Термопанели для наружной отделки деревянного дома: Термопанели для деревянного дома: виды и монтаж

Содержание

Термопанели для деревянного дома: виды и монтаж

Если решено утеплять стены, то, во-первых, нужно делать наружное утепление, а не внутреннее, чтобы «точка росы» (та температура материала, при которой пар конденсируется в воду) не оказывалась в утеплителе. Во-вторых, следует рассчитать необходимый слой утеплителя, который сможет удержать тепло внутри помещения. И, в-третьих, нужно позаботиться о защите и деревянной стены, и утеплителя от внешних температурных и природных воздействий (осадков).

Существуют разные варианты отделки дома — от сайдинга и штукатурки до облицовки кирпичом или плиткой под кирпич. Это довольно трудоемкий процесс, поскольку нужно сначала укрепить на стенах дома утеплитель (тем тщательнее, чем он более мягкий), а затем на нем или с помощью дополнительной обрешетки обшить его отделочным материалом.

В мире все усовершенствуется и процессы приводятся к оптимуму по стоимости и приложенным усилиям. Таким образом были придуманы термопанели для деревянного дома, которые существенно облегчают процесс облицовки дома с его одновременным утеплением.

Термопанели фасадные для деревянного дома

Понятно, что «термопанель» совмещает в себе утеплитель и отделку, обладающие высокими эксплуатационными качествами и стремится к созданию сплошной, фактически монолитной поверхности стены.

Термопанели как облицовочный материал были изобретены в Германии около 80 лет назад. Для слоя утеплителя были избраны пенополиуретан и пенополистирол.

Пенополиуретан (ппу) — поролон, но жесткого типа, с т. н. «закрытой клеточной структурой», из группы газонаполненных пластмасс, получаемых из органических веществ (продуктов нефтехимии и веществ, получаемых из масел: рапсового, соевого, подсолнечного). Имеет высокий коэффициент адгезии (прилипания к поверхности), плотность 70 кг/м³, благодаря которой имеет высокую тепло- и шумоизоляцию и не пропускает влагу, хотя почти не пропускает пар.

Пенополистирол (ппс) — газонаполненный стирол (изначально добываемый из нефти и каменного угля) с добавками: пластификаторами, красителями и антипиренами, представляет собой ячеистые гранулы, спекшиеся между собой, чем более плотно, тем выше прочность материала и ниже его водопоглощение, воздухо- и паропроницаемость. Выдерживает температуру от -40 до +40 °С, имеет срок службы от 60 до 80 лет.

Для отделочного слоя используется клинкерная и керамическая плитка и цементно-песчаный камень. Клинкерная плитка является самым качественным видом покрытия, потому что она — материал, который почти не впитывает влагу, плотный и морозостойкий. Немецкие термопанели с клинкерной плиткой для деревянного дома — самый высококачественный материал этого типа. Сейчас разработаны его более дешевые аналоги, где и отделка, и утеплитель выполняют ту же функцию, но сделаны из более доступных материалов.

Виды термопанелей

Классическая облицовка деревянного дома термопанелями происходит с помощью панелей: пенополиуретан-клинкерная плитка.

Поскольку внешний вид домов, построенных из кирпича, вызывает стойкие симпатии у застройщиков, отделочники стараются создавать материалы, похожие на кирпичную кладку. Но надо признать, что кирпич обладает невысокой теплопроводностью, поэтому, чтобы защитить тепло в помещении, стена из кирпича должна быть метровой ширины, что неудобно из-за большого расхода материалов и нагрузки на фундамент. Кроме этого, только кирпич двойного обжига — клинкерный — имеет достаточно низкое водопоглощение и прочность облицовочного материала. Обкладывать весь дом клинкерным кирпичом — расточительно.

Поэтому клинкерная плитка, своими размерами повторяющая кирпич (с толщиной 30-40 мм) — экономичный вариант отделки фасада. А если к этому добавить утеплитель, который по своим свойствам как раз способен заменить 1 м кирпичной кладки (при ширине 70-80 мм), то понятно, что термопанель — идеальный отделочный материал. Его единственным недостатком является довольно высокая цена.

В попытке устранения этого недостатка и были разработаны более дешевые аналоги термопанелей, где пенополиуретан заменен на пенопласт (толщина которого может варьироваться от 50 до 200 мм), а клинкер — на плитку, сделанную из цементно-песчаной смеси, которая, благодаря красителям, может имитировать разные виды дикого камня.

Также на рынке существуют фасадные термопанели, состоящие из жесткой основы из OSB (ОСП — ориентированно-стружечная плита), пенополиуретанового утеплителя и наружного слоя, материал .которого может варьироваться (керамогранит, глазурованная керамика, клинкерная плитка). Этот вариант термопанелей отличается от других более жесткой основой, но благодаря ей, существенно уменьшается его паропроницаемость.

Другая разновидность бюджетных термопанелей: искусственный камень, впрессован в пенополиуретан и обработан водоотталкивающей пропиткой, с общей толщиной 70 мм.

Размеры и конструкция термопанелей

Наружная отделка деревянного дома термопанелями производится с помощью трех видов панелей: рядовой, доборной и угловой, которые имеют общий размер, соответственно, 700х1145, 700х645 и 700х245 и 700х265 (мм). При этом размер «кирпича» повторяет размер реального кирпича: 250х65 мм.

Внешняя отделка деревянного дома термопанелями предполагает сплошное соединение панелей между собой при помощь замка типа «шип-паз». Для этого с одной стороны остается дополнительный слой утеплителя, а с другой — выступающие части плиток, «наезжающие» на утеплитель.

Толщина панелей варьируется, в зависимости от производителя. Например, могут быть термопанели с общей толщиной:

и с толщиной плитки и утеплителя, соответственно:

и

Монтаж термопанелей на деревянный дом

Отделка фасадов деревянных домов термопанелями происходит, в зависимости от состояния основания, двумя способами:

  1. Если основание ровное и отвесное, то панели могут крепиться к нему вплотную с помощью крепежных элементов — распорных дюбелей-втулок под специально подготовленные отверстия. Проверить плоскость и отвесность основания можно, промеряя горизонтали с помощью лазерного нивелира и линейки. Нужно промерить диагонали стен и (при необходимости) сделать установку вертикальных маяков.
  2. Если основание имеет неровности (что встречается чаще) для монтажа термопанелей готовят обрешетку. Вертикально крепят деревянные бруски или рейки, сечением 40х40 или 40х25 мм, в зависимости от кривизны стены. Шаг расположения реек должен быть такой, чтобы на одну панель проходилось по три рейки. После закрепления реек и доборов с помощью дюбелей и шурупов на одном уровне, можно приступать к креплению панелей, одновременно вставляя «шипы» в «пазы»

Утепление деревянного дома термопанелями предполагает также заполнение стыков между панелями, необходимое для полной герметизации стен. Для этого нужно использовать силиконовый герметик, который тщательно наносится в местах стыковки панелей.

Начинается монтаж с укрепления направляющего профиля и происходит снизу вверх. Углы обшиваются специальными угловыми элементами, откосы окон и дверей — с помощью элементов, предназначенных для них. При необходимости панели могут быть распилены по линии швов между плитками.

Термопанели фасадные для деревянного дома

Содержание:

 

 

 

Утепление фасада один из насущных вопросов в строительстве дома. Как же не ошибиться среди внушительного количества предложений на строительном рынке.

Основные критерии выбора — это надежность, долговечность, эффективность, хороший внешний вид утеплителя.

Все большую популярность набирают термопанели фасадные, которые подходят для всех типов домов, в том числе и для деревянного дома, в их пользу говорят следующие характеристики:

  • красивая облицовка (можно выбрать любой вариант декоративного слоя), при этом отделка является уже финишной
  • легкость монтажа
  • небольшая нагрузка на фундамент (панели очень легкие)
  • продолжительный срок службы
  • хорошие гидроизоляционные свойства

 

Особенности термопанели как материала

Уже из самого названия «термопанель» понятно, что она выполняет функцию утепления фасада. Панели идут сразу с утеплителем, который делается, как правило, из полиуретана. Непосредственно к утеплителю промышленным методом приваривается тот фасадный материал, который будет выбран заказчиком в магазине. Между кирпичиками остается место для затирки. В панелях уже есть готовые отверстия для крепежа.

Внешний вид термопанелей пестрит разнообразием — камень, кирпичная кладка, имитация старого кирпича, мрамор.

Также эти панели называются клинкерными.

Термопанель состоит из 3-х слоев:

  • Жесткое основание
  • Утеплитель
  • Отделка

Основание поможет сохранить форму, утеплитель — тепло, а керамическая плитка отвечает за внешний вид.

Для облицовки дома можно выбрать термопанели двух цветов — тогда основной цвет будет один, а для углов и оконных проемов можно выбрать другой.

С помощью термопанелей легко превратить деревянный дом в кирпичный. Они позволяют капитально утеплить дом, и все тепло будет оставаться дома, а не выветриваться на улицу. Исходя из всех этих свойств термопанели для деревянного дома просто идеальное решение.

 

Особенности установки термопанелей своими руками

Перед тем как приступить к монтажу термопанелей нужно провести ряд дополнительных работ, и первый шаг — это произвести правильный подсчет материалов. Для этого нужно знать площадь фасада дома и исходя уже из данной величины производить закупку панелей. Чтобы при этом не ошибиться, лучше всего взять небольшой запас, ведь в процессе монтажа могут быть обрезки и не стоит исключать вероятность порчи материала. Рекомендуется приобрести запас на 10-15% больше расчетной величины.

Формула расчета количества необходимого материала проста:

Общая площадь дома / площадь одной термопанели = количество необходимых плиток

Помимо самих фасадных панелей для деревянного дома также потребуется специальный клей и затирка для швов. Затирка тратится не менее 2 кг на один квадратный метр.

 

В зависимости от стены дома выбирается один из вариантов установки стеновых панелей:

  • Бескаркасный
  • Каркасный

Если поверхность стен ровная, то можно выбрать бескаркасный вариант монтажа термопанелей на деревянный дом. В этом случае монтаж будет очень быстрым — термопанель просто прикрепляется к стене дюбелями.

Если стена сложная, неровная, то для ее выравнивания потребуется соорудить каркас. А уже потом на каркас крепить панели. Каркас может быть металлическим или деревянным. Монтаж усложняется появлением еще одного этапа в процессе — необходимо избавиться от образовавшейся из-за каркаса пустоты между стеной и термопанелью (так как это пространство негативно скажется на тепловых показателях дома). Завершив первый ряд термопанелей пространство нужно загерметизировать строительной пеной.

Первым делом подготавливается цоколь, и панели углубляются в землю на 10-20 см. После того как цоколь выполнен, нужно обеспечить герметичность строительной (полиуретановой) пеной. Дальше уже проще — по рядам укладываются все остальные панели.

В качестве утеплителя можно также использовать и минеральную вату.

