Designing Buildings WikiShare din Byggindustri knowledgewww.designingbuildings.co.uk

• 1 Inledning
• 2 Hur isolering fungerar
  • 2.1 strålning
  • 2.2 ledning
  • 2.3 konvektion
• 3 Prestanda
  • 3.1 värmeledningsförmåga
  • 3.2 termisk resistans
  • 3.3 U-värde
• 4 Öppna cellprodukter
• 5 slutna cellprodukter
• 6 Installation vs prestanda
• 7 hållbarhet
• 8 slutsats
• 9 relaterade artiklar om design av byggnader Wiki
• 10 externa referenser

Inledning

isoleringsprodukter har utvecklats avsevärt med tekniska framsteg. Lagstiftningen har fungerat som katalysator för utveckling, från de grundläggande kraven enligt Byggföreskrifterna Del L, till efterlevnad av regeringens koldioxidminskningsmål, drivna genom avancerade program som koden för hållbara hem och BREEAM.

isoleringsprodukter varierar när det gäller färg, ytfinish och textur, kärnkomposition och, viktigare, prestanda. Specifikationen av material som isolerar är ett vetenskapligt baserat beslut, men en framgångsrik specifikation bygger på att specificeraren förstår inte bara den matematiska prestandan utan de perifera faktorer som kan påverka den slutliga installationen.

specifikationen av isoleringsprodukter baseras ofta på minimikravet i Byggföreskrifterna AD (godkänt dokument) Del L och deras förhållande till tillverkarnas prestandadata, och det har föreslagits att lagstiftningen Driver produktionen av en rad produkter som bara fungerar, vilket ger liten uppenbar skillnad mellan dem.

för att specificera isoleringen korrekt måste dock specificeraren förstå orsakerna till att den fungerar och tillämpa rätt teknik på en viss konstruktionsdetalj. För att förstå mer fullständigt de processer som gör isoleringsarbete, och faktiskt de faktorer som hindrar det från att fungera, kommer specificerarna att vara i en mycket starkare position för att specificera rätt material för korrekt tillämpning.

den installerade prestandan hos en isoleringsprodukt är beroende av inte bara prestandaegenskaper och efterlevnad av entreprenörer till tillverkare och allmänna krav på bästa praxis, utan också lämpligheten för det isolerande ämnet som anges för dess installerade plats.

hur isolering fungerar

isoleringsprodukter är utformade för att hindra överföringen av värme över själva materialet. Det finns tre metoder för värmeöverföring: strålning, ledning och konvektion.

strålning

varje objekt vars temperatur är högre än ytorna som omger det kommer att förlora energi som ett nätstrålningsutbyte. Strålningsvärme kan bara röra sig i raka linjer. Introducera ett fast föremål mellan punkterna A och B, och de kommer inte längre direkt att utbyta strålningsvärme. Strålning är den enda värmeöverföringsmekanismen som korsar dammsugare.

ledning

ledning är beroende av fysisk kontakt. Om det inte finns någon kontakt kan ledning inte ske. Kontakt mellan två ämnen med olika temperatur resulterar i en värmeväxling från den högre temperaturen till den lägre temperatursubstansen. Ju större temperaturskillnaden desto snabbare värmeväxlingen.

konvektion

konvektion är överföring av energi via vätskor (gaser och vätskor). Det är den här metoden som spelar den största rollen i befrielse och överföring av värme i byggnader. Den vanligaste förökningen av denna effekt är från fast till gas, dvs objekt mot luft, och sedan tillbaka igen, vanligtvis när luften möter det yttre byggnadsväven.

processen initieras faktiskt av en energiöverföring på grund av ledning och kompliceras av nivån av vattenånga som stöds av luften. Vattenmolekylerna lagrar värme som ges till dem genom ledning från varma ytor. Vattenångan och luften kan inte separeras som gaser. De kommer endast att dela företag när det mättade ångtrycket uppnås, dvs. mängden vatten (om än i ångform) överstiger den värme som är tillgänglig för att bibehålla den som en gas (ånga), och därför kondenserar den.

kondensation gör att denna latenta värme frigörs; temperaturen till vattenångförhållandet förändras, och när den har förändrats tillräckligt långt börjar processen igen. Världens vädersystem följer en mycket liknande cykel.

om luften kunde hållas stilla och torr skulle den fungera som ett mycket effektivt isolerande medel. Men om luften värms upp expanderar dess molekylära struktur och blir mindre tät i förhållande till luften som omger den och stiger så. När det går vidare från värmekällan börjar det svalna. Molekylerna kontraherar och ökar i densitet och sjunker ner igen. Luftmolekyler är i ett konstant flödestillstånd, beroende på omgivningstemperaturen och störningar från vilken punkt som helst eller bakgrundsvärmekällor.

