Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлен с теплового моста )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Распределение температуры в тепловом мосту
На этом тепловом изображении показан тепловой мост высотного здания ( Aqua в Чикаго ).

Теплового моста , также называемый холодный мост , тепловой мостик , или теплового байпаса , представляет собой область или компонент объекта , который имеет более высокую теплопроводность , чем окружающие материалы, [1] создавая путь наименьшего сопротивления для передачи тепла . [2] Тепловые мосты приводят к общему снижению теплового сопротивления объекта. Этот термин часто обсуждается в контексте тепловой оболочки здания, где тепловые мосты приводят к передаче тепла в кондиционируемое пространство или из него.

Тепловые мосты в зданиях могут влиять на количество энергии, необходимое для обогрева и охлаждения помещения, вызывать конденсацию (влагу) внутри оболочки здания [3] и приводить к тепловому дискомфорту. В более холодном климате (например, в Великобритании) тепловые мосты тепла могут привести к дополнительным потерям тепла и потребовать дополнительной энергии для их смягчения.

Существуют стратегии уменьшения или предотвращения образования тепловых мостов, такие как ограничение количества элементов здания, которые простираются от безусловного до кондиционируемого пространства, и применение непрерывных изоляционных материалов для создания тепловых разрывов .

Концепция [ править ]

Тепловой мост на стыке. Тепло уходит от конструкции пола через стену, потому что термического разрыва нет.

Передача тепла происходит за счет трех механизмов: конвекции , излучения и теплопроводности . [4] Тепловой мост является примером теплопроводности. Скорость теплопередачи зависит от теплопроводности материала и разницы температур по обе стороны от теплового моста. При наличии разницы температур тепловой поток будет следовать по пути наименьшего сопротивления через материал с наибольшей теплопроводностью и наименьшим тепловым сопротивлением; этот путь представляет собой тепловой мост. [5] Тепловые мосты описывают ситуацию в здании, где существует прямая связь между внешней и внутренней частью через один или несколько элементов, которые обладают более высокой теплопроводностью, чем остальная часть оболочки здания.

Определение тепловых мостов [ править ]

Обследование зданий на предмет тепловых мостов выполняется с помощью пассивной инфракрасной термографии (IRT) в соответствии с Международной организацией по стандартизации.(ISO). Инфракрасная термография зданий может позволить получить тепловые сигнатуры, указывающие на утечки тепла. IRT обнаруживает тепловые аномалии, связанные с движением жидкостей через элементы здания, выделяя изменения тепловых свойств материалов, которые, соответственно, вызывают значительное изменение температуры. Эффект падающей тени, когда окружающая среда отбрасывает тень на фасад здания, может привести к потенциальным проблемам с точностью измерений из-за непостоянного воздействия солнца на фасад. Для решения этой проблемы можно использовать альтернативный метод анализа, итеративную фильтрацию (IF).

Во всех термографических обследованиях зданий интерпретация теплового изображения выполняется человеком-оператором, что требует высокого уровня субъективности и компетентности оператора. Автоматизированные подходы к анализу, такие как технологии лазерного сканирования, могут обеспечить тепловизионное изображение на трехмерных поверхностях CAD- моделей и метрическую информацию для термографического анализа. [6] Данные о температуре поверхности в 3D-моделях могут определять и измерять тепловые неоднородности тепловых мостов и утечки изоляции. Тепловидение также можно получить с помощью беспилотных летательных аппаратов.(БПЛА), объединяя тепловые данные с нескольких камер и платформ. БПЛА использует инфракрасную камеру для создания изображения теплового поля с записанными значениями температуры, где каждый пиксель представляет энергию излучения, испускаемого поверхностью здания. [7]

Тепловые мосты в строительстве [ править ]

Часто тепловой мост используется применительно к тепловой оболочке здания, которая представляет собой слой системы ограждающих конструкций здания, который препятствует тепловому потоку между внутренней кондиционированной средой и внешней безусловной средой. Тепло будет передаваться через тепловую оболочку здания с разной скоростью в зависимости от материалов, присутствующих в оболочке. Теплопередача будет выше в местах теплового моста, чем там, где есть изоляция, потому что там меньшее тепловое сопротивление. [8]Зимой, когда внешняя температура обычно ниже, чем внутренняя температура, тепло течет наружу и будет проходить с большей скоростью через тепловые мостики. В месте расположения теплового моста температура поверхности внутри ограждающей конструкции здания будет ниже, чем в окружающей среде. Летом, когда внешняя температура обычно выше, чем внутренняя температура, тепло течет внутрь и с большей скоростью через тепловые мостики. [9] Это приводит к потерям тепла зимой и увеличению тепла летом в кондиционируемых помещениях в зданиях. [10]

Несмотря на требования к изоляции, установленные различными национальными нормативами, тепловые мосты в оболочке здания остаются слабым местом в строительной отрасли. Более того, во многих странах практика проектирования зданий предусматривает частичные измерения изоляции, предусмотренные нормативными актами. [11] В результате тепловые потери на практике выше, чем ожидается на стадии проектирования.

