Сравнение теплоизоляционных материалов (по характеристикам)
Компания «Флагман-Волга» поможет сравнить теплоизоляционные материалы по характеристикам и правильно выбрать утеплитель для решения той или иной задачи.
Позвоните, и мы предоставим вам сравнительные характеристики теплоизоляционных материалов.
Сравнение теплоизоляции – основные параметры
Сравнение теплоизоляционных свойств материалов проводится по широкому ряду параметров. Среди них можно выделить три основных:
- Плотность. От плотности материала напрямую зависит теплопроводность утеплителя. Чем она выше, тем лучше удерживает тепло. Также показатель плотности играет важную роль при выборе материала для утепления по-разному ориентированных поверхностей.
- Теплопроводность. Сравнение теплоизоляционных материалов по теплопроводности помогает определить, какой вариант будет максимально эффективно удерживать тепло и сколько утеплителя потребуется на создание теплоизоляционной системы (чем выше теплопроводность, тем больше расход).
- Гигроскопичность. Чем ниже показатель гигроскопичности, тем хуже материал впитывает влагу и проводит тепло. Также низкая гигроскопичность повышает долговечность и эксплуатационные характеристики утеплителя.
Сравнение теплоизоляции стеновых материалов
Сравнение теплоизоляционных материалов для стен, помимо перечисленных характеристик, предполагает также анализ механических свойств материала.
Утеплители бывают насыпными, ватными, в виде плит или пеноблоков. Для стен оптимальным вариантом будет плитно-листовая теплоизоляция, сравнительные характеристики которой демонстрируют, что она удобнее других утеплителей в монтаже и эксплуатации.
Материалы для теплоизоляции – сравнение популярных утеплителей
Мы решили сравнить теплоизоляционные материалы, которые широко востребованы на строительном рынке.
Минеральная вата
Минвата характеризуется низкой теплопроводностью и устойчива к высоким температурам и возгоранию.
Пенополистирол
Этот утеплитель востребован благодаря экономичной цене и простому монтажу. Обладает низкими показателями теплопроводности и гигроскопичности. Однако пенопласт имеет хрупкую структуру и выделяет токсические вещества при горении.
Теплоизоляция из вспененного каучука
Современный синтетический утеплитель имеет низкий коэффициент теплопроводности, высокую непроницаемость для воды и пара. Он не поддерживает горение, устойчив к влиянию микроогранизмов, отличается долговечностью и экологичностью.
Подобрать утеплитель по характеристикам поможет «Флагман-Волга»
Предварительное сравнение теплоизоляции стен, потолков, трубопроводов поможет правильно выбрать материал для утепления и создать оптимальную теплоизоляционную систему.
что это, виды, сравнение и обзор
Самые распространенные теплоизоляционные материалы – это минеральная вата, плиты пластических масс и различные засыпки. Рассмотрим их более подробно.
Содержание материала
Минеральная ватаМинеральная вата чаще всего представлена в виде плит, рулонных материалов, имеющих разную плотность, в виде войлока, гранул, скорлуп. Применяется этот материал для утепления и звукоизоляции фасадов, крыш, чердаков, стен и межкомнатных перегородок.
Минеральная вата подразделяется на каменную, стеклянную, шлаковую, керамическую. Первые два вида наиболее распространены и могут содержать в составе стекловолокно либо каменное волокно. Связующим материалом являются фенолформальдегидные смолы в небольшом количестве ( для сравнения в самой лучшей ДСП примерно в 20 раз больше).
Свойства самых широко используемых видов минеральной ваты идентичны, и они считаются одними из лучших утеплителей, изделия из каменной ваты могут выдержать температуру выше 1000 С, а из стекловаты около 700 С, поэтому они применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты.
Эти материалы практически не выделяют дыма во время пожара.
Волокнистая структура позволяет этим материалам обладать малой теплопроводностью ( 0,032-0,046 Вт/м×С, хорошими звукоизолирующими свойствами и высокой паропроницаемостью (пар проходит между волокнами и не впитывается в них).
Теплоизоляция из минеральной ваты устойчива к образованию грибков и плесени, не портится насекомыми, не разрушается под действием ультрафиолетового излучения, хорошо поглощает звуки. Однако, важно отметить, что минеральная вата не устойчива к высоким механическим нагрузкам, и ,если она не обработана специальными водоотталкивающими средствами, впитывает влагу. Вата небольшой плотности может осесть вниз по стене и создать «мостики холода». Современная стекловата почти не колется, по сравнению со старыми видами, но изделия из стекловаты образуют вредную для здоровья пыль во время деформации конструкций и последующего истирания. В связи с этим этот материал следует использовать только снаружи здания или внутри стен.
На упаковке из плит и матов минеральной ваты должно быть:
- название продукта
- название и адрес производителя или официального представителя
- год производства
- номер смены или время производства, код происхождения
- класс огнестойкости (А1 или А2)
- расчетное термическое сопротивление
- расчетный коэффициент теплопроводности
- толщина
- тип облицовки ( если имеется)
- количество штук или площадь в одной упаковке
- код маркировки
Код маркировки рассмотрим на примере MW-EN13162-T5-CS(10)-TR15-WS-DS(TH)-MU1
MW— обозначение минеральной ваты
EN13162-обозначение стандарта
Ti-класс предельных отклонений толщины (от T1 до T7), чем меньше цифра, тем точнее изготовлен продукт
CS(10) i— напряжение сжатия, или прочность на сжатие, при 10% относительной деформации, выраженное в кПа
Tri-прочность на разрыв перпендикулярно плоскости плиты, выраженная в кПа
WS – влагопоглащение при кратковременном погружении в воду ( должно быть не более 1кг/кВ.
м
DS (TH) – стабильность размеров при определенной температуре и влажности ( не обязательная информация)
MUi или Zi – коэффициент паропроницаемости или сопротивления паропроницанию, обычно составляет 1
Код маркировки не всегда содержит всю вышеуказанную информацию, часть ее относится к специальным продуктам:
DS(T+) – стабильность размеров при определенной температуре
PL (5) I – сосредоточенная нагрузка деформации 5 мм, указывается в H
WL (P) –водопоглощение при долговременном погружении в воду, не более 3кг/кВ.м
SDi – динамическая жесткость
CPi – сжимаемость
CC – ползучесть при сжатии
APi –фактический коэффициент звукопоглощения
AWi –средний коэффициент звукопоглощения
AFi— сопротивление воздухопроницанию
Умея расшифровывать код маркировки, можно понять свойства продукта и его назначение.
Минеральная вата выпускается в виде обычной минераловатной плиты, которая имеет различные размеры, толщина примерно 2-25 см, пропитана гидрофобизирующим составом, плотность тоже бывает различна:
- упругие( плотность от 35 до 120 кг/м3 )
- жесткие ( плотность от 120 до 80 кг/м3 ), обеспечивают лучшую теплоизоляцию
Также встречаются плиты, покрытые битумным слоем, для укладки кровли, плиты с переменным сечением, применяются они для того, чтобы кровля имела соответствующий уклон, позволяющий стекать дождевой воде. Более рыхлые плиты лучше шумоизолируют, а жесткие и полужесткие поглощают ударные шумы.
Двухслойные плиты, используются в наружном утеплении мокрого типа. Жесткий верхний слой предотвращает деформации при монтаже, обеспечивает ровную поверхность для армирования и штукатурки, второй слой – более упругий, обеспечивает теплоизоляцию и хорошее примыкание к стене.
Ламельные плиты. В этих плитах волокна уложены перпендикулярно поверхности плиты. Теплоизоляция у этих плит намного хуже, но они более эластичные и более прочные, этими плитами удобно утеплять криволинейные поверхности
Плиты, покрытые стеклотканью или полимерной пленкой, применяются для утепления быстрым сухим методом, выполняют роль теплоизоляционного слоя в трехслойных стенах типа «сэндвич». Стеклоткань защищает от ветра, влаги и выдувания единичных волокон, упрочняет.
Плиты, покрытые алюминиевой фольгой, применяются для утепления мансард, фольга выполняет функцию пароизолятора и отражает тепло, снижает теплопотери.
Маты
, более мягкий и упругий материалГранулированная минвата, используется для теплоизоляции методом задувки, подходит для мест, где трудно использовать обычный утеплитель
Как работать с минеральной ватой
Необходимо предотвращать попадание влаги в вату, поэтому лучше всего хранить ее в сухих закрытых помещениях.
Необходимую толщину утеплителя определяют с учетом минимально допустимого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции и температурной зоны, в которой будет эксплуатироваться здание. Толщину слоя рассчитывают для каждого конкретного объекта.
