Тепловая изоляция: Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов

Д. Грей Хьюз (D. Gray Hughes) работает в отделе теплоизоляции с 1989 года. Начиная с должности оценщика, он был менеджером проекта, генеральным менеджером, вице-президентом и исполнительным вице-президентом. Грей был назначен президентом в мае 2007 года. В связи с общей ответственностью за корпоративное руководство, политику и прибыльность, Грей уделяет основное внимание развитию отношений с клиентами, увеличению продаж, руководству менеджерами филиалов и контролю за выполнением проектов.Грей — выпускник Университета Алабамы по специальности «Управление малым бизнесом и предпринимательство».

Связаться с Грей Хьюз

Брент Уайт

Brent White начал работу с компанией Thermal Insulation в 1989 году как один из первых полевых изоляторов. Он стабильно продвигался вперед и занимал должности механика, мастера, суперинтенданта, оценщика, руководителя проекта, старшего менеджера проекта и вице-президента по контрактам.В 2001 году он был назначен корпоративным вице-президентом. Брент отвечает за менеджеров проектов, отношения с поставщиками, оценку и контроль затрат. Он специализировался на машиностроении в Университете Алабамы в Хантсвилле.

Связаться с Brent White

Грег Стивенсон, CPA

Грег Стефенсон работает в компании Thermal Insulation с 1999 года, занимаясь финансами и администрированием.Как финансовый директор Грег курирует бухгалтерский учет, страхование, управление активами, заработную плату, а также кредиторскую и дебиторскую задолженность компании. Он получил степень в области бухгалтерского учета в Обернском университете.

Сохраняйте тепло с теплоизоляцией

Ключевые концепции
Физика
Теплообмен
Изоляция
Материаловедение

Введение
Что вы делаете, когда зимой очень холодно? Вы, вероятно, включаете обогреватель, надеваете дополнительный слой одежды или прижимаетесь к теплому одеялу.Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, почему куртка помогает не замерзнуть? Почему наша одежда изготовлена ​​из ткани, а не из фольги? Найдите ответы в этом упражнении; Ваши результаты могут даже помочь вам найти лучший способ согреться на морозе!

Фон
Тепло — это форма энергии. Вам нужна энергия, чтобы что-то нагреть: например, чашка чая. Для приготовления чая вы, вероятно, используете энергию электричества или газа. Однако, когда чай станет горячим, он не останется горячим вечно.Просто оставьте чашку чая на столе на некоторое время, и вы уже знаете, что чем дольше вы ждете, тем холоднее будет. Это происходит из-за явления, называемого теплопередачей, которое представляет собой поток энергии в виде тепла. Если два объекта имеют разную температуру, тепло автоматически перетекает от одного объекта к другому, когда они соприкасаются. Тепловая энергия передается от более горячего к более холодному объекту. В случае с чаем тепло жидкости передается окружающему воздуху, который обычно холоднее чая.Как только оба объекта достигнут одинаковой температуры, передача тепла прекратится. Передача тепла за счет движения жидкостей (жидкостей или газов) называется конвекцией.

Другой тип теплопередачи — теплопроводность, при которой энергия перемещается через вещество (обычно твердое) от одной частицы к другой (в отличие от конвекции, когда движется само нагретое вещество). Нагревающаяся ручка кастрюли может быть примером кондукции.

Тепло также может передаваться посредством излучения. Вы могли испытать это, сидя у костра.Хотя вы не прикасаетесь к огню, вы можете почувствовать, как он излучает тепло вам в лицо, даже если на улице холодно. Если вы любите пить чай горячим, вы можете спросить, как можно уменьшить теплопередачу и как чай не остывает? Ответ — теплоизоляция. Изоляция означает создание барьера между горячим и холодным объектом, который уменьшает теплопередачу за счет отражения теплового излучения или уменьшения теплопроводности и конвекции от одного объекта к другому. В зависимости от материала преграды утеплитель будет более или менее эффективным.Барьеры, которые очень плохо проводят тепло, являются хорошими теплоизоляционными материалами, тогда как материалы, которые очень хорошо проводят тепло, имеют низкую изоляционную способность. В этом упражнении вы с помощью стакана горячей воды протестируете, из каких материалов получаются хорошие или плохие теплоизоляционные материалы. Как вы думаете, какой материал будет наиболее эффективным?

Материалы

• Пять стеклянных банок с крышками
• Ножницы (и взрослые для помощи при стрижке)
• Лента
• Алюминиевая фольга
• Пузырьковая пленка
• Шарф шерстяной или другая шерстяная одежда
• Бумага
• Горячая вода из крана
• Термометр
• Холодильник
• Таймер
• Бумага для письма
• Ручка или карандаш

Подготовка

• Отрежьте кусок алюминиевой фольги, пузырчатой ​​пленки и бумаги (при необходимости обратитесь за помощью к взрослым).Каждый кусок должен быть достаточно большим, чтобы его можно было три раза разместить по бокам стеклянной банки.
• Возьмите кусок алюминиевой фольги и оберните им стенки одной из банок. У вас должно получиться три слоя фольги вокруг стеклянной банки. Используйте ленту, чтобы прикрепить фольгу к банке.
• Затем оберните другую банку пузырчатой ​​пленкой, чтобы стекло также было покрыто в три слоя. Обязательно прикрепите пузырчатую пленку к банке.
• Используйте обрезанную бумагу, чтобы обернуть третью банку тремя слоями бумаги.Еще раз прикрепите бумагу к стеклянной банке.
• Возьмите другую стеклянную банку и оберните ее шарфом или другой шерстяной тканью. Сделайте только три слоя упаковки и убедитесь, что шарф остается прикрепленным к банке.
• Оставить последнюю банку без упаковки. Это будет ваш контроль.

Процедура

• Наполните каждую банку одинаковым количеством горячей воды из крана.
• Используйте термометр для измерения температуры в каждой банке. Погрузите палец в воду каждой банки (будьте осторожны, если вода из-под крана очень горячая) — как ощущается температура воды?
• Запишите температуру для каждой банки и закройте крышками. Все температуры одинаковы или есть различия? Насколько велики различия?
• Откройте холодильник и положите внутрь все пять банок. Убедитесь, что они все еще надежно завернуты. Почувствуйте температуру холодильника — какова его температура?
• Поставьте термометр в холодильник. Какую температуру показывает термометр, когда вы кладете его в холодильник?
• Когда все банки будут в холодильнике, закройте дверцу холодильника и установите таймер на 10 минут. Как вы думаете, что произойдет с банками и горячей водой за это время?
• Через 10 минут откройте холодильник и выньте все банки на улицу. Банки ощущаются по-другому?
• Откройте каждую банку по очереди и измерьте температуру воды термометром.Также проверьте температуру пальцем. Температура изменилась? Как изменилось по градуснику?
• Повторите измерение температуры для каждой банки и запишите температуру для каждого оберточного материала. Температура в каждой банке изменилась одинаково? Какой оберточный материал привел к наименьшему изменению температуры, а какой — наибольшему?
• Для лучшего сравнения рассчитайте разницу температур в начале и в конце теста для каждой банки (начало температуры в зависимости от температуры после 10 минут хранения в холодильнике). Можете ли вы по результатам определить, какой материал является лучшим или самым слабым теплоизоляционным материалом?
• Дополнительно: Будет ли температура продолжать изменяться одинаковым образом для каждого материала? Вы можете снова закрыть каждую банку и снова положить в холодильник на 10 минут. На этот раз результаты такие же или другие?
• Extra : Температура воды в холодильнике изменяется так же, как в морозильной камере, или при комнатной температуре? Повторите тест, но на этот раз вместо того, чтобы ставить стеклянные банки в холодильник, поместите их в морозильную камеру или храните при комнатной температуре. Насколько изменится температура воды за 10 минут? По-разному ли ведут себя разные упаковочные материалы?
• Extra : Попробуйте найти другие материалы, которые, по вашему мнению, являются хорошими или плохими теплоизоляционными материалами, и протестируйте их. Какой материал работает лучше всего? Вы можете придумать причину, почему?
• Extra : Если вы вытащите банки из холодильника через 10 минут, вы, вероятно, все равно будете измерять разницу температур между водой внутри емкости и температурой внутри холодильника.Стеклянные банки можно дольше хранить в холодильнике и измерять их температуру каждые 15–30 минут. Сколько времени нужно, чтобы температура воды больше не изменилась? Какова конечная температура воды внутри стакана?
• Extra : Какие еще способы улучшить теплоизоляцию, помимо правильного выбора материала изолятора? Повторите этот тест только с одним оберточным материалом. На этот раз измените толщину изоляционного слоя. Находите ли вы зависимость между толщиной изоляционного слоя и изменением температуры в холодильнике?