Каждую панель прежде чем зафиксировать нужно сверять с уровнем, это позволит правильно установить клинкерную термопанель на деревянный дом и избежать перекосов.

В термопанелях уже имеются отверстия для крепления, при монтаже нужно просто просверлить перфоратором стену в этих местах.

Отверстие нужно слегка запенить, потом вставить дюбель и вкрутить саморез. В зазор опять добавляется немного пенополиуретановой пены. Цель этих манипуляций — избежать теплопотери.

Места стыковки термопанелей тоже могут вызывать утечку тепла, поэтому каждый стык между панелям тщательно обрабатывается силиконовым герметиком.

После сбора всех панелей можно переходить к этапу затирки швов.

Специальная затирка равномерно распределяется между кирпичиками панелей. Опытные строители для этой цели используют пистолет для герметика. После нанесения затирки нужно убрать излишки специальным инструментом.

Вот собственно и все — монтаж облицовки завершен. Современное производство настолько продуманно подходит к продукции, что установить термопанели не составит особых сложностей даже новичку в этом деле.

 

Виды панелей для отделки фасада домов

 

Чтобы принять правильное решение в выборе одежки фасада дома, предлагаем рассмотреть, какими панели в принципе могут быть.

Пластиковые

Тут все просто, состоит из пластмассы, благодаря конструкции ячеек с воздухом удерживает тепло, хоть и не столь эффективно. Монтаж пластиковых панелей происходит путем вставки панелей друг в друга, сама их конструкция облегчает и ускоряет процесс крепления на фасаде.

Пластиковые панели устойчивы к влаге, низким температурам, они не привлекательны для всякого рода насекомых, могут служить достаточно долгий срок.

Самый существенный их недостаток — пластик при горении выделяет токсические газы, поэтому для жилых помещений используется редко, в основном для складских помещений, бытовок и пр.

 

Глиняные

Керамические плиты в облицовке фасада выглядят очень эффектно. Помимо внешнего вида они с достоинством выполняют свои защитные функции утеплителя. Керамика устойчива к влаге и низким температурам. Также можно не переживать, что керамические панели потеряют свой внешний вид из-за солнечных лучей. К тому же они прочны и долговечны.

 

Клинкерные

Это все те же фасадные термопанели, преимущества которых и в плане самого изделия, и в плане монтажа мы описали выше.

 

Фиброцементные

Это достаточно бюджетный вариант облицовки дома. Состоит на 90% из цемента, а остальное — это целлюлоза, пластмасса или стекловолокно. Такая облицовка будет служить прилично долго, обладает высокой устойчивостью к перепадам температур, солнечным лучам. В доме с фиброцементными панелями жить комфортно, их не требуется мыть, они обладают функцией самоочистки за счет дождя и снега. На рынке их можно найти еще под названием «японские стеновые панели».

 

Металлические

В качестве материала для металлических панелей используется оцинкованная сталь и алюминий. Панели сажаются на гвозди или саморезы, что очень просто. Производители заявляют, что срок жизни панелей более 30 лет.

Заявленные рабочие температуры от –50C до +50C, но тут нужно иметь в виду, что сами панели никак от холода не защитят, и обязательно нужно использовать утеплитель. А вот сам утеплитель металлические панели оградят от внешних факторов на отлично.

 

СИП панели

Структурно-изоляционная панель состоит из двух древесных плит, внутри которых заключен утеплитель. Древесные плиты обеспечивают жесткость панели.

Обладают высокой теплоэффективностью, шумоизоляцией.

Строители любят этот материал за легкий монтаж и отсутствие нерабочих сезонов – коттеджи из СИП-панелей можно строить в течение всего года.

Из недостатков можно назвать высокий уровень пожароопасности материала (очень высокий!). Плюс из-за своей конструкции СИП-панели препятствуют притоку воздуха, поэтому о системе принудительной вентиляции в таких домах стоит задуматься еще на этапе проектирования.

 

Сэндвич-панели

Сэндвич-панели схожи по строению с предыдущим видом панелей. Они тоже состоят из трех слоев, но верхние слои выполнены из металла, внутри которых заключен утеплитель (минеральная вата, пенополистирол или пенополиуретан). За счет использования дополнительного слоя гипсокартона или каменной ваты повышаются характеристики огнестойкости.

 

Полиуретановые

Высокие утеплительные и звукоизоляционные показатели Полиуретановых панелей достигаются благодаря полостям, которые заполнены воздухом, могут функционировать при температурах от -70C до +120C.

Полиуретановые панели достаточно гибкие, поэтому могут быть использованы для оформления криволинейных поверхностей.

Большое распространение получили благодаря своей низкой стоимости.

 

Деревянные

Деревянные панели один из любимых инструментов дизайнеров, при грамотном их использовании можно добиться весьма интересных результатов. Дерево очень податливый материал, и панели могут разнообразной формы.

Самый популярный вид деревянных панелей — это обычная вагонка.

 

Композитные

Еще один вид панелей, которому достаются все больше предпочтений в последнее время. Главным материалом композитных панелей выступают алюминий и пластмасса. Здесь тоже соблюдено правило многослойности, что повышает их термо- и звукоизоляционные качества. Лицевая сторона покрывается специальной краской, такие панели не имеют ограничений в цветовой гамме. В более дорогих моделях может быть сымитирована фактура натуральных и искусственных материалов. Лакокрасочное покрытие может обладать также и грязеотталкивающими свойствами, что позволяет добавить комфорта в эксплуатации такого строения.

При выборе панелей важно учитывать, что это решение принимается на много лет вперед, и это не только внешний вид Вашего дома, но и то, как дом будет справляться с внешними факторами — холодом, жарой, солнцем, дождем и снегом.

 

Видео по теметермопанели фасадные для деревянного дома:

 

1 термопанели фасадные для деревянного дома

 

2 правильно установить клинкерную термопанель на деревянный дом

Термопанели для наружной отделки деревянного дома

Фасадные термопанели для наружной отделки деревянного дома являются современным материалом, который обладает качественными характеристиками. С их помощью возможно в кратчайший период времени обновить внешний вид строения и утеплить его. Такие панели достоверно имитируют кладку из кирпича либо камня. Утепление фасада считается одним из самых частых вопросов при возведении дома, потому важно не совершить ошибки среди при выборе продукции.

Плюсы и минусы использования термопанелей для деревянного дома

Отделка фасада деревянного дома термопанелями обладает определенными преимуществами и недостатками. К плюсам относят:

  • Комфорт при установке. Панели обладают небольшой массой и большой площадью, ввиду чего работы идут быстрее. Материал без труда поднимается на высоту и разрезается. В панелях есть замковые соединения, благодаря чему обеспечиваются легкие стыки и прочность.
  • Панели обеспечивают качественное утепление фасадов. Их использование дает возможность защитить стены от промерзания. Об эффективности такого утепления возможно говорить, сравнив тип используемой изоляции.
  • Отличаются влагоустойчивостью. Но вода все же способна проникнуть под отделку, при монтажных работах ненадлежащего качества.
  • Незначительная масса панелей. Вследствие этого стены постройки не испытывают сильной дополнительной нагрузки.
  • Декоративная часть материала не будет реагировать на влагу. Фактически не впитывает ее, не происходит разрушение под влиянием ультрафиолетовых лучей, что даст возможность сохранить первоначальный вид длительное время.
  • Простой уход за термопанелями. Отсутствует надобность в периодической обработке и чистке.
  • Значительный ассортимент термопанелей. Возможно выбрать варианты, которые имитируют кладку из кирпича, камня либо бревен.

Минусы такой продукции:

  • Завышенная цена термопанелей. В сравнении с конкурентами, разница в стоимости бывает 3-хкратной. В связи с этим, целесообразно сделать стены толстыми с высококачественной облицовкой.
  • Длительность эксплуатации термопанелей. Производитель указывает 50 лет, что возможно при крайне аккуратном использовании. Нужно учитывать, что такие сроки являются прогнозами маркетологов. Продукция появилась на рынке примерно 10 лет назад, потому проверить это суждение не удалось.
  • Для установки понадобятся ровные стены или выведенный в уровень каркас.

Виды термопанелей: какой выбрать

Существуют различные виды термопанелей. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо рассмотреть, какие они бывают.

Пластиковые

Изготовлены из пластика, ввиду конструкции ячеек с воздухом удерживается тепло. Установка подобных термопанелей осуществляется посредством вставки изделий одно в другое. Пластмассовые панели отличаются влагоустойчивостью, стойкостью к низкой температуре. Кроме того, способны прослужить довольно продолжительный период.

Наибольшим минусом станет то, что пластмасса во время горения будет выделять токсичные газы. Потому для жилого помещения применяются нечасто, преимущественно для складов, бытовок и др.

Глиняные

Подобные термопанели при облицовке фасада смотрятся крайне эффектно. Кроме наружного вида они качественно утепляют жилище. Глина отличается влагоустойчивостью и стойкостью к низкой температуре. Помимо этого, изделия из керамики не утратят собственный вид из-за солнечного излучения. Обладают высокой прочностью и долговечностью.

Клинкерные

Является многослойным материалом. Существует вариант лишь из пенополистирола и клинкера. Выпускают в качестве прямоугольного блока с зубчатыми краями. Материал дорогостоящий, однако в то же время имеет яркий внешний вид и отличается длительной эксплуатацией. Кроме того, наряду с отделкой улучшатся показатели теплоизоляции. Единственный материал, идущий вместе с утеплителем.

Фиброцементные

Довольно бюджетное решение для облицовки жилища. Включает в себя 90% цемента и 10% целлюлозы, пластика либо стекловолокна. Подобная облицовка служит достаточно долгое время, отличается повышенной стойкостью к температурному перепаду, солнечному излучению. В доме с такими панелями проживание становится более комфортным. Отсутствует необходимость в мытье, они очищаются благодаря дождю и снегу.

Металлические

Как материал для панелей из металла используют оцинкованную сталь и алюминий. Изделия сажают на гвозди либо саморезы, что достаточно просто. Разработчики утверждают, что сроки эксплуатации продукции составят около 30 лет.

Указанный рабочий температурный диапазон –50 +50 градусов, однако тут следует учесть, что сами панели не защищают от холода. В обязательном порядке требуется применять утеплитель. Его панели из металла ограждают от воздействия неблагоприятных факторов.

СИП панели

Структурно-изоляционная панель включает в себя 2 древесные плиты, в которых находится утеплитель. Такие плиты призваны обеспечивать жесткость устройства. Отличаются повышенной теплоэффективностью, надлежащей шумоизоляцией.

Строители выбирают подобный материал благодаря простоте установки и отсутствию нерабочих сезонов – частные дома из СИП-панелей возможно возводить на протяжении всего года.

Из минусов следует выделить повышенную пожароопасность материала. Также достоинством считается препятствование притоку воздуха, потому о вентиляционной системе в коттеджах следует задуматься на стадии проектирования.