Во время работы с минватой нужно
- Надевать рукавицы и свободную защитную одежду
- использовать защитные очки и противопылевые респиратор
- обеспечить хорошую вентиляцию рабочего места
- после окончания работ тщательно вымыть руки и удалить пыль с одежды
Искусственные пластические массы
Исходя из структуры теплоизоляционные пластмассы, делятся на две группы: пенопласты и поропласты. Пенопласты – это ячеистые пластмассы с малой плотностью, имеющие не сообщающиеся между собой полости и ячейки, которые заполнены газами или воздухом. Поропласты – пористые пластмассы, их структура образована сообщающимися между собой полостями. Больше всего в строительстве распространены пенополистиролы, вспененный полиэтилен, пенополиуретан, которые используются для тепло и звукоизоляции
Пенополистиролы (пенопласты)
Очень часто применяются для теплоизоляции, бывают двух видов: экспандированный пенополистирол (ПСБ), который имеет другое название – пенопласт, и более современный материал – экструдированный пенополистирол (ЭППС).
Производятся эти материалы из гранул полистирола, соответственно имеют похожие физические, химические и эксплуатационные характеристики: влагостойкость, легкость при обработке, относительная жесткость, малый вес. По стойкости к огню виды полистирола, которые применяются для теплоизоляции домов, относятся к группе Г1, это значит, что материал воспламеняется при контакте с огнем, но не поддерживает горения, а после извлечения из огня – гаснет. Материалы устойчивы к старению, возможна их утилизация, но также между ними есть и отличия.
Впервые, беспресованный пенополистирол был изобретен компанией BASF в 1951 г. Материал представлял из себя – твердый пластик с пористой структурой, получался он при вспучивании полистирола от нагревания под действием газообразователя. На 98% он состоит из воздуха, который закрыт в маленькие ячейки, благодаря этому материал имеет маленькую теплопроводность (0,031-0,040 ВТ/м*С, низкие показатели водопоглощения и паропроницаемости.
Материал очень легкий, но механически стойкий, биологически стойкий и экологичный, но подверженный действию органических растворителей и огня, температуру больше 90 С не выдерживает, показывает хорошие свойства при температуре от -65 С до 65С.
Плиты из пенополистирола используются для утепления стыков крупнопанельных зданий, тепловой изоляции ограждающих конструкций, также используется для звукоизоляции.
Плиты монтируются на основание с помощью специального клея, битумной мастики и дюбелей.
Маркировка и применение
Маркировка плит из экспандированного пенополистирола содержит
- название продукта: плиты пенополистирольные (ПСБ)
- указание на наличие или отстутствие антипирена: ПСБ- обычные или ПСБ-С – самозатухающие
- плотность-ПСБ-С-15, ПСБ-С-25, ПСБ-С-35, ПСБ-С-55 ( цифра означает плотность)
- -размеры: длина, ширина, толщина
Очень важным показателем является плотность плиты, чем она выше, тем плита тверже, но этот параметр не оказывает особого влияния на свойства пенопласта.
Если в названии марки присутствует буква С, значит в составе плит есть антипирен, предотвращающий горение материала.
Плиты ПСБ-С-15 – самые легкие, мягкие и дешевые, легко подвергаются повреждениям, их применяют в тех местах, где не предусмотрены сильные нагрузки – в трехслойных стенах или в качестве заполнителя стен деревянной каркасной конструкции. Также применяются в конструкциях крыш между стропилами и в качестве изоляции под сайдинг, для утепления межкомнатных перегородок.
Плиты ПСБ-С-25 – наиболее распространенный и универсальный вид, применяется для утепления стен, крыш и полов. Используются также как и ПСБ-С-15 с более значительными нагрузками.
ПСБ-С-35. Применяют в местах, где нагрузка значительна – для изоляции перекрытий, полов на грунте, теплоизоляции фундаментов и подземных коммуникаций, утепления терасс и полос с подогревом.
ПСБ-С-50. Очень твердые плиты, которые используются в местах с очень высокими нагрузками, их укладывают под слоем бетона в перекрытиях, на полах в гаражах, амбарах, используют для обустройства ровных площадок.
Выпускаются также плиты с профилированной поверхностью, которая позволяет вентилировать пространство между стеной изоляцией, что препятствует накоплению влаги.
Выпускаются и плиты, оклеенные рубероидом с одной стороны, используются они для теплоизоляции крыш, фундаментов. Эти плиты имеют поперечные насечки, благодаря которым их можно сворачивать и транспортировать.
Фольгированные плиты применяются для полов с электроподогревом, фольга отражает тепло и увеличивает прочность плиты на сжатие.
Сэндвич-панели – это трехслойная конструкция из двух жестких листов и утеплителя между ними, они нашли широкое применение в изготовлении и монтаже дверных конструкций и перегородок. Для внутренней отделки используются плиты, оклеенные гипсокартоном.
Гранулят ( пенополистирольные шарики) используется для теплоизоляции в труднодоступных местах, мелкие гранулы задувают в пустоты в стенах, а более крупные используют для заполнения пространства над перекрытием, также в скатах крыши.
Пеноизол – пористый полимерный материал белого цвета, главным преимуществом этого материала является его текучесть, им можно утеплять полы и крыши в эксплуатируемых зданиях, его можно заливать в труднодоступные полости, также важно отметить, что он достаточно дешев. Этот материал имеет и свои недостатки, такие как неприятный специфичный запах во время высыхания.
Экструдированный или экструзионный пенополистирол
Изготавливается методом экструзии – продавливания под давлением через сопла соответствующей формы, это придает материалу определенные свойства и структуру. Из твердого состояния сырье переходит в вязко-текучее, и эта субстанция и есть основа изделий. Такой пенополистирол имеет более прочные, в сравнении с пенопластом, межмолекулярные химические связи и цельную микроструктуру, которая состоит из мелких, полностью закрытых ячеек, в которые не может попасть газ и вода. Благодаря такой структуре этот материал имеет низкую теплопроводность.
Экструдированный пенополистрирол имеет более высокие прочностные характеристики, паронепроницаем, не впитывает влагу, это позволяет использовать этот материал без дополнительной гидроизоляции, с связи с этим его рекомендуют для утепления стен, крыш и других конструкций, которые работают в условиях повышенной влажности и частого контакта с водой – для фундаментов, подвалов и цокольных этажей.
Высокая устойчивость к деформации сжатия позволяет использовать экструдированный пенополистирол для утепления поверхностей, которые испытывают высокие нагрузки. Также следует отметить, что экструдированный пенополистирол долговечен и способен выдерживать резкие перепады температур. При строительстве необходимо учитывать, что под штукатурным фасадом пенополистирол не «дышит» и не выпускает излишнюю влагу из толщи стен.
Плиты экструдированного пенополистирола могут быть покрыты слоем флизелина или геотекстиля.Покрытие плит
Маркировка
Так как государственных стандартов на экструдированный пенополистирол еще нет, рассмотрим международные регламенты. Благодаря маркировке «Styrofoam» IB-A XPS EN13164-T1-CS (10\Y) 250-DS(TH) –TR100 покупатель может получить полную информацию об утеплителе.
- IB-A – шероховатая поверхность, ровная кромка
- XPS— экструдированный пенополистирол
- EN13164 – номер европейского стандарта
- T1 – класс точности геометрических размеров по толщине
- CS(10\Y) 250 – ghjxyjcnm yf c;fnbt ghb 10% деформации составяет 250 кПа
- DS (TH) – стабилность размеров при температуре до 70С и относительной влажности воздуха 90%
- TR100 – минимальная прочность на растяжение – 100 кПа
Его изготавливают путем вспенивания полиэтилена бутан-пропановой смеси. Имеет мелкопористую структуру , эластичен, имеет гладкую поверхность, долговечен, биологически и химически стоек, экологически безопасен. Применяется для теплоизоляции под напольными покрытиями, для изоляции междуэтажных покрытий, для уплотнения межпанельных швов, монтажных зазоров, теплоизоляции трубопроводов, а также систем звукопоглощения.
Изолон марки ППЭ – материал, имеющий закрытопористую структуру, обладает низким коэффициентом теплопроводности, нулевым водопоглощением. Изолон – один из самых эффективных теплоизоляторов, позволяющих значительно уменьшить массу конструкций и сэкономить полезную площадь, этот материал хорошо пароизолирует и эффективен от изоляции ударного шума, несмотря на малую толщину. Изолон может быть покрыт фольгой, которая отражает тепловое излучение.
«Gemafon» — мягкий рулонный материал, который используется для звукоизоляции бетонных перекрытий под стяжкой, как слой для выравнивания под паркет или ковровое покрытие. Использование полотен «Gemafon» толщиной 3 мм снижает уровень шума на 18 дБА, толщиной 5 мм – на 20 дБА. «Gemafon» легко укладывается на жесткие поверхности, полотна укладываются внахлест, с перекрытием на 10 см.
