proiectarea clădirilor WikiShare industria dvs. de construcții knowledgewww.designingbuildings.co.uk

• 1 Introducere
• 2 Cum funcționează izolația
  • 2.1 radiații
  • 2.2 conducție
  • 2.3 convecție
• 3 performanță
  • 3.1 conductivitate termică
  • 3.2 rezistență termică
  • 3.3 U-valoare
• 4 produse cu celule deschise
• 5 produse cu celule închise
• 6 instalare vs performanță
• 7 sustenabilitate
• 8 concluzie
• 9 Articole înrudite despre proiectarea clădirilor Wiki
• 10 referințe externe

Introducere

produsele de izolare s-au dezvoltat semnificativ odată cu progresele tehnologice. Legislația a acționat ca un catalizator pentru dezvoltare, de la cerințele de bază prevăzute de reglementările privind construcțiile partea L, până la respectarea obiectivelor guvernamentale de reducere a emisiilor de carbon, conduse prin programe avansate, cum ar fi codul pentru locuințe durabile și BREEAM.

produsele de izolare variază în ceea ce privește culoarea, finisajul și textura suprafeței, compoziția miezului și, mai important, performanța. Specificația materialelor care izolează este o decizie bazată pe știință, dar o specificație de succes se bazează pe înțelegerea specificatorului nu numai a performanței matematice, ci și a factorilor periferici care pot influența instalarea finală.

specificarea produselor de izolare se bazează adesea pe cerința minimă a reglementărilor de construcție AD (document aprobat) partea L și relația lor cu datele de performanță ale producătorilor și s-a sugerat că legislația determină producția unei game de produse care funcționează, prezentând o diferență aparentă mică între ele.

pentru a specifica corect izolația, totuși, specificatorul trebuie să înțeleagă motivele pentru care funcționează și să aplice tehnologia corectă oricărui detaliu de construcție dat. Pentru a înțelege mai bine procesele care fac ca izolația să funcționeze și, într-adevăr, factorii care o împiedică să funcționeze, specificatorii vor fi într-o poziție mult mai puternică pentru a specifica materialul corect pentru aplicarea corectă.

performanța instalată a unui produs de izolație se bazează nu numai pe caracteristicile de performanță și pe respectarea de către contractori a producătorilor și pe cerințele generale privind manopera celor mai bune practici, ci și pe adecvarea izolantului specificat la locația sa instalată.

cum funcționează izolația

produsele de izolare sunt concepute pentru a împiedica transferul de căldură pe materialul însuși. Există trei metode de transfer de căldură: radiații, conducție și convecție.

radiație

orice obiect a cărui temperatură este mai mare decât suprafețele care îl înconjoară va pierde energie ca un schimb radiant net. Căldura radiantă poate călători numai în linii drepte. Introduceți un obiect solid între punctele A și B și nu vor mai schimba direct căldura radiantă. Radiația este singurul mecanism de transfer de căldură care traversează aspiratoarele.

conducerea

conducerea depinde de contactul fizic. Dacă nu există contact, conducerea nu poate avea loc. Contactul dintre două substanțe cu temperatură diferită are ca rezultat un schimb de căldură de la temperatura mai ridicată la substanța cu temperatură mai scăzută. Cu cât diferența de temperatură este mai mare, cu atât schimbul de căldură este mai rapid.

convecție

convecție este transferul de energie prin fluide (gaze și lichide). Această metodă joacă cel mai mare rol în eliberarea și transferul căldurii în clădiri. Cea mai obișnuită propagare a acestui efect este de la solid la gaz, adică obiect la aer și apoi înapoi, de obicei pe măsură ce aerul se întâlnește cu țesătura exterioară a clădirii.

procesul este de fapt inițiat de un transfer de energie datorat conducerii și este complicat de nivelul vaporilor de apă care este susținut de aer. Moleculele de apă stochează căldura care le este dată prin conducție de pe suprafețe calde. Vaporii de apă și aerul nu pot fi separați ca gaze. Acestea se vor despărți numai atunci când se atinge presiunea de vapori saturați, adică cantitatea de apă (deși sub formă de vapori) depășește nivelul de căldură disponibil pentru a o menține sub formă de gaz (vapori) și, prin urmare, se condensează.