Сборка, такая как внешняя стена или утепленный потолок, обычно классифицируется по коэффициенту U в Вт / м 2 · К, который отражает общую скорость теплопередачи на единицу площади для всех материалов в сборке, а не только изоляции. слой. Передача тепла через тепловые мостики снижает общее тепловое сопротивление сборки, что приводит к увеличению U-фактора. [12]

Тепловые мосты могут возникать в нескольких местах внутри ограждающей конструкции; чаще всего они возникают на стыках двух или более строительных элементов. Общие места включают:

  • Примыкания пола к стене или балкона к стене, в том числе перекрытия плит и бетонных балконов или открытых патио, которые расширяют плиту перекрытия через ограждающую конструкцию здания.
  • Примыкания крыши / потолка к стене, особенно там, где невозможно обеспечить полную глубину теплоизоляции потолка
  • Примыкания окна к стене [13]
  • Примыкания двери к стене [13]
  • Примыкания стена к стене [13]
  • Деревянные, стальные или бетонные элементы, такие как стойки и балки, встроенные в наружную стену, потолок или конструкцию крыши [14]
  • Встраиваемые светильники в изолированные потолки
  • Окна и двери, особенно компоненты рам
  • Участки с зазорами или плохо установленная изоляция
  • Металлические стяжки в стенах полостей кладки [14]

Конструкционные элементы остаются слабым местом конструкции, обычно приводя к тепловым мостам, что приводит к высоким потерям тепла и низким температурам поверхности в помещении.

Каменные здания [ править ]

В то время как тепловые мосты существуют в различных типах ограждающих конструкций, каменные стены испытывают значительно повышенный U-фактор, вызванный тепловыми мостами. Сравнение теплопроводности различных строительных материалов позволяет оценить производительность по сравнению с другими вариантами дизайна. Кирпичные материалы, которые обычно используются для облицовки фасадов, обычно имеют более высокую теплопроводность, чем древесина, в зависимости от плотности кирпича и породы дерева. [15] Бетон, который может использоваться для перекрытий и краевых балок в каменных зданиях, является обычными мостами холода, особенно в углах. В зависимости от физического состава бетона теплопроводность может быть больше, чем у кирпичных материалов. [15] В дополнение к теплопередаче, если внутренняя среда не вентилируется должным образом, тепловые мосты могут привести к тому, что кирпичный материал впитает дождевую воду и влагу в стену, что может привести к росту плесени и порче материала оболочки здания.

Навесная стена [ править ]

Подобно каменным стенам, навесные стены могут испытывать значительное увеличение U-фактора из-за тепловых мостиков. Каркасы навесных стен часто изготавливаются из алюминия с высокой проводимостью, типичная теплопроводность которого превышает 200 Вт / м · К. Для сравнения, элементы деревянного каркаса обычно составляют от 0,68 до 1,25 Вт / м · К. [15] Алюминиевая рама для большинства конструкций навесных стен простирается от внешней части здания до внутренней, создавая тепловые мосты. [16]

Воздействие теплового моста [ править ]

Тепловые мосты могут привести к увеличению энергии, необходимой для обогрева или охлаждения кондиционируемого помещения из-за потерь тепла зимой и притока тепла летом. Во внутренних помещениях возле тепловых мостов пассажиры могут испытывать тепловой дискомфорт из-за разницы температур. [17] Кроме того, когда разница температур между внутренним и внешним пространством большая и в помещении теплый и влажный воздух, например, в условиях зимы, существует риск конденсации в оболочке здания из-за более низкой температуры на улице. внутренняя поверхность в местах расположения теплового моста. [17]Конденсация может в конечном итоге привести к росту плесени с последующим ухудшением качества воздуха в помещении и деградации изоляции, снижая эффективность изоляции и вызывая непостоянную работу изоляции по всей тепловой оболочке [18].