«Thermaflex FR/AC» — эластичные оболочки и листы, применяются для изоляции трубопроводов систем водоснабжения, отопления, кондиционирования, систем с носителем холода. Этот материал сохраняет необходимую температуру воды, помогает избежать потерь тепла при разводке теплоносителя. «Thermaflex» обладает высокой технологичностью, он легок, эластичен, безвреден, просто монтируется на трубопроводы и сложные системы. ( изоляцию легко устанавливать на дуги и колена)
ПенополиуретанПроизводится из полиэфирной смолы и специальных добавок, которые вступают в реакцию с полимером и вспучивают сырьевую смесь. Пенополиуретан различают двух видов – эластичный (выпускают в виде полотнищ и лент) и твердый ( выпускают в виде плит и блоков). Благодаря специальным добавкам, он не разрушается под воздействием высоких температур и является пожаробезопасным , но при его горении выделяются токсичные газы. Он механически стоек, прочен, устойчив к износу. Применяется в качестве единичных изделий в конструкциях стен и кровель, для утепления трубопроводов.
Поделитесь материалом с друзьями в социальных сетях
|
| |||||||||||||
Роль теплоизоляции и аккумулирования тепла в энергетических характеристиках стеновых материалов: исследование с помощью моделирования
Abstract
Высококачественная оболочка является предпосылкой и фундаментом для здания с нулевым потреблением энергии. Теплопроводность и объемная теплоемкость стены – это два теплофизических свойства, которые сильно влияют на энергетические характеристики. Хотя было проведено много тематических исследований, результаты не смогли дать полной картины роли этих свойств в энергетических характеристиках активного здания.В этой работе впервые было проведено сквозное исследование энергоэффективности стандартной комнаты со всеми возможными материалами стен. Выявлено, что для наружных стен подходят как теплоаккумулирующие, так и изоляционные материалы. Однако важность этих материалов различна в разных ситуациях: аккумулирование тепла играет основную роль, когда теплопроводность материала относительно высока, но эффект теплоизоляции преобладает при относительно низкой проводимости.Что касается внутренних стен, то они менее важны для энергетических характеристик, чем внешние, и им нужны исключительно теплоаккумулирующие материалы с высокой теплопроводностью. Эти требования к материалам одинаковы в различных климатических условиях. Это исследование может предоставить дорожную карту для материаловедов, заинтересованных в разработке высококачественных стеновых материалов.
Общее конечное потребление энергии во всем мире увеличилось с 4 672 Мтнэ (миллион тонн нефтяного эквивалента, 1 Мтнэ = 4.1868 × 10 4 триллионов джоулей) до 8979 Мтнэ в период с 1973 по 2012 год. На долю Китая приходилось 7,9% от общего мирового потребления в 1973 году, и эта доля увеличилась до 19,1% в 2012 году (данные из 2014 Key World Energy Statistics опубликовано Международным энергетическим агентством). В 2011 году соотношение энергопотребления зданий и страны в целом составляло 19,74% в Китае 1 . Применение зданий с нулевым потреблением энергии (ZEB) было воспринято как многообещающий способ сократить потребление энергии и выбросы углекислого газа 2 , 3 , 4 , 5 .По сути, ZEB – это современное здание, в котором рабочая энергия незначительна или может быть компенсирована выработкой возобновляемой энергии, обеспечивая при этом удовлетворительную степень теплового комфорта. Несмотря на то, что точное определение ZEB все еще неоднозначно 6 , высокопроизводительная оболочка здания является предпосылкой и основой для ZEB 7 .
Оболочка здания, как правило, состоит из двух частей: прозрачной и непрозрачной. Прозрачные части оболочки здания обычно оптимизированы с точки зрения их радиационных свойств 8 и теплоизоляционных характеристик 9 .Непрозрачные части конверта можно разделить на два типа: внешние, непосредственно контактирующие с внешней средой (включая солнечное излучение, наружный воздух и т. Д.), И внутренние. Широко исследуемые стратегии оптимизации непрозрачной оболочки заключаются в повышении их теплоемкости, а также теплоизоляционных характеристик 10 , 11 , 12 .
Cabeza et al ., Например, провели серию экспериментов для подтверждения характеристик высокой внутренней тепловой инерции в средиземноморском климате 13 , 14 и Stazi et al .подчеркнули эффективность внешней изоляции в том же климате 15 , 16 , 17 , 18 . Большинство этих исследований проводилось экспериментально или численно с использованием метода тематических исследований, которые эффективны для прямого сравнения отдельных случаев. Однако смысл результатов неизбежно ограничен: только несколько типов материалов или конфигураций стен можно сравнивать и оценивать. При таких ограниченных результатах влияние теплоизоляции и аккумулирования тепла на энергоэффективность трудно исследовать всесторонне, и всегда отсутствует полная картина общей картины.
В отличие от вышеупомянутых тематических исследований, Чжан и его группа предоставили метод обратной задачи 11 , 19 , 20 , 21 , 22 и метод оптимизации, основанный на концепции энтрансии 23 для определения идеальных теплофизических свойств стен. Тем не менее, эти методы, сопровождаемые множеством математических выводов, относительно сложны, и с их помощью невозможно установить общую взаимосвязь между потреблением энергии и различными материалами стен.
В связи с тем, что теплоизоляция и аккумулирование тепла являются неотъемлемой частью конвертов, и сопутствующие им возможности, остаются нерешенными некоторые вопросы. Как эти характеристики стены влияют на энергоэффективность здания? Есть ли взаимодействие между этими возможностями? Как можно разнообразить результаты для внешних и внутренних стен? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо иметь общее представление о роли теплоизоляции и аккумулирования тепла в энергетических характеристиках оболочки.
Картина такой большой картины стеновых материалов подразумевает, что необходимо тщательное исследование зданий. Однако здание состоит из огромного количества конфигураций, включая размер, ориентацию, тип окна, отношение окна к стене, внутренние нагрузки, график и т. Д., Что требует тщательного изучения, которое содержит все недоступные конфигурации. С другой стороны, любые стены в разных конфигурациях могут быть сгруппированы на внешние и внутренние в зависимости от того, подвергаются ли они непосредственному воздействию внешней среды.В результате, несмотря на различные конфигурации зданий, комната с внешними и внутренними стенами является рациональным и типичным физическим представлением здания для исследования общего воздействия материалов стен. Сначала были исключены окна и внутреннее тепловыделение стандартного помещения, чтобы сосредоточиться на непрозрачной части ограждающих конструкций здания, а также для дальнейшего упрощения модели. Хотя исследование такой особенной комнаты имеет значение для непрозрачных конвертов, влияние окон и притока тепла все же будет учтено позже, чтобы изучить универсальность исследования.Климатические условия также могут влиять на результаты исследования, поэтому рассматриваются три типа климата (климат жаркого лета и холодной зимы, климат холодного климата и климат жаркого лета и теплой зимы).
В этой работе мы стремимся впервые провести сквозное исследование энергоэффективности стандартного помещения со всеми возможными материалами стен. Однако как мы можем маркировать различные материалы, а затем выяснять все возможные материалы? С точки зрения инженерной теплофизики материал стены может быть охарактеризован теплофизическими свойствами, такими как теплопроводность, k , массовая плотность, ρ и удельная теплоемкость, c p , и эти параметры естественно интереса.Как уже известно, k измеряет способность материала проводить тепловую энергию. Два других параметра, ρ и c p , всегда умножаются вместе в уравнениях баланса энергии (см. Дополнительную информацию), поэтому их можно интегрировать в один параметр: объемная теплоемкость, C V , который измеряет теплоемкость материала на единицу объема. Чтобы облегчить всестороннее исследование, которое включает все возможные материалы стен, k от 0.От 001 до 5 Вт / (м · К) и C V от 50 до 5000 кДж / (м 3 · K) были рассмотрены, в результате чего было получено 2160 типов материалов с различными комбинациями k и C. В . Энергетические характеристики непрозрачных оболочек из каждого материала были рассчитаны с помощью инструмента моделирования под названием BuildingEnergy.
Результаты
Материалы для внешних стен
Все возможные материалы k и C V в пределах вышеуказанных диапазонов были рассчитаны в BuildingEnergy как внешние или внутренние стены.Предполагалось, что помещение будет располагаться в Хэфэе, Китай, где сезон охлаждения / лета длится с 15 июня по 5 сентября, а сезон отопления / зимы – с 5 декабря по 5 марта следующего года. Климатические данные, используемые в BuildingEnergy, представляли собой типичные годовые метеорологические данные, предоставленные Китайскими наборами метеорологических данных для анализа температурной среды. Толщина внешней и внутренней стенок была установлена равной 240 и 100 мм, соответственно, и другие толщины стенки могут быть эквивалентно преобразованы в эти значения с помощью обработки, описанной в дополнительной информации.Благодаря такой обработке выводы из фиксированных толщин будут универсальными для всех значений толщин.
