Суперизоляция

Суперизоляция — это подход к проектированию, строительству и модернизации зданий, который значительно снижает потери тепла (и прирост) за счет использования гораздо более высоких уровней изоляции и воздухонепроницаемости, чем в среднем. Суперизоляция является одним из предшественников подхода пассивного дома .

Определение

Не существует общепринятого определения суперизоляции, но здания с суперизоляцией обычно включают в себя:

Очень высокий уровень изоляции , обычно R-40 (RSI-7) стены и крыша R-60 (RSI-10,6) , соответствующие значениям SI U 0,15 и 0,1 Вт/(м). ²·К) соответственно)
Детали, обеспечивающие непрерывность изоляции в местах соприкосновения стен с крышей, фундаментом и другими стенами.
Герметичная конструкция, особенно вокруг дверей и окон, для предотвращения проникновения воздуха и выталкивания тепла внутрь или наружу.
система вентиляции с рекуперацией тепла для обеспечения свежего воздуха
Нет больших окон, выходящих в какую-либо определенную сторону.
Гораздо меньше, чем обычная система отопления, иногда просто небольшой резервный нагреватель.

Ниссон и Датт (1985) предполагают, что дом можно назвать «суперизолированным», если стоимость отопления помещений ниже, чем стоимость нагрева воды. ^[1]

Помимо упомянутого выше значения высокого уровня изоляции, термины «суперизоляция» и «суперизоляционные материалы» используются для изоляционных материалов с высоким R / дюйм, таких как вакуумные изоляционные панели (VIP) и аэрогель . ^[2]

Теория

Дом с суперизоляцией предназначен для значительного снижения потребностей в отоплении и может даже отапливаться преимущественно собственными источниками тепла (отходящее тепло, вырабатываемое приборами, и тепло тела жильцов) с небольшим количеством резервного тепла. Было продемонстрировано, что это работает даже в холодном климате, но требует пристального внимания к деталям конструкции в дополнение к изоляции (см. Задача 13 Соглашения МЭА по солнечному отоплению и охлаждению ).

История

Термин «суперизоляция» был придуман Уэйном Шиком из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне . В 1976 году он был частью команды, которая разработала проект дома «Ло-Кал» с использованием компьютерного моделирования, основанного на климате Мэдисона, штат Висконсин . Несколько домов, дуплексов и кондоминиумов на основе принципов Lo-Cal были построены в Шампейн-Урбане в 1970-х годах. ^[3]^[4]

В 1977 году «Дом Саскачевана». ^[5] был построен в Регине, Саскачеван , группой канадских правительственных агентств. Это был первый дом, публично продемонстрировавший ценность суперизоляции и привлекший большое внимание. Первоначально он включал в себя несколько экспериментальных солнечных панелей с вакуумными трубками, но они не понадобились и позже были удалены. Дом отапливался в основном за счет отходящего тепла от приборов и жильцов. ^[4]^[6] В 1977 году Юджин Леже построил «Дом Леже» в Ист-Пепперелле, штат Массачусетс . Он имел более традиционный внешний вид, чем «Дом Саскачевана», и также получил широкую огласку. ^[4] Реклама «Дома Саскачевана» и «Дома Леже» повлияла на других строителей, и в течение следующих нескольких лет было построено множество домов с суперизоляцией. Эти дома также повлияли на разработку Вольфгангом Файстом стандарта пассивного дома . ^[4]

Модернизация

Возможно и все более желательно модернизировать суперизоляцию существующих домов или построек. Самый простой способ – это добавить слои сплошной жесткой внешней изоляции. ^[7] а иногда и путем строительства новых наружных стен, которые оставляют больше места для изоляции. Пароизоляцию . можно установить за пределами исходного каркаса, но в этом нет необходимости Почти всегда стоит добавить улучшенный сплошной воздушный барьер, поскольку в старых домах, как правило, сквозняки, и такой воздушный барьер может иметь важное значение для экономии энергии и долговечности. Следует проявлять осторожность при добавлении пароизоляции, поскольку она может уменьшить высыхание случайной влаги или даже вызвать летом (в климате с влажным летом) межклеточную конденсацию и, как следствие, появление плесени и грибка . Это может вызвать проблемы со здоровьем жильцов и повредить конструкцию. Многие строители в северной Канаде используют простой подход от 1/3 до 2/3, размещая пароизоляцию не дальше, чем на 1/3 значения R изолируемой части стены. Этот метод обычно применим для внутренних стен с небольшой паростойкостью или вообще без нее (например, в них используется волокнистая изоляция) и позволяет контролировать конденсацию утечек воздуха и диффузионную конденсацию пара. Такой подход гарантирует, что в холодную погоду на пароизоляции или внутри нее не будет образовываться конденсат. Правило 1/3:2/3 гарантирует, что температура пароизоляции не опустится ниже допустимой. температуру точки росы внутреннего воздуха и минимизирует возможность возникновения проблем с конденсацией в холодную погоду .