Методы проектирования для уменьшения тепловых мостов [ править ]

Доказано, что существует несколько методов уменьшения или устранения тепловых мостов в зависимости от причины, местоположения и типа конструкции. Цель этих методов состоит в том, чтобы либо создать тепловой разрыв, в котором компонент здания в противном случае простирался бы от внешнего до внутреннего, либо уменьшить количество компонентов здания, простирающихся от внешнего к внутреннему. Эти стратегии включают:

  • Непрерывный слой теплоизоляции в тепловой оболочке, например, с изоляцией из жесткого пенопласта [5]
  • Притирка изоляции там, где прямая непрерывность невозможна
  • Сборки двойных и шахматных стен [19]
  • Структурные изолированные панели (SIP) и изоляционные бетонные формы (ICF) [19]
  • Снижение коэффициента кадрирования за счет исключения ненужных элементов кадрирования, например, реализовано с помощью расширенного кадрирования [19]
  • Фермы с приподнятым каблуком в местах соединения стены с крышей для увеличения глубины изоляции
  • Монтаж качественной изоляции без пустот и сжатой изоляции
  • Установка двойных или тройных стеклопакетов с газовым наполнителем и низкоэмиссионным покрытием [20]
  • Установка окон с термически разбитыми рамами из материала с низкой проводимостью [20]

Методы анализа и проблемы [ править ]

Из-за их значительного воздействия на теплопередачу правильное моделирование воздействия тепловых мостов важно для оценки общего использования энергии. Тепловые мосты характеризуются многомерной теплопередачей, и поэтому они не могут быть адекватно аппроксимированы стационарными одномерными (1D) моделями расчета, обычно используемыми для оценки тепловых характеристик зданий в большинстве инструментов моделирования энергопотребления зданий. [21] Модели стационарной теплопередачи основаны на простом тепловом потоке, где тепло движется за счет разницы температур, которая не колеблется с течением времени, поэтому тепловой поток всегда идет в одном направлении. Этот тип одномерной модели может существенно недооценивать теплопередачу через оболочку при наличии тепловых мостов, что приводит к более низкому прогнозируемому энергопотреблению здания. [22]

Доступные в настоящее время решения заключаются в том, чтобы включить возможности двумерной (2D) и трехмерной (3D) теплопередачи в программном обеспечении для моделирования или, что более часто, использовать метод, который преобразует многомерную теплопередачу в эквивалентный одномерный компонент для использования в программное обеспечение для моделирования зданий. Этот последний метод может быть реализован с помощью метода эквивалентной стены, в котором сложная динамическая сборка, такая как стена с тепловым мостом, представлена ​​одномерной многослойной сборкой, которая имеет эквивалентные тепловые характеристики. [23]

См. Также [ править ]

  • Гидроизоляция
  • Список теплопроводностей
  • Теплопроводность
  • Строительная наука
  • Термография
  • Теплопередача

Ссылки [ править ]