Наблюдения и результаты
Ваша горячая вода значительно остыла за 10 минут внутри холодильника? Хотя температура в холодильнике очень низкая, ваша горячая вода имеет высокую температуру. По мере того как тепловая энергия течет от горячего объекта к холодному, тепловая энергия от вашей горячей воды будет передаваться в окружающий холодный воздух внутри холодильника, как только вы поместите стеклянные банки внутрь.Самым важным механизмом теплопередачи в этом случае является конвекция, то есть воздух рядом с горячей водой нагревается горячей водой. Затем теплый воздух заменяется холодным, который также нагревается. В то же время холодный воздух охлаждает воду внутри банки. Тепло горячей воды отводится потоком холодного воздуха вокруг чашки. Если вы оставили банки в холодильнике достаточно долго, вы могли заметить, что температура меняется, пока горячая вода не достигнет температуры внутри холодильника.Без разницы температур воды и холодильника передача тепла прекратится.

Тепло из воды также теряется из-за теплопроводности: передачи тепла через материал, которая зависит от теплопроводности самого материала. Стеклянная банка относительно хорошо проводит тепло. Вы замечаете, что когда вы касаетесь стеклянной банки с горячей водой, она также становится горячей. Какой эффект имели разные упаковочные материалы? Вы должны были заметить, что при использовании упаковочных материалов температура воды через 10 минут внутри холодильника была выше, чем в неупакованном контроле.Почему? Упаковка стеклянной банки снижает передачу тепла от горячей воды к холодному воздуху внутри холодильника. Использование оберточных материалов с очень низкой теплопроводностью снижает теплопотери за счет теплопроводности. В то же время изолятор также может нарушать или уменьшать поток холодного воздуха вокруг стеклянной емкости, что приводит к меньшим потерям тепла за счет конвекции.

Одним из способов уменьшения конвекции является создание воздушных карманов вокруг банки, например, с помощью изоляторов, таких как пузырчатая пленка, ткань или шерсть, которые имеют много воздушных карманов.Воздух в целом является хорошим теплоизолятором, но может передавать тепло за счет конвекции. Однако, если воздушные карманы внутри изоляционного материала отделены друг от друга, тепловой поток из одного воздушного кармана в другой не может происходить легко. Это причина, по которой вам следовало измерить самую высокую температуру в банке, обернутой пузырьками, и банке, обернутой тканью. Это также объясняет, почему большая часть нашей одежды сделана из ткани и почему вам будет теплее, если надеть дополнительную куртку. Бумага и фольга облегчают отвод тепла, потому что у них не так много воздушных карманов.

Больше для изучения
Теплопередача — для детей, из журнала «Проблемы физики реального мира»
Как животные сохраняют тепло с помощью жира, из журнала Scientific American
Как работает термос? (Pdf), из Daily Science
Science Activity for All Ages !, from Science Buddies

Это задание предоставлено вам в сотрудничестве с Science Buddies

Теплоизоляция оболочки здания — энергоэффективность

Теплоизоляция — важная технология для снижения энергопотребления в зданиях за счет предотвращения поступления / потери тепла через оболочку здания.Теплоизоляция — это строительный материал с низкой теплопроводностью, часто менее 0,1 Вт / мК. Эти материалы служат только для экономии энергии, защиты и комфорта пассажиров. Из множества форм, форм и применений теплоизоляции в этом разделе основное внимание уделяется тем, которые обычно используются для ограждающих конструкций зданий, т. Е. Полов, стен и крыши, и имеют потенциал для передачи технологий Юг-Юг. К ним относятся промышленные изоляционные материалы и применение природных элементов в качестве теплоизоляции.

Введение в теплоизоляцию

Промышленные изоляционные материалы в основном подразделяются на три группы — минеральное волокно, ячеистый пластик и продукты растительного / животного происхождения.

Минеральное волокно Продукция включает минеральную вату, шлаковую вату и стекловату, которые могут быть получены из переработанных отходов. Эти материалы плавятся при высоких температурах, скручиваются в волокна, а затем в них добавляется связующее, чтобы сформировать жесткие листы и изоляционные войлоки. При удалении в соответствующих условиях минеральное волокно может быть повторно использовано и переработано в конце срока его службы.

Ячеистый пластик Продукты производятся из нефти и включают жесткий полиуретан, фенил, пенополистирол и экструдированный полистирол. Продукция доступна в виде сыпучих материалов, жестких листов и вспененного материала. В прошлом в производственном процессе использовались озоноразрушающие вещества, такие как ГХФУ. Однако производство перешло на нейтральные углеводороды. Таким образом, при закупке изоляционных материалов из ячеистого пластика важно убедиться, что указанные продукты имеют производственные процессы, в которых не используются озоноразрушающие вещества.Изделия из ячеистого пластика можно переработать, но это обременительный процесс. Продукты из ячеистого пластика больше подходят для сжигания для рекуперации энергии в конце срока их службы.

Продукты растительного / животного происхождения включают целлюлозное волокно, овечью шерсть, хлопок и лен. Эти продукты обладают низким содержанием энергии, поскольку материалы могут быть получены из возобновляемого сырья. Продукция представлена ​​в виде волокна, войлока или прессованного картона. Их производство включает химическую обработку для обеспечения соответствующих свойств, таких как огнестойкость и отсутствие паразитов.Таким образом, в конце срока службы его трудно использовать для рекуперации энергии путем сжигания.

Теплоизоляция ограждающих конструкций здания — это проверенная технология, которая способствует повышению энергоэффективности зданий. В последнее время наблюдаются две новые тенденции в развитии теплоизоляции — разработка материалов с фазовым переходом (PCM) и новаторское использование необработанных природных элементов в качестве теплоизоляции.

Материалы с фазовым переходом (PCM) работают на основе принципа аккумулирования скрытой теплоты.«Когда температура повышается, температура в аккумуляторе скрытой теплоты не увеличивается, но среда переходит из одного физического состояния в другое и, таким образом, накапливает энергию. Следовательно, поглощение энергии не может быть обнаружено наощупь. Температура заметно повышается только после полного изменения фазы. Когда происходит изменение, скрытая теплота равна теплоте плавления или кристаллизации носителя. Преимущество PCM заключается в том, что большое количество тепла или холода может храниться в небольших диапазонах температур.»(Hausladen et al., 2005).

Поскольку фазовые переходы между твердым телом и жидкостью, ПКМ (например, парафин) необходимо инкапсулировать перед использованием. ПКМ на основе парафина имеют температуру плавления от 24 до 26 ° C и в основном используются для предотвращения увеличения количества тепла в жарких погодных условиях (Hausladen et al., 2005). Инкапсулированные парафиновые ПКМ смешиваются со строительными растворами, наносимыми на ограждающие конструкции зданий. При использовании в сочетании со стратегиями ночного охлаждения PCM могут эффективно предотвращать попадание тепла через ограждающие конструкции здания.В настоящее время ПКМ находятся на стадии НИОКР и опытно-конструкторских работ. PCM являются многообещающими технологиями, потому что они легкие, простые в применении и хорошо сочетаются с традиционными методами строительства.