показывает контуры энергопотребления для внешних стен из различных материалов, в которых материалы внутренних стен закреплены как обычные кирпичи. Теплофизические свойства кирпича приведены в. Как показано на рисунке, и теплопроводность, и объемная теплоемкость материалов наружных стенок оказывают значительное влияние на энергетические характеристики, а потребление энергии сильно варьируется вместе с k и C V .Нулевое значение может быть достигнуто для чрезвычайно низкого значения k из-за отсутствия окна и внутреннего источника тепла.
Контуры энергопотребления по отношению к внешним стенам.Когда материалы наружной стены различаются по своей теплопроводности и объемной теплоемкости, материалы внутренних стен остаются неизменными. ( a ) Результаты для лета в Хэфэе и ( b ) для зимы в Хэфэе. Несколько распространенных строительных материалов также расположены на рисунках в соответствии с их свойствами.
Таблица 1
Теплофизические свойства типовых строительных материалов.
| Материалы | Теплопроводность [Вт / м · К] | Объемная теплоемкость [кДж / м 3 · К] | Удельная теплоемкость [Дж / кг · К] | Массовая плотность [ кг / м 3 ] |
|---|---|---|---|---|
| Полистирол a | 0,027 | 66,55 | 1210 | 55 |
| Твердая древесина a | 16903,6 | 1255 | 720 | |
| Кирпич обыкновенный b | 0,58 | 1470 | 1050 | 1400 |
| Цементный раствор | 1800 | |||
| Железобетон b | 1,74 | 2300 | 920 | 2500 |
| Гранит, Барре a | 2.79 | 2038,25 | 775 | 2630 |
| Мрамор, Halston a | 2,80 | 2224,4 | 830 | 2680 |
По мере увеличения k наклоны контурных линий также увеличиваются, а именно, возрастает значимость C V . Когда k больше 3.0 Вт / (м · К) линии почти вертикальные, что означает, что на энергетические характеристики почти исключительно влияет C V . Такое явление можно объяснить с помощью приближения сосредоточенной емкости. Когда это приближение выполняется, т.е. допущение о равномерном распределении температуры внутри твердого тела является разумным, градиентами температуры внутри твердого тела можно пренебречь, поэтому изменение теплопроводности оказывает незначительное влияние на теплопроводность.В основном, приближение сосредоточенной емкости выполняется для ситуации, когда сопротивление проводимости внутри твердого тела намного меньше, чем сопротивление конвекции между поверхностью и жидкостью 24 . В нашем случае, если k достаточно высокое, стена может вести себя как твердое тело с сосредоточенной емкостью, в результате чего на энергетические характеристики индивидуально влияет C V .
Для зимнего применения () общая тенденция того, как свойства материала влияют на энергоэффективность, согласуется с таковой летом, но наклон контурных линий почти равен нулю, когда C V ≳ 2000 кДж / ( м 3 · K), что указывает на то, что C V имеет ограниченное влияние зимой.
Некоторые типовые строительные материалы, свойства которых представлены в, также нанесены в. Выполненная из одного из этих материалов соответствующая внешняя стена отличается разнообразными энергетическими характеристиками. Обычно наблюдается тенденция к снижению потребления энергии с уменьшением проводимости. Для близких значений k (например, гранит и мрамор) потребление энергии определяется как C V : материал с более высоким значением C V приводит к более низкому потреблению энергии.
Как уже упоминалось выше, энергоэффективность в обсуждалась при фиксированной толщине стенок. В практических ситуациях толщина с такими же энергетическими характеристиками также может быть эталонным параметром. иллюстрирует сравнение толщины и массы некоторых типичных материалов, чьи характеристики охлаждающей энергии приблизительно соответствуют характеристикам кирпичной стены 240 мм. Толщина пенополистирола составляет всего 2% от мрамора и 7,5% от кирпича. Кроме того, масса на единицу площади стенки полистирола намного меньше, чем у других материалов из-за низкой плотности полистирола.Малая масса на единицу площади означает меньшую стоимость конструкции, а меньшая толщина приводит к большей полезной площади. Поэтому внешняя стена из легких изоляционных материалов, таких как полистирол, будет рекомендована в зданиях после улучшения механической прочности.
Сравнение толщины и массы на единицу площади стенок типичных материалов.Наружная стена из различных материалов по энергетическим характеристикам близка к кирпичной стене толщиной 240 мм. Например, потребление энергии на охлаждение помещения с внешней стеной из мрамора толщиной 850 мм примерно равно таковому с внешней стеной из кирпича толщиной 240 мм.
Материалы для внутренних стен
Теперь рассмотрим энергоэффективность материалов для внутренних стен. Представлена аналогичная контурная карта, на которой материалы наружных стен – обычные кирпичи. Можно заметить, что потребление энергии уменьшается по мере увеличения k , когда k ≲ 0,5 Вт / (м · K). Высокое значение k способствует теплопроводности. Летом, например, температура поверхности на внутренней стороне может быть снижена за счет отвода некоторого количества тепла внутрь стены, что приведет к снижению потребления энергии на охлаждение (как уравнение.(8) в дополнительной информации поясняется). Для материалов k выше 0,5 Вт / (м · К) контурные линии вертикальные, поэтому на энергетические характеристики влияет исключительно объемная теплоемкость. Увеличение C V приводит к снижению потребления энергии как на охлаждение, так и на обогрев. Что касается материалов, то в качестве материала внутренних стен лучше всего подходит железобетон, объемная теплоемкость которого самая высокая.
Контуры энергопотребления внутренних стен.Когда материалы внутренних стен меняются, материалы наружных стен остаются неизменными. ( a ) Результаты для лета в Хэфэе и ( b ) для зимы в Хэфэе. На рисунках также показаны несколько распространенных строительных материалов.
Обратите внимание, что при изменении k и C V потребление энергии варьируется от 7,2 до 8,3 кВтч / м 2 летом, а диапазон составляет 35,88 ~ 36,28 кВтч / м 2 зимой. Тем не менее соответствующие диапазоны составляют 0 ~ 22.5 и 0 ~ 87,2 кВтч / м 2 . Более широкие диапазоны подразумевают более значительную роль внешней стены в энергетических характеристиках, в то же время больший потенциал для улучшения.
Теплопроводность и объемная теплоемкость – неотъемлемые теплофизические свойства материала. Тем не менее, материалы воплощены в некоторых компонентах здания, таких как стена, окно, пол и т. Д. По этой причине инженеры предпочитают использовать параметры, которые могут описывать весь компонент для конкретных материалов.Общий коэффициент теплопередачи, также называемый значением U , и общая теплоемкость обычно используются для характеристики теплоизоляционных характеристик и теплоемкости стены соответственно. С учетом анализа, приведенного в дополнительной информации, требования к материалам стен можно также сформулировать как потребность в стене в целом, что можно резюмировать следующим образом: общая теплоемкость как внешних, так и внутренних стен должна быть высокой. , а значение U внешней стены должно быть низким.
Воздействие окон и внутреннее тепловыделение
Как было заявлено ранее, до сих пор мы игнорировали потенциальное влияние окна. Здесь изображены представления комнаты с окном. Стеклопакет, расположенный в центре внешней стены, имеет размер 1,5 × 1,5 м 2 и коэффициент пропускания солнечного света 77%. Сравнивая ситуации с окном и без него, обнаруживается, что наличие окна увеличивает потребление энергии на охлаждение, но не меняет тенденцию того, как материалы стен влияют на энергоэффективность.Из-за отсутствия окна наименьшее потребление энергии, которое можно получить за счет улучшения внешней стены, равно нулю, в то время как соответствующее значение с окном составляет 11,4 кВтч / м 2 дюймов. Промежуток между нижними пределами создается прозрачной частью оболочки, то есть окном, и может быть заполнен путем непрерывного развития окон, показывая, что оболочка здания с высокими эксплуатационными характеристиками должна быть достигнута путем одновременного улучшения конструкции. прозрачные и непрозрачные детали.
Энергозатраты на охлаждение различных материалов для комнаты с окном и приток тепла изнутри в Хэфэй.( а, б) В помещении цельностеклянное окно размером 1,5 м × 1,5 м. ( c, d ) Помимо окна учитывается также внутренний приток тепла. Эти цифры могут обобщить открытия для более практических ситуаций.
Для дальнейшего обобщения результатов в комнате с окном также учитывались внутренние тепловыделения, чтобы имитировать более реалистичную ситуацию.Принятие тепла от людей и оборудования составляет 4,3 Вт на единицу площади пола, а от освещения – 3,5 Вт на единицу площади пола при включенном освещении с 18:00 до 22:00 каждый день. Результаты представлены на графике, который показывает, что учет внутреннего притока тепла не меняет общих правил влияния материалов стен на энергоэффективность. Влияние других конфигураций комнаты на общие правила, например, ориентация, размер комнаты, также оказалось незначительным, и детали можно увидеть в дополнительной информации.