Сэндвич-панели

Панели похожи по структуре с прошлой разновидностью изделий. Они также включают в себя 3 слоя, однако верхние изготовлены из металла, внутри находится утеплитель. Благодаря применению вспомогательной прослойки гипсокартона либо каменной ваты увеличиваются показатели огнеустойчивости.

Полиуретановые

Надлежащие утеплительные и шумоизоляционные параметры таких изделий будут достигнуты ввиду полостей, заполненных воздухом. Способны работать в температурном диапазоне -70 +120 градусов. Панели из полиуретана довольно гибкие, потому используются в целях оформления криволинейной поверхности. Значительное распространение обеспечивает низкая цена.

Деревянные

Панели из дерева являются одним из любимых инструментов дизайнеров. При правильном применении возможно достичь необычных результатов. Древесина является податливым материалом, в связи с чем панели имеют разнообразную форму. Наиболее распространенная разновидность панелей из дерева — обыкновенная вагонка.

Композитные

Основным материалом рассматриваемой продукции является алюминий и пластик. Тут также соблюдается правило многослойности, что увеличивает шумо- и термоизоляционные характеристики. Наружную сторону покрывают спецкраской, подобные панели имеют многочисленные варианты цветовой гаммы. В дорогостоящих панелях иногда имитируется фактура натурального и искусственного материала. Лакокрасочное покрытие способно иметь грязеотталкивающие свойства, что даст возможность обеспечить комфорт при эксплуатации подобной постройки.

В процессе выбора панелей требуется учесть, что такое решение принимают на долгие годы вперед. Они определяют наружный вид постройки, от них будет зависеть сопротивляемость воздействию внешних факторов — холоду, жаре, солнечному излучению, дождю и снегу.

Размеры и конструкция термопанелей

Внешняя отделка дома из дерева фасадными термопанелями осуществляется при помощи их 3 разновидностей: рядовой, доборной и угловой. Они обладают общим размером 70 на 114,5, 70 на 64,5 и 70 на 24,5 и 70 на 26,5 (см). Относительно конструкции, то известны 2 типа: 2-хслойные и 3-хслойные.

Двухслойные панели

2-хслойные термопанели считаются наиболее доступной разновидностью подобного материала. Основой станет экструдированный пенополистирол, сверху которого наклеиваются декоративные составляющие. Жесткость самой конструкции придаст непосредственно изоляция.

Сроки эксплуатации составят приблизительно 15 лет (с условием отсутствия влияния наружных факторов). Материал отличается неустойчивостью к агрессивной среде, вследствие чего возникает вероятность деформирования.

Важно! Термопанели огнеопасны – во время возгорания огонь крайне скоро распространится, в результате чего выделится большое количество едкого дыма.

Трехслойные панели

3-хслойные панели имеют большое количество преимуществ. Основой является ОСП-панель, в значительной мере увеличивающая надежность материала. В середине находится пенополиуретановый слой, который отличается достаточной прочностью и плотностью. По периметру термопанели находятся замки, которые дают возможность предотвратить возникновение мостиков холода. Изоляционные характеристики подобных изделий выше, чем у 2-слойных.

Финишный слой

Двухслойные и трехслойные панели имеют финишный слой. Преимущественно им является клинкер, который бывает глазурованным, или полимеры, сделанные из акрила. Каждый вариант отличается длительными сроками эксплуатации, без труда переносит атмосферные воздействия и имеет яркий вид. Но клинкер все же имеет более естественный и богатый вид, потому стоит больше.

Важно! Чтобы заделать межпанельные швы под штукатурку, используется спецпаста такого же оттенка, что и термопанели. Когда не вглядываться вблизи, то получится монолитное покрытие.

Монтаж термопанелей на деревянный дом

Как и многие современные строительные материалы, панели устанавливают различными методами – при помощи каркаса и на стену. Оптимальной методикой монтажа такого материала станет второй вариант. Однако он не во всех случаях возможен – к примеру, когда стены имеют существенное отклонение от уровня, оптимально монтировать каркас.

  • Монтаж без каркаса. Может проводиться лишь при наличии ровной поверхности стен. Смысл такого способа установки предполагает то, что термопанель прибивают к стене из кирпича посредством дюбелей через сделанные отверстия разработчиком.
  • Монтаж с каркасом. Проводится практически так же, однако панели прикручивают либо прибивают к несущим балкам. Различие незначительное, кроме возможности выравнивания поверхности стен, каркас ничего не дает. Возможно сказать, что при рассматриваемом типе установке каркас вредит. В пространстве между панелью и стеной циркулирует воздух, забирает тепло из жилища – непосредственно потому после крепления 1 ряда эту полость герметизируют при помощи стройпены.

В остальном отделочные работы производят так же, как и прочими строительными материалами.

Термопанели обладают шпунтованным краем, где видна оголенная подложка утеплителя. В таких участках выполняют механическую фиксацию дюбелями. Помимо этого, панели фиксируют с помощью клея для ЭЭПС, используемого во время обустройства мокрого фасада. Клей требуется готовить в соответствии с инструкцией, затворяя смесь необходимым объемом воды. Монтаж термопанелей на деревянный дом:

  • Примеряется изделие на сухую и подготавливаются отверстия в месте фиксации дюбелей.
  • Снимается термопанель и наносится клей на торцы утеплителя, соблюдая толщину в 2–2,5 см.
  • Большими комьями наносится спецклей на внутреннюю часть плиток, которые выступают из шпунтованного края.
  • Наносится клей сплошной прослойкой на основную часть и растирается в одном направлении гребёнкой с шагом зуба 1–1,5 см.
  • Прикладывается панель на место установки и наживляется механический крепеж.
  • Сильно, однако равномерно придавливается термопанель непосредственно к стене. Нужно добиться, чтобы клей выступал по контуру подложки утеплителя.
  • Применяя длинное правило, выравнивается изделие по отношению к смежным элементам и контрольному шнуру.
  • Простукивается термопанель с помощью деревянного бруска: в месте, где слышится приглушенный гулкий звук клей как следует не пристал к основанию стены. Следовательно, рассматриваемое изделие требуется придавить чуть плотнее.
  • Забиваются в дюбели распорные гвозди.
  • Убирается излишнее количество клея и начинается установка последующей панели.

Важно! Когда отделка набирается из рядных термопанелей, углы формируются заусовкой, подрезаются изделия с помощью болгарки с алмазным кругом под 45 градусов. В то же время требуется изначально установить смещение добора таким образом, чтобы остатки плитки на углу не были меньше трети первоначальной длины.

Когда клей окончательно просох (иногда для этого требуется 35–40 часов), межплиточные швы затираются. В таких целях применяется базовая фасадная штукатурка, которая окрашена в необходимый цвет посредством домешивания дисперсного пигмента. Штукатурка отличается гидрофобностью, действенно защищает подложку термопанелей от проникновения воды.

Затирка проводится следующим образом: изначально вносится материал внутрь шва, применяя плотный пакет с обрезанным углом, а потом плотно вдавливаются и удаляются остатки ножом для расшивки кладки из кирпича. По прошествии нескольких часов по окончании затирки отделка как следует промывается посредством воды с мылом и щетки, предупреждая формирование высолов в будущем.

Отзывы

Использование термопанелей для наружной отделки деревянных домов имеет преимущественно положительные отзывы.

Павел, 41 год. Использовал в целях облицовки собственного дачного дома фасадные панели с клинкерной плиткой. Крайне доволен полученными результатами. Они устойчивы к внезапным температурным перепадам, в зимний период действенно справляются даже с самыми сильными морозами. Помимо этого, их отличает водоустойчивость, стойкость к коррозии, плесени, грибку. Коттедж стоит уже в течение долгих 5 лет и за этот период такой стройматериал ни разу не подводил.

Игорь, 34 года. Принял решение провести облицовку загородного дома новым материалом – фасадными панелями. Понравилось то, что они имеют 2 главных свойства: украшают жилище и утепляют его. Такие панели отличаются легкостью и простотой монтажа. Крепятся саморезами, что также станет преимуществом материала. Доволен результатом.

Термопанели призваны одновременно обеспечивать надлежащий внешний вид и надежную теплозащиту. Но известны примеры неудачного опыта использования подобных изделий. Ввиду этого важно соблюдать технологию монтажа.

фасадные термопанели под дерево и другие, виды панелей для фасада и советы по их выбору

Фасадные термопанели для внешней отделки дома являются современными и практичными материалами, обладающими множеством любопытных свойств. Посредством подобных составляющих возможно в короткий срок полностью изменить внешний вид жилища, сделав при этом его гораздо более теплым и уютным. В статье пойдет речь о термопанелях для наружной отделки деревянного дома.

Особенности

Само название термопанелей говорит о многом. В первую очередь эти изделия выполняют функцию эффективного утепления фасада деревянных жилищ. Сами панели изначально комбинируются с утеплителем, который чаще всего производится из такого популярного материала, как полиуретан. Как правило, покупатели сами выбирают еще в магазине, какой именно фасадный компонент прикрепить к утепляющему слою. Между отдельными деталями подобной облицовки присутствуют участки для затирки. Изначально в панельных материалах проделываются готовые дырки для установки крепежных элементов.

Внешний вид современных наружных термопанелей радует своим многообразием. На выбор покупателей представлены очень красивые копии камня, кирпичной кладки, состаренного кирпича и даже мрамора – вариантов очень много.

Другое название рассматриваемых панелей – клинкерные панели. Все они составляются из трех основных прослоек:

  • жесткая основа;
  • утепляющее покрытие;
  • непосредственно декоративная отделка.

За счет жесткого основания сохраняется правильная форма панельных компонентов, а утепляющий материал делает жилища более комфортными и теплыми. За «внешность» изделия ответственна отделка, которая подбирается домовладельцами исходя из собственных предпочтений и вкусов. Для облицовки деревянных жилых строений разрешается выбирать термопанели 2-х отличающихся друг от друга расцветок. В таком случае основным будет только один цвет, а, к примеру, для угловых зон и оконных проемов возможно подобрать второй. В результате такие облицовки выглядят очень оригинально и стильно.

Кроме того, рассматриваемые панели являются влагостойкими. Их структура водонепроницаема. Конечно, вода все же может пробраться под отделку, но такое может произойти только при условии некачественно проведенных монтажных работ. Подобная облицовка является легковесной, не создает серьезных нагрузок на стены жилища. Ухаживают за термопанелями так же, как и за обычным клинкерным кирпичом.

Посредством грамотно подобранных термопанелей стандартному деревянному дому можно легко придать вид кирпичной постройки. Кроме того, рассматриваемые составляющие капитально утеплят жилище. После завершения монтажных работ тепло будет оставаться внутри дома, а не перемещаться на улицу.

Учитывая все параметры и свойства, современные термопанели являются безупречным решением для оформления дома из деревянных материалов.

Несмотря на внушительный список преимуществ, термопанели имеют и определенные недостатки.