condensarea face ca această căldură latentă să fie eliberată; raportul temperatură-vapori de apă se modifică și, odată ce s-a modificat suficient de mult, procesul va începe din nou. Sistemele meteorologice din lume urmează un ciclu foarte similar.

dacă aerul ar putea fi păstrat nemișcat și uscat, ar funcționa ca un izolant foarte eficient. Cu toate acestea, dacă aerul este încălzit, structura sa moleculară se extinde și devine mai puțin densă în raport cu aerul care îl înconjoară și astfel crește. Pe măsură ce progresează mai departe de sursa de căldură, începe să se răcească. Moleculele se contractă și cresc în densitate și se scufundă înapoi. Moleculele de aer se află într-o stare constantă de flux, dependentă de temperatura ambiantă și de interferența din orice punct sau surse de căldură de fond.

acest proces de convecție a transferului de căldură este complicat de faptul că aerul se va răci la o rată dependentă de cantitatea de saturație a vaporilor de apă. Cu cât saturația este mai mare, cu atât răcirea este mai lentă.

performanță

materialele izolante limitează fluxul de energie (căldură) între două corpuri care nu sunt la aceeași temperatură. O performanță mai mare a izolației este direct atribuibilă conductivității termice a izolatorului. Adică rata la care o cantitate fixă de energie se transferă pe o grosime cunoscută a materialului.

inversul direct (reciproc) al acestei măsuri este rezistența termică a materialului, care măsoară capacitatea materialului de a rezista transferului de căldură.

conductivitate termică

conductivitate termică, adesea menționată ca ‘K’ sau ‘valoare’ (lambda), este o constantă pentru orice material dat, și este măsurată în W/mK (wați pe kelvin metru). Cu cât este mai mare valoarea centimetrului, cu atât conductivitatea termică este mai bună. Izolatorii buni vor avea o valoare cât mai mică posibil. Oțelul și betonul au o conductivitate termică foarte ridicată și, prin urmare, o rezistență termică foarte scăzută. Acest lucru le face izolatori săraci.

valoarea inqq pentru orice material va creste odata cu cresterea temperaturii. Deși creșterea temperaturii va trebui să fie semnificativă pentru ca acest lucru să aibă loc, iar variantele de temperatură din majoritatea clădirilor se încadrează în general în toleranțele care ar face orice modificare a valorii lambda neglijabilă.

rezistenta termica

rezistenta termica, denumita valoarea ‘R’ a unui material, este un produs al conductivitatii termice si grosimii. Valoarea R este calculată din grosimea materialului împărțită la conductivitatea termică și exprimată în unități m2K/W (metru pătrat kelvins pe watt). Cu cât grosimea materialului este mai mare, cu atât rezistența termică este mai mare.

valoarea U

în termeni de construcție, în timp ce o valoare U poate fi calculată și atribuită unei singure grosimi a oricărui material, este mai obișnuit să o calculăm ca produs rezultat din asamblarea diferitelor materiale în orice formă de construcție dată. Este o măsură a transmiterii căldurii printr — o zonă predeterminată a țesăturii clădirii-aceasta fiind de 1 mp. m.

măsurătorile unitare sunt, prin urmare, W/m2K (wați pe metru pătrat kelvin) și descriu transferul de căldură, în wați, printr-un metru pătrat al unui element de construcție (cum ar fi un perete, podea sau acoperiș). Aceasta este utilizată pentru a calcula transferul de căldură sau pierderea prin țesătura clădirii. De exemplu, dacă un perete ar avea o valoare U de 1 W/m2K-cu un diferențial de temperatură de 10 hectar, ar exista o pierdere de căldură de 10 wați pentru fiecare metru pătrat de suprafață a peretelui.

produse cu celule deschise

izolarea celulelor deschise include produse precum izolarea minerală și a lânii de oaie. Izolanții din polistiren expandat (EPS) sunt din punct de vedere tehnic celule închise în structura lor, dar performanța lor este asemănătoare cu un material cu celule deschise datorită legăturii dintre structura buzunarelor de aer care înconjoară bilele de celule suflate care sunt esența compoziției sale.