Влияние климатических условий
Вышеупомянутые обсуждения были начаты для города Хэфэй, который имеет климат жаркого лета и холодной зимы. Чтобы изучить влияние климата, показаны ситуации для Пекина с холодным климатом и Гуанчжоу с климатом жаркого лета и теплой зимы. В Гуанчжоу отсутствует отопительный период из-за того, что средняя температура самого холодного месяца все еще составляет 14 ° C. Тенденции влияния свойств материала на потребление энергии полностью такие же, как и в Хэфэе, что означает, что эти тенденции не зависят от климата.Единственная разница заключается в диапазонах энергопотребления: комнаты в Гуанчжоу демонстрируют более высокое потребление охлаждения, чем в Хэфэе, а комнаты в Пекине имеют более высокое потребление тепла. Результаты для более экстремальных климатических условий представлены в дополнительной информации, и общие тенденции остаются неизменными.
Влияние на энергопотребление материалов наружных и внутренних стен в различных климатических регионах.( a, d ) Результаты для Пекина с холодным климатом и ( e, f ) для Гуанчжоу с климатом жаркого лета и теплой зимы.Неизменные правила владения недвижимостью в различных климатических условиях позволяют экстраполировать результаты.
Обсуждение
В этом исследовании было исследовано влияние теплопроводности и объемной теплоемкости материалов стен на энергоэффективность, что позволило прояснить роль теплоизоляции и аккумулирования тепла внешних и внутренних стен в активном здании посредством обзорное исследование и теоретический анализ.
Энергосберегающая внутренняя стена требует большой емкости хранения тепла, а также высокой емкости k , которая помогает процессу аккумулирования / отвода тепла.Однако внутренняя стена имеет менее значительное влияние на энергоэффективность, чем внешняя. Для внешней стены в большинстве случаев и теплоизоляция, и аккумулирование тепла могут сильно повлиять на энергетические характеристики – материалы с низкой теплопроводностью и высокой объемной теплоемкостью, т. Е. С небольшой температуропроводностью, способствуют повышению энергоэффективности зданий. . Когда теплопроводность материала составляет 3,0 Вт / (м · К) или выше, накопление тепла играет основную роль, но его влияние исчезает, когда k ниже 0.3 Вт / (м · К). Предполагается, что k будет как можно более низким, и его важность более заметна зимой, чем летом. Кроме того, требования к материалам стен универсальны и не зависят от климата и наличия прозрачных ограждающих конструкций.
С помощью этих теоретических указаний теперь можно дать предложения по улучшению фактических материалов стен. Для создания эффективной внешней стены требуются материалы с отличной теплоизоляцией и большой теплоемкостью.Тем не менее, роль аккумуляторов тепла раньше, кажется, недооценивалась, но открытия, сделанные в этом исследовании, показывают, что материалы, аккумулирующие тепло, например, материалы с фазовым переходом 25 , 26 , также подходят для внешних стен. Изоляционные материалы, которые, как известно, действуют в качестве материалов для наружных стен, хорошо работают из-за того, что они препятствуют передаче тепла как через границу, так и внутри стены, а также материалы с высокой механической прочностью, например.g., NanoCon 27 (новый материал с нанопористой структурой, который имеет низкую теплопроводность и такие же хорошие конструкционные свойства, как бетон), будет идеальным выбором для будущих наружных стен. Что касается внутренних стен, также востребованы материалы с большой теплоемкостью, а теплоаккумулирующие материалы уже широко применяются для внутренних стен. Следует отметить, что необходимо повысить теплопроводность материалов, чтобы полностью использовать их теплоемкость.
Методы
Описание комнаты
Стандартная комната предполагается на среднем этаже многоэтажного жилого дома. Помещение имеет внутренние размеры 4 × 4 × 4 м 3 и содержит одну единственную внешнюю стену, обращенную на юг. Другие стены, потолок и пол не подвергаются прямому воздействию внешней среды. Толщина внешней стены – 240 мм, внутренней – 100 мм. Температура в помещении поддерживается средствами отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) на уровне 18 и 26 ° C в сезоны нагрева и охлаждения, соответственно, в соответствии с отраслевым стандартом Китая JGJ 134–2010 (проектный стандарт ). по энергоэффективности жилых домов в зоне жаркого лета и холодной зимы ).
Диапазоны теплопроводности и объемной теплоемкости
Сообщается, что нижний предел теплопроводности компонентов здания достигается с помощью вакуумной изоляционной панели (VIP). С пористой сердцевиной, обернутой многослойной оболочкой, VIP является одним из наиболее высокоэффективных изоляционных компонентов, эффективная теплопроводность которого может составлять всего 0,002 Вт / (м · К) 28 , 29 , 30 . В практических приложениях теплопроводность некоторых пород высока по сравнению с другими строительными материалами, кроме металлов, и может быть установлена в качестве верхнего предела.Например, кварцит (Sioux) имеет проводимость 5,38 Вт / (м · К) (адаптировано из Приложения A 24 ). В данном исследовании мы устанавливаем коэффициент теплопроводности в диапазоне от 0,001 до 5 Вт / (м · К).
Массовая плотность строительных материалов обычно ниже 3000 кг / м 3 , а удельная теплоемкость обычно меньше 3000 Дж / кг (за исключением материалов с фазовым переходом в процессе их плавления). Однако материалы с высокой плотностью обычно имеют низкую удельную теплоемкость, а материалы с высокой удельной теплоемкостью часто имеют низкую плотность.Например, мрамор (Halston) имеет высокую плотность 2680 кг / м 3 , а удельную теплоемкость 830 Дж / кг; древесина желтой сосны имеет высокую удельную теплоемкость 2805 Дж / кг, тогда как плотность 640 кг / м 3 (адаптировано из Приложения A 24 ). Эти факты составляют произведение плотности и удельной теплоемкости, то есть объемной теплоемкости, примерно ниже 3000 кДж / (м 3 · K). Консервативно верхний предел объемной теплоемкости установлен на уровне 5000 кДж / (м 3 · K).Однако этот верхний предел все еще намного ниже, чем объемная теплоемкость материалов с фазовым переходом, которые, как правило, имеют гораздо более высокую теплоемкость, чем явные теплоаккумулирующие материалы. Для ПКМ, такого как парафин, его эквивалентная объемная теплоемкость в процессе фазового перехода может достигать 8 × 10 4 кДж / (кг · К). Тем не менее, вместо того, чтобы исследоваться в этом исследовании, производительность PCM в приложениях будет включена в наши будущие исследования. Нижний предел C V установлен как 50 кДж / (м 3 · K), применительно к полиуретану.А именно, диапазон объемной теплоемкости от 50 до 5000 кДж / ( 3 · K).
Программа BuildingEnergy
Энергетические характеристики помещения моделируются с помощью программы моделирования энергопотребления под названием BuildingEnergy. Эта программа составлена с использованием нестационарной модели теплопередачи, в которой оболочка здания, а также внутренний и наружный воздух разделены на сотни узлов. Для каждого узла уравнение сохранения энергии основано на методе неявных разностей.Уравнения для всех узлов температурного поля образуют матрицу. Температурное поле определяется путем решения матрицы итерационным методом Гаусса – Зейделя. Физические и числовые модели, используемые в программе, подробно описаны в дополнительной информации к этому исследованию.
BuildingEnergy было подтверждено с использованием стандарта ANSI / ASHRAE 140-2004 («Стандартный метод тестирования для оценки компьютерных программ анализа энергии зданий») в нашей предыдущей работе 31 .Мы также проверили программу с помощью серии экспериментов, проведенных в полноразмерных комнатах 32 , 33 , и детали проверки отображаются в дополнительной информации.
Сравнение тепловых свойств различных изоляционных материалов
[1] А.Лакатос, Ф. Кальмар: Анализ водопоглощения и теплопроводности изоляционных материалов из пенополистирола, Строительные инженерные исследования и технологии (2013) 34: (4). 407-416.
DOI: 10.1177 / 0143624412462043
[2] А.Лакатош, Ф. Кальмар :. Исследование зависимости теплопроводности пенополистирольных изоляционных материалов от толщины и плотности. Материалы и конструкции. (2013) 46: 1101–1105.
DOI: 10.1617 / s11527-012-9956-5
[3] С.А. Аль-Аджлан и др. (2006) Измерения тепловых свойств изоляционных материалов с использованием метода нестационарного источника в плоскости. Appl Thermal Eng 26: 2184–2191.
DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2006.04.006
[4] А.М. Пападопулос. Современное состояние теплоизоляционных материалов и планы на будущее. Energy Build 2005; 37 (1): 77–86.
[5] М.К. Кумаран, М. Т. Бомберг :. Тепловые характеристики утеплителя из напыляемой пенополиуретана с альтернативными вспенивающими добавками. J Build Phys 2006; 14 (1): 43–57.