Например, при внутренней температуре помещения 20 °C (68 °F) пароизоляция достигнет только 7,3 °C (45 °F), когда наружная температура составит -18 °C (-1 °F). Температура точки росы воздуха в помещении, скорее всего, будет порядка 0 °C (32 °F), когда на улице так холодно, что намного ниже прогнозируемой температуры пароизоляции, и, следовательно, действует правило 1/3:2/3. достаточно консервативен. Для климата, в котором нечасто наблюдается температура -18 °C, правило 1/3:2/3 следует изменить на 40:60 или 50:50. Поскольку температура точки росы внутреннего воздуха является важной основой для таких правил, здания с высокой внутренней влажностью в холодную погоду (например, музеи, бассейны, влажные или плохо вентилируемые воздухонепроницаемые дома) могут требовать других правил, как и здания с более сухой внутренней средой ( например, хорошо вентилируемые здания и склады). Международный жилищный кодекс 2009 года содержит более сложные правила выбора изоляции снаружи новых домов, которые можно применять при модернизации старых домов.

Паропроницаемая строительная пленка на внешней стороне исходной стены защищает от ветра и позволяет стене высохнуть снаружи. Для этой цели доступны асфальтовый войлок и другие продукты, такие как продукты на основе пористых полимеров, которые обычно служат водонепроницаемым барьерным/дренажным слоем.

Внутренняя модернизация возможна в тех случаях, когда владелец хочет сохранить старый внешний сайдинг или когда требования по отступлению ограничивают пространство для внешней модернизации. Герметизация воздушного барьера является более сложной задачей, а целостность теплоизоляции нарушается (из-за большого количества перегородок, перекрытий и служебных проходов); исходная стеновая конструкция в холодную погоду становится холоднее (и, следовательно, более склонна к конденсации и медленнее высыхает), жильцы подвергаются значительным разрушениям, и в доме остается меньше внутреннего пространства. Другой подход — использовать упомянутый выше метод от 1/3 до 2/3 — установить замедлитель пара внутри существующей стены (если его еще нет) и добавить изоляцию и опорную конструкцию внутрь. Таким образом, инженерные коммуникации (электроэнергия, телефон, кабель и сантехника) могут быть добавлены к новому пространству стены, не проникая за воздушный барьер. Пароизоляция из полиэтилена опасна, за исключением холодного климата, поскольку она ограничивает способность стены высыхать внутри. Этот подход также ограничивает количество внутренней изоляции, которую можно добавить, до относительно небольшого количества (например, к стене R-12 2×4 можно добавить только изоляцию R-6).

Затраты и выгоды

В новом строительстве дополнительные затраты на изоляцию и каркас стен могут быть компенсированы отсутствием необходимости в специальной системе центрального отопления. Центральная печь часто оправдана или необходима для обеспечения достаточно равномерной температуры в домах с многочисленными комнатами, более чем одним этажом, кондиционером или большими размерами. Небольшие печи не очень дороги, и обычно в каждой комнате требуются воздуховоды для обеспечения вентиляции. Когда пиковый спрос и годовое потребление энергии невелики, дорогостоящие и сложные системы центрального отопления необходимы лишь иногда. Следовательно, можно использовать даже электрические нагреватели сопротивления. Электрические обогреватели обычно используются только холодными зимними ночами, когда общая потребность в электроэнергии в остальной части дома низкая. Широко используются другие резервные обогреватели, такие как древесные гранулы, дровяные печи, газовые котлы или даже печи. Стоимость модернизации суперизоляции должна быть сбалансирована с будущей ценой на топливо для отопления (которая, как можно ожидать, будет колебаться из года в год из-за проблем с поставками, стихийными бедствиями или геополитическими событиями), желанием уменьшить загрязнение от отопления здания, или желание обеспечить исключительный тепловой комфорт.

При отключении электроэнергии суперизолированный дом остается теплым дольше, поскольку потери тепла намного меньше, чем обычно, но теплоемкость конструкционных материалов и содержимого остается той же. Неблагоприятные погодные условия могут помешать усилиям по восстановлению электроснабжения, что приведет к неделям или более отключениям. Когда обычные дома лишены постоянного снабжения электроэнергией (либо для непосредственного отопления, либо для работы газовых печей ), обычные дома быстро охлаждаются и могут подвергаться большему риску дорогостоящего ущерба из-за замерзания водопроводных труб. Жители, которые используют дополнительные методы отопления без должного ухода во время таких эпизодов или в любое другое время, могут подвергнуть себя риску пожара или отравления угарным газом .