Вторым направлением развития теплоизоляции является инновационное использование природных материалов в качестве теплоизоляции. Примером может служить использование необработанных тюков соломы в качестве изоляции. Чтобы избежать опасности возникновения пожара, тюки соломы помещаются между огнеупорными облицовочными материалами, такими как металлическая облицовка или стеклянные панели, чтобы создать эстетический эффект, делая тюки соломы видимыми.Еще один природный элемент, используемый в качестве теплоизоляции, — воздух, имеющий теплопроводность около 0,025 Вт / мК. Его применение часто находит в создании воздушного зазора в конструкции полой стены для улучшения теплоизоляционных характеристик (см. Рисунок 1). Использование воздушных зазоров недостаточно для зданий в регионах с умеренным климатом, но может быть достаточным для зданий в условиях мягкого климата.

Рисунок 1: Воздушный зазор, используемый в сочетании с утепленной стеной из бревенчатого кирпича.

Стоимость технологии теплоизоляции ограждающих конструкций в развивающихся странах

В развитых и промышленно развитых странах строительные нормы и правила включают требования по обеспечению минимально приемлемых уровней изоляции для ограждающих конструкций зданий и, таким образом, предоставляют возможность для применения технологий теплоизоляции.Однако обычно этого не происходит во многих развивающихся странах, особенно в наименее развивающихся странах и отдаленных сельских районах. Следовательно, решающим фактором, ведущим к широкомасштабному внедрению теплоизоляции в этих странах, является внедрение поддерживающей политики, как стимулирующих, так и обязательных мер.

Кроме того, в упомянутом ранее процессе производства ячеистого пластика использовались озоноразрушающие вещества, такие как ГХФУ, которые перешли на использование нейтральных углеводородов.При закупке изоляционных материалов из ячеистого пластика важно убедиться, что указанные в производственном процессе продукты не связаны с озоноразрушающими веществами. Более эффективно, если действуют местные правила, запрещающие продукты, производственные процессы которых связаны с озоноразрушающими веществами.

Требования к применению большинства теплоизоляционных материалов для ограждающих конструкций здания включают соответствующий детальный проект, хорошее качество изготовления и соответствующий выбор продуктов, методы обращения и установки.Следовательно, требуется наращивание потенциала, например семинары для обучения специалистов по проектированию и строительных рабочих в этих областях.

Теплоизоляционные материалы для ограждающих конструкций зданий используются в сочетании с деталями конструкции полов, стен и крыш / потолков для новых строительных конструкций и для модернизации существующих зданий.

В отличие от простого процесса включения теплоизоляции оболочки здания в новые здания, при модернизации существующих зданий очень важно определить подходящие места для теплоизоляции.Ключевые местоположения:

1. Крыша: для изоляции жесткими досками или стеганым одеялом между стропилами или балками или под ними.
2. Подкровельное пространство (в регионах с умеренным климатом): для покрытия потолка жесткими гипсокартонными плитами с изоляцией.
3. Сплошная кладка или бетонные стены: снаружи утеплить жесткими плитами, затем покрыть водостойкими облицовочными материалами; и обеспечить внутреннюю облицовку гипсокартонными плитами с жесткой изоляцией.
4. Стенки полостей: для инъекции рыхлой фибры; и обеспечить внутреннюю облицовку гипсокартонными плитами с жесткой изоляцией.
5. Бетонный пол (в регионах с умеренным климатом): утеплить жесткой доской под новую стяжку и отделку пола.
6. Фальшпол (в регионах с умеренным климатом): для изоляции с помощью жесткой доски или стеганого одеяла между балками пола или под ними (XCO2, 2002).

Как при новом строительстве, так и при модернизации существующих зданий важно понимать и обеспечивать условия для теплоизоляционных изделий, чтобы они могли достичь ожидаемых характеристик в течение их срока службы.

1. Изделия из минерального волокна доступны в войлоках, рулонах и насыпью. Они могут применяться как в строительстве, так и вне строительной площадки. Благодаря открытой структуре изделия воздухо- и паропроницаемы, что может снизить их теплоизоляционные характеристики. Следовательно, необходимо обеспечить основу из фольги и хорошее качество изготовления, чтобы предотвратить воздействие пара и воды на продукт. Это часто может быть результатом конденсации, возникающей между панелью / слоем внешней стены и слоем изоляции, и / или протекающими водопроводными трубами, встроенными внутри стены.
2. Изделия из ячеистого пластика считаются долговечными материалами. Продукты не подвержены гниению или заражению паразитами. Помимо жестких листов, изделия из ячеистого пластика могут быть в виде пенопласта, который наносится на ограждающую конструкцию здания путем распыления. Изоляция из аэрозольной пены наносится в жидком виде с помощью шланга и пистолета-распылителя. Это комбинация двух веществ, которые смешиваются при контакте и через несколько секунд превращаются в густую пену. Изоляцию можно распылять после того, как будут выполнены электрические и водопроводные работы, так как она расширяется во время отверждения, герметизируя все зазоры.
3. Продукты растительного / животного происхождения наиболее подвержены заражению паразитами. Хотя химическая обработка часто проводится в производственном процессе, химическая обработка может выщелачивать, если продукты влажные или подвергаются воздействию условий высокой влажности. Профилактические меры включают обеспечение основы, хорошее качество изготовления и недопущение нанесения продуктов во влажных и влажных условиях.

Хорошая детализация и качество изготовления для предотвращения утечки воздуха имеют решающее значение для всех типов теплоизоляции ограждающих конструкций здания.При установке изоляционных материалов на электрические розетки и проводке внутри стен важно уделять дополнительное внимание деталям, разрезая и придавая изоляционным материалам форму, чтобы они плотно прилегали к каркасу стены.

Кроме того, в качестве общей меры контроля качества строительства в экстремальных климатических условиях рекомендуется вводить в эксплуатацию ограждающую конструкцию здания с уделением внимания теплоизоляции, особенно в крупных зданиях.

Текущее состояние и будущий рыночный потенциал теплоизоляции ограждающих конструкций зданий

Теплоизоляция ограждающих конструкций зданий продуктов широко используются в регионах с умеренным климатом.Во многих развитых и промышленно развитых странах теплоизоляция является нормативным требованием для целей энергоэффективности и здоровья людей, что обеспечивает довольно постоянный рынок для производителей теплоизоляции. Рынок строительных теплоизоляционных материалов не так велик в жарких и влажных тропических регионах, где естественная вентиляция, а не воздухонепроницаемость, является более подходящей стратегией для обеспечения теплового комфорта. В этом контексте использование теплоизоляции не является обширным, и использование воздушного зазора в полой стене фасада, выходящего на запад, для предотвращения попадания тепла от жаркого полуденного солнца оказывается достаточным.Однако изоляция крыши применима во всех климатических регионах, включая жаркий тропический колокол. В странах Карибского бассейна, например, изоляция крыши считается «проверенным решением по сбережению энергии», а минеральное (стеклянное) волокно обычно является основным продуктом.

Как теплоизоляция ограждающих конструкций здания может способствовать социально-экономическому развитию и охране окружающей среды в развивающихся странах

Основной вклад теплоизоляции ограждающих конструкций здания заключается в обеспечении теплового комфорта для жителей.Это способствует поддержанию здоровой среды обитания и повышению производительности на рабочих местах.

Теплоизоляция снижает нежелательные тепловые потери или попадание тепла через ограждающую конструкцию здания. Это, в свою очередь, снижает потребность в энергии для охлаждения и обогрева зданий и, таким образом, является мерой по снижению выбросов парниковых газов.