denna process för värmeöverföring ’konvektion’ kompliceras av det faktum att luften kommer att svalna med en hastighet beroende på mängden vattenånga mättnad. Ju större mättnad desto långsammare kylning.

prestanda

isoleringsmaterial begränsar flödet av energi (värme) mellan två kroppar som inte har samma temperatur. Större isoleringsprestanda är direkt hänförlig till isoleringens värmeledningsförmåga. Det vill säga den hastighet med vilken en fast mängd energi överför över en känd tjocklek av materialet.

den direkta inversen (ömsesidiga) av denna åtgärd är materialets värmebeständighet, som mäter materialets förmåga att motstå värmeöverföring.

värmeledningsförmåga

värmeledningsförmåga, ofta benämnt ’k’ eller ’XXL’ (lambda) värde, är en konstant för ett givet material, och mäts i W/mK (watt per kelvin meter). Ju högre värde för att ta emot, desto bättre värmeledningsförmåga. Bra isolatorer kommer att ha så lågt värde som möjligt. Stål och betong har mycket hög värmeledningsförmåga och därför mycket låg värmebeständighet. Detta gör dem till dåliga isolatorer.

värdet för något material blir högre med en temperaturökning. Även om temperaturökningen måste vara betydande för att detta ska inträffa, och temperaturvarianterna i de flesta byggnader ligger i allmänhet inom toleranserna som skulle göra varje förändring i lambda-värdet försumbar.

termisk resistans

termisk resistans, kallad ’R’ – värdet för ett material, är en produkt av värmeledningsförmåga och tjocklek. R-värdet beräknas utifrån materialets tjocklek dividerat med dess värmeledningsförmåga och uttrycks i enheterna m2K / W (kvadratmeter Kelvin per watt). Ju större materialtjockleken desto större är värmebeständigheten.

U-värde

när det gäller konstruktion, medan ett U-värde kan beräknas och hänföras till en enda tjocklek av vilket material som helst, är det vanligare att beräkna det som en produkt som härrör från montering av olika material i en viss form av konstruktion. Det är ett mått på överföring av värme genom ett förutbestämt område av byggnadsväven-detta är 1 kvm. m.

enhetsmätningarna är därför W/m2K (watt per kvadratmeter kelvin) och beskriver värmeöverföringen, i watt, genom en kvadratmeter av ett byggnadselement (t.ex. en vägg, golv eller tak). Detta används för att beräkna värmeöverföringen eller förlusten genom byggnadsväven. Till exempel, om en vägg hade ett U-värde på 1 W/m2K — med en temperaturskillnad på 10 kg, skulle det finnas en värmeförlust på 10 watt för varje kvadratmeter väggyta.

öppna cellprodukter

öppna cellisolering inkluderar produkter som mineral-och fårull isolering. Expanderad polystyren (EPS) isoleringsmedel är tekniskt ’slutna celler’ i sin struktur, men deras prestanda är besläktad med en öppen cell material på grund av att länka över strukturen av luftfickor som omger de blåsta cell pärlor som är kärnan i dess sammansättning.

bilden nedan visar en sektionskärnbild av en typisk glasull produkt överlagd med en representation av de miljoner och åter miljoner (per kvadratmeter) av ’öppna cell’ luftfickor som skapas under tillverkningen. Samtidigt som tillverkningsprocessen tvingar luft in i glasfibrernas kärna aktiveras ett tidigare infört bindemedel för att bilda en matris som låser kompositionen tillsammans. Detta ger ’fjäderbelastningen’ som är förknippad med mineralullsisolering, så att den kan återfå sin form och tjocklek efter kompression.

matrisens öppna cell natur tillåter luftmigration genom sin kärna, men vägen är krånglig och så värmeförlust på grund av konvektion är minimal. Principen i drift är bildandet av sådana små luftfickor att luftrörelsen bringas till ett virtuellt men inte fullständigt stopp.

ett material kommer bara att kunna utstråla värme som det kan absorbera. Glassträngarna och deras bindemedel är dåliga värmeledare, så värmeförlust via strålning anses vara försumbar.

torr luft är en bra isoleringsgas. Så med öppna cellprodukter, om förorening av kärnluften med vattenånga kan förhindras (med hjälp av ångkontrollbarriärer), kommer de extremt små luftfickorna att avsevärt begränsa luftrörelsen.

slutna cellprodukter

slutna cellisoleringsmedel inkluderar produkter som extruderad polystyren och kemiska skumskivor. Closed cell technology utnyttjar kontrollerad introduktion av gaser (jäsmedel) under tillverkning som bildar en mycket tätare matris av enskilda celler än glasull eller EPS. Cellerna bildas som bubblor av gasen vars värmeledningsförmåga är signifikant mindre än luftens. Kombinera detta med oförmågan hos vattenånga att lätt förorena cellerna, och detta ger en signifikant högre prestanda isoleringsmedel. (OBS: Matrisen för vissa kemiska skumisoleringsmedel kan vara känsliga för nedbrytning över tid genom närvaro av vatten eller vattenånga.)