  1. ^ Binggeli, C. (2010). Строительные системы для дизайнеров интерьеров . Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья.
  2. ^ Горс, Кристофер А. и Дэвид Джонстон (2012). «Тепловой мост» в Оксфордском словаре строительства, геодезии и гражданского строительства . 3-е изд. Оксфорд: Oxford UP, 2012, стр. 440-441. Распечатать.
  3. ↑ Арена, Лоис (июль 2016 г.). «Рекомендации по строительству стен с высоким показателем сопротивления R без внешней жесткой изоляции» (PDF) . NREL.gov . Голден, Колорадо: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL).
  4. ^ Kaviany Масуд (2011). Основы теплопередачи: принципы, материалы и применения . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1107012400.
  5. ^ a b "Определение и эффекты тепловых мостов []" . passipedia.org . Проверено 5 ноября 2017 .
  6. ^ Превитали, Маттиа; Бараццетти, Луиджи; Ронкорони, Фабио (24–27 июня 2013 г.). «Управление пространственными данными для модернизации энергоэффективных конвертов». Вычислительная наука и ее приложения - ICCSA 2013 . Конспект лекций по информатике. 7971 : 608–621. DOI : 10.1007 / 978-3-642-39637-3_48 . ISBN 978-3-642-39636-6.
  7. ^ Гарридо, I .; Lagüela, S .; Arias, P .; Баладо, Дж. (1 января 2018 г.). «Термический анализ для автоматического обнаружения и определения тепловых мостов в зданиях». Энергия и здания . 158 : 1358–1367. DOI : 10.1016 / j.enbuild.2017.11.031 . ЛВП : 11093/1459 .
  8. ^ «RR-0901: Тепловые показатели для стен с высокими эксплуатационными характеристиками - ограничения значения R» . Корпорация Строительной Науки . Проверено 19 ноября 2017 .
  9. ^ Гронджик, Вальтер; Квок, Элисон (2014). Механическое и электрическое оборудование для зданий . Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0470195659.
  10. ^ Ларби, А. Бен (2005). «Статистическое моделирование теплопередачи тепловых мостов зданий». Энергия и здания . 37 (9): 945–951. DOI : 10.1016 / j.enbuild.2004.12.013 .
  11. ^ Theodosiou, Т. Г, и А. М ПАПАДОПУЛОС. 2008. «Влияние тепловых мостов на энергопотребление зданий с двойными кирпичными стенами». Энергия и строительство, нет. 11: 2083.
  12. ^ Kossecka, E .; Косны, Дж. (2016-09-16). «Эквивалентная стена как динамическая модель сложной термической конструкции». Журнал теплоизоляции и ограждающих конструкций . 20 (3): 249–268. DOI : 10.1177 / 109719639702000306 . S2CID 108777777 . 
  13. ^ a b c Кристиан, Джеффри; Косны, Ян (декабрь 1995 г.). «К национальной маркировке непрозрачной стены». Рабочие материалы Тепловые характеристики внешних конвертов VI, ASHRAE .
  14. ^ а б Аллен, Э. и Дж. Лано, Основы строительства: материалы и методы . Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья. 2009 г.
  15. ^ a b c Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc. (ASHRAE) (2017). Справочник ASHRAE, 2017 г.: Основы . Атланта, Джорджия: ASHRAE. ISBN 978-1939200570.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  16. ^ Тоттен, Пол Э .; О'Брайен, Шон М. (2008). «Эффекты теплового моста в условиях границы раздела». Наука и технологии строительства корпусов .
  17. ^ а б Ге, Хуа; Макклунг, Виктория Рут; Чжан, Шэньшу (2013). «Влияние балконных тепловых мостов на общие тепловые характеристики многоквартирных жилых домов: тематическое исследование». Энергия и здания . 60 : 163–173. DOI : 10.1016 / j.enbuild.2013.01.004 .
  18. ^ Matilainen, Miimu; Ярек, Курницкий (2002). «Влажные условия в хорошо изолированных открытых вентилируемых подвесных помещениях в холодном климате». Энергия и здания . 35 (2): 175–187. DOI : 10.1016 / S0378-7788 (02) 00029-4 .
  19. ^ a b c Энергетическая комиссия Калифорнии (CEC) (2015). Руководство Жилого Соответствия 2016 года стандартов энергоэффективности зданий . Энергетическая комиссия Калифорнии.
  20. ^ a b Густавсен, Арильд; Гриннинг, Стейнар; Арасте, Дариуш; Джелле, Бьёрн Петтер; Goudey, Привет (2011). «Ключевые элементы и целевые показатели материалов для оконных рам с высокой изоляцией». Энергия и здания . 43 (10): 2583–2594. DOI : 10.1016 / j.enbuild.2011.05.010 . ОСТИ 1051278 . 
  21. ^ Мартин, К .; Эркорека, А .; Флорес, I .; Одриозола, М .; Сала, JM (2011). «Проблемы расчета тепловых мостов в динамических условиях». Энергия и здания . 43 (2–3): 529–535. DOI : 10.1016 / j.enbuild.2010.10.018 .
  22. ^ Мао, Гофэн; Йоханнесон, Гудни (1997). «Динамический расчет тепловых мостов». Энергия и здания . 26 (3): 233–240. DOI : 10.1016 / s0378-7788 (97) 00005-4 .
  23. ^ Kossecka, E .; Косны, Дж. (Январь 1997 г.). «Эквивалентная стена как динамическая модель сложной термической конструкции». J. Therm. Insul. Строить. Конверты . 20 (3): 249–268. DOI : 10.1177 / 109719639702000306 . S2CID 108777777 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Руководство по проектированию: решения для предотвращения тепловых мостиков.
  • Изготовлены конструкционные терморазрывы.
  • Проект EU IEE SAVE ASIEPI: тема «Тепловые мосты» - эффективное обращение с тепловыми мостами в контексте EPBD
  • Институт Пассивхаус : тепловые мосты в строительстве - как их избежать
  • Мост слишком далеко - статья в журнале ASHRAE о тепловых мостах
  • Международный Строительный Кодекс, 2009: Внутренняя среда
  • Онлайн-моделирование теплового моста Energy2D (требуется Java)
  • Что определяет конструкцию без теплового моста
  • [1]
  • [2]