Масштабное внедрение теплоизоляции также оказалось экономическим стимулом. В одном только европейском регионе насчитывалось около 12 000 компаний с общей численностью сотрудников 400 000 человек, работающих в потоке создания ценности, полученной из продуктов из ячеистого пластика (ISOPA & Polyurethanes, 2009).У развивающихся стран есть широкие возможности для бизнеса и создания рабочих мест, если будут реализованы успешные программы передачи по линии Север-Юг и Юг-Юг для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий.

Финансовые требования и затраты на теплоизоляцию ограждающих конструкций

Финансовые требования к теплоизоляции ограждающих конструкций здания включают затраты на продукцию и ее установку.

Затраты на изделие и установку теплоизоляции рассчитываются на единицу площади и на единицу значения теплопроводности.Стоимость установки сыпучих материалов ниже, чем у других изоляционных материалов, поскольку они просты в установке. Однако из-за отсутствия дополнительной защиты от влаги и заражения паразитами необходимо учитывать долгосрочную долговечность.

Расходы на техническое обслуживание теплоизоляционных изделий низкие и даже не требуются для изделий из ячеистого пластика. В случае минерального волокна и изоляции растительного / животного происхождения, если продукты не работают должным образом из-за повышенной теплопроводности, вызванной влажностью или заражением паразитами, требуется замена.

Для зданий с естественной вентиляцией в мягких климатических условиях изоляция крыши и изоляция стен, выходящих на запад, являются наиболее эффективными методами предотвращения попадания тепла через ограждающую конструкцию здания и, таким образом, обеспечивают лучшую окупаемость инвестиций по сравнению с изоляцией всей оболочки здания.

Использование тюков соломы и воздушных зазоров (в стенках полости) требует незначительных затрат, за исключением толщины стенки. Тем не менее, долгосрочная производительность — это проблема, на которую следует обратить внимание.В развитых и промышленно развитых странах продукты из минерального волокна конкурентоспособны по стоимости по сравнению с ячеистым пластиком и продуктами растительного / животного происхождения. Однако в развивающихся странах и сельских районах продукты растительного / животного происхождения более рентабельны из-за большей доступности и доступности этого сырья. Изделия из ячеистого пластика жесткие, стабильные и хорошо работают в долгосрочной перспективе. Они требуют наименьших затрат на обслуживание.

Список литературы

• Хаусладен Г., Салдана М., Лидл П. и Сагер К. (2005). Климатический дизайн: решения для зданий, которые могут сделать больше с меньшими технологиями. Мюнхен: Бирхаузер.
• ISOPA и полиуретаны (2009 г.). Информационный бюллетень: Энергосбережение в зданиях за счет теплоизоляции полиуретаном. [Онлайн]: [[1]]
• XCO2 (2002). Изоляция для устойчивого развития — Руководство. [Онлайн]: [[2]]

Теплоизоляция — Energy Education

Изоляция — это термин, используемый для различных материалов, используемых для уменьшения теплопередачи. Это часть оболочки здания, используемая для ограничения потерь тепла через стены, крышу или пол. Также есть электрическая изоляция, аналогичная, но для электричества.

Изоляция корпуса

В большинстве климатических условий внешняя температура сильно отличается от желаемой внутренней температуры. Вот почему люди обогревают или охлаждают свои дома.Эти системы требуют энергии для работы, поэтому цель изоляции состоит в том, чтобы внутренняя температура здания не зависела, насколько это возможно, от внешней температуры. Если здание утеплено должным образом, это может привести к значительной экономии энергии. Это выгодно с экономической, экологической и социальной точки зрения.

R-ценность

Из-за большого количества типов изоляции на рынке важно иметь общую рейтинговую систему. В Северной Америке для измерения характеристик изоляции используется единица, называемая R-value (значение сопротивления).Метрическая единица измерения удельного теплового сопротивления — RSI. Значение R измеряет сопротивление материала теплопроводности. Важно отметить, что передача тепла происходит посредством трех различных механизмов; проводимость, конвекция и излучение. Ограничение значения R состоит в том, что он учитывает только проводимость. Это может привести к неточному представлению истинного сопротивления теплопередаче материала. Однако значения R — это простой способ сравнить изоляционные качества материалов.

R-значение находится по следующей формуле:

• [math] \ Delta T [/ math] — разница температур на каждой стороне материала.
• [math] Q_A [/ math] — теплопередача на площадь за время
  

Единицы измерения R в системе СИ: м ² · K / Вт

Поскольку значение R обратно пропорционально теплопередаче через объект, чем выше значение R, тем лучше изолятор.То есть, чем больше значение R, тем больше сопротивление теплопередаче. Типичный стеновой блок 2 «x4», изолированный стекловолоконной изоляцией, будет иметь значение R около 13,73. ^[2] Стекловолоконная изоляция — один из наиболее распространенных типов изоляции стен. При удалении изоляции значение R снижается до 2,73. R-значения могут быть добавлены как обычно. Таким образом, если два материала находятся вместе, общее значение R — это просто значение R одного плюс значение R другого.

R-значения обычных материалов

Ниже представлена ​​таблица R-значений. ^[3]

Для дальнейшего чтения

Список литературы

Направляющая для тактического теплоизоляционного снаряжения

Содержится в этом сообщении блога:

Введение

Как и в случае с другими ключевыми элементами вашей одежды, существует множество вариантов выбора правильного материала для тактического зимнего снаряжения.

То же самое и с теплоизоляцией, которая предлагает два различных варианта и один промежуточный вариант. Первый вариант:

Природные теплоизоляционные материалы

• Мех
• Гусиный пух
• Шерсть мериноса

Они хорошо известны и тщательно исследованы.

Они обеспечивают отличные — если не лучшие в своем классе — характеристики и термические свойства, именно те, которые мы стремимся достичь для всех искусственных материалов.

Таким образом, они служат основой для того, что мы ищем в желаемом теплоизоляционном материале.

Похоже, это простой выбор, который завершает наш поиск альтернативного решения, в котором наша главная цель — высокое соотношение качества и возможностей.

Увы, нет.

Поскольку тактическая отрасль — это очень специфическая область, требующая особого использования снаряжения, мы должны понимать, что не каждый материал является правильным выбором, даже если он имеет первоклассное качество.

Естественно, мы можем выйти за рамки природы и взглянуть на доступные нам синтетические решения. Во-первых, у нас есть:

Синтетические теплоизоляционные материалы:

• Микрофлис
• Синтетический наполнитель (примеры включают G-Loft, Polartec и Climashield)

Искусственная изоляция была разработана как попытка решить некоторые проблемы, возникающие при использовании естественных типов изоляции, которые трудно решить.

Вес — одна из двух наиболее важных проблем, вторая — это восприимчивость к воде (то есть гидрофильные свойства материала), которая может легко нарушить эффективность одежды в холодную погоду.

И то, и другое является ключевым моментом при попытке создать оптимальную тактическую одежду.

Последняя категория в материалах, которые мы обсуждаем, — это смесь двух ранее упомянутых.

Синтетика / натуральная

Примером последнего является включение верблюжьей шерсти в материал с кластерной структурой.

Мы можем взглянуть на пример на G-Loft. Его базовое двухкомпонентное волокно в этом случае будет заменено верблюжьей шерстью, сохраняя целостность кластеров.

В настоящее время мы изучаем эту область — особенно по той причине, что считаем ее очень интересной.

Но мы также понимаем, что он недостаточно развит, чтобы мы могли его активно преследовать.

ПОДПИСАТЬСЯ НА БОЛЬШЕ INTEL, КАК ЭТО.

Введите адрес электронной почты и будьте в курсе будущих тем о снаряжении для холодной погоды.

Вы подписываетесь на получение обновлений по электронной почте, от которых вы можете отказаться в любое время.
Посетите нашу политику конфиденциальности для получения дополнительной информации

Как работает теплоизоляция?