  • Такие материалы стоят дорого.
  • Долговечность нынешних термопанелей тоже можно отнести к их недостаткам. Обещанный срок в 50 лет реален, но только в том случае, если панели никто «не потревожит». Имеются в виду атаки грызунов, которые часто сокращают срок службы отделки.
  • Для монтажа и крепления термопанелей деревянная постройка должна иметь идеально ровные стеновые конструкции. Нередко приходится монтировать предварительно собранный каркас.

Виды

Термопанели, которыми можно отделывать деревянные дома, подразделяются на множество разных видов. Познакомимся поближе с самыми популярными и востребованными экземплярами.

  • Клинкерные термопанели. При производстве такой облицовки в качестве декорирующего компонента задействуется популярная клинкерная плитка. Ее изготавливают, применяя специальные разновидности глины, используя метод обжига в особых тоннельных печах на фоне температуры примерно в 1200 градусов Цельсия. Клинкерная плитка актуальна, поскольку представлена в широком ассортименте цветов, отличается повышенной прочностью, не боится воздействия морозов. Кроме того, подобный материал замечательно подходит для шумоизоляции домов.
  • Термопанели с глазурованной плиткой. Существует и такая интересная обшивка деревянных домов. Она является наиболее разнообразной в выборе цветовых гамм. Глазурованная плитка производится водонепроницаемой, является износостойкой и долговечной. Но нужно учитывать, что термопанели с такой декоративной составляющей стоят довольно дорого, поэтому их могут себе позволить не все домовладельцы.
  • Керамогранитные термопанели. Керамогранит представляет собой материал искусственного происхождения. По своим характеристикам и параметрам он во многом копирует камень, но является при этом более прочным. Керамогранитные термопанели не страшатся температурных скачков, не портятся от воздействия сырости и влаги.
  • Пластиковые термопанели не боятся влаги и низких температур, не привлекают паразитов и насекомых, являются долговечными. Однако пластик при горении выделяет токсичные вещества.

Каждый домовладелец сам выбирает идеальный облицовочный вариант для своего деревянного жилища. Каждый из видов термопанелей имеет свои плюсы и минусы, которые покупатель обязательно должен учитывать.

Советы по выбору

Термопанели, как и прочие облицовочные материалы для деревянных домов, нужно подбирать правильно. Осветим несколько полезных советов по выбору таких современных продуктов.

  • Покупатель должен начинать с подбора добросовестного производителя облицовочного материала. Сегодня в продаже можно найти очень много продуктов, выпущенных как зарубежными, так и отечественными производителями. Традиционными лидерами на рынке являются европейские марки. Европейские материалы отвечают всем стандартам качества, являются надежными и долговечными. Российская продукция в редких случаях производится именно на территории России – большинство компаний-производителей располагается за рубежом. Самыми лучшими российскими фирмами, выпускающими качественные термопанели, являются «Ермак», «Регент», «Форлэнд», «Форска» и другие.
  • Перед покупкой материалы обязательно надо внимательно осматривать. Швы между лицевыми составляющими должны быть ровными и аккуратными, утеплитель не должен пробиваться наружу. Покрытия не должны иметь ни одного повреждения.
  • Не рекомендуется покупать для облицовки деревянных домов панели с пластиком. Они являются малопривлекательными, выгорают под солнцем.
  • Необходимо грамотно подбирать панели с подходящими размерными параметрами и в достаточных количествах. Толщина изделий тоже варьируется и зависит от стандартов производителя. На этот параметр также следует обратить внимание.

Способы монтажа

Способы монтажа термопанелей во многом зависят от того, в каком состоянии находится основание деревянного дома.

  • Если основа из дерева является идеально выровненной и отвесной, то панели возможно крепить к ней вплотную посредством подходящих крепежных деталей. Речь идет о распорных дюбелях-втулках, адаптированных для предварительно заготовленных дырок в термопанелях. Убедиться в плоскости и аккуратности оснований удастся посредством горизонтального уровня лазерного типа, специальной линейки. Обязательно следует тщательно измерить диагонали стеновых конструкций, а также провести установку вертикально выставленных маяков. Последняя процедура проводится только при необходимости.
  • Если на деревянном основании жилища присутствуют определенные неровности, что встречается гораздо чаще, то для фиксации термопанелей потребуется подготовить надежную конструкцию-обрешетку. Для этих целей вертикально фиксируют деревянные бруски либо рейки, сечение которых составляет 40х40 мм или 40х25 мм – все зависит от степени неровности стен. Шаг расстановки реек надо продумать, чтобы на 1 термопанель приходилось по 3 рейки/бруска. Завершив фиксацию деревянных реек и доборных элементов посредством шурупов и дюбелей на едином уровне, можно смело обшивать основу выбранными панелями. Одновременно с этим последние необходимо соединять посредством замковой системы «шип-паз».

Облицовка и утепление деревянного дома термопанелями также предусматривает заделку стыковых зон между ними. Это требуется для полноценной герметизации облицованных стеновых конструкций. Для подобных процедур обычно используют качественный силиконовый герметик. Его очень аккуратно накладывают на линиях стыковки панельных компонентов.

Монтажные операции обычно начинают с укрепления направляющего профильного элемента. Все манипуляции проводят в направлении снизу вверх. Углы обшивают специальными угловыми деталями, а откосы дверей и окон – особыми компонентами, которые адаптированы для них.

Если в этом есть необходимость, термопанели можно распилить в соответствии с шовными полосами между отдельными плитами.

Термопанели для деревянного дома

      string(61) "Термопанели для деревянного дома"
    

Как известно, существуют разнообразные варианты отделки дома — от штукатурки и сайдинга до облицовки плиткой под кирпич или, непосредственно, кирпичом. Это достаточно трудоемкий процесс, ведь изначально следует укрепить на стенах дома утеплитель (чем он более мягкий — тем тщательнее), после этого нужно обшить его отделочным материалом. Однако, в связи с тем, что все в этом мире совершенствуется, и любые предложения на том или ином рынке приводятся к оптимуму по стоимости, качеству и необходимым свойствам, для процесса отделки и утепления деревянных зданий были придуманы термопанели для деревянного дома, которые значительно облегчили облицовку дома и его одновременное утепление

Таким образом, понятие «термопанель» совмещает в себе отделку и утеплитель. Этот материал обладает высокими эксплуатационными свойствами, он поможет создать сплошную, фактически монолитную поверхность стены. Данный стройматериал имеет высокий коэффициент адгезии (прилипание к поверхности). 

Виды термопанелей

Классическая облицовка деревянного дома термопанелями происходит за счет панелей: клинкерная плитка — пенополиуретан.

  • Клинкерный кирпич. Он имеет довольно низкое водопоглощение и высокую прочность облицовочного материала. 
  • Фасадные термопанели, состоящие из пенополиуретанового утеплителя, жесткой основы из OSB (ОСП — ориентированно-стружечная плита) и наружного слоя, который может состоять из керамогранита, глазурованной керамики или клинкерной плитки. Данный вариант представленного материала отличается от прочих более жесткой основой, но именно благодаря ей, значительно уменьшается паропроницаемость термопанелей.
  • Одна из разновидностей бюджетных термопанелей — искусственный камень, обработанный водоотталкивающей пропиткой и впрессованный в пенополиуретан.

При этом данный облицовочный материал отличается многочисленными преимуществами:

  • доступная цена;
  • долгий срок службы;
  • высокая прочность и качество;
  • легкость монтажа;
  • широкая цветовая гамма;
  • высокие теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства.

Кстати, дополнительным положительным моментом использования этого облицовочного материала является то, что за счет своей небольшой массы и легкости соединения панелей между собой, монтажные работы можно выполнить собственными силами.

Термопанели для деревянного дома в широком ассортименте и по доступным ценам вы найдете в каталоге на нашем сайте. Мы предлагаем строительную продукцию от ведущих брендов мира. Сделайте правильный выбор, звоните нашим менеджерам, задавайте возникшие вопросы и покупайте наиболее оптимальный вариант термопанелей. Таким образом, вы сможете выполнить качественное и долговечное утепление собственного дома, придадите ему привлекательный внешний вид. 

 

 

Фасадные панели для наружной отделки дома

Наружная отделка дома или дачи является немаловажным этапом в строительстве и ремонте. Последнее время зачастую на домах и дачных домиках мы видим современную отделку, это показывает не только хороший вкус, но и высокий статус хозяев этих домов. Отделка дома различными видами облицовки не только красиво и эффектно смотрится, но и предохраняет стены вашего дома от воздействия вредных факторов окружающей среды. Практически все материалы для внешней отделки дома обладают отличной звукоизоляцией и тепловым эффектом. Ранок строительных материалов предлагает немало вариантов для обшивки наружных стен дома, все материалы обладают различными видами характеристик и различными ценами. Если это натуральный материал то стоить он будет гораздо больше, а цена искусственных материалов будет намного ниже, но это ни в коем случае не означает что по качеству искусственные материалы хуже, чем натуральные. Чаще всего при выборе отделки наружных стен дома человек ориентируется не на качество, как в первую очередь необходимо, а на внешний и красивый вид отделки. Поэтому перед тем как покупать материал для отделки дома необходимо детально изучить все характеристики, которые присуще этому материалу, взвесить все плюсы и минусы, а уж после решать стоит ли приобретать этот материал.

Фасадные панели под кирпич

Отделка фасада декоративным кирпичом очень эффектно смотрится и показывает высокий уровень вашего вкуса, но такое красивое удовольствие требует не маленьких затрат. Дело в том что именно сам декоративный кирпич являет не дешевым материалом, а для его укладки вам еще потребуется и раствор и затраты на работу мастера по укладке этого кирпича. В последнее время на смену декоративного кирпича пришли фасадные панели, сделанные под кирпич, они во много раз уступают натуральному камню по цене.

Разницу между натуральным декоративным кирпичом и фасадными панелями под кирпич, можно увидеть только с близкого расстояния, а в остальном, они вполне не уступают натуральному материалу по характеристикам. Фасадные панели под кирпич делятся на несколько видов, а именно с однородной структурой и комбинированной структурой. Они отличаются друг от друга тем, что панели с комбинированной структурой имеют так же слой утеплителя, а с однородной нет. В качестве такого утеплителя зачастую выступает вспененный пенополистирол, он немного холоднее пенопласта, но все же его теплового свойства достаточно для утепления жилого дома. Фасадные панели с утеплителем чаще всего крепятся не на клей, как все другие, а с помощью горячего соединения, это соединение является более прочным, нежели соединение с помощью клея.

