Innhold
- 1 Innledning
- 2 hvordan isolasjon fungerer
- 2,1 Stråling
- 2,2 Ledning
- 2,3 Konveksjon
- 3 Ytelse
- 3.1 Termisk ledningsevne
- 3.2 Termisk motstand
- 3.3 U-verdi
- 4 Åpne celleprodukter
- 5 Lukkede celleprodukter
- 6 Installasjon vs ytelse
- 7 Bærekraft
- 8 Konklusjon
- 9 Relaterte artikler Om Design Av Bygninger Wiki
- 10 Eksterne referanser
Introduksjon
Isolasjonsprodukter har utviklet seg betydelig med teknologiske fremskritt. Lovgivningen har fungert som katalysator for utvikling, fra de grunnleggende kravene i Byggeforskriften Del L, til overholdelse av regjeringens karbonreduksjonsmål, drevet gjennom avanserte programmer som Code for Sustainable Homes og BREEAM.
Isolasjonsprodukter varierer når det gjelder farge, overflatefinish og tekstur, kjernesammensetning og, viktigst, ytelse. Spesifikasjonen av materialer som isolerer er en vitenskapsbasert beslutning, men en vellykket spesifikasjon er avhengig av at spesifikeren ikke bare forstår den matematiske ytelsen, men de perifere faktorene som kan påvirke den endelige installasjonen.
Spesifikasjon av isolasjonsprodukter er ofte basert på minstekravet Til Byggeforskriften AD (Godkjent Dokument) Del L Og deres forhold til produsentenes ytelsesdata, og det har blitt foreslått at lovgivningen driver produksjonen av en rekke produkter som ‘bare fungerer’, og presenterer liten tilsynelatende forskjell mellom dem.
for å kunne spesifisere isolasjonen riktig må den som spesifiserer den forstå årsakene til at den fungerer, og anvende riktig teknologi på en hvilken som helst konstruksjonsdetalj. For å forstå mer fullt ut prosessene som gjør at isolasjon fungerer, og faktisk faktorene som hindrer det i å fungere, vil spesifisererne være i en langt sterkere posisjon for å spesifisere riktig materiale for riktig bruk.
den installerte ytelsen til et isolasjonsprodukt er avhengig av ikke bare ytelsesegenskaper og overholdelse av entreprenører til produsenter og generelle krav til beste praksis, men også egnetheten til isolatoren som er spesifisert til den installerte plasseringen.
Slik fungerer isolasjon
Isolasjonsprodukter er utformet for å hindre overføring av varme over selve materialet. Det er tre metoder for varmeoverføring: stråling, ledning og konveksjon.
Stråling
ethvert objekt hvis temperatur er høyere enn overflatene som omgir det, vil miste energi som en nettstrålingsutveksling. Strålevarme kan bare reise i rette linjer. Sett inn et solidt objekt mellom punktene A Og B, og de vil ikke lenger utveksle strålevarme direkte. Stråling er den eneste varmeoverføringsmekanismen som krysser støvsugere.
Ledning
Ledning er avhengig av fysisk kontakt. Hvis det ikke er kontakt, kan ledningen ikke finne sted. Kontakt mellom to stoffer med forskjellig temperatur resulterer i en varmeveksling fra høyere temperatur til lavere temperaturstoff. Jo større temperaturforskjellen er, desto raskere blir varmevekslingen.
Konveksjon
Konveksjon er overføring av energi via væsker (gasser og væsker). Det er denne metoden som spiller størst rolle i frigjøring og overføring av varme i bygninger. Den vanligste utbredelsen av denne effekten er fra fast til gass, dvs. objekt til luft, og deretter tilbake igjen, typisk når luften møter det eksterne bygningsstoffet.
prosessen er faktisk initiert av en energioverføring på grunn av ledning, og kompliseres av nivået av vanndamp som støttes av luften. Vannmolekylene lagrer varme gitt til dem gjennom ledning fra varme overflater. Vanndampen og luften kan ikke skilles ut som gasser. De vil bare dele selskap når det mettede damptrykket er nådd, dvs. mengden vann (om enn i dampform) overstiger varmenivået som er tilgjengelig for å opprettholde det som en gass (damp), og derfor kondenserer den.