graficul de mai jos prezintă o imagine de bază în secțiune a unui produs tipic din vată de sticlă suprapus cu o reprezentare a milioanelor și milioanelor (pe metru pătrat) de pungi de aer cu celule deschise care sunt create în timpul fabricației. În același timp în care procesul de fabricație forțează aerul în miezul fibrelor de sticlă, un agent de legare introdus anterior este activat pentru a forma o matrice care blochează compoziția împreună. Aceasta produce încărcarea arcului care este asociată cu izolația din vată minerală, permițându-i să-și recapete forma și grosimea după comprimare.

natura celulei deschise a matricei va permite migrarea aerului prin miezul său, dar traseul este sinuos și astfel pierderea de căldură datorată convecției este minimă. Principiul în funcționare este formarea unor buzunare de aer atât de mici încât mișcarea aerului este adusă la o oprire virtuală, dar nu completă.

un material va putea radia doar căldura pe care este capabilă să o absoarbă. Firele de sticlă și liantul lor sunt conductori de căldură slabi, astfel încât pierderea de căldură prin radiații este considerată neglijabilă.

aerul uscat este un bun gaz de izolare. Deci, cu produse cu celule deschise, dacă contaminarea aerului de bază prin vapori de apă poate fi prevenită (folosind bariere de control al vaporilor), buzunarele de aer ultra mici vor limita semnificativ mișcarea aerului.

produse cu celule închise

izolanții cu celule închise includ produse precum polistirenul extrudat și plăcile de spumă chimică. Tehnologia cu celule închise utilizează introducerea controlată a gazelor (agenți de suflare) în timpul fabricării care formează o matrice mult mai densă de celule individuale decât vata de sticlă sau EPS. Celulele sunt formate ca bule de gaz a căror conductivitate termică este semnificativ mai mică decât cea a aerului. Combinați acest lucru cu incapacitatea vaporilor de apă de a contamina cu ușurință celulele și acest lucru asigură un izolant cu performanțe semnificativ mai mari. (NB: Matricea unor izolatori chimici din spumă poate fi susceptibilă să se descompună în timp prin prezența apei sau a vaporilor de apă.)

pereții celulari sunt extrem de subțiri, ceea ce limitează conducerea, dar sunt etanșe la gaz. Compoziția celulară densă limitează în continuare potențialul de mișcare a gazului, deoarece se poate deplasa numai în limitele celulei sale care conține și nu între celule. Deci, ca și în cazul materialelor cu celule deschise, procesul de transfer de căldură de la părțile calde la cele reci este afectat de o combinație de conducere prin pereții celulari și convecție limitată prin gazul celular.

eficiența materialului este foarte mare și eficientă pe suprafața unei plăci neîntrerupte, dar este redusă semnificativ de manopera slabă la tăierea și îmbinarea plăcilor.

în efortul de a îmbunătăți performanța pe termen lung, producătorii se confruntă în special cu produse din spumă, cu un strat de folie strălucitor. Aceasta acționează pentru a minimiza contaminarea cu vapori de apă, acționând ca o barieră de vapori, reflectând în același timp energia radiantă înapoi în clădire. Înregistrarea plăcii cu folie folosind o bandă de folie poate îmbunătăți controlul vaporilor, deși va avea un impact redus asupra unei îmbinări prost construite, care nu este în mod constant strânsă.

instalare vs performanță

producătorii de izolație produc literatură tehnică și promoțională care încorporează o gamă largă de cifre care pot fi confuze și nu toți producătorii își prezintă performanța în același mod.

măsurile de performanță se bazează de obicei pe rezultatele testelor de laborator. Astfel de rezultate sunt acceptate la nivel general, de proiectanții clădirilor și de organele legislative, cum ar fi autoritățile de control al clădirilor.

cu toate acestea, acest lucru nu este același lucru cu un test la fața locului. Nu există două situații la fața locului care să ofere exact aceleași condiții, astfel încât testarea poate fi efectuată numai pentru a oferi o comparație între diferite produse de izolare, folosind exact aceleași condiții. Ca rezultat, producătorii ilustrează performanța în vânzări și literatura tehnică prin descrierea instalației perfecte, unde îmbinările sunt perfect realizate, izolația este uniform continuă și toate toleranțele sunt milimetrice perfecte. Oricine a fost pe un șantier va ști că acest lucru nu reflectă realitatea.