cellväggarna är extremt tunna vilket begränsar ledningen, men är gastäta. Den täta cellulära kompositionen begränsar ytterligare potentialen för gasrörelse, eftersom den bara kan röra sig inom gränserna för dess innehållande cell och inte mellan celler. Så som med öppna cellmaterial påverkas processen för värmeöverföring från varma till svala sidor av en kombination av ledning via cellväggarna och begränsad konvektion via cellgasen.

materialets effektivitet är mycket hög och effektiv över området för en obruten bräda, men reduceras avsevärt av dåligt utförande vid skärning och fogning av brädor.

i ett försök att förbättra den långsiktiga prestanda, tillverkare möter skum-board produkter i synnerhet, med en glänsande folieskikt. Detta verkar för att minimera förorening av vattenånga genom att fungera som en ångbarriär, samtidigt som den reflekterar strålningsenergi tillbaka in i byggnaden. Tejpning av folie-faced ombord med hjälp av en folie tejp kan förbättra ångkontroll, även om det kommer att ha liten inverkan på en dåligt konstruerad skarv som inte är konsekvent tight.

Installation vs prestanda

Isoleringstillverkare producerar teknisk och reklamlitteratur som innehåller ett stort antal siffror som kan vara förvirrande, och inte alla tillverkare presenterar sina prestanda på samma sätt.

prestationsmått baseras vanligtvis på laboratorietestresultat. Sådana resultat accepteras över hela linjen, av byggnadsdesigners och lagstiftande organ som byggnadskontrollmyndigheter.

detta är dock inte detsamma som ett test på plats. Inga två’ på plats ’ situationer kommer att ge exakt samma villkor, så testning kan endast utföras för att ge en jämförelse mellan olika isoleringsprodukter, med exakt samma villkor. Som ett resultat illustrerar tillverkarna prestanda i försäljning och teknisk litteratur genom att beskriva den perfekta installationen, där fogar är perfekt gjorda, isoleringen är jämnt kontinuerlig och alla toleranser är millimeter perfekta. Den som har varit på en byggarbetsplats vet att detta inte återspeglar verkligheten.

för detta ändamål kan specificerare notera genomförandet av Green Deal-bedömningar. Diktat här är att hålla sig till den ’gyllene regeln’ att kostnaden för de föreslagna energibesparingsåtgärderna inte får överstiga de beräknade besparingar som gjorts av den resulterande användningen av mindre energi. I praktiken, för att säkerställa detta, antar Green Deal Assessors (gda) en mycket konservativ linje om beräknade besparingar och beräknade besparingar som involverar isoleringsanvändningsberäkningar vid 75% av tillverkarens prestandadata.

dessutom, medan tillverkarna fokuserar på produktprestanda, kan de glansa över andra viktiga frågor som direkt påverkar prestanda, till exempel specifikationen av rätt isoleringsprodukt inom byggnadsområden som sannolikt kommer att generera en kall och potentiellt fuktig miljö, till exempel hålrum under golvet.

isolering och vatten blandas inte. Alla isoleringsprodukttyper kommer att påverkas inom ett intervall från försumbar (t.ex. extruderad polystyren (XPS)) till allvarligt komprometterad (t. ex. ullisoleringsmedel). Graden av kompromiss kommer att relateras till graden av förorening. Så varje miljö där vattenånga kan existera utan hot om snabb och total avdunstning, eller närvaron av fysiska vattendroppar själva, kommer att minska isoleringsprestanda. En gång i isolatorns matris kommer vatten att leda den energi som isoleringen försöker innehålla. Ju större vattendroppen desto större ledning.

till exempel, där glasull installeras i en fullfylld hålrumsvägg, om en av murverkets hålrumssidor har utsatts för regn omedelbart före installationen av isoleringsmedlet, kommer det att minska den potentiella isoleringsprestanda för den färdiga hålrumsväggen. Om isoleringen har tillåtits bli våt genom kan prestandan bli negativ.

hållbarhet

dagens byggmiljöspecifikatorer är under ökande tryck; att vara mer Grön, att konstruera en miljö med lägre koldioxidutsläpp och att gå mot större hållbarhet. De större isoleringstillverkarna har infört betydande åtgärder för att:

• minska beroendet av råvaror.
• återvinna före och efter tillverkning.
• minska förpackningen och se till att förpackningen förblir återvinningsbar.
• minska energianvändningen i produktion och transport.
• har noll avfall till deponi politik.

tillverkare marknadsför sina produkter som ’hållbara’ på förutsättningen att deras isoleringsprodukter kommer att spara mycket mer energi/kol under installationstiden än det har kostat att tillverka.