Термическая изоляция означает предотвращение передачи тепловой энергии от одного места к другому на куске материала.Таким образом, если материал обладает теплоизоляционными свойствами, он сможет замедлить передачу большого количества тепла.

Одежда работает на основных принципах теплопередачи или теплового потока, если хотите. Ваше тело излучает тепло при нормальной температуре от 36,5 до 37,5 ℃.

Холодным зимним днем ​​разница температур между холодным воздухом и вашим теплым телом достаточно велика, чтобы представлять реальную угрозу — если только между вами и этим ледяным воздухом нет теплоизоляции.

Без слоя одежды на вашем теле холодный наружный воздух напрямую контактирует с вашей кожей и понижает ее температуру до точки, при которой вы можете замерзнуть (если дует ветер, этот ветер охлаждает ваше тело еще быстрее).

Итак, если, например, вы находитесь в окружающей среде с минусовой температурой и надеваете зимнюю куртку, цель этой одежды будет заключаться в том, чтобы улавливать достаточно тепла от вашего тела и позволять ему передавать с достаточно медленной скоростью, чтобы удерживать вас от замерзания.

Вот как эта куртка замедлит процесс отвода тепла:

• Куртка (особенно с термоизоляционной опилкой) улавливает тепло вашего тела и препятствует его быстрой передаче в окружающий холодный воздух.
• Куртка действует как слой между внешним холодом и теплом, излучаемым вашим телом, и — из-за задержанного внутри воздуха — замедляет передачу тепла.

Тепло — это просто другое слово для обозначения потока энергии.

Обычно он течет от высокого к низкому — от вашего теплого тела (высокая точка) к окружающему его холодному воздуху (низкая точка).

Мы можем нарушить этот поток и при этом оставаться в тепле, используя слой, который обладает способностью ингибировать теплопередачу.

Но что можно считать хорошим изолятором?

В основном, чем менее плотный материал используется для изоляции, тем лучше изоляционные характеристики.Один из наименее плотных материалов, о котором вы можете подумать, — это воздух.

Но не похоже, что воздух должен считаться изоляционным материалом, потому что мы можем свободно проходить через него.

Что ж, воздух — это газ, и дело в том, что газы обладают чрезвычайно хорошими свойствами ингибирования тепла благодаря своей структуре.

Плотные материалы состоят из близко расположенных атомов. Чем ближе интервал, тем плотнее материал. Однако чем больше расстояние, тем менее эффективна передача энергии от одного атома к другому.

Вот почему воздух является прекрасным теплоизолятором. Он состоит из широко расположенных атомов.

Следовательно, если воздух содержится в системе связанных небольших пакетов, он может обеспечить оптимальную длительную изоляцию во всех направлениях.

Что мы ищем в теплоизоляционных материалах?

Прежде чем изготавливать одежду для холодной погоды, ее необходимо спроектировать. Прежде чем его можно будет спроектировать, за ним должна стоять руководящая идея.

Таким образом, мы всегда начинаем разработку снаряжения для холодной погоды с признания того, что материал должен быть на высоком уровне в каждой из этих категорий, чтобы считаться подходящим выбором:

• Теплоизоляция
• Долговечность / Уход
• Сжимаемость
• Воздухопроницаемость
• Восприимчивость к воде

Давайте подробнее рассмотрим каждую из этих категорий, чтобы понять ее важность.

При этом мы сравним натуральный гусиный пух (традиционно высокий стандарт целевых характеристик) с синтетическими неткаными материалами (если быть точным, G-Loft).

Мы не будем рассматривать мех в сравнении, потому что это такой тяжелый материал (хотя он обеспечивает лучшую теплоизоляцию даже во влажном состоянии).

Кроме того, мы не одобряем использование меха в тактической одежде именно по этой причине — из-за большого веса.

Дополнительное снаряжение, которое операторы так часто носят с собой, само по себе значительно увеличивает вес; последнее, что им нужно, — это чтобы их тактическая одежда также много весила изнутри.

И мы также не будем сравнивать микрофлис с шерстью мериноса.

Оба являются отличным выбором для добавления защитных слоев от холода, благодаря одной только их функциональности.

Но в этом обсуждении мы хотим рассмотреть только материал, который служит первичным изолятором против отрицательных температур.

Теплоизоляционные свойства

В этой категории представлен самый простой выбор. Все, что нам нужно сделать, это проверить материалы на предмет их характеристик при низких температурах.

В этом отношении гусиный и утиный пух обладают исключительной теплоизоляцией, превосходящей синтетические волокна.

В частности, мы ищем материалы с высокими теплоизоляционными свойствами по индексу веса.

Наполняющая способность — это мера пуха или «пушистости» пуха, которая слабо коррелирует с изоляционной способностью пуха.

Чем выше степень наполнения, тем больше воздуха определенного веса может задержать пух; таким образом, пух будет обладать большей изоляционной способностью.

Победитель: Гусиный пух. Он имеет один из самых высоких показателей в этой категории, превосходя нетканые синтетические материалы.

Долговечность / уход

Затем мы рассмотрим, как теплоизоляция работает под воздействием времени и использования. Мы также думаем, что нужно делать, чтобы ваше снаряжение оставалось в первоклассном состоянии.

Раньше гусиный пух годился только для химчистки (что может быть настоящей болью, особенно если вы в командировке или если многократная стирка сделала ее менее эффективной).

Но недавно мы столкнулись с новыми воплощениями снаряжения с наполнителем из гусиного пуха, которое можно успешно стирать при низких температурах.

Несоблюдение надлежащего ухода за курткой этого типа со временем приводит к слипанию и слипанию. Это, в свою очередь, приводит к значительному снижению функциональности.

Группа нетканых синтетических материалов имеет здесь преимущество. Он обеспечивает более легкий уход при стирке и не образует комков, что означает, что он сохраняет свою функциональность.

Победитель: нетканых синтетических материалов.

Сжимаемость

Когда дело доходит до тактической одежды, очень важно упаковать критически важную куртку.

Вы должны иметь возможность вынуть его из рюкзака и получить мгновенную защиту от холода, без необходимости предварительно помахать им и выполнить церемониальное воскрешение, чтобы надуть его достаточным количеством воздуха, чтобы восстановить его форму и функциональность.

Хотя гусиный пух обладает отличной сжимаемостью, на самом деле, после извлечения из рюкзака, он набухает через некоторое время.

Еще одна проблема — комки гусиного пуха после многократных сжатий — проблема, с которой вы почти наверняка столкнетесь, если будете владеть одеждой достаточно долго.

Синтетические нетканые материалы, такие как G-Loft, с другой стороны, имеют в качестве основы для кластеров волокна.

Это означает, что эти кластеры сразу же возвращаются в исходное состояние из-за сжатия, благодаря свойствам этого волокна, сразу после того, как вы вытаскиваете одежду из рюкзака, что позволяет ей быть готовой к использованию в любое время, когда она вам понадобится.

Победитель: нетканых синтетических материалов.

Воздухопроницаемость

Физические нагрузки в холодных условиях могут вызвать потливость. Соответственно, становится существенной необходимость обеспечить адекватную воздухопроницаемость для рассеивания влаги.

Как гусиный пух, так и нетканые синтетические материалы обладают исключительной воздухопроницаемостью, что делает их жизнеспособным выбором в этой категории.

Победитель: розыгрыш .

Восприимчивость к воде

Материалы, склонные к впитыванию воды, как правило, имеют более низкие изоляционные свойства во влажном состоянии.

Вода имеет два ключевых аспекта, которые нам необходимо понять, прежде чем объявлять победителя в этой категории.

• Прежде всего, некоторые теплоизоляторы резко уменьшаются в объеме, когда они поглощают воду. Это приводит к меньшему количеству воздуха в заправке. В свою очередь, это снижает связанные с ним теплоизоляционные свойства.
• Во-вторых, вода, захваченная наполнителем, насыщает воздух вокруг него и ограничивает перенос влаги от вашего тела наружу.