în acest scop, specificatorii pot lua act de punerea în aplicare a evaluărilor Green Deal. Dictatul de aici este de a adera la regula de aur conform căreia costul măsurilor de economisire a energiei propuse nu trebuie să depășească economiile preconizate realizate prin utilizarea rezultată a unei cantități mai mici de energie. În practică, pentru a se asigura de acest lucru, evaluatorii Green Deal (GDAs) adoptă o linie foarte conservatoare privind economiile proiectate și economiile proiectate care implică calcule de utilizare a izolației la 75% din datele de performanță ale producătorului.

în plus, în timp ce producătorii se concentrează pe performanța produsului, pot trece peste alte probleme cheie care afectează în mod direct performanța, cum ar fi specificarea produsului de izolare corect în zonele de construcție care pot genera un mediu rece și potențial umed, de exemplu, golurile de sub podea.

izolația și apa nu se amestecă. Toate tipurile de produse de izolare vor fi afectate într-un interval de la neglijabil (cum ar fi polistirenul extrudat (XPS)), până la grav compromise (cum ar fi izolanții din lână). Gradul de compromis va fi legat de gradul de contaminare. Astfel, orice mediu în care vaporii de apă pot exista fără amenințarea unei evaporări rapide și totale sau a prezenței picăturilor fizice de apă vor reduce performanța izolației. Odată ajuns în matricea izolantului, apa va conduce energia pe care izolația încearcă să o conțină. Cu cât este mai mare picătura de apă, cu atât este mai mare conducerea.

de exemplu, în cazul în care vata de sticlă este instalată într-un perete de cavitate cu umplere completă, dacă una dintre laturile cavității de zidărie a fost expusă la ploaie imediat înainte de instalarea izolatorului, va exista o reducere a performanței potențiale de izolare a peretelui cavității finalizate. Dacă izolația a fost lăsată să se ude, performanța poate deveni negativă.

sustenabilitate

specificatorii mediului construit de astăzi sunt sub presiune crescândă; pentru a fi mai verde, pentru a proiecta un mediu cu emisii reduse de carbon și pentru a vă deplasa către o mai mare durabilitate. Producătorii mai mari de izolație au pus în aplicare măsuri semnificative pentru:

• reduceți dependența de materiile prime.
• reciclați pre și post-fabricație.
• reduceți ambalajele și asigurați-vă că ambalajele rămân reciclabile.
• reducerea consumului de energie în producție și transport.
• au zero deșeuri la politicile de depozitare a deșeurilor.

producătorii își comercializează produsele ca fiind sustenabile, pornind de la premisa că produsele lor de izolare vor economisi mult mai multă energie/carbon pe durata de viață a instalației decât a costat fabricarea.

concluzie

materialele de izolare se bazează pe structura lor moleculară inerentă, pentru a minimiza cele trei forme de transfer de căldură-radiații, conducție și convecție. Cele mai mari pierderi de căldură ale clădirii sunt cauzate de mișcarea aerului. Orice corp de aer în mișcare va extrage căldura dintr-un obiect sau suprafață peste care trece. Pierderea de căldură este proporțională cu viteza aerului în mișcare, cantitatea de apă prezentă și diferența de temperatură dintre sursa de căldură și aer.

cu cât este mai rapidă mișcarea aerului pe o sursă de căldură, cu atât mai rapid are loc transferul de căldură. Prezența picăturilor de apă va acționa ca un accelerator al acestui proces, deși controlul asupra saturației vaporilor de apă va trebui de obicei exercitat pentru a evita problemele cauzate de condensare.

condensarea poate fi controlată într-o mare măsură prin asigurarea conținutului vaporilor de apă din aer în mediul intern cald. Straturile de control al vaporilor de pe partea caldă a izolației, etanșarea eficientă a anvelopei la migrarea aerului între zonele calde și cele mai reci sunt soluția teoretică.