См. также

Примечания

^ Ниссон, Джей Ди Нед; и Гаутам Датт, Книга «Сверхизолированный дом» , John Wiley & Sons, 1985 г. ISBN 0-471-88734-X , ISBN 0-471-81343-5
^ «Долгосрочная эффективность суперизоляционных материалов в строительных компонентах и системах» . Программа Международного энергетического агентства «Энергия в зданиях и сообществах» . нд . Проверено 9 июня 2022 г.
^ Маккалли, М. (2008, ноябрь). Новаторская суперизоляция и дом Lo-Cal: проектирование, строительство, оценка и выводы . Доклад, представленный на 3-й ежегодной Североамериканской конференции по пассивным домам, Дулут, Миннесота.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Дензер, Энтони (2013). Солнечный дом: новаторский устойчивый дизайн . Риццоли. ISBN 978-0-8478-4005-2 . Архивировано из оригинала 26 июля 2013 г.
^ Ралко, Джо. «Энциклопедия Саскачевана» . Университет Регины . Архивировано из оригинала 24 декабря 2016 года . Проверено 9 июня 2022 г.
^ Холладей, Мартин (17 апреля 2009 г.). «Забытые пионеры энергоэффективности» . GreenBuildingAdvisor.com.
^ Уэно, К. Детали и анализ модернизации суперизоляции наружных стен жилых домов . Тепловые характеристики наружных ограждающих конструкций целых зданий XI Международная конференция. АШРАЭ. Архивировано из оригинала 28 января 2011 г. Проверено 22 января 2011 г.

Ссылки

Расчет и описание дома с наружным утеплением: Построить на завтра (перевод с французского)
Бут, Дон, Буферизация Солнца/Земли и суперизоляция , 1983 г., ISBN 0-9604422-4-3
Маршалл, Брайан; и Роберт Аргу, Книга по модернизации суперизоляции , Возобновляемые источники энергии в Канаде, 1981 г. ISBN 0-920456-45-6 , ISBN 0-920456-43-X
Шерклифф, Уильям А. , Суперизолированные дома: обзор принципов и практики , Brick House Pub. Компания, 1981, 1982 гг. ISBN 0-931790-25-5
Шерклифф, Уильям А. , Суперизолированные дома и воздухо-воздушные теплообменники , Brick House Pub Co, 1988, ISBN 0-931790-73-5

Внешние ссылки

[1] Ниссон, Джей Ди Нед; и Гаутам Датт, Книга «Сверхизолированный дом» , John Wiley & Sons, 1985 г. ISBN 0-471-88734-X , ISBN 0-471-81343-5

[2] «Долгосрочная эффективность суперизоляционных материалов в строительных компонентах и системах» . Программа Международного энергетического агентства «Энергия в зданиях и сообществах» . нд . Проверено 9 июня 2022 г.

[3] Маккалли, М. (2008, ноябрь). Новаторская суперизоляция и дом Lo-Cal: проектирование, строительство, оценка и выводы . Доклад, представленный на 3-й ежегодной Североамериканской конференции по пассивным домам, Дулут, Миннесота.

[Denzerbook-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Дензер, Энтони (2013). Солнечный дом: новаторский устойчивый дизайн . Риццоли. ISBN 978-0-8478-4005-2 . Архивировано из оригинала 26 июля 2013 г.

[5] Ралко, Джо. «Энциклопедия Саскачевана» . Университет Регины . Архивировано из оригинала 24 декабря 2016 года . Проверено 9 июня 2022 г.

[Holladay-6] Холладей, Мартин (17 апреля 2009 г.). «Забытые пионеры энергоэффективности» . GreenBuildingAdvisor.com.

[7] Уэно, К. Детали и анализ модернизации суперизоляции наружных стен жилых домов . Тепловые характеристики наружных ограждающих конструкций целых зданий XI Международная конференция. АШРАЭ. Архивировано из оригинала 28 января 2011 г. Проверено 22 января 2011 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

v т и Экологические технологии
Общий	Соответствующая технология Чистые технологии Климатически оптимизированное сельское хозяйство Экологический дизайн Оценка воздействия на окружающую среду Эко-инновации Экотехнологии Электромобиль Переработка энергии Экологический дизайн Оценка воздействия на окружающую среду Проектирование воздействия на окружающую среду Зеленое здание Зеленый автомобиль Экологически здоровый дизайн сообщества Дизайн общественных интересов Устойчивое развитие Наука об устойчивом развитии Устойчивое ( сельское хозяйство архитектура дизайн разработка продовольственные системы отрасли промышленности приобретение ремонт технология транспорт )
Загрязнение	Загрязнение воздуха ( контроль дисперсионное моделирование ) Промышленная экология Обращение с твердыми отходами Управление отходами Вода ( очистка сельскохозяйственных сточных вод очистка промышленных сточных вод очистка сточных вод технологии очистки сточных вод очистка воды )
Устойчивая энергетика	Эффективное использование энергии Электрификация Развитие энергетики Рекуперация энергии Топливо ( альтернативное топливо биотопливо углеродно-нейтральное топливо водородные технологии ) Список проектов по хранению энергии Возобновляемая энергия коммерциализация переход Устойчивое освещение Транспорт ( электромобиль гибридный автомобиль )
Сохранение	Здание ( зеленое изоляция естественный устойчивая архитектура Новый урбанизм Новая классика ) Биология сохранения Экологическое лесоводство Эффективное использование энергии Энергосбережение Рекуперация энергии Переработка энергии Экологическое движение Восстановление окружающей среды Стекло в зеленых зданиях Зеленые вычисления Вентиляция с рекуперацией тепла Высокоэффективные здания Реабилитация земель Охрана природы Пермакультура Переработка Рециркуляция тепла воды