Сложные проектные стратегии преобразуют тепловую массу в тепловые лабиринты и другие решения с привлечением энергии земли
Проектировщики закладывают тепловые характеристики зданий таким образом, чтобы снизить влияние окружающей среды и создать комфорт внутри помещений с наименьшими материальными и энергетическими затратами. Как правило, в этом участвует тепловая масса, теплоизоляция, пассивные и активные инженерные системы здания.
Тепловая масса описывает способность материалов поглощать, хранить и высвобождать тепловую энергию. Это свойство смягчает воздействие температурных колебаний на здание от внутренних и внешних источников: тепло поглощается, когда температура окружающей среды повышается, и выходит из материала, когда становится прохладно.
Тепловую массу полезно учитывать при проектировании, когда требуется выравнивать или блокировать экстремальные температурные условия, стабилизировать внутреннюю среду таким образом, чтобы снизить потребность в инженерных системах здания.
Тепловая масса снижает повышенные тепловые нагрузки, когда поглощает тепло от внешних источников, таких как солнечный свет, или от внутренних, таких как электроприборы и освещение. Это приносит пользу летом и зимой.
Тепловая масса собирает и хранит тепло. Например, специально подготовленная стена перед окном, которое выходит на юг, поглотит солнечное излучение, а затем медленно возвратит энергию в замкнутое пространство помещения.
Тепловая масса хорошо сочетается с принудительной и естественной вентиляцией. Например, бетонные плиты перекрытия можно насытить теплом в течение дня и затем эту энергию ночью выбросить наружу. К следующему дню полностью остывший материал сможет поглотить больше тепла.
Исторически сложилось так, что для постоянного проживания строятся здания с повышенной тепловой массой. Хорошо изолированные легкие строения лучше подходят для периодического пребывания, когда жильцы возвращаются после недолгого отсутствия и по щелчку выключателя активируют инженерные системы, которые за короткое время создают комфорт в помещении.
Ситуация усложняется тем, что внешние условия меняются в зависимости от времени года и времени суток, поэтому от ограждающих конструкций требуется иногда удержать тепло, иногда уловить, а иногда и отвести.
И строительные конструкции иногда должны делать это в сочетании с несколькими противоречивыми функциями: ограниченный доступ к помещению, безопасность и акустическая изоляция.
Термодинамика тепловой массы - сложный предмет. Способность хранить тепло связывает физические свойства материалов с температурным циклом, который требуется смягчить.
Полезная тепловая масса требует повышенной удельной теплоемкости, высокой плотности энергии и теплопроводности материала. Тепловые потоки в материал и обратно должны соответствовать тепловому циклу занимаемого пространства.
Бетон и каменная кладка - это полезная тепловая масса, тогда как древесина слишком медленно поглощает тепло, а у стали слишком высокая теплопроводность.
Способность материала поглощать и отдавать тепло с помощью тепловых циклов основана на следующих характеристиках:
- Теплоемкость;
- Теплопроводность;
- Плотность энергии;
- Поверхностное сопротивление;
- Толщина.
Считается, что в умеренном климате при 24-часовом цикле тепловая энергия проникает в тепловую массу, такую как бетон и кирпичная кладка, на глубину не более 100 мм. Такое расстояние умещается в толщину стен большинства зданий. Пиковые температуры проявляются со смещением до шести часов.
Тепловая масса, чтобы была продуктивной, должна сообщаться с внешней средой. Это означает, что бетонные полы и стены должны быть открыты. Напротив, типовые помещения обычно облицованы отделочными материалами, закрыты подвесными потолками и напольным покрытием. Тем не менее, производительность тепловой массы повышается красками, которые усиливают поглощение и выделение теплового излучения.
Открытая тепловая масса внутри зданий способна вызвать сильную акустическую реверберацию.
Тепловую массу часто сочетают с другими стратегиями проектирования комфортной среды, которая включает активные, пассивные или смешанные системы. Там, где заложено охлаждение ночью, подойдут узкие здания открытой планировки с атриумами, в которых присутствует естественная вентиляция.
Следует избегать нежелательного охлаждения ночью, чтобы не увеличилось энергопотребление на отопление. Здесь поможет хорошая изоляция со сниженной инфильтрацией.
Сложные проектные стратегии преобразуют тепловую массу в тепловые лабиринты и другие решения с привлечением энергии земли.
Местоположение может затруднить использование тепловой массы, например, если естественная вентиляция невозможна. Помешают ориентация, акустические соображения или требований к кондиционированию воздуха.
Комментируйте, оценивайте и подписывайтесь :)
Информационный портал об энергетике, природных ресурсах и инженерных системах TEPLOKARTA.RU