Фасадные панели с имитацией кирпича будут стоить немного дороже обычных фасадных панелей. Монтаж фасадных панелей по кирпич намного проще и быстрее по времени, нежели укладка фасада декоративным кирпичом. Такие панели можно крепить на фасад дома в независимости от погодных условий, не имеет значение так же температура окружающей среды. Эти панели отлично переносят перепады температурных режимов и переменчивую влажность. Декоративный кирпич притягивает к себе влагу и со временем на нем появляются белый налет и разводы, на фасадные панели такая проблема не распространяется, даже по истечению долгого времени они остаются как новые. Большим плюсом фасадных панелей под кирпич является их вес, они значительно легче по сравнению с декоративным кирпичом. Перед монтажом таких панелей не требуется дополнительная подготовка стен, а так же если вы устанавливаете панели с утеплителем, вы за один раз проводите две операции,  а именно утепляете стену, а так же декорируете ее. Такие панели могут использоваться не только для фасадов зданий, а так же для отдельно стоящих элементов и монтажа цокольных этажей. Для монтажа на цокольных этажах используется обрешетка из металлических профилей или же деревянные брусья.

Фасадные панели под камень

Отделка фасада натуральным камнем очень дорого и красиво смотрится, но так же как и отделка декоративным кирпичом потребует от вас не маленьких, а скорее очень больших затрат. Поэтому отличной альтернативой отделки под камень будет отделка фасадными панелями, имитирующими натуральный камень. Такие панели схоже по характеристикам панели под кирпич, они так же бывают однородной и комбинированной структуры.

Комбинированный структура состоит из двух слоев, первый из которых это слой утеплителя, а второй сделан на основе пластика и выполняет декорирующую функцию. Фасадные панели, имитирующие камень имеют несколько способов монтажа, первый из которых монтаж на металлическую облицовку (заранее установленную на фасаде с помощью металлических профилей) и второй это монтаж на специальный клей для фасадных панелей. Панели под камень чаще всего имеют неправильную геометрическую форму, это необходимо для того чтобы панели полностью передавали внешний вид натурального камня и смотрелись более естественно.

Цена фасадных панелей под камень довольно доступная, но все же в зависимости от качества материала, из которого изготовлена панель, цена будет колебаться. Так же цена может зависеть от толщины панели и ее цвета. Монтаж таких панелей можно производить при любых погодных условиях, они имеют стойкость к прямым ультрафиолетовым лучам и не поменяют свой цвет по истечению многих лет в эксплуатации. Они имеют маленький  вес и легко монтируются, такие панели вы можете устанавливать самостоятельно без помощи специалистов, как этого требовала бы укладка фасада натуральным камнем.

Клинкерные панели для фасада

В основу клинкерных панелей входит клинкерная плитка. Клинкерная плитка была изобретена изначально для укладки тротуаров и улиц, но несколько лет назад люди поняли, что такая плитка отлично сохраняет тепло, она выдерживает перепады в температурах и является очень прочным материалом. И тогда такую плитку начали применять, для укладки фасада домов. Сейчас вместо клинкерной плитки используют клинкерные панели, их намного легче и быстрее монтировать.

Для монтажа таких панелей необходимо изготовить так называемую матрицу, после в нее помещают клинкерную плитку и после заливают расплавленным утеплителем. Крепят такие панели с помощью саморезов. Фасадные панели с клинкерной плиткой отличаются высочайшей прочностью, они прослужат вам многие десятилетия. Клинкерная плитка изготавливается на основе глины и в ее состав входят только натуральные материалы, а после уже окрашивается в нужный оттенок. Этот вид отделки фасада является одним из наиболее дорогостоящих материалов, ведь натуральный материал всегда намного дороже, нежели искусственный. Панели из клинкерной плитки не выгорают на солнце, не дает трещин и не крошится.

На такой плитке не развиваются грибки и не появляется плесень. Клинкерная плитка пропускает очень маленький процент влаги и ее можно назвать влагоустойчивой. Панели из клинкерной плитки еще называют термопанелями, материал используемый в качестве утепляющего слоя называется пенополиуретан, этот материал является одним из самых лучших терморегулирующих материалов, так же этот материал устойчив к пожарам. Клинкерные панели могут использоваться для всех видов стен, так как они могут крепиться не только напрямую к фасаду здания, но и к заранее приготовленной обрешетке.  Монтаж можно делать в любое время года и при любых погодных условиях, а так же без помощи специалистов собственноручно. Если вы выберете фасадные панели с клинкерной плиткой, это значительно уменьшит ваши затраты и время на утепление дома. Строительные магазины предлагают обширный выбор цветов и фактур клинкерных панелей для фасада дома. Клинкерная плитка имеет несколько минусов, к ним можно отнести высокую цену (за счет натурального материала) и хрупкость (эта плитка относится к виду керамических плиток и может при сильном ударе разбиться).

Для того что бы фасад из клинкерной плитки прослужил вам долгие годы, необходимо тщательно подготовить стену для крепления фасадных панелей. Для этого необходимо убрать все имеющиеся выступы на стенах, после очистить стену от старой облицовки (например, краска или побелка), а после пройтись по стенам антисептическим средством, это в будущем предотвратит возникновение грибковых образований. Если стены имеют, какие либо неровности, то крепить панели стоит непосредственно на заранее сделанный каркас (он может быть сделан как на основе деревянных перекладин, так и из металлических профилей). После такой подготовки можно начинать монтаж облицовочных фасадных панелей.

Фиброцементные фасадные панели

Это панель, изготовленная на основе цемента. Большая часть состава такой панели занимает обычная штукатурка, а так же микрогранулы, которые в зависимости от погодных условий принимают или отдают лишнюю влагу. Эти панели покрыты защитным слоем с двух сторон. Этот материал является очень прочным и при правильном использовании прослужит вам многие десятилетия. Фиброцементные панели не прихотливы к любым погодным условиям, они всегда остаются стабильными как при высоких, так и при низких температурах. Так же этот материал облицовки фасада является пожароустойчивым.

Такие панели имеют высокую экологичность и могут использоваться даже для внутренней облицовки стен. Существует масса разнообразных цветов и форм фиброцементных панелей. Монтаж этих панелей вы можете произвести собственноручно, так как он является одним из наиболее легких монтажей фасадов зданий. Одним из недостатков фиброцементных фасадных панелей можно отнести высокую стоимость покраски (если же вам не подходит цвет заводской покраски панелей). Еще одним недостатком можно считать влагопоглощение, из-за этого слегка может деформироваться плита, но это не сказывается на самой прочности. Цена на такой вид облицовки фасада может значительно колебаться, а именно за счет внешнего вида самих панелей, толщины, а некоторые виды таких панелей еще, и оборудованы специальными кронштейнами, цена таких будет значительно выше. На цену так же может влиять состав фиброцементной панели, ведь у каждого производителя сфоя составная формула материала.

Фасадные панели «Альта Профиль»

Производитель «Альта Профиль» является одним из лучших производителей фасадных панелей в России. Виноловый сайдинг этого производителя внешне имитирует кладку декоративного кирпича или натурального камня. Панели, которые изготавливает этот представитель, делятся на два типа – настенные и цокольные. Фасадные панели «Альта Профиль» выдерживают высокие перепады температуры, повышенные осадки, а так же они устойчивы к прямым попаданиям солнечных лучей. Эти панели устойчивы к грибковым болезням, они пожароустойчивы, а так же имеют массу цветовых расцветок и фактурных разновидностей.

Фасадные панели Fineber

Фасадные панели этого производителя имеют внешний вид под натуральный камень или кирпич. Цветовая гамма приближена к натуральным материалам. При использовании фасадных панелей фирмы Fineber ваш фасад будет выглядеть максимально естественно. Эти панели изготовлены  из высококачественных материалов, они устойчивы к влаге и прямым солнечным лучам, имеют небольшой вес, и  в независимости от своей небольшой толщины являются очень прочным материалом.

Присоединяйтесь к обсуждению!

Нам было бы интересно узнать вашу точку зрения, оставьте свое мнение в комментариях 😼

Облицовка деревянного дома фасадными панелями для наружной отделки

Специалисты нередко рекомендуют тем, кто интересуется возможными вариантами облицовки деревянного дома, купить фасадные панели – это выгодное и эффективное решение, позволяющее усовершенствовать своё жильё. С их помощью можно решить целый ряд вопросов, касающихся внешнего вида дома, защиты стен от негативных внешних факторов, а также утепления.

Характеристики японских фиброцементных панелей

Японские фиброцементные панели изготавливают из фибры, в состав которой входит целлюлоза, пластмасса и специальные связывающие волокна – по сути, они представляют собой плиты из штукатурной смеси с армированием. Прежде чем купить фасадные панели для дома, следует подробно узнать об их характеристиках – в числе наиболее важных обычно фигурируют следующие из них:

  • Привлекательный внешний вид – сегодня потребители покупают фасадные панели, выполненные в виде природного камня, кирпича, штукатурки и других натуральных материалов, благодаря чему деревянный дом будет смотреться стильно и современно.

  • Устойчивость к перепадам температуры и влажности – этот показатель позволяет покупать фасадные панели для домов, расположенных в любых климатических поясах. Отделка такого типа обеспечивает отличную защиту для стен здания от негативного воздействия атмосферных факторов.

  • Прочность и невосприимчивость к механическим повреждениям – можно не беспокоиться по поводу сколов, трещин и царапин на поверхности таких панелей.

  • Пожаробезопасность – фасадные панели для наружной отделки изготавливают из материалов, которые не горят и не плавятся, что позволяет не бояться разного рода возгораний.

Особенности облицовки деревянного дома фасадными панелями

Планируя отделку деревянного дома фасадными панелями, необходимо принять во внимание следующее:

  • Перед началом работ нужно обработать древесину специальными химикатами, предотвращающими размножение жучка и других вредителей – в противном случае есть опасность впоследствии столкнуться с подобной проблемой.

  • Монтаж панелей осуществляется методом навесных фасадов – это даст возможность обеспечить необходимые условия для деревянных стен, в которых они смогут простоять долгое время без ущерба для своего состояния.

  • Чтобы избежать появления на дереве грибка и плесени, необходимо обеспечить паро- и гидроизоляцию, исключающую возникновение влажной среды между панелью и стенами.

  • Если положить между панелями и стенами слой теплоизолирующего материала, можно ощутимо утеплить дом, что позволит сократить впоследствии расходы на отопление и повысит уровень температурного комфорта в доме.

  • Планируя монтаж, следует принять во внимание достаточно большую массу японских фиброцементных панелей, которая создаст существенную нагрузку на стены – важно убедиться, что они будут в состоянии её выдерживать.

Компания «Орион» предлагает по доступной цене большой выбор японских фасадных панелей для вентилируемых фасадов – обращайтесь!

 

Квалифицированные специалисты

У нас работают профессионалы, с пониманием относящиеся к своим клиентам

Быстрая

доставка

Оперативно доставим ваш заказ в любую точку России

Доступные

цены

Демократичные цены и удобные способы оплаты

Высокое

качество

Мы гарантируем качество поставляемой продукции

Более 10 лет

на рынке

Мы работаем уже более 10 лет и зарекомендовали себя как надежный партнер

Наши партнёры

Реализуем следующую продукцию с доставкой по России

Clinker Exterior ~ Лучшие 3D примеры плитки и термопанелей для облицовки

Clinker Exterior (фото таких построек размещены ниже) — современный способ сделать дом оригинальным и привлекательным. Используя такой облицовочный материал, можно добиться разного эффекта: сделать дачу роскошной и нарядной или добавить образу уюта. Внешний вид дома из клинкерной плитки — отличная защита постройки от проникновения насекомых и различных бактерий, материал экологически чистый.