tehnologia actuală a materialelor și manopera atent monitorizată în asamblarea acestor materiale, pot realiza scurgeri de aer aproape zero prin plicul izolat și, într-adevăr, designul Passivhaus se bazează pe acest lucru, în timp ce utilizează ventilația controlată pentru a îndepărta aerul contaminat, principii de proiectare care se bazează pe manopera pentru a reuși.

adresându-se construcției celulare a materialelor de izolare dedicate, scopul intrinsec este de a preveni mișcarea gazelor în matricea miezului de izolație, făcând astfel pierderea de căldură ca urmare a acestei mișcări va fi, de asemenea, redusă.

deși produsele de izolare cu celule deschise, cum ar fi lâna, permit o migrare mult mai mare a aerului peste ele, iar acest lucru le limitează performanța, construcția lor flexibilă oferă un avantaj mult mai mare în ceea ce privește controlul calității manoperei de instalare. Datorită naturii materialului, îmbinarea produce un rezultat foarte similar cu materialul în sine. În timp ce produsele din tablă rigidă au o penalizare oneroasă pentru prima instalare pentru a atinge standardele de precizie de îmbinare ale producătorului.

materiale de Izolare, cu un mai dens, auto-conținută de compoziție celulară va oferi o mai mică conductivitate termică (λ valoare) și deci o mai mare rezistivitatea termică (valoarea R) să efectueze ‘deschisă’ a materialelor, care se bazează pe menținerea aer uscat în miezul lor pentru performanță maximă.

există produse spumate cu celule deschise disponibile care, datorită compoziției matricei lor de bază, au o conductivitate termică mai mare decât verii lor cu celule închise, dar au avantaje cu o flexibilitate mai mare pentru a găzdui mișcarea clădirii, iar orice deteriorare a pereților celulari nu va duce la eliberarea conținutului de gaz.

în specificarea produselor de izolare, proiectantul clădirii ar trebui să ia în considerare potențialul de contaminare a apei și posibilitatea migrării gazelor în matricea de bază și compromisul rezultat în performanță, care ar putea să se deterioreze și mai mult pe durata de viață a clădirii, nevăzut și necontrolat.

există tehnologii mai performante pe piață cu ‘aerogele’ și ‘panourile evacuate’, dar performanța se bazează pe aceleași principii ale transferului de căldură și, pentru moment, are o nișă de specificații limitată, rămânând în mare parte costul prohibitiv pentru marea majoritate a aplicațiilor.

acest articol a fost scris inițial de Mark Wilson MCIAT, drepturile de autor fiind transferate publicațiilor Henry Stewart în scopul publicării. A fost câștigătorul concursului nostru Chartered Institute of Building în iunie 2013.

o versiune mai lungă a articolului a fost publicată pentru prima dată în Journal of Building Survey, Appraisal & Valuation, Volumul 2 Numărul 1, aprilie 2013, publicat de Henry Stewart Publications, Londra.

articole conexe despre proiectarea clădirilor Wiki

• detalii de construcție acreditate ACDs.
• document aprobat D.
• izolație Aerogel pentru clădiri.
• izolație BREEAM.
• reglementări de construcție.
• izolarea peretelui cavității
• izolarea CELOTEX RS5000 PIR.
• cod pentru locuințe durabile.
• condensare.
• conducție.
• convenții pentru calculul valorii U (ediția 2006) BR 443.
• proiectarea consecințelor neintenționate la aplicarea izolației solide a pereților FB 79.
• fundație podea sticlă de sticlă.
• câștig de căldură.
• pierderea de căldură.
• transfer de căldură.
• Hempcrete.
• Umiditate.
• izolație pentru parter.
• materiale de schimbare de fază.
• Spumă poliuretanică pulverizată în panouri izolate structural și Structuri compozite.
• izolație solidă a pereților.
• izolare fonică.
• piața izolației clădirilor.
• confort termic.
• izolație transparentă.
• tipuri de izolație.
• valoarea U.
• convențiile valorii U în practică: exemple lucrate folosind BR 443.