Гусиный пух впитывает воду. Когда он становится водонасыщенным, его эффективность почти исчезает. Возможно, вы столкнулись с этим явлением с снаряжением, которое у вас уже есть.

Еще один недостаток гусиного пуха — он долго сохнет.

Чтобы решить эту проблему, современные решения пропитывают пух водоотталкивающим агентом. Это делает пух пригодным для использования во влажных условиях.

Однако это решение также поднимает другой вопрос: вопрос долголетия и ухода.

В отличие от пуха синтетические волокна не впитывают влагу.

Следовательно, они гарантируют очень высокую тепловую мощность даже во влажных условиях. А когда сами волокна намокают, можно рассчитывать, что они высохнут очень быстро.

Победитель: нетканых синтетических материалов.

Вниз против G-Loft

Когда дело доходит до теплоизоляции, вниз по-прежнему царит гора. Его высокие тепловые характеристики на вес вряд ли могут сравниться с синтетикой.

Как и многие другие природные материалы, теплоизоляционные свойства пуха со временем эволюционировали с помощью науки.

Сегодня пух — один из лучших доступных нам вариантов.

является дорогостоящим — например, чтобы получить пух высочайшего качества, нужно начинать с лучших перьев и тщательно вручную выбирать из них. Не то чтобы для нас это какой-то фактор, но он заметен.

Сравните это с G-Loft и другими подобными материалами.

Они отмечают флажки почти в каждой рассматриваемой нами категории. Флизелиновые синтетические материалы надежны, просты в уходе и долговечны.

В наших тестах на теплоизоляционные свойства нетканые синтетические материалы заканчивают стоять на обеих ногах.

Но как — в конце концов — измерить это количественно?

Что ж, для научных целей существует удобный тест, который называется «модель кожи», и мы используем его для определения определенных параметров.

Этот метод используется для определения значений Rct и Ret наших материалов-кандидатов.В частности, мы исследуем:

• Rct (термическое сопротивление). Это значение зависит от теплопроводности и толщины материала-кандидата.
• Ret (сопротивление водяному пару). Это значение измеряет способность материала блокировать проникновение водяного пара.

Однако такой тест может раскрыть только часть истории, а вам нужно ее целиком.

Другой способ проверить материал — это испытать его в полевых условиях.

Наше оборудование проходит обширные полевые испытания — в реальных жизненных ситуациях, с которыми сталкиваются реальные операторы, — прежде чем мы доработаем дизайн.

Это основная причина, по которой мы выбираем G-Loft, его исключительные возможности и соответствие тому, что мы ищем в этом типе сценария.

Это остается нашим выбором.

Как все это сочетается в нашем снаряжении?

Как вы понимаете, при разработке идеального снаряжения для работы в экстремально холодную погоду для тактического использования необходимо учитывать множество факторов.

Исходя из всего этого, мы понимаем, что не существует материала, «управляющего всеми», для создания высококачественной куртки.

Это идея, которую мы в первую очередь помним, когда изобретаем идеи для новой одежды.

Но почему? Ну, во-первых, нужно взвесить переменные.

Например, предназначена ли одежда для ношения физически активными людьми? Если да, то нам нужно спроектировать с учетом того, что происходит, а именно пота и высокой теплоотдачи организма.

Наша зимняя боевая рубашка AcE и зимняя тактическая куртка Delta AcE Plus Gen.2 являются примерами одежды, разработанной для людей с высокой физической активностью (читай, для тех, кто будет потеть и выделять много тепла).

Посмотрите этот обзорный видеоролик, чтобы узнать все, что нужно знать о зимней боевой рубашке AcE:

Примечательно, что в этих предметах одежды используется наполнитель G-Loft на рукавах, но не на груди и спине.

Причина в том, что в верхней части туловища обычно происходит наибольшее накопление тепла. Это особенно верно, когда грудь и спина владельца покрываются пластиной-носителем и другим значительным оборудованием, которое, что довольно интересно, действует как дополнительные слои изоляции.

Кроме того, наша зимняя боевая рубашка AcE и тактическая зимняя куртка Delta AcE Plus Gen.2 имеют вентиляционные панели на каждом рукаве для дополнительного охлаждения.

Было бы правильно подозревать, что эта одежда не является водонепроницаемой.

Вместо этого они обладают высокой водоотталкивающей способностью. Разница в том, что водонепроницаемые ламинаты менее воздухопроницаемы, тяжелее и имеют определенные конструктивные ограничения.

Обычно, когда холодно, дождь переходит в снег. Снег имеет совершенно другие свойства, чем дождь, и когда вы осматриваете поверхность одежды, вы видите, что снег тает на поверхности, а затем моросит ткань.

Кроме того, водостойкий ламинат тяжелее, хуже пропускает воздух и имеет дополнительные конструктивные ограничения — например, отсутствие вентиляционных панелей на снаряжении.

Также примечательно то, что операторы обычно носят с собой водонепроницаемую верхнюю одежду на случай экстремально влажных условий.

Подкладка из микрофлиса — еще один материал, необходимый для эффективности наших курток.

Мы используем микрофлис COCONA 37,5. Это наш лучший выбор, потому что его характеристики идеально подходят для нашего снаряжения.В частности:

• Он быстро отводит влагу от вашего тела наружу и выполняет двойную функцию, создавая большую площадь поверхности, с которой вода может рассеиваться;
• Обеспечивает дополнительный слой теплоизоляционной экосистемы одежды;
• Он приятен на ощупь (в значительной степени потому, что ткань не быстро намокает).

Дополнительные элементы для куртки и боевой рубашки, такие как наши вставки air / pac, также влияют на схему теплоизоляции, которую мы здесь иллюстрируем.

Узнайте больше о куртке Delta AcE Plus Gen.2 в этом информационном видеоролике о продукте:

Эти вставки расположены вдоль спины и плеч, чтобы одежда не давила прямо на кожу.

Этот буфер позволяет воздуху сохранять тепло в холодную погоду, создавая эффект «теплового моста».

Сочетание всех этих элементов делает нашу тактическую одежду лучшей в своем классе для тех, кто работает в зимних условиях.

Мы искренне надеемся, что это обсуждение дало вам представление о теплоизоляционном пространстве и о том, что нужно для создания первоклассного высокопроизводительного оборудования, которого вы ожидаете от нас.

И в качестве бонуса предлагаем ответ на самый насущный из всех вопросов: «Для какого температурного диапазона идеально подходит эта куртка?»

Это зависит от обстоятельств. На самом деле это так. Добравшись до конца этой длинной статьи, вы заслуживаете того, чтобы вас не оставили в покое, поэтому мы расскажем вам, о чем:

1. Ваш уровень активности.Чем он выше, тем больше тепла вы производите; Таким образом, чем ниже можно идти с курткой.
2. Нижнее белье. Качество имеет большое значение. Поэтому в качестве базового слоя рубашка из мериноса — ваш лучший друг.
3. Ваша восприимчивость к холоду. Наша рекомендация — мужик.

Теплоизоляция зданий — Designing Buildings Wiki

Изоляционные изделия получили значительное развитие благодаря технологическому прогрессу. Законодательство послужило катализатором развития, начиная с основных требований согласно Части L строительных норм и заканчивая соблюдением государственных целевых показателей по сокращению выбросов углекислого газа на основе передовых программ, таких как Кодекс экологически безопасных домов и BREEAM.

Изоляционные изделия различаются по цвету, отделке поверхности и текстуре, составу сердечника и, что важно, характеристикам. Спецификация изоляционных материалов является научно обоснованным решением, но успешная спецификация зависит от того, насколько специалист понимает не только математические характеристики, но и периферийные факторы, которые могут повлиять на окончательную установку.