Особенность наружных термопанелей из клинкера в том, что даже используя этот материал в небольшом количестве, все равно удастся добиться очаровательного результата. Замечательная идея — совместить его коричневые оттенки со светлой поверхностью декоративной штукатурки. Одна полоса движения прерывается другой, и в результате получается действительно привлекательный внешний вид. Такой дизайн коттеджа в силу своей неоднородности необычен. Это отличный способ отличить свою обитель от других.

Термопанели из клинкера для экстерьера выглядят элегантно.Здание с такой облицовкой приобретает элегантность, какой бы оттенок ни имел этот материал. На фото коттедж, в отделке которого в основном использовался кирпичный клинкер. Здесь она удачно дополняется декоративной штукатуркой, обрамляя окна и декорируя углы конструкции. Сочетание цветов было подобрано идеально: строгий темный фундаментный слой, каштановый кирпич и светлые элементы, которые превращают этот дом в невероятно красивое здание.

Внешний вид вентилируемой клинкерной плитки также может иметь приятный персиковый оттенок от светло-терракотового до кофейного.В данном случае именно такой материал использовался в сочетании с оранжевой крышей. Уютно смотрится созданная дизайнерами композиция. Белая кайма по углам дома завершает общую картину. Экстерьер этого типа великолепно дополнен каменным фундаментом и застекленным входом в здание.

Добиться максимального эффекта изысканности поможет темный кирпич. Очаровательный вельветовый экстерьер этого здания нельзя назвать посредственным. Потрясающие оттенки этого цвета делают коттедж роскошным.В оформлении такой конструкции не стоит использовать слишком много разных цветов, достаточно дополнить основную цветовую гамму белоснежными колоннами и такими же окнами. Полуовальное стекло, которое начинается у основания дома и почти достигает крыши, придает ему особый шарм.

В облицовке клинкера этого здания есть что-то правильное, как будто в его оформлении использована какая-то геометрическая красота. Симметрия соблюдается даже в мельчайших деталях. Ровные квадраты окон, четкие белые линии, опоясывающие конструкцию, и дорожка, идеально гармонирующая с экстерьером дома.Такой идеальный экстерьер дома из клинкерной плитки, фото которого вы видите, непременно стоит дополнить изящными туями, они укрепят строгий образ постройки.

Этот дом выглядит потрясающе ярким, приятным, теплым. Несмотря на наличие второго этажа и довольно большие размеры, его нельзя назвать огромным или большим. Все дело в правильной облицовке. Внешний вид фрагментарно отделан клинкерным кирпичом, под этот материал подбирается цвет дверей.Очень интересный контраст цветов был создан за счет темных рам на окнах, они окружены белой отделкой, которая затем переходит в коричневые оттенки кирпича.

При оформлении современного коттеджа дизайнеры часто играют с фактурами и рельефом постройки. В этом случае клинкерная внешняя плитка, которой облицованы колонны перед возведением, заменяется равномерным покрытием из декоративной штукатурки. За счет смешения разных цветов дом выглядит так, будто его украсили крупными кусочками сказочной мозаики.Крыша, имеющая темный оттенок и ставшая завершающей частью внешней окраски, также стала частью этой архитектурной композиции.

Благородно смотрится дом, в котором клинкерная плитка оформлена в светлых тонах. Его внешний вид становится признаком роскоши и шика. В дизайне этого здания нет вычурности и изысканного декора, оно просто и несомненно оформлено со вкусом. Даже белые занавески на окнах дополняют этот воздушный вид, а также элегантные кованые перила на балконе.На террасе такого коттеджа хочется встречать рассвет и наслаждаться каждой минутой времени.

Наружные панели с клинкерной плиткой прекрасно сочетаются с декоративной лепниной. Изюминкой постройки могут стать небольшие пристройки из клинкерного кирпича, расположенные под симметричными квадратами окон. Очень креативно смотрится экстерьер, который снизу и сверху словно обрамлен темной вагонкой. Крыльцо дома украшено деревянными конструкциями, фундамент под которым также отделан плиткой каштанового цвета.

Чтобы широкий и просторный дом не казался скучным, следует использовать клинкерные панели для экстерьера. Они сделают здание более элитным, раскинувшиеся в широкие окна в таком дизайне кажутся неотъемлемой частью творческой композиции. Для украшения экстерьера дома отлично подойдут невысокие кусты с цветами нейтрального белого цвета. Особого шарма добавят такие детали, как красивый фонарь у двери и горшок с зелеными растениями у входа.

Комфорт и красота — вот слова, которые идеально описывают это здание.Облицовочная плитка внешней части дома сделала экстерьер здания по-настоящему привлекательным. Дизайнер подчеркнула мягкий переход одного цвета в другой. В оформлении экстерьера использованы различные оттенки коричневого. Миндальный цвет сменяется мягким песочным оттенком. Белоснежно-белые линии стали обрамлением здания, они подчеркивают красоту сооружения, как яркий маркер на картине в пастельных тонах.

Внешний вид из клинкерной плитки — хорошая идея как для небольшого компактного сооружения, так и для величественного здания в несколько этажей.В этом варианте оформления сплошное покрытие кирпичей карамельного цвета разбавлено безупречной белизной различных деталей. Красивые колонны с небольшой лепниной придают им образ солидного здания, а вытянутые окна строят коттедж. В такую ​​постройку влюбляешься с первого этажа.

Если вы решили отделать фасад дома клинкерной плиткой, нужно подумать, что будет особенного в этой постройке. Мало выбрать отделочный материал — нужна идея.Например, на фото дом, в котором кирпич цвета какао соединен с высокими окнами полуовальной формы, которые выделяются идеальной белизной. Этот дом не требует дополнительных украшений, он привлекателен своим минималистичным дизайном.

При строительстве зданий чаще всего используются наружные термопанели с коричневой клинкерной плиткой. Однако это фото — доказательство того, что кирпич с серым оттенком тоже может стать прекрасным украшением постройки. Особенность этого материала заключается в неоднородности его окраски.Где-то тон становится темнее, где-то светлее. Добиться такого эффекта, используя только кирпичи разного цвета, невозможно. Клинкерная плитка для экстерьера — незаменимый материал для создания неординарных конструкций.

Наружная клинкерная плитка выглядит необычно, особенно если вы используете материал светло-опаленного цвета. В экстерьере этого здания чувствуется великолепие. Очарование коттеджа подчеркивают белые оконные рамы и тонкие перегородки между их огромными окнами.Все эти детали собраны в единую композицию, которая поражает своей оригинальностью.

Аппетитный корпус цвета капучино. Клинкерная плитка снаружи стала основным материалом облицовки здания. Элегантные балконы с ажурной белой оградой — прекрасное место для утренних посиделок за завтраком. Входя в дом с таким внешним видом, вы, сами того не ведая, ожидаете запаха свежезаваренного кофе. Шероховатый клинкерный кирпич гармонично сочетается с идеально гладкой оштукатуренной поверхностью.Помимо всего прочего, здание украшено белыми декоративными элементами.

Дизайн фасадной плитки для дома ► 121+ Фотографии Короля Клинкера

Наружные панели из клинкера не только красиво выглядят, но также очень прочны и морозоустойчивы. Такой материал не разрушается при резких перепадах температур и сохраняет свою красоту долгие годы. Клинкер для фасада может иметь разный цвет и фактуру, это одна из причин его популярности.

Внешний вид клинкера

Этот материал находит сотни применений в строительном дизайне. Какой ты выберешь?

Зачем и когда мне нужна внешняя облицовка клинкерной плиткой на примере проекта

Облицовка фасада клинкерной плиткой — способ защитить дом от внешних факторов и придать ему привлекательный эстетический вид. Визуально и на ощупь такая поверхность повторяет кирпич, но при этом отличается большей износостойкостью и несколько лучшими характеристиками в плане отделки.

Облицовка фасада клинкерной плиткой сохраняет новый вид до 30-50 лет. Он не выгорает на солнце, не деформируется и не трескается под воздействием влаги, перепада температур, не царапается.

В представленном проекте плитка имитирует кирпичную кладку. Даже через несколько десятилетий фасад здания будет выглядеть как новостройка из кирпича. Причем поверхность не требует особого ухода, пропитки специальными веществами, покраски — ее достаточно помыть.

Традиционно проект классического кирпичного загородного дома представляет собой объект с фасадом кирпичной фактуры. Но для этого необязательно возводить ограждающую конструкцию из кирпича, особенно если это обычный строительный материал, а не облицовочные изделия. Обычный строительный кирпич все же придется спрятать под отделку. В отличие от кладки, плитка имеет идеальную геометрию внешней стороны без повреждений, сколов, царапин — она ​​будет выглядеть аккуратнее и эстетичнее, дольше сохраняя эти качества.Например, на фото показано, как выглядит кирпичная стена из обычного кирпича (первый этаж) и из клинкерной плитки (второй этаж).

Благодаря использованию клинкерной плитки для внешней отделки такого дома, нет необходимости использовать кирпичную кладку при его строительстве — но он все равно будет выглядеть так, как будто построен из кирпича. Само здание можно возвести, например, из газоблока. А облицовка фасада клинкерной плиткой стилизована под кладку — на вид и на ощупь ее практически не отличить от облицовочного кирпича.При этом он может имитировать как светлый, так и темный кирпич.

Клинкерная плитка экологически чистая и благоприятно влияет на микроклимат дома. Не горит, устойчив к ударам. Такая отделка энергоэффективна — снижает теплопроводность стен.

Таким образом, облицовочная фасадная облицовка подходит для строительства даже в суровых климатических условиях. Этот вид отделки актуален для ценителей традиционной архитектуры, но при этом они не отказываются от новаторских решений.Прочная долговечная укладка для кладки прослужит десятилетия, сохраняя новый вид, не уступая по надежности и эксплуатационным характеристикам поверхности непосредственно из кирпича.

6 способов улучшить теплоизоляцию вашего дома

В вашем доме есть пальто, которое согревает вас внутри. В высокоэффективных домах используются стеновые системы с высокотехнологичными решениями, которые похожи на парку альпиниста, сохраняющую энергию внутри даже в самых суровых условиях.

В доме это теплое пальто называется тепловой оболочкой.Но какое это имеет значение для вашего дома? Герметичная тепловая оболочка снижает счета за коммунальные услуги и повышает комфорт. Негерметичная тепловая оболочка приводит к чрезмерному энергопотреблению и возникновению горячих и холодных точек в вашем доме.

По оценкам Министерства энергетики США, около 40 процентов энергии, используемой в зданиях, связано с отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха.