Kondensasjon fører til at denne latente varmen frigjøres; forholdet mellom temperatur og vanndamp endrer seg, og når den har endret seg langt nok, vil prosessen starte igjen. Verdens værsystemer følger en veldig lignende syklus.
hvis luften kunne holdes stille og tørr, ville den fungere som en svært effektiv isolerende. Men hvis luften blir oppvarmet, utvides den molekylære strukturen og blir mindre tett i forhold til luften som omgir den,og stiger så. Når den går videre fra varmekilden, begynner den å avkjøles. Molekylene trekker seg sammen og øker i tetthet og synker ned igjen. Luftmolekyler er i en konstant tilstand av flux, avhengig av omgivelsestemperaturen, og forstyrrelser fra et hvilket som helst punkt eller bakgrunnsvarmekilder.
denne prosessen med varmeoverføring ‘konveksjon’ er komplisert av det faktum at luften vil kjøle seg med en hastighet avhengig av mengden vanndampmetning. Jo større metning, jo langsommere kjøling.
Ytelse
Isolasjonsmaterialer begrenser strømmen av energi (varme) mellom to legemer som ikke har samme temperatur. Større isolasjonsytelse kan direkte tilskrives isolasjonens termiske ledningsevne. Det vil si hastigheten som en fast mengde energi overfører over en kjent tykkelse av materialet.
den direkte inverse (gjensidige) av dette tiltaket er materialets termiske motstand, som måler materialets evne til å motstå overføring av varme.
Termisk konduktivitet
Termisk konduktivitet, ofte referert Til Som K-eller lambda-verdien, er en konstant for et gitt materiale, og måles I W / mk (watt per kelvin meter). Jo høyere den λ verdien er, desto bedre er termisk ledningsevne. Gode isolatorer vil ha så lav verdi som mulig. Stål og betong har svært høy varmeledningsevne og derfor svært lav termisk motstand. Dette gjør dem dårlige isolatorer.
den λ verdien for noe materiale vil bli høyere med en økning i temperaturen. Selv om temperaturøkningen må være signifikant for at dette skal skje, og temperaturvariantene i de fleste bygninger er generelt innenfor toleransene som vil gjøre enhver endring i lambda-verdien ubetydelig.
Termisk motstand
Termisk motstand, referert til Som ‘R’ verdien av et materiale, er et produkt av termisk ledningsevne og tykkelse. R-verdien beregnes ut fra tykkelsen på materialet dividert med termisk ledningsevne og uttrykt i enhetene m2K / W (kvadratmeter kelvins per watt). Jo større materialtykkelsen er, desto større er termisk motstand.
U-verdi
i konstruksjonsbetingelser, mens En U-verdi kan beregnes og tilskrives en enkelt tykkelse av noe materiale, er det mer vanlig å beregne det som et produkt som følge av montering av forskjellige materialer i en gitt form for konstruksjon. Det er et mål for overføring av varme gjennom et forhåndsbestemt område av bygningsstoffet-dette er 1 kvm. m.
måleenhetene er Derfor W/m2K (watt per kvadratmeter kelvin) og beskriver varmeoverføringen i watt gjennom en kvadratmeter av et bygningselement (som vegg, gulv eller tak). Dette brukes til å beregne varmeoverføring, eller tap, gjennom bygningen stoffet. For eksempel, hvis en vegg hadde En u-verdi på 1 W / m2K – med en temperaturforskjell på 10°, ville det være et varmetap på 10 watt for hver kvadratmeter veggområde.