Спецификация изоляционных материалов часто основана на минимальных требованиях Строительных норм AD (Утвержденный документ), часть L и их взаимосвязи с производственными данными производителя, и было высказано предположение, что законодательство стимулирует производство ряда продуктов, которые: просто работай », и между ними есть небольшая очевидная разница.

Однако, чтобы правильно указать изоляцию, разработчику необходимо понимать причины, по которым она работает, и применять правильную технологию к любой данной детали конструкции. Понимая более полно процессы, которые заставляют изоляцию работать, и действительно факторы, которые мешают ей работать, разработчики будут в гораздо более сильной позиции, чтобы указать правильный материал для правильного применения.

Установленные характеристики изоляционного материала зависят не только от эксплуатационных характеристик и соблюдения подрядчиками требований производителей и общих требований к качеству изготовления, но и от пригодности указанного изоляционного материала для места его установки.

Изоляционные материалы предназначены для нарушения передачи тепла через сам материал. Есть три метода теплопередачи: излучение, теплопроводность и конвекция.

[править] Радиация

Любой объект, температура которого выше, чем окружающие его поверхности, будет терять энергию в виде чистого лучистого обмена. Лучистое тепло может распространяться только по прямым линиям. Поместите твердый объект между точками A и B, и они больше не будут напрямую обмениваться лучистым теплом.Излучение — единственный механизм теплопередачи, пересекающий вакуум.

[править] Проведение

Проводимость зависит от физического контакта. Если нет контакта, кондукция невозможна. Контакт между двумя веществами с разной температурой приводит к теплообмену от вещества с более высокой температурой к веществу с более низкой температурой. Чем больше перепад температур, тем быстрее происходит теплообмен.

[править] Конвекция

Конвекция — это передача энергии через жидкости (газы и жидкости).Именно этот метод играет наибольшую роль в выделении и передаче тепла в зданиях. Чаще всего этот эффект распространяется от твердого тела к газу, то есть от объекта к воздуху, а затем обратно, как правило, когда воздух встречается с внешней тканью здания.

Процесс фактически инициируется передачей энергии за счет теплопроводности и осложняется уровнем водяного пара, который поддерживается воздухом. Молекулы воды накапливают тепло, передаваемое им за счет теплопроводности от теплых поверхностей.Водяной пар и воздух нельзя разделить как газы. Они расстанутся только тогда, когда будет достигнуто давление насыщенного пара, то есть количество воды (хотя и в форме пара) превышает уровень тепла, доступного для поддержания ее в виде газа (пара), и поэтому она конденсируется.

Конденсация вызывает выделение скрытого тепла; изменяется соотношение температуры и водяного пара, и как только оно изменится достаточно сильно, процесс начнется снова. Мировые погодные системы следуют очень похожему циклу.

Если бы воздух оставался неподвижным и сухим, он работал бы как высокоэффективный изолятор. Однако, если воздух нагревается, его молекулярная структура расширяется и становится менее плотной по сравнению с окружающим его воздухом, и поэтому поднимается вверх. По мере удаления от источника тепла он начинает охлаждаться. Молекулы сжимаются, увеличиваются в плотности и снова опускаются. Молекулы воздуха находятся в состоянии постоянного потока, зависящего от температуры окружающей среды и помех от любой точки или фоновых источников тепла.

Этот процесс «конвекции» теплопередачи усложняется тем фактом, что воздух будет охлаждаться со скоростью, зависящей от степени насыщения водяным паром. Чем больше насыщение, тем медленнее охлаждение.

Изоляционные материалы ограничивают поток энергии (тепла) между двумя телами, температура которых не одинакова. Более высокие изоляционные характеристики напрямую связаны с теплопроводностью изоляционного материала. То есть скорость, с которой фиксированное количество энергии передается через материал известной толщины.

Прямая инверсия (обратная) этой меры — тепловое сопротивление материала, которое измеряет способность материала сопротивляться передаче тепла.

[править] Теплопроводность

Теплопроводность, часто называемая значением «K» или «λ» (лямбда), является постоянной для любого материала и измеряется в Вт / мК (ватт на кельвин-метр). Чем выше значение λ, тем лучше теплопроводность. Хорошие изоляторы будут иметь как можно более низкую стоимость.Сталь и бетон обладают очень высокой теплопроводностью и, следовательно, очень низким термическим сопротивлением. Это делает их плохими изоляторами.

Значение λ для любого материала повышается с повышением температуры. Хотя для этого необходимо, чтобы повышение температуры было значительным, а варианты температуры в большинстве зданий обычно находятся в пределах допусков, которые сделают любое изменение значения лямбда незначительным.

[править] Термостойкость

Термическое сопротивление, называемое значением R материала, является произведением теплопроводности и толщины.Значение R рассчитывается путем деления толщины материала на его теплопроводность и выражается в единицах m2K / W (квадратный метр кельвина на ватт). Чем больше толщина материала, тем больше термическое сопротивление.

[править] Значение U

С точки зрения строительства, хотя коэффициент теплопередачи может быть рассчитан и отнесен к одной толщине любого материала, обычно его рассчитывают как продукт, полученный в результате сборки различных материалов в любой данной форме строительства.Это мера передачи тепла через заранее определенную площадь строительной ткани — 1 кв.

Таким образом, единицами измерения являются Вт / м2K (ватты на квадратный метр кельвина) и описывают теплопередачу в ваттах через квадратный метр строительного элемента (например, стены, пола или крыши). Это используется для расчета теплопередачи или потерь через ткань здания. Например, если у стены коэффициент теплопроводности 1 Вт / м2 · К — при разнице температур 10 °, потеря тепла составит 10 Вт на каждый квадратный метр площади стены.

Изоляция с открытыми ячейками включает такие продукты, как изоляция из минеральной и овечьей шерсти. Изоляторы из пенополистирола (EPS) технически являются «закрытыми ячейками» по своей структуре, но их характеристики схожи с материалами с открытыми ячейками из-за связи в структуре воздушных карманов, которые окружают гранулы с выдутыми ячейками, которые являются сутью его состава. .

На приведенном ниже рисунке показано изображение ядра в разрезе типичного изделия из стекловаты, на которое наложены миллионы и миллионы (на квадратный метр) воздушных карманов с «открытыми ячейками», которые образуются в процессе производства.В то же время, когда в процессе производства воздух нагнетается в сердцевину стеклянных волокон, ранее введенный связующий агент активируется с образованием матрицы, скрепляющей композицию. Это создает «пружинную нагрузку», связанную с изоляцией из минеральной ваты, позволяя ей восстановить свою форму и толщину после сжатия.

Природа матрицы с открытыми ячейками позволяет воздуху мигрировать через ее ядро, но путь извилистый, поэтому потери тепла из-за конвекции минимальны.Принцип действия заключается в образовании таких маленьких воздушных карманов, что движение воздуха практически прекращается, но не полностью.

Материал может излучать только то тепло, которое он способен поглотить. Стеклянные нити и их связующее плохо проводят тепло, поэтому потери тепла из-за излучения считаются незначительными.

Сухой воздух — хороший изоляционный газ. Таким образом, в продуктах с открытыми ячейками, если можно предотвратить загрязнение воздуха внутри ядра водяным паром (с помощью пароизоляционных барьеров), сверхмалые воздушные карманы значительно ограничат движение воздуха.

Изоляторы с закрытыми порами включают такие продукты, как экструдированный полистирол и химические пенопласты. В технологии с закрытыми ячейками используется контролируемое введение газов (вспенивателей) во время производства, которые образуют гораздо более плотную матрицу отдельных ячеек, чем стекловата или пенополистирол. Ячейки представляют собой пузырьки газа, теплопроводность которых значительно меньше, чем у воздуха. Добавьте к этому неспособность водяного пара легко загрязнять ячейки, и это обеспечивает значительно более эффективный изолятор.(Примечание: матрица некоторых химических пенопластов может со временем разрушаться под воздействием воды или водяного пара.)

