag u zgradu. Zaglavljivanje lamela s folijom pomoću folijske trake može poboljšati kontrolu pare, iako će imati malo utjecaja na loše konstruirani zglob koji nije dosljedno čvrst.

Instalacija i izvedba

Proizvođači izolacije izrađuju tehničku i promotivnu literaturu koja uključuje širok raspon figure koji mogu biti zbunjujući, a ne svi proizvođači predstavljaju svoju izvedbu na isti način.

Mjere učinka obično se temelje na rezultatima laboratorija. Takvi rezultati prihvaćaju se preko odbora, gradili dizajneri i zakonodavna tijela poput tijela za nadzor zgrada.

Međutim, to nije isto što i test na licu mjesta. Nijedna dva situacija ne smiju sadržavati iste uvjete pa se testiranje može provesti samo radi usporedbe različitih izolacijskih proizvoda, koristeći točno iste uvjete. Kao rezultat, proizvođači ilustriraju performanse u prodaji i tehničkoj literaturi opisujući savršenu instalaciju, gdje su zglobovi savršeno izrađeni, izolacija je jednoliko kontinuirana, a sve tolerancije su milimetar savršene. Svatko tko je bio na gradilištu znat će da to ne odražava stvarnost.

U tu svrhu, specifikacije mogu primijetiti provedbu procjena Green Deal. Diktat je ovdje da se pridržava "zlatnog pravila" da trošak predloženih mjera za uštedu energije ne smije prijeći projiciranu uštedu dobivenu uporabom manje energije. U praksi, kako bi se to osiguralo, procjenitelji Green Deal (GDAs) usvajaju vrlo konzervativnu liniju projicirane štednje i projicirane uštede koje uključuju izračune izolacije na 75% podataka o izvedbi proizvođača.

Nadalje, dok se proizvođači usredotočuju na performanse proizvoda, oni mogu razjasniti i druge ključne probleme koji izravno utječu na performanse, poput specifikacije ispravnog izolacijskog proizvoda unutar građevinskih područja koja će vjerojatno stvoriti hladnu i potencijalno vlažnu okolinu, na primjer, praznine ispod poda.

Izolacija i voda se ne miješaju. Sve vrste izolacijskih proizvoda bit će pogođene u rasponu od zanemarivog, (kao što je ekstrudirani polistiren (XPS)), do teških ugroženosti (kao što su vune izolatora). Stupanj kompromisa bit će povezan s stupnjem kontaminacije. Dakle, svako okruženje u kojem vodena para može postojati bez opasnosti od brzog i potpunog isparavanja ili prisustva fizičkih kapljica vode sama će smanjiti performanse izolacije. Jednom unutar matrice izolata, voda će provoditi energiju koju izolacija pokušava sadržavati. Što je veća kapljica vode, to je veća provodnost.

Na primjer, kada je staklena vuna ugrađena u zidnu šupljinu punog punjenja, ako je jedna od zidnih šupljina bila izložena kiši neposredno prije ugradnje izolatora, bit će smanjena potencijalna izolacijska izvedba završene šupljine zid. Ako je izolacija dopušteno da se mokri, performanse mogu postati negativne.

održivost

Današnji uređaji za izgradnju okoliša su pod povećanim pritiskom; biti zeleniji, inženjerirati okoliš manje ugljika i krenuti ka većoj održivosti. Veći proizvođači izolacije stavljaju značajne mjere na:

  • Smanjite oslanjanje na sirovine.
  • Reciklirajte prije i poslije proizvodnje.
  • Smanjite ambalažu i osigurajte da se ambalaža ostaje reciklirati.
  • Smanjite potrošnju energije u proizvodnji i transportu.
  • Nijedan otpad nema na odlagalištima.

Proizvođači svoje proizvode stavljaju na tržište kao "održivi" na pretpostavci da će njihovi izolacijski proizvodi uštedjeti mnogo više energije / ugljika, više od životnog vijeka instalacije nego što je to moguće.