Åpne celle produkter
Åpne celle isolasjon inkluderer produkter som mineral og sau ull isolasjon. Ekspandert polystyren (EPS) insulants er teknisk ‘lukket celle’ i sin struktur, men ytelsen er beslektet med en åpen celle materiale på grunn av kobling over strukturen av luftlommer som omgir blåst celle perler som er essensen av sammensetningen.
grafikken nedenfor viser et snitt kjernebilde av et typisk glassull produkt kledde med en representasjon av millioner på millioner (per kvadratmeter) av ‘åpne celle’ luftlommer som er opprettet under produksjon. Samtidig som produksjonsprosessen tvinger luft inn i kjernen av glassfibrene, aktiveres et tidligere innført bindemiddel for å danne en matrise som låser sammensetningen sammen. Dette gir fjærbelastningen som er forbundet med mineralullisolasjon, slik at den kan gjenvinne form og tykkelse etter kompresjon.
matrisens åpne celle natur vil tillate luftmigrasjon gjennom kjernen, men ruten er kroket og så varmetap på grunn av konveksjon er minimal. Prinsippet i drift er dannelsen av slike små luftlommer at luftbevegelsen bringes til en virtuell, men ikke fullført, stopp.
et materiale vil bare kunne utstråle varme som det er i stand til å absorbere. Glassstrengene og deres bindemiddel er dårlige varmeledere, så varmetap via stråling anses å være ubetydelig.
Tørr luft er en god isolasjonsgass. Så med åpne celleprodukter, hvis forurensning av kjerneluften med vanndamp kan forhindres (ved hjelp av dampstyringsbarrierer), vil de ultra små luftlommene betydelig begrense luftbevegelsen.
Lukkede celleprodukter
Lukkede celleisolanter inkluderer produkter som ekstrudert polystyren og kjemisk skumplater. Lukket celleteknologi benytter kontrollert innføring av gasser (blåsemidler) under produksjon som danner en mye tettere matrise av individuelle celler enn glassull eller EPS. Cellene dannes som bobler av gassen hvis termiske ledningsevne er betydelig mindre enn luftens. Kombiner dette med manglende evne til vanndamp å lett forurense cellene, og dette gir en betydelig høyere ytelse isolerende. (NB: Matrisen av noen kjemiske skumisolanter kan være utsatt for å bryte ned over tid ved tilstedeværelse av vann eller vanndamp.)
celleveggene er ekstremt tynne som begrenser ledningen, men er gasstette. Den tette cellulære sammensetningen begrenser videre potensialet for gassbevegelse, da den bare kan bevege seg innenfor rammen av sin inneholdende celle, og ikke mellom celler. Så som med åpne cellematerialer påvirkes prosessen med varmeoverføring fra varme til kjølige sider av en kombinasjon av ledning via celleveggene og begrenset konveksjon via cellegassen.
materialets effektivitet er svært høy og effektiv over området av et ubrutt brett, men reduseres betydelig ved dårlig utførelse i brettskjæring og skjøting.
i et forsøk på å forbedre langsiktig ytelse, står produsentene spesielt overfor skumbrettprodukter med et skinnende folielag. Dette virker for å minimere forurensning av vanndamp ved å fungere som en dampbarriere, samtidig som den reflekterer strålende energi tilbake i bygningen. Taping av folie-faced bord ved hjelp av en folie tape kan forbedre damp kontroll, selv om det vil ha liten innvirkning på en dårlig konstruert felles som ikke er konsekvent stramt.
Installasjon vs ytelse
Isolasjonsprodusenter produserer teknisk og salgsfremmende litteratur som inneholder et stort utvalg av figurer som kan være forvirrende, og ikke alle produsenter presenterer ytelsen på samme måte.