slutsats

isoleringsmaterial är beroende av deras inneboende molekylära smink för att minimera de tre formerna av värmeöverföring-strålning, ledning och konvektion. De största värmeförlusterna i byggnaden är från luftrörelse. Varje rörlig luftkropp kommer att extrahera värme från ett föremål eller en yta över vilken den passerar. Värmeförlusten är proportionell mot den rörliga luftens hastighet, mängden vatten som finns och temperaturskillnaden mellan värmekälla och luft.

ju snabbare luftrörelsen över en värmekälla, desto snabbare sker värmeöverföringen. Närvaron av vattendroppar kommer att fungera som en accelerator för denna process, även om kontroll över vattenångmättnad vanligtvis måste utövas för att undvika problem som orsakas av kondens.

kondens kan kontrolleras i stor utsträckning genom att säkerställa att vattenånga i luften finns i den varma inre miljön. Ångkontrollskikt på den varma sidan av isoleringen, som effektivt tätar kuvertet till luftmigration mellan varma och svalare zoner är den teoretiska lösningen.

nuvarande materialteknik och noggrant övervakat utförande vid montering av dessa material kan uppnå nära noll luftläckage genom det isolerade kuvertet, och Passivhaus-designen är faktiskt beroende av detta, medan man använder kontrollerad ventilation för att avlägsna förorenad luft, designprinciper som är beroende av utförande för att lyckas.

adressera den cellulära konstruktionen av dedikerade isoleringsmaterial är det inneboende syftet att förhindra rörelse av gaser inom isoleringskärnmatrisen, genom att göra så kommer förlusten av värme som följer av den rörelsen också att minskas.

även om ’öppna celler’ isoleringsprodukter, såsom ull tillåter mycket större migration av luft över dem, och detta begränsar deras prestanda, ger deras flexibla Konstruktion en mycket större fördel när det gäller kvalitetskontroll av installationsarbetet. På grund av materialets natur ger fogning ett mycket liknande resultat som själva materialet. Medan styva kartongprodukter har en betungande installationspremiestraff för att uppnå tillverkarens ’lab test’ precisionsstandarder för fogning.

isoleringsmaterial med en mer tät, fristående cellulär komposition kommer att ge en lägre värmeledningsförmåga (ett värde i form av ett värde i form av en högre termisk resistivitet (R-värde) för att utföra ’öppna celler’-material, som är beroende av att bibehålla torr luft i sina kärnor för ultimat prestanda.

det finns öppna cellskummade produkter tillgängliga som på grund av sin kärnmatriskomposition har en högre värmeledningsförmåga än sina slutna cellkusiner, men har fördelar med större flexibilitet för att rymma byggnadsrörelse, och eventuell försämring av cellväggar kommer inte att leda till frigörandet av gasinnehållet.

vid specificering av isoleringsprodukter bör byggnadsdesignern överväga potentialen för vattenförorening och möjligheten till gasmigration i kärnmatrisen och den resulterande kompromissen i prestanda, som kan försämras ytterligare under byggnadens livstid, osynlig och okontrollerad.

det finns bättre prestanda teknik på marknaden med ’aerogels’ och ’evakuerade paneler’, men prestanda är beroende av samma principer för värmeöverföring, och för närvarande har en begränsad specifikation nisch, återstående till stor del kosta oöverkomliga för de allra flesta applikationer.

denna artikel var ursprungligen författad av Mark Wilson MCIAT, med upphovsrätt överförd till Henry Stewart Publications i syfte att publicera. Det var vinnaren av vår Chartered Institute of Building-backed article competition i juni 2013.

en längre version av artikeln publicerades först i Journal of Building Survey, bedömning & värdering, volym 2 nummer 1, April 2013, publicerad av Henry Stewart Publications, London.

relaterade artiklar om design av byggnader Wiki

• ackrediterade byggdetaljer ACDs.
• godkänt dokument D.
• Aerogelisolering för byggnader.
• BREEAM isolering.
• byggregler.
• hålighet väggisolering
• Celotex RS5000 PIR isolering.
• kod för hållbara hem.
• kondens.
• ledning.
• konventioner för U-värde beräkningar (2006 edition) BR 443.
• designa ut oavsiktliga konsekvenser vid applicering av solid väggisolering FB 79.
• glasflaska golv foundation.
• värmeförstärkning.
• värmeförlust.
• värmeöverföring.
• Hempcrete.
• Fuktighet.
• isolering för bottenvåningar.
• fasbyte material.
• Polyuretansprutskum i strukturellt isolerade paneler och kompositstrukturer.
• Solid väggisolering.
• Ljudisolering.
• byggmarknaden isolering.
• termisk komfort.
• Transparent isolering.
• typer av isolering.
• U-värde.
• u-värdekonventioner i praktiken: arbetade exempel med BR 443.