DOI: 10.1177 / 1097196300105
[6] М.С. Аль-Хомуд: Рабочие характеристики и практическое применение обычных строительных теплоизоляционных материалов. Build Environ 2005; 40 (3): 353–366.
DOI: 10.1016 / j.buildenv.2004.05.013
[7] Ф.Калмар: Энергетический анализ теплоизоляции зданий. В материалах 11-й конференции по строительной физике, Дрезден, Германия, 26–30 сентября 2002 г. с.103–112.
[8] Ф.Калмар, Т. Калмар: Класс энергопотребления, конструкция здания и выгода от солнечной энергии. Журнал Харбинского технологического института (новая серия) 14 (ПРИЛОЖЕНИЕ), стр. 81-84 (2007).
[9] Ф.Kalmár F, T. Kalmár: Взаимосвязь между средней лучистой температурой и геометрией помещения. Энергетика и строительство 55, стр. 414-421. (2012).
DOI: 10.1016 / j.enbuild.2012.08.025
[10] Á.Лакатош. Исследование водосорбционных свойств различных изоляционных материалов In: Ing Michal Mokryš Ing Anton Lieskovský PhD (ed.) Труды перспективных исследований в научных областях 1-я виртуальная международная конференция. Жилина, Словакия, 2012. 12. 03-2012. 12. 07. Жилина: ЭДИС, 2012. 1827-1831 с.
[11] А.Лакатош. Метод определения изотерм сорбции материалов, продемонстрированный на образцах почвы. Int Rev Appl Sci Eng 2011; 2 (2): 117–121.
[12] MSZ-04-140-2: 1991, Венгерский стандарт.
[13] А. Лакатош, И. Чаки, Ф. Калмар: Измерения теплопроводности различными методами; Представлены Процедура оценки времени торможения, материалы и конструкции.
DOI: 10.1617 / s11527-013-0238-7
Как оценить и сравнить решения по теплоизоляции
Как оценить и сравнить решения по теплоизоляции
В первом взносе мы объяснили физику теплоизоляции и теплопередачи через теплопроводность, конвекцию и излучение.В этом выпуске мы описываем важные параметры, используемые для измерения и сравнения качества решений по теплоизоляции. В следующей статье мы увидим, как на комфорт летом влияет теплоизоляция.
Теплопроводность (k или λ)
Передача тепла от окружающего воздуха к стенам, полу или крыше происходит за счет конвекции и излучения. Когда тепло попадает в материал, передача тепла происходит в основном за счет теплопроводности, хотя, в зависимости от материала, конвекция и излучение все еще могут существовать.
Таким образом, теплопроводность – это тот компонент, который теплоизоляционные материалы, используемые в строительстве, смогут уменьшить в наибольшей степени. Теплоизоляционные материалы уменьшают потерю или получение тепла, препятствуя теплопроводности их ткани. Общий эффект зависит от используемого материала и его толщины.
Физическое свойство, которое измеряет эффективность материала по теплопроводности, называется теплопроводностью .Выражается в ваттах на метр по Кельвину (Вт / мК). Очень часто вы увидите этот номер в спецификациях изоляционного материала. Чем меньше цифра, тем лучше материал с точки зрения теплоизоляции.
Теплопроводность – это интенсивное физическое свойство материала; это зависит только от самого материала и ни от чего другого (толщины, размера). Теплопроводность материала измерить непросто. И между измерением, проведенным в лаборатории в идеальных условиях, и тем, что вы получите в своем доме в менее чем идеальных условиях, обычно есть разница.
Вот список некоторых типичных теплоизоляционных материалов и некоторых крупных строительных блоков, для которых не требуется дополнительный слой теплоизоляции, с их теплопроводностью, основанной на заявлении соответствующего производителя.
Теплопроводность различных строительных элементов.
Скорее всего, цифры, указанные выше, даны на момент изготовления. Когда вы используете данный материал в строительстве, вы должны учитывать, как его теплопроводность со временем ухудшается.Кроме того, следует учитывать качество нанесения материала. Наконец, теплопроводность материала может варьироваться в зависимости от температуры окружающей среды и количества влажности в воздухе и в самом материале.
Одним из больших преимуществ строительных блоков является то, что их характеристики стабильны во времени и в большинстве условий. Это не то же самое для полистиролов и минеральной ваты.
Термическое сопротивление (R-значение)
Теплопроводность позволяет сравнивать материалы и их способность проводить тепло.На практике одного этого недостаточно, чтобы судить о качестве того или иного решения по теплоизоляции. Следует учитывать толщину нанесенного материала.
По этой причине мы используем другую меру, называемую тепловым сопротивлением или значением R. Это просто толщина материала, деленная на теплопроводность этого материала :
Р = д / к
где d – толщина. Его единица м²K / Вт.
Например, 5 см Austrotherm EPS® W 15 , толщина которого часто встречается в домах в Сербии, обеспечит R-значение 0.05 / 0,041 = 1,22 км² / Вт. Модель Wienerberger POROTHERM 38 S P + E PLUS толщиной 38 см даст значение R 0,38 / 0,139 = 2,73 км² / Вт. Чем выше значение R, тем лучше решение с точки зрения теплоизоляции.
Конечно, как мы увидим позже, при оценке теплового сопротивления всей стены необходимо учитывать все компоненты стены, а не только изоляционный слой.
Теплопроводность (C)
Что касается теплоизоляции, тепловое сопротивление дает противовес теплопроводности: большее тепловое сопротивление = лучше, а меньшая теплопроводность = лучше.По этой причине также используется другая мера, называемая теплопроводностью. Теплопроводность – это просто величина, обратная тепловому сопротивлению: C = 1 / R. Его единица измерения – Вт / м²K.
Очень часто вы увидите, что теплопроводность соотносится со значением U, определенным ниже. Это неточно, поскольку значение U – более тонкий и сложный параметр.
Общее термическое сопротивление (R
T )Как мы уже упоминали выше, при оценке решения по теплоизоляции необходимо учитывать все компоненты раствора.Например, для стены, состоящей из внутренней поверхности + глиняного блока + минеральной ваты + воздушного пространства + кирпича + внешней поверхности, необходимо учитывать R-значение каждого компонента. Кроме того, поскольку теплообмен между стеной и окружающим воздухом происходит посредством конвекции и излучения, необходимо также учитывать коэффициент теплопередачи поверхности стены внутри и снаружи помещения.
Общее тепловое сопротивление делает именно это. Он представляет собой сумму всех тепловых сопротивлений для каждого компонента строительной секции, включая поверхностное тепловое сопротивление обеих сторон секции.Его единица м²K / Вт.
Термическое сопротивление поверхности секции здания представляет собой сопротивление теплопередаче посредством конвекции и излучения между окружающим воздухом и поверхностью этой секции здания. Это величина, обратная поверхностной проводимости (h) для этой поверхности. R i представляет собой поверхностное тепловое сопротивление внутренней поверхности секции. R e представляет собой такой же параметр для наружной поверхности секции.
R T , общее тепловое сопротивление секции здания, складывается из R i , R e и всех тепловых сопротивлений компонентов этой секции (рисунок ниже).
Суммарное тепловое сопротивление секции здания. Это сумма поверхностных тепловых сопротивлений и всех тепловых сопротивлений каждого компонента секции здания. (источник, архитектура и климат, Католический университет Лувена)
Коэффициент теплопередачи (значение U)
Коэффициент теплопередачи или коэффициент теплопередачи представляет собой количество тепла, передаваемого через секцию здания между внутренним и наружным климатом, для единицы поверхности и температуры.Его единица измерения – Вт / м²K. Его также называют общим коэффициентом теплопередачи .
Значение U просто равно обратной величине полного теплового сопротивления.
U = 1 / R T
Проще говоря, U-значение оценивает энергоэффективность комбинированных материалов в компоненте или секции здания. Чем меньше коэффициент теплопроводности, тем лучше решение с точки зрения теплоизоляции и энергосбережения.
Общее тепловое сопротивление и коэффициент теплопередачи используются для оценки и сравнения строительных решений.Они также используются в различных строительных нормах по всему миру, чтобы установить приемлемые стандарты для новых построек. Ниже мы приводим стандарты, установленные французской нормой RT 2000 (климат во Франции такой же, как и в Сербии), которые должны применяться в Сербии также для качественного строительства. Обратите внимание, что приведенные ниже числа устанавливают минимальный юридически приемлемый для новых построек во Франции. Лучше всегда вариант для комфорта и экономии тепла.
| Строительная секция | R T (м²K / Вт) | U (Вт / м²K) |
|---|---|---|
| Стены | от 2 до 3 | 0.5 к 0,33 |
| Этаж | От 2 до 3 | 0,5 до 0,33 |
| Потолок | от 4,5 до 5 | от 0,22 до 0,2 |
| Крыша | от 4,5 до 6 | от 0,22 до 0,17 |
Минимальные значения тепловых характеристик различных секций здания по французской норме RT 2000.