Ytelsesmålinger er vanligvis basert på lab testresultater. Slike resultater aksepteres over hele linja, ved å bygge designere og lovgivende organer som byggekontrollmyndigheter.
dette er imidlertid ikke det samme som en test på stedet. Ingen ‘on-site’ situasjoner vil gi nøyaktig de samme forholdene, så testing kan bare utføres for å gi en sammenligning mellom ulike isolasjonsprodukter, med nøyaktig de samme forholdene. Som et resultat illustrerer produsenter ytelse i salg og teknisk litteratur ved å beskrive den perfekte installasjonen, hvor leddene er perfekt laget, isolasjonen er jevnt kontinuerlig, og alle toleranser er millimeter perfekte. Alle som har vært på en byggeplass vil vite at dette ikke gjenspeiler virkeligheten.
for dette formål kan spesifikere legge merke til gjennomføringen Av green Deal-vurderinger. Diktatet her er å følge den gylne regel at kostnadene ved de foreslåtte energisparingstiltakene ikke må overstige de forventede besparelsene som følge av den resulterende bruken av mindre energi. I praksis, For å være sikker på Dette, Green Deal Assessors (GDAs) er å vedta en svært konservativ linje på forventede besparelser, og forventede besparelser som involverer isolasjon bruk beregninger på 75% av produsentens ytelsesdata.
i tillegg, mens produsentene fokuserer på produktytelse, kan de glatte over andre viktige problemer som direkte påvirker ytelsen, for eksempel spesifikasjonen av riktig isolasjonsprodukt innenfor byggområder som sannsynligvis vil generere et kaldt og potensielt fuktig miljø, for eksempel undergulvhull.
Isolasjon og vann må ikke blandes. Alle isolasjonsprodukttyper vil bli påvirket innenfor et område fra ubetydelig, (for eksempel ekstrudert polystyren (XPS)), til alvorlig kompromittert (for eksempel ullisolanter). Graden av kompromiss vil være relatert til graden av forurensning. Så ethvert miljø der vanndamp kan eksistere uten trussel om rask og total fordampning, eller tilstedeværelsen av fysiske vanndråper selv, vil redusere isolasjonsytelsen. En gang i isolasjonsmatrisen vil vannet lede energien som isolasjonen prøver å inneholde. Jo større vanndråpen er, desto større er ledningen.
for eksempel, hvor glassull er installert i en fullfylt hulromsvegg, hvis en av murens hulromssider har blitt utsatt for regn umiddelbart før installasjon av isolasjonsmiddelet, vil det bli en reduksjon i den potensielle isolasjonsytelsen til den ferdige hulromsveggen. Hvis isolasjonen har fått lov til å bli våt gjennom, kan ytelsen bli negativ.
Bærekraft
dagens byggemiljøspesifikatorer er under økende press; å være mer grønn, å konstruere et miljø med lavere karbon og å bevege seg mot større bærekraft. De større isolasjonsprodusentene har satt betydelige tiltak på plass for å:
- Redusere avhengigheten av råvarer.
- Resirkuler før og etter produksjon.
- Reduser emballasje og sørg for at emballasjen forblir resirkulerbar.
- Redusere energiforbruket i produksjon og transport.
- Har null avfall til deponi politikk.
Produsenter markedsfører sine produkter som ‘bærekraftige’ på premisset om at deres isolasjonsprodukter vil spare langt mer energi/karbon over installasjonens levetid enn det har kostet å produsere.
Konklusjon
Isolasjonsmaterialer er avhengige av deres iboende molekylære sminke, for å minimere de tre former for varmeoverføring-stråling, ledning og konveksjon. De største varmetapene er fra luftbevegelse. Enhver bevegelig kropp av luft vil trekke ut varme fra en gjenstand eller overflate over hvilken den passerer. Varmetapet er proporsjonalt med hastigheten til den bevegelige luften, mengden vann som er tilstede og temperaturforskjellen mellom varmekilde og luft.
jo raskere luftbevegelsen over en varmekilde, desto raskere oppstår varmeoverføringen. Tilstedeværelsen av vanndråper vil fungere som en akselerator for denne prosessen, selv om kontroll over vanndampmetning vanligvis må utøves for å unngå problemer forårsaket av kondens.
Kondensering kan i stor grad styres ved å sikre at vanndamp i luften er inneholdt i det varme indre miljøet. Dampkontrolllag på den varme siden av isolasjonen, som effektivt tetter konvolutten til luftmigrasjon mellom varme og kjøligere soner, er den teoretiske løsningen.