Zaključak

Izolacijski materijali se oslanjaju na njihovu svojstvenu molekularnu strukturu, kako bi se smanjili tri oblika prijenosa topline - zračenja, provođenja i konvekcije. Najveći gubici toplinskih građevina su iz kretanja zraka. Svako pokretno tijelo zraka izvlači toplinu od objekta ili površine preko kojega prolazi. Gubitak topline je proporcionalan brzini pokretnog zraka, količini prisutne vode i temperaturnom razlikom između izvora topline i zraka.

Brže se kretanje zraka preko izvora topline, brže dolazi do prijenosa topline. Prisutnost kapljica vode djelovat će kao ubrzivač u ovom postupku, iako se obično treba provesti kontrola nad zasićenjem vodene pare kako bi se izbjegli problemi uzrokovani kondenzacijom.

Kondenzacija se može kontrolirati u velikoj mjeri osiguravajući da vodena para u zraku bude unutar toplog unutarnjeg okruženja. Sustavi za kontrolu pare na toploj strani izolacije, učinkovito brtvljenje omota do migracije zraka između toplog i hladnijeg područja, teoretski su rješenje.

Tehnologija tekućih materijala i pažljivo nadgledana izrada pri sastavljanju tih materijala mogu postići blizu izlazne propusnosti zraka kroz izoliranu omotnicu, a na taj se način i oslanja na Passivhausovu izvedbu, uz korištenje kontrolirane ventilacije za uklanjanje onečišćenog zraka, dizajnerskih načela koja se oslanjaju na izradbu kako bi uspjeti.

Obraćajući se staničnoj konstrukciji predviđenih izolacijskih materijala, unutarnji je cilj spriječiti kretanje plinova unutar matrice izolacijske jezgre, čime se također smanjuje gubitak topline koji je posljedica tog kretanja.

Iako izolacijski proizvodi, kao što je vuna, omogućuju mnogo veću migraciju zraka preko njih, a to ograničava njihovu izvedbu, njihova fleksibilna konstrukcija daje daleko veću prednost u pogledu kontrole kvalitete instalacijske izrade. Zbog prirode materijala, spajanje proizvodi vrlo sličan rezultat samom materijalu. Dok proizvodi čvrstih ploča nose ozbiljnu kaznu za ugradnju u instalaciju kako bi se postigao precizni standard za spajanje proizvođača 'lab test '.

Izolacijski materijali s gustom, samostalnom staničnom kompozicijom osiguravaju nižu toplinsku vodljivost (λ vrijednost), a time i veću toplinsku otpornost (R vrijednost) za izvlačenje 'otvorenih ćelija' materijala koji se oslanjaju na održavanje suhog zraka unutar svojih jezgri za vrhunsku izvedbu.

Postoje dostupni proizvodi otvorenih ćelija s pjenom koji zbog svoje osnovne matrične kompozicije imaju veću toplinsku provodljivost od njihovih zatvorenih ćelija, ali imaju prednosti s većom fleksibilnošću za prilagodbu pokreta zgrade, a bilo kakvo pogoršanje staničnih zidova neće rezultirati oslobađanjem sadržaj plina.

Kod određivanja izolacijskih proizvoda projektant treba uzeti u obzir potencijal za onečišćenje vode, mogućnost plinskih migracija unutar jezgrene matrice i rezultirajući kompromis u performansama, koji bi se mogao pogoršati tijekom životnog vijeka zgrade, neviđen i neprovjeren.

Postoje boljih tehnologija na tržištu s "aerogelima" i "evakuiranim panelima", ali performanse ovise o istim načelima prijenosa topline, a za sada ima ograničenu nišu specifikaciju, a preostali su u velikoj mjeri troškovi previsoki za velika većina aplikacija.


Dulja verzija članka objavljena je u časopisu Journal of Building Survey, Evaluation & Evaluation, svezak 2 broj 1, travnja 2013, objavio Henry Stewart Publications u Londonu.

Preporučeno

Uvod u pasivnu kuću - pregled

Vraćanje Clitheroe Pinnaclea

Mrežni plin