Заключение
Мы представили основные параметры, по которым можно говорить об эффективности теплоизоляционных решений.Мы увидели, что для оценки теплоизоляции всего компонента здания необходимо учитывать все его части. Кроме того, чтобы оценить энергоэффективность всего дома, необходимо учитывать стены, пол, потолок, крышу, окна и все части. Вот почему нет причин платить намного больше, чтобы лучше утеплить стены, если нужно сэкономить на окнах и получить плохие в отношении утепления. Все части должны быть согласованными.
Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать тепловых мостов (частей, которые не изолированы или имеют меньшую изоляцию) в конструкции, чтобы не ухудшить общие характеристики теплоизоляции.
Мы советуем думать об одном доме как о целостной системе и заботиться обо всех частях, а не сосредотачиваться на выборе одного материала из-за его теоретического значения k. Что бы ни говорил производитель, дом – это сумма всех его частей. Худшая часть будет слабым местом системы и может иметь большее негативное влияние, чем положительное влияние лучших частей.
CEEOL – Сведения о статье
Автор (ы): Алена Тажикова, Зузана Струкова
Предмет (и): Информационные и коммуникационные технологии
Издатель: UIKTEN – Ассоциация информационных и коммуникационных технологий, образования и науки
Ключевые слова: Теплоизоляция; система теплоизоляции; фасад; ETICS; стоимость строительства; сроки строительства, методы принятия решений;
Резюме / Реферат: На тепловую защиту и общие энергетические характеристики здания влияет постепенное развитие технических и энергетических требований.Это должно быть адаптировано к применению новых теплоизоляционных материалов и систем в строительстве. В статье рассматриваются нетрадиционные теплоизоляционные материалы и системы, которые чаще всего применяются в зданиях, включенных в современные методы строительства (MMC). Пять типов теплоизоляционных систем или материалов – Baumit openTherm, Knauf SMARTwall N C1, SATSYS ThermoUm, Knauf TP 435 B и Airgel Spaceloft – оцениваются и сравниваются друг с другом на примере семейного дома. На основе сравнения систем теплоизоляции с помощью многокритериального метода принятия решения PATTERN определяется степень значимости систем с точки зрения стоимости строительства, времени строительства, теплопроводности, диффузионного сопротивления и огнестойкости.
Журнал: Журнал ТЕМ
- Год выпуска: 7/2018
- Номер выпуска: 4
- Диапазон страниц: 769-774
- Количество страниц: 6
- Язык: Английский
2021 Как лучше утеплить дом? Сравнение типов изоляции
<НазадНезависимо от того, где вы живете, большинству городов мира приходится иметь дело с меняющимися, а иногда и экстремальными погодными условиями, и Мельбурн не исключение! Имея репутацию города, где за один день проходят четыре разных сезона, независимо от того, какое время года, наш город известен сумасшедшими холодными днями летом и даже приятными зимой, не говоря уже о том, что лето у нас очень холодное. хорошо вписывается в зимний календарь, и наоборот.
Когда погодные условия становятся все более нестабильными и меняются из одной крайности в другую, как лучше всего поддерживать комфортную температуру в вашем доме и даже на рабочем месте? Использование кондиционеров и обогревателей гарантирует быструю корректировку внутреннего климата, но за это приходится платить. Искусственный воздух не так полезен для здоровья, как естественный воздух, и счета за электричество могут быстро накапливаться, если эти устройства работают весь день.
– лучшее и наиболее органическое решение для создания уравновешенного климата в доме – это изоляция .Оборудовав свой дом или офис изоляцией, вы обеспечиваете лучшую защиту от непредсказуемых погодных условий, а также целый ряд других преимуществ для вас и вашего дома. Остается вопрос: Какая изоляция для вас самая лучшая? Чтобы помочь с этим, сегодня мы составили краткое руководство, которое даст вам больше ясности в выборе подходящего изоляционного решения для вас. К тому времени, как вы закончите читать, у вас будет гораздо лучшее представление о том, что лучше всего соответствует вашим потребностям, и, возможно, вы даже будете готовы приступить к установке изоляции!
Почему изоляция? ЛьготыКогда дело доходит до выбора изоляции, есть ряд веских причин для этого.Самым очевидным преимуществом хорошей теплоизоляции является повышенная тепловая эффективность. По сути, тепловая эффективность – это мера способности вашего дома поддерживать желаемую внутреннюю температуру. Чтобы сделать любое пространство более эффективным при выполнении этой работы, очень важно установить изоляцию. С хорошей изоляцией высокого качества у вас есть лучшие шансы поддерживать тот климат, который вы хотите в своем доме, независимо от того, какое время года это.
Естественно, как только вы изолируете свой дом, вы значительно уменьшите потребность в использовании кондиционеров и обогревателей, как и раньше.Как и следовало ожидать, это поможет вам держать больше денег в кармане и меньше тратить на счета за газ и электричество. Как только вы сделаете свои первоначальные затраты на изоляцию, они в основном окупятся за счет значительной экономии.
Еще одно невероятное преимущество, связанное с сокращением количества используемых устройств, – это естественный вклад в окружающую среду. Фактически ограничивая использование этих устройств, вы перестаете получать чрезмерное количество природных ресурсов Земли, что, в свою очередь, сокращает углеродный след и помогает создать лучшую планету.
Если вы решите утеплить на этапах строительства дома, вы также обнаружите, что этап строительства выигрывает от более быстрого строительства. Это связано с тем, что, поскольку изоляция покрывает внутреннюю часть строящегося здания, внутренние работы могут продолжаться непрерывно, независимо от того, завершена ли кладка кирпича или облицовка.
Еще одно фантастическое преимущество изоляции состоит в том, что она обеспечивает некоторый уровень звукоизоляции вашего здания. Это означает, что внутри будет тише, так как этот дополнительный слой изоляционного материала дополнительно препятствует тому, чтобы звук из вашего дома был слышен снаружи, а внешние звуки – внутри вашего дома.
Чтобы предложить более конкретный взгляд на то, что изоляция может сделать для вас, в Виктории более 50% бюджета энергии домохозяйства может быть потрачено на отопление и охлаждение дома. Как обсуждалось ранее, это можно значительно сократить с помощью теплоизоляции. Дома без теплоизоляции выдерживают до потерь тепла через крышу до до 35%, а летом получают примерно такое же количество тепла. Через окна потери тепла составляют около 10-20% зимой, а приток тепла может достигать 35% летом .Стены дома и теряют тепло до 25% , тогда как потери тепла через пол могут достигать 20% .
Значение RПрежде чем мы углубимся в различные типы изоляции на выбор, важно понять значения R . По сути, значение R – это способ измерения способности вашей изоляции противостоять тепловому потоку. Вы заметите, что значения R находятся в диапазоне от 1,5 до 7 , и чем выше значение R изоляции, тем эффективнее она изолирует вашу собственность.При обсуждении значений R вам необходимо знать три:
- «Up» R-Value
Это дает меру сопротивления изоляции тепловому потоку из здания. Другое название для этого – зимнее значение R, так как зимой желательно иметь высокое значение R, чтобы сохранить драгоценное тепло в вашем доме.
- «Вниз» значение R
Это дает меру сопротивления изоляции тепловому потоку в здание.Другое название для этого – летнее значение R, так как летом желательно иметь высокое понижающее значение R, чтобы в вашем доме было прохладно, не обращая внимания на тепло.
- Общая стоимость R
Общее значение R представляет собой объединенное значение R. Всякий раз, когда вы слышите термин «значение R», обычно он имеет в виду именно это.
При выборе подходящего значения R для вашего дома не всегда будет полезно выбрать самое высокое. Это связано с тем, что разные стили строительства домов и разные среды требуют разного уровня термостойкости.Для одного дома может потребоваться изоляция с рейтингом R, равным 7, а для другого может быть такой же уровень или защита со значением R, равным 4. Чтобы выяснить, что подходит вам, лучше всего попросить кого-нибудь оценить ваш дом.
Различные типы изоляцииСегодня в Австралии обычно используется несколько основных типов изоляции. Это светоотражающая изоляция, объемная изоляция и (в меньшей степени) изоляция из распыляемой пены.
- Светоотражающая изоляция
Светоотражающая изоляция – это чрезвычайно эффективная и экономичная изоляция, которая сегодня широко используется в домах по всей Австралии.Отражающая изоляция, по сути, создается из материала, похожего на алюминиевую фольгу, и работает, отклоняя лучистое тепло от дома, когда оно пытается проникнуть внутрь. Наиболее эффективна в теплом климате (хотя также хороша и в более прохладном), отражающая изоляция может быть установлена в пределах стен , в области крыши / потолка и под полом .