Стенки ячеек очень тонкие, что ограничивает проводимость, но они газонепроницаемы. Плотный клеточный состав дополнительно ограничивает возможность движения газа, поскольку он может перемещаться только в пределах своей содержащей клетки, а не между клетками. Как и в случае с материалами с открытыми ячейками, на процесс передачи тепла от теплой стороны к прохладной влияет сочетание теплопроводности через стенки ячеек и ограниченной конвекции через газ ячейки.

Эффективность материала очень высока и эффективна на площади сплошной доски, но она значительно снижается из-за плохого качества обработки при резке и соединении досок.

Стремясь улучшить долговременные характеристики, производители облицовывают изделия из пенопласта, в частности, блестящим слоем фольги. Это сводит к минимуму загрязнение водяным паром, действуя как пароизоляция, а также отражая лучистую энергию обратно в здание. Приклеивание картона с фольгированной облицовкой лентой из фольги может улучшить пароизоляцию, хотя это не окажет большого влияния на плохо сконструированный шов, который не всегда герметичен.

Производители изоляционных материалов выпускают техническую и рекламную литературу, включающую широкий спектр цифр, которые могут сбивать с толку, и не все производители представляют свои характеристики одинаково.

Показатели эффективности обычно основываются на результатах лабораторных испытаний. Такие результаты повсеместно принимаются проектировщиками зданий и законодательными органами, такими как органы строительного контроля.

Однако это не то же самое, что проверка на месте.Никакие две ситуации «на месте» не обеспечат точно одинаковые условия, поэтому испытания могут проводиться только для сравнения различных изоляционных материалов с использованием точно таких же условий. В результате производители демонстрируют характеристики в торговой и технической литературе, описывая идеальную установку, в которой соединения выполнены идеально, изоляция однородна, а все допуски идеальны до миллиметра. Любой, кто побывал на стройке, знает, что это не соответствует действительности.

С этой целью разработчики могут принять к сведению выполнение оценок Зеленой сделки. Здесь диктат заключается в том, чтобы придерживаться «золотого правила», согласно которому стоимость предлагаемых мер по энергосбережению не должна превышать прогнозируемую экономию, полученную в результате меньшего использования энергии. На практике, чтобы убедиться в этом, эксперты по экологической сделке (GDA) принимают очень консервативную позицию в отношении прогнозируемой экономии и прогнозируемой экономии, включая расчеты использования изоляции на уровне 75% от данных производителя.

Кроме того, в то время как производители сосредотачиваются на характеристиках продукции, они могут не обращать внимания на другие ключевые вопросы, которые напрямую влияют на производительность, такие как спецификация правильного изоляционного продукта в зонах строительства, которые могут создавать холодную и потенциально влажную среду, для Например, пустоты под полом.

Изоляция и вода не смешиваются. Все типы изоляционных материалов будут подвержены влиянию в диапазоне от незначительного (например, экструдированный полистирол (XPS)) до сильно поврежденного (например, шерстяные изоляторы).Степень компрометации будет зависеть от степени загрязнения. Таким образом, любая среда, в которой может существовать водяной пар без угрозы быстрого и полного испарения, или наличие самих физических капель воды, снизит эффективность изоляции. Попадая в матрицу изоляционного материала, вода проводит энергию, которую изоляция пытается удержать. Чем больше капля воды, тем больше проводимость.

Например, если стекловата устанавливается в стену с заполненной полостью, если одна из сторон полости кирпичной кладки подверглась воздействию дождя непосредственно перед установкой изоляционного материала, потенциальные изоляционные характеристики стены будут снижены. закончена пустотелая стена.Если изоляция промокнет насквозь, ее характеристики могут стать отрицательными.

Сегодняшние специалисты по спецификациям искусственной среды испытывают все большее давление; быть более экологичным, создавать среду с низким содержанием углерода и двигаться в направлении большей устойчивости. Крупные производители изоляционных материалов приняли важные меры, чтобы:

Производители позиционируют свою продукцию как «экологичную», исходя из того, что их изоляционные материалы будут экономить гораздо больше энергии / углерода в течение срока службы установки, чем затраты на их производство.

Изоляционные материалы зависят от присущей им молекулярной структуры, чтобы минимизировать три формы теплопередачи — излучение, теплопроводность и конвекцию. Наибольшие потери тепла в здании происходят из-за движения воздуха. Любое движущееся тело воздуха будет извлекать тепло из объекта или поверхности, над которой оно проходит. Потери тепла пропорциональны скорости движущегося воздуха, количеству присутствующей воды и разнице температур между источником тепла и воздухом.

Чем быстрее воздух движется над источником тепла, тем быстрее происходит теплопередача.Присутствие капель воды будет действовать как ускоритель этого процесса, хотя обычно необходимо контролировать насыщение водяным паром, чтобы избежать проблем, вызванных конденсацией.

Конденсацию можно в значительной степени контролировать, убедившись, что водяной пар в воздухе содержится в теплой внутренней среде. Теоретическим решением являются пароизоляционные слои на теплой стороне изоляции, эффективно препятствующие миграции воздуха между теплой и более холодной зонами.

Современные технологии материалов и тщательно контролируемое качество сборки этих материалов позволяют добиться почти нулевой утечки воздуха через изолированную оболочку, и действительно, конструкция Passivhaus основана на этом, при использовании контролируемой вентиляции для удаления загрязненного воздуха, принципы проектирования, зависящие от качества изготовления чтобы добиться успеха.

При рассмотрении ячеистой конструкции из специальных изоляционных материалов основная цель состоит в том, чтобы предотвратить движение газов в матрице изоляционного сердечника, при этом потери тепла, связанные с этим движением, также будут уменьшены.

Хотя изоляционные материалы с «открытыми порами», такие как шерсть, допускают гораздо большую миграцию воздуха через них, что ограничивает их характеристики, их гибкая конструкция дает гораздо большее преимущество с точки зрения контроля качества монтажа. Из-за природы материала соединение дает очень похожий результат на сам материал. В то время как изделия из жестких плит требуют обременительной платы за установку, чтобы соответствовать стандартам точности соединения, установленным изготовителем в лабораторных условиях.

Изоляционные материалы с более плотным, автономным ячеистым составом обеспечат более низкую теплопроводность (значение λ) и, следовательно, более высокое удельное тепловое сопротивление (значение R), чтобы превзойти материалы с «открытыми ячейками», которые зависят от поддержания сухого воздуха. в их ядрах для максимальной производительности.

Доступны вспененные изделия с открытыми порами, которые благодаря своему составу основной матрицы имеют более высокую теплопроводность, чем их собратья с закрытыми порами, но имеют преимущества большей гибкости, позволяющей приспособиться к движению здания, и любое разрушение стенок ячеек не приведет к высвобождению содержания газа.

При выборе изоляционных материалов проектировщик здания должен учитывать возможность загрязнения водой и возможность миграции газа в основной матрице и, как следствие, ухудшение характеристик, которое может ухудшиться в дальнейшем в течение срока службы здания, незаметно и неконтролируемое.

На рынке есть более эффективные технологии с «аэрогелями» и «вакуумированными панелями», но производительность зависит от тех же принципов теплопередачи и на данный момент занимает ограниченную нишу спецификаций, оставаясь в значительной степени непомерно высокой для широких масс. большинство приложений.

Автором этой статьи является Mark Wilson MCIAT, авторские права переданы Henry Stewart Publications для публикации. Он стал победителем нашего конкурса статей при поддержке Chartered Institute of Building в июне 2013 года.

Более длинная версия статьи была впервые опубликована в журнале Building Survey, Appraisal & Valuation, Volume 2 Number 1, апрель 2013 г.