Стоит ли надеть высокотехнологичное пальто на ваш дом дороже? Добавление изоляции и герметизации для соответствия экологическим стандартам строительства, таким как «Дом с нулевым потреблением энергии», LEED для домов или пассивный дом, может стоить немного дороже.

Но имейте в виду, что на строительство приходится только 15–20 процентов затрат семьи на владение домом в течение 20 лет. Другие вещи, такие как техническое обслуживание, страхование и потребление энергии, значительно превосходят стоимость строительства в то время.

Тепловая оболочка отличается от оболочки здания, хотя в некоторых случаях, например, в окнах, они могут быть одинаковыми. Тепловая оболочка также известна как слой управления тепловым потоком, который контролирует движение воздуха через структуру дома.Оболочка здания включает в себя такие элементы, как крыша и облицовка, которые могут не сильно влиять на энергоэффективность, если вообще влияют.

Вот некоторые из последних подходов к созданию стеновых систем для высокоэффективной тепловой оболочки.

Современное деревянное каркасное строительство

Традиционные деревянные каркасные дома или дома с деревянным каркасом по-прежнему являются наиболее распространенным способом строительства домов сегодня. Эти дома построены из кусков бруса, которые разрезаются и прибиваются вместе к стенам и стропилам крыши.Каркас снаружи обшит деревом, а внутри — гипсокартоном. Снаружи дома обычно отделываются кирпичом, вагонкой, виниловым сайдингом или чем-то подобным.

Новые передовые методы строительства сокращают количество используемой древесины, обеспечивая большую изоляцию в доме, не изменяя при этом существенно знакомые методы строительства. Передовые методы включают:

  • Проектирование домов на двухфутовых модулях, чтобы максимально использовать листы обычных размеров и сократить количество отходов и трудозатрат.
  • Расстояние между стойками стен до 24 дюймов. Расстояние между балками пола и стропилами крыши до 24 дюймов по центру.
  • Использование углового обрамления с двумя стойками и недорогих зажимов для гипсокартона или обрезков пиломатериалов в качестве основы для гипсокартона вместо стоек.
  • Устранение коллекторов в ненесущих стенах.
  • Использование линейного каркаса, в котором элементы каркаса пола, стен и крыши расположены вертикально на одной линии, а нагрузки передаются непосредственно вниз.
  • При необходимости используйте одинарные коллекторы для пиломатериалов и верхние плиты.

Эти передовые методы, известные как «продвинутая каркасная конструкция» или «проектирование оптимальной стоимости» (OVE), могут привести к снижению материальных и трудовых затрат и повышению энергоэффективности здания. В то время как различные методы могут применяться как единый пакет, многие конкретные методы могут использоваться независимо, в зависимости от потребностей проекта.

Изолированные бетонные опалубки

Изолированные бетонные опалубки (ICF) — это жесткие пенопластовые формы, которые удерживают бетон на месте во время отверждения и остаются на месте, чтобы служить теплоизоляцией для бетонных стен.Пеноблоки или планки легкие и обеспечивают прочную и энергоэффективную конструкцию. Благодаря своим преимуществам, ICF желательны в приложениях высшего уровня, а также в фондах.

Формы, изготовленные из пенополистирольной изоляции (EPS), представляют собой либо предварительно собранные блокирующие блоки, либо разборные панели, соединенные пластиковыми стяжками. Несъемные формы не только обеспечивают непрерывную изоляцию и звуковой барьер, но также обеспечивают прочную основу со сплошной крепежной шпилькой для гипсокартона изнутри и сайдинга внахлест, EIFS, лепнины или кирпича и камня снаружи.

ICF позволяют подрядчикам возводить бетонные стены без значительных вложений в многоразовые деревянные и металлические формы. Поскольку ICF легко соединяются друг с другом и остаются на месте после заливки бетона, они могут упростить и ускорить строительство. ICF увеличивают диапазон температур для заливки бетона до температуры ниже точки замерзания (замерзание препятствует правильному отверждению) за счет изоляции бетона до его полного отверждения. ICF также может привести к более прочным стенам, чем стандартный монолитный бетон, благодаря более постоянному и предсказуемому отверждению в любое время года.

Структурные изолированные панели

Структурные изолированные панели представляют собой системы из жесткого пенополистирола, помещенные между панелями из ориентированно-стружечных плит (OSB). SIP изготавливаются за пределами строительной площадки, имеют толщину от 4 до 12 дюймов и практически взаимозаменяемы с деревянным каркасом.

Используется каркасная древесина небольшого размера, хотя для окон и дверных проемов более 5 футов в поперечнике требуются коллекторы, а для поддержки более длинных пролетов крыши требуются балки.

Преимущества SIP включают очень высокое эффективное значение R (термическое сопротивление), отличные звукоизоляционные характеристики и быструю установку на месте.

Конструкция из SIP может напрямую конкурировать с конструкцией каркаса, особенно по сравнению с другими высокопроизводительными стеновыми системами R-30.

SIP способны выдерживать типовые нагрузки на несущие стены, промежуточные перекрытия и крыши. Они могут обеспечивать как первичную структуру, так и оболочку, или они могут использоваться с другими конструктивными системами, такими как стоечно-балочная конструкция, для обеспечения внешней оболочки и изоляции.

Панельные стеновые системы

Панельные стеновые системы сокращают время строительства, сокращают отходы и в результате создают плотную ограждающую конструкцию.

PUReWall Система

Covestro разработала систему PUReWall, которая объединяет несколько слоев в одну панель.

Конструкция заменяет традиционную внешнюю обшивку и заменяет ее комбинацией полиизоциануратной (полиизо) непрерывной изоляции снаружи и распыляемой полиуретановой пены (SPF) в полости стены, оба из которых устанавливаются на объекте панелей.

Стена была разработана для преодоления недостатков существующей технологии строительства стен, которые не будут соответствовать строительным нормам будущего. Ковестро сказал, что PUReWall соответствует требованиям к тепловым характеристикам во всех климатических зонах и обеспечивает высокое качество строительства в неконтролируемых полевых условиях.

HP + Wall

Компания BASF разработала и запустила систему HP + Wall, в которой используется передовая технология возведения стен и используется подход BASF BEYOND.High Performance, сочетающий инновационные химические разработки и прикладную науку о строительстве.

Снижение затрат за счет сокращения использования пиломатериалов позволяет строителям включать в свои конструкции некогда слишком дорогостоящую полиуретановую изоляцию, являющуюся компонентом системы стеновых панелей HP +. Предлагая консультативные услуги наряду со своей продукцией, BASF помогает строителям определить возможности изменения затрат, чтобы они могли использовать усовершенствованные изоляционные решения, которые долгое время были непомерно дорогостоящими.

Система HP + Wall объединяет три продукта BASF:

  • Neopor, усиленный графитом и жесткий теплоизоляционный пенопласт, который помогает снизить риск попадания влаги внутри стеновых полостей
  • WALLTITE HP +, полиуретан с закрытыми порами, наносимый распылением для превосходной изоляции, прочности и энергоэффективности.
  • ENERSHIELD, устойчивое к воздуху и воде эластичное покрытие, которое создает бесшовную защитную перегородку для стеновых оснований, расположенных выше уровня земли.

Эта комбинация слоев в единой интегрированной стеновой системе обеспечивает исключительный контроль тепла, воздуха и влаги, а также повышенную структурную целостность.

Расчетная мощность системы стен HP + до 135 процентов больше, чем у стены, построенной с использованием стандартных методов строительства, что дает строителям возможность сократить содержание древесины до 25 процентов и устранить необходимость в фанере или обшивке OSB.

Расширенная плита и балка

Система Extended Plate & Beam помещает жесткий пенопласт между обшивкой и стойками в стене деревянного каркаса.Шпильки по-прежнему 2х4, но верхняя и нижняя пластины 2х6. Пластины расположены заподлицо с внутренней стороны, но выступают за шипы с внешней стороны. В этом промежутке есть место для пенопласта толщиной до 2 дюймов. Затем с внешней стороны устанавливают деревянную обшивку, как и любую другую деревянную каркасную стену. Легкие облицовочные материалы, например виниловый сайдинг, не требуют дополнительных креплений. Для 6-дюймовых стен можно использовать стандартные оконные и дверные материалы. Стеновая система EP&B состоит из знакомых стеновых материалов, но в другой конфигурации.

Конструкция узла соответствует требованиям к изоляции, установленным Энергетическим кодексом, для всех климатических зон США или превышает их. Стеновая сборка EPB обеспечивает управление воздухом, водой и температурой, а ее коэффициент сопротивления равен 23.

Узнайте больше о вариантах тепловой оболочки для вашего дома.

Границы | Проектирование массивных деревянных панелей в качестве теплообменников (динамическая изоляция)

1. Введение

На строительство зданий приходится 28% выбросов парниковых газов (ПГ), в то время как 11% выбросов связаны со строительной деятельностью, в основном с производством строительных материалов, таких как цемент и сталь (Международное энергетическое агентство и Программа ООН по окружающей среде, 2018 г. ).В ближайшие десятилетия рост и урбанизация мирового населения создаст огромный спрос на новые здания и инфраструктуру. Таким образом, «воплощенные» выбросы в строительном секторе должны резко возрасти, так же как и глобальные выбросы должны резко сократиться (Röck et al., 2020). Возможно ли превратить эту потенциальную угрозу для глобальной климатической системы в мощное средство смягчения последствий изменения климата?

1.1. Утилизация углерода

Существует растущая вероятность того, что для достижения климатических целей потребуются методы удаления углерода, также известные как «отрицательные выбросы».Ученые и практики начали анализировать потенциал новых зданий как глобального поглотителя углерода (Чуркина и др., 2020; Hoxha и др., 2020; Помпони и др., 2020). Существует ряд материалов, в которых может храниться C или CO 2 , включая древесину, бетон, бамбук, пеньку и солому. Бетон традиционно являлся источником выбросов CO 2 из-за интенсивного производственного процесса, но может реабсорбировать значительное количество углерода в течение длительного срока службы (Cao et al., 2020). Последние достижения в области производства — адаптация процесса отверждения к поглощению большего количества углерода или минерализация CO 2 из дымохода для использования в качестве заполнителя — открывают возможности для использования углерода в бетонной промышленности после карбонизации на протяжении всего срока службы (Monkman and MacDonald, 2017; Habert et al., 2020). Между тем, биогенные материалы, такие как древесина и бамбук, растут путем фотосинтеза, улавливая углерод в своей биомассе. Собранные продукты биомассы могут обеспечивать отрицательные выбросы в течение жизненного цикла, если леса или посевы хорошо управляются и продукты являются достаточно долгоживущими по сравнению с их циклом роста биомассы (Guest et al., 2013; Levasseur et al., 2013). Композиты, такие как растительный бетон — бетоны, в которых в качестве связующих используются такие быстрорастущие культуры, как конопля или солома, — потенциально могут использовать влияние накопления как биогенного поглощения углерода, так и карбонизации (Pittau et al., 2018). Согласно недавнему анализу, древесина и бетон могут хранить ~ 0,5 Гт CO 2 в год при условии надлежащей координации их производственных циклов (Hepburn et al., 2019). Эти потенциальные количества ставят новые здания в один ряд с другими лидерами в использовании атмосферного углерода в техносфере.