Nåværende materialteknologi og nøye overvåket utførelse ved montering av disse materialene, kan oppnå nær null luftlekkasje gjennom den isolerte konvolutten, og Faktisk Er Passivhusdesign avhengig av dette, mens du bruker kontrollert ventilasjon for å fjerne forurenset luft, designprinsipper som er avhengige av utførelse for å lykkes.
Når Det Gjelder den cellulære konstruksjonen av dedikerte isolasjonsmaterialer, er det iboende målet å forhindre bevegelse av gasser i isolasjonskjernematrisen, og dermed vil tap av varme som følge av den bevegelsen også bli redusert.
selv om ‘åpen celle’ isolasjonsprodukter, som ull tillater mye større migrasjon av luft over dem, og dette begrenser deres ytelse, gir deres fleksible konstruksjon en langt større fordel når det gjelder kvalitetskontroll av installasjonsarbeid. På grunn av materialets natur gir skjøting et meget lignende resultat til selve materialet. Mens stive brettprodukter har en tung installasjonspremie straff for å oppnå produsentens’ lab test ‘ presisjonsstandarder for skjøting.
Isolasjonsmaterialer med en mer tett, selvstendig cellulær sammensetning vil gi en lavere termisk ledningsevne (λ verdi) og så en høyere termisk resistivitet (R-verdi) for å utføre ‘åpne celle’ materialer, som er avhengige av å opprettholde tørr luft i kjernene for optimal ytelse.
det finnes åpne celleskumprodukter som på grunn av deres kjernematrisesammensetning har en høyere termisk ledningsevne enn deres lukkede cellefettere, men har fordeler med større fleksibilitet for å imøtekomme bygningsbevegelse, og enhver forringelse av cellevegger vil ikke resultere i frigjøring av gassinnholdet.
ved spesifisering av isolasjonsprodukter bør bygningsdesigneren vurdere potensialet for vannforurensning, og muligheten for gassmigrasjon i kjernematrisen og det resulterende kompromisset i ytelse, som kan forringes ytterligere over bygningens levetid, usett og ukontrollert.
det er bedre ytelse teknologier på markedet med ‘aerogels’ og ‘evakuerte paneler’ , men ytelsen er avhengig av de samme prinsippene for varmeoverføring, og for tiden har en begrenset spesifikasjon nisje, gjenværende i stor grad koste uoverkommelig for de aller fleste applikasjoner.
denne artikkelen ble opprinnelig forfattet Av Mark Wilson MCIAT, med opphavsrett overført Til Henry Stewart Publications med det formål å publisere. Det var vinneren av Vår Chartered Institute Of Building-støttet artikkel konkurranse i juni 2013.
en lengre versjon av artikkelen ble først publisert I Journal Of Building Survey, Appraisal & Valuation, Volume 2 Number 1, April 2013, utgitt Av Henry Stewart Publications, London.
Relaterte artikler Om Design Av Bygninger Wiki
- Akkrediterte konstruksjonsdetaljer ACDs.
- Godkjent dokument D.
- Aerogel isolasjon for bygninger.
- BREEAM Isolasjon.
- Byggeforskrifter.
- Hulveggisolasjon
- Celotex RS5000 pir-isolasjon.
- Kode for bærekraftige boliger.
- Kondens.
- Ledning.
- Konvensjoner For U-verdiberegninger (2006 utgave) BR 443.
- Utforming av utilsiktede konsekvenser ved bruk av solid veggisolasjon FB 79.
- glassflaske gulv fundament.
- varmeforsterkning.
- varmetap.
- varmeoverføring.
- Hempcrete.
- Fuktighet.
- Isolasjon for første etasje.
- Faseendringsmaterialer.
- Polyuretanskum i strukturelt isolerte paneler og komposittstrukturer.
- Solid vegg isolasjon.
- Lydisolasjon.
- bygningsisolasjonsmarkedet.
- Termisk komfort.
- Gjennomsiktig isolasjon.
- typer isolasjon.
- U-verdi.
- U-verdi konvensjoner i praksis: Arbeidet eksempler med BR 443.