- Объемная изоляция
Наиболее распространенная форма изоляции, которую можно приобрести у специалистов по изоляции и в строительных магазинах, объемная изоляция работает за счет улавливания воздуха в миллионах крошечных пузырьков, чтобы предотвратить попадание потока тепла на вашу собственность.Он доступен в рулонах, досках и войлоках и производится из различных материалов. Вы увидите, что это в основном сделано из стекловаты, натуральной шерсти, полиэстера, целлюлозного волокна и переработанной бумаги. Объемную и отражающую изоляцию можно установить вместе, чтобы создать гибридную конфигурацию для максимальной эффективности.
- Спрей изоляция
Относительно недавняя разработка в мире изоляционных материалов, изоляция из распыляемой пены действительно весьма эффективна и служит той цели, которую по-настоящему не может сделать никакой другой изоляционный материал.Вы наносите эту изоляцию, распыляя раствор на пол, стены или потолок, в результате чего пузырек превращается в толстый слой изоляции. Значение R выше, чем у большинства традиционных форм изоляции, а также она сопротивляется влаге, а это означает, что она не провисает так быстро, как объемная изоляция. Единственная особенность аэрозольной изоляции, которая может заставить вас задуматься о том, стоит ли использовать ее или нет, заключается в том, что она стоит дороже, чем традиционная изоляция, а также более легковоспламеняема. Распылительная изоляция хорошо применяется в труднодоступных местах, которые сложно полностью защитить традиционной изоляцией.Спрей-изоляцию также можно объединить со светоотражающими материалами и войлоками, чтобы получился гибрид.
Когда дело доходит до установки изоляции , это делается в трех ключевых областях вашей собственности.
- Установка изоляции пола
Через пол может выходить удивительное количество воздуха, поэтому очень важно правильно изолировать его. Хорошо изолированный пол в значительной степени способствует тепловой эффективности вашего дома.
- Установка изоляции стен
Практически во всех новых домах сегодня утепляют стены. Утепление стен помогает поддерживать более сбалансированный внутренний климат круглый год.
- Установка изоляции потолка
Тепло имеет свойство подниматься и уходить через потолок. К счастью, зимой этому препятствует изоляция потолка. Летом светоотражающая изоляция отлично подходит для вашего потолка, поскольку она отражает любые солнечные лучи, пытающиеся проникнуть в ваш дом сверху.
Выбор лучшей теплоизоляции для вашего дома может показаться запутанным. Существует множество различных продуктов, предназначенных для различных приложений. У всех них есть одна общая черта – R Value – измерение теплового КПД. При новом строительстве или ремонте в деталях Национального строительного кодекса, которые считаются удовлетворяющими требованиям, указывается требуемое значение R. Это зависит от климата, в котором находится ваш проект.Выбор наилучшей изоляции будет зависеть от требуемого термического сопротивления и области применения. Некоторые изоляционные материалы предназначены для работы во влажных условиях в качестве барьера для влаги, а некоторые материалы для этого не подходят. Независимо от того, требуется ли изоляция стен, потолка или пола, в наличии имеются изоляционные материалы. Убедитесь, что выбранная вами изоляция подходит для применения, проверив необходимое термическое сопротивление и условия, которым будет подвергаться изоляция.
Изоляция для нового дома СтроительствоИзоляция потолка, стен и пола в новом доме является стандартным требованием для достижения регулируемых требований к энергоэффективности.Изоляция ограждающей конструкции поможет повысить тепловую и энергетическую эффективность здания. У нас есть все типы жестких изоляционных панелей, которые подходят для дизайна и конструкции вашей собственности, а также для достижения требуемого или желаемого значения тепловой эффективности. В новой конструкции дома наши жесткие изоляционные панели можно легко установить на пол, стены или потолок. В наших изоляционных панелях изолирующая сердцевина сочетается с излучающим барьером, который также может выступать в качестве термического разрыва для удовлетворения любых требований к изоляции.
Заключение:В целом, при выборе идеальной теплоизоляции для вас необходимо учитывать множество факторов, в том числе тип вашего дома, климат и бюджет. Обладая всей информацией, которую вы узнали сегодня, вы сможете принять гораздо более обоснованное решение относительно изоляции. Если вы все еще не уверены в том, что вам нужно, свяжитесь с нами сегодня по телефону 1800 354 717 .
Какой тип изоляции вы выберете? Есть ли какая-нибудь информация, которую вы хотели бы добавить? Дайте нам знать, оставив комментарий ниже.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Лучше ли более высокое значение R для изоляции?
Ответ: Да, чем выше значение R, тем лучше изоляция. Более высокое значение R указывает на то, что изоляционный материал лучше сопротивляется передаче тепла.
Вопрос: Какая изоляция для наружных стен лучше всего?
Ответ: Наилучший тип изоляции для наружных стен – это изоляция, которая действует как тепловой разрыв, действует как лучистый барьер и имеет изолированную сердцевину.Это повысит производительность за счет сопротивления лучистому теплу, конвекции и теплопроводности.
Вопрос: Увеличивает ли удвоение изоляции значение R?
Ответ: Значение R зависит от термического сопротивления материала, но также и от толщины. Если вы удвоите толщину изоляции того же материала, значение R.
Вопрос: Все ли значения R одинаковы?
Ответ: Чтобы усугубить путаницу в значениях изоляции, и в британской, и в метрической системе используется один и тот же символ, R.В США используются имперские единицы по Фаренгейту, квадратные футы и британские тепловые единицы. В метрических единицах используются градусы Цельсия, квадратные метры и ватты. Веб-сайты в Америке будут отображать значения R, которые примерно в 5,68 раз больше, чем то же значение в метрической системе. Например. R2 в метрической системе равняется R11.3 в британской системе мер.
Вопрос: Следует ли утеплять пол под полом?
Ответ: Да. Любая часть оболочки дома, которая не утеплена, будет менее устойчивой к теплопередаче. Установка на деревянный пол значительно повысит энергоэффективность дома.Любые полы с внутриплитным обогревом должны иметь изоляцию, и все чаще изоляция бетонных плит выполняется путем установки изоляции на плиту.
Вопрос: Какая минимальная толщина утеплителя пола?
Ответ: Важна не столько толщина, сколько термическое сопротивление. Различные материалы имеют разные значения R при одинаковой толщине.
Вопрос: Какой толщины должна быть изоляция бетонного пола?
Ответ: Строительные нормы и правила должны быть приняты во внимание, но, опять же, толщина не так важна, как значение R.
В чем разница между значением U и значением R?
Одним из наиболее важных показателей качества стекла является коэффициент теплопроводности, также известный как коэффициент теплопередачи, который измеряет изоляционные характеристики стекла или количество теплового потока или потерь тепла через стекло из-за разницы между внутренним и внутренним температура наружного воздуха.
Показатели Uмогут сказать вам, насколько хорошо стеклопакет (стеклопакет) выдержит нагретый или охлажденный воздух.Чем меньше число, тем лучше изоляционные свойства. Значения U обычно находятся в диапазоне от 0,1 (очень низкие потери тепла) до 1,0 (высокие потери тепла). Коэффициент теплопроводности окна измеряется количеством БТЕ, которое проходит через каждый квадратный фут площади на градус разницы температур от одной стороны окна к другой.
Итак, в чем разница между значением U и значением R? А как по другому они используются? В то время как значение U используется для измерения рабочих характеристик узлов, таких как стеклопакеты, значение R используется для измерения рабочих характеристик большинства других частей оболочки здания, таких как стены, полы и крыши.
Существует взаимосвязь между значением U и значением R – они математически обратны друг другу. Таким образом, в то время как более низкие значения U указывают на лучшие изоляционные характеристики, более высокие значения R указывают на лучшее термическое сопротивление.
Чтобы вычислить R-значение, разделите 1 на U-значение. Например, значение U, равное 0,10, равно значению R, равному 10 (1, деленное на 0,10). Чтобы вычислить значение U, разделите 1 на значение R – значение R 3,45 равно значению U 0,29.
Варианты и стратегии повышения ценности U
Летнее дневное значение U и зимнее ночное значение U – две общие производные от U-значения.
Летний дневной показатель U измеряет условия окружающей среды с высокой температурой наружного воздуха и прямыми солнечными лучами. Более низкое значение U в дневное время в летнее время означает, что стекло лучше блокирует повторно излучаемое тепло, что увеличивает эффективность систем кондиционирования воздуха.
Зимнее ночное значение U измеряет условия окружающей среды при низкой температуре наружного воздуха и отсутствии солнечного света. Более низкое значение теплопроводности в ночное время зимой означает, что стекло лучше удерживает тепло внутри, повышая эффективность систем отопления.
Некоторые из способов улучшения U-значений:
- Используйте стеклопакеты с двойным или тройным остеклением
- Используйте благородный газ, например аргон, в полости между стеклянными пластинами
- Оптимизируйте размер полости между стеклянными пластинами – пространство ½ дюйма между пластинами является наиболее широко используемым как для воздуха, так и для аргона.