Если здания могут работать вместе с лесами в качестве глобального поглотителя углерода, то интеграция проектирования может многократно увеличить потенциал сокращения выбросов. Например, если массивные деревянные конструкции могут активно создавать внутренний климат, используя только низкопотенциальное тепло, потребность в дополнительных материалах и механических системах будет меньше. Показатель умножения сокращений выбросов ПГ за счет функционального замещения известен как «фактор замещения» (Smyth et al., 2018; Seppälä et al., 2019; Hurmekoski et al., 2020).Однако для достижения полного потенциала использования CO 2 материалы, накапливающие углерод, должны делать больше, чем заменять обычные материалы по частям. Материалы должны выполнять как можно больше функций, чтобы они могли заменить целые системы с интенсивным выбросом вредных веществ.

1,2. Радикальная интеграция

Какие достижения в области материаловедения могут обеспечить такую ​​радикальную интеграцию? «Разработанные пористые среды» — это материалы, имеющие внутреннюю и внешнюю форму для обмена теплом и массой (Bejan et al., 2004). Подобно «Архитектурным материалам» (Estrin et al., 2019) и «Формоактивным структурам» (Wu et al., 2020) инновационный аспект заключается в том, как морфология материала управляет потоком энергии. Применение этих новых методов может стать ключом к совершенствованию строительных материалов, хранящих углерод. Не только для улучшения их структурных характеристик, но и для интеграции функций охлаждения и вентиляции, поэтому дополнительные материалы и механические системы не требуются.

Одним из примеров является проектирование массивных деревянных панелей в качестве теплообменников или «дышащих стен».«Принцип состоит в том, чтобы ввести воздушные каналы в твердое тело и оптимизировать их размер и расстояние, чтобы исходящая проводимость нагревала входящий воздух. Этот метод может сделать изоляцию и облицовочные материалы ненужными, помогая упростить системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Рисунок 1 объясняет концепцию теплообмена и принцип оптимизации геометрии. В недавнем исследовании использовались физические эксперименты для проверки корреляции для оптимизации теплообменных материалов (Craig and Grinham, 2017). Корреляция дизайна была первоначально разработана другими исследователями (Kim et al., 2007) для экстремальных температурных условий, но результаты исследования 2017 года показывают, что он работает и для строительных материалов в умеренных условиях. Этот документ является продолжением их работы. В нем рассматривается, как применить соотношение и принципы проектирования к массовым деревянным панелям. «Массовая древесина» относится к изделиям из инженерной древесины, ламинированным из более мелких плит в структурные компоненты, такие как клееные балки (клееный брус) или панели из поперечно-клееной древесины (CLT).

Рисунок 1 . Как оптимизировать размер и расстояние между каналами, чтобы спроектировать массивную деревянную панель в качестве теплообменника.Расчетные корреляции (уравнения 1–14) были первоначально разработаны для аэрокосмических приложений (Kim et al., 2007), но было показано, что они работают для строительных материалов (Craig and Grinham, 2017). Это исследование применяет их к массивной древесине.

1,3. Динамическая изоляция

Использование конструкционного материала в качестве теплообменника делает его разновидностью технологии динамической изоляции (DI). DI начинался как новая стратегия вентиляции сельскохозяйственных зданий в холодном климате. Инженеры описали, как всасывать свежий воздух через слой волокнистой изоляции, уменьшая потери проводимости и одновременно нагревая воздух (Bartussek, 1981).В начале девяностых исследователи установили DI в жилом доме в Японии и сообщили о 50% -ном сокращении потерь тепловой оболочки (Dalehaug et al., 1993). Вскоре последовали два значительных прогресса в теории DI. Была разработана простая аналитическая модель для описания устойчивого теплообмена в DI, когда известны температура внутренней поверхности или скорость поверхностной конвекции (Taylor et al., 1996, 1998; Taylor and Imbabi, 1997, 1999, 2000). Подробная аналитическая модель была также разработана, чтобы учесть эффекты аккумулирования тепла и показать влияние периодических изменений во внешней среде (Krarti, 1994).

В последние годы возобновился интерес к теории, измерениям и проектированию систем DI. Группа из Миланского политехнического университета описала микроскопические эффекты теплообмена в волокнистой изоляции и разработала прибор для тестирования панелей с диэлектриком (Alongi and Mazzarella, 2015a, b). Они использовали устройство для проверки поведения теплообмена в установившихся и периодических условиях по сравнению с простыми и подробными аналитическими моделями (Alongi et al., 2017a, b, 2020). Группа из Университета Хуачжун разработала конечно-разностную модель и аппарат для тестирования DI (Wang et al., 2018; Zhang et al., 2019а, б). Их работа показывает, как уменьшить рост оболочки летом, вытесняя отработанный воздух через изоляцию. Многие сотрудники разработали стратегии управления DI и определили потенциальную экономию энергии для «переключаемых» значений U в различных контекстах (Park et al., 2015; Menyhart and Krarti, 2017; Shekar and Krarti, 2017; Rupp and Krarti, 2019). ; Даббаг и Крарти, 2020; Дехва и Крарти, 2020). Вместо использования пористого материала в качестве теплообменника они разработали перегородки, которые можно открывать или закрывать, чтобы контролировать конвекцию внутри герметичной панели.

1,4. Почему Вуд?

Было показано, как ввести воздушные каналы в стандартные строительные материалы и оптимизировать их для теплообмена (Craig and Grinham, 2017). Эта новая возможность предлагает другой способ строительства, более подходящий для задач удаления углерода. Вместо того, чтобы строить конструкцию и облицовывать ее слоями специальных материалов, можно объединить все основные функции в одном материале. Но какой материал? Как уже говорилось, такие материалы, как древесина, бетон, бамбук, солома и конопля, могут накапливать углерод в глобальном масштабе (Hepburn et al., 2019; Чуркина и др., 2020). Древесина и бетон — единственные, которые сегодня широко используются в строительной отрасли, но в каждом случае необходимо преодолеть серьезные проблемы. Например, биогенные материалы должны быть достаточно долгоживущими по сравнению с ростом их биомассы, чтобы увеличивать накопление углерода в строительном секторе, не нанося ущерба лесам или запасам углерода насаждениям (Guest et al., 2013; Pingoud et al., 2018). Лесам требуются десятилетия, чтобы отрасти, в то время как для таких культур, как бамбук, конопля и солома, период ротации может составлять всего 1 год.Однако эти быстрорастущие материалы требуют более интенсивного производства и дополнительных материалов, чтобы превратить их в монолитный материал, пригодный для предлагаемого метода теплообмена. Между тем, бетон требует значительных изменений в процессах отверждения и производства, чтобы сократить выбросы от колыбели до ворот, но сохраняет карбонаты в течение десятилетий или столетий, в то время как биогенные материалы, такие как древесина, подвержены риску высвобождения в поздний срок.

Несмотря на препятствия, цепочки поставок и жизненные циклы продуктов для всех инженерных материалов нуждаются в коренном пересмотре, и в обеих областях необходимо провести важные исследования.Отрасли, вероятно, потребуются технологии как биогенного хранения углерода, так и технологии декарбонизации в бетонной промышленности, чтобы иметь шанс обратить вспять тенденцию к увеличению выбросов в ближайшие десятилетия. Основное внимание в этом исследовании уделяется древесине, поскольку она уже широко используется, а ее тепловые свойства делают ее идеально подходящей для предлагаемого метода теплообмена. На рис. 2 сравнивается устойчивый теплообмен двух панелей, одной деревянной и одной бетонной. Оба они оптимальны, рассчитаны на одинаковую относительную скорость теплообмена.Однако бетонная панель нецелесообразна, потому что абсолютные требования к нагреву и тепловые потери слишком высоки. Причина в теплопроводности бетона, которая в 10 раз выше, чем у дерева (см. Рисунок 6 в разделе 4). Низкая теплопроводность древесины делает ее уникальной по сравнению с другими конструкционными материалами. Он не только может накапливать углерод и поддерживать здание, но также может соответствовать строгим стандартам по потерям проводимости без чрезмерной вентиляции или перегрева.

Рисунок 2 .Принцип теплообмена, показанный на рисунке 1, изображен в виде санки: U 0 представляет потери тепла по базовой линии, U 1 общий теплообмен, U 2 приток тепла от вентиляции и U 3 кондуктивные потери тепла. Древесина имеет более низкую теплопроводность, чем бетон, поэтому можно уменьшить потери теплопроводности ( U 3 ) без чрезмерной вентиляции ( U 2 ) или перегрева ( U 1 ), что делает ее более подходящей. к этому приложению.

1,5. Граничные условия

Один давний вопрос в исследованиях DI с пористыми материалами — какие граничные условия использовать при моделировании. Полевые эксперименты показали, что температура на внутренней поверхности ниже прогнозируемой, что отрицательно сказывается на тепловом комфорте и экономии энергии (Dalehaug et al., 1993).

Как ведет себя конвективная пограничная пленка на внутренней поверхности? Этот вопрос важен для исследования DI, потому что пористые материалы должны получать тепло из комнаты, прежде чем они смогут обменять его с входящим воздухом.Используя визуализацию Шлирена, исследователи обнаружили, что пористые материалы теряют тепловой контакт с комнатным воздухом, когда входящий воздух поднимает граничную пленку с внутренней поверхности (Craig and Grinham, 2017). Они также обнаружили тонкие эффекты на внешней поверхности. Конвекционная теплопередача была увеличена в несколько раз, а тепло в граничной пленке засасывалось обратно в материал. Они пришли к выводу, что существует возможность рекуперации тепла на внешней поверхности, и что лучше всего нагревать внутреннюю поверхность путем прямого контакта.

Следуя этой рекомендации, тестовые панели в настоящем исследовании нагреваются непосредственно на внутренней поверхности. Не требуется много обогрева. Например, для примера деревянной панели на Рисунке 2 требуется только U1 = 2 (Вт / м2 · К), что находится в диапазоне стандартных полов с подогревом. В настоящем исследовании использовался электрический резистивный нагрев, поскольку это было практично с учетом имеющихся ресурсов. Специальная гидравлическая панель была изготовлена ​​для нагрева испытательных панелей в исследовании Шлирена. Стандартные капиллярные трубки также подходят для прямого контактного нагрева.Для будущих применений предпочтительны гидравлические контуры. Технологии обогрева или охлаждения, в которых используются большие теплообменные поверхности внутри помещений, называются излучающими системами или термоактивными поверхностями (TAS) (Moe, 2010; Rhee and Kim, 2015; Rhee et al., 2017). Большой TAS с водяным контуром, подключенным к тепловому насосу с низким подъемом, может использовать небольшие перепады температур от возобновляемых поглотителей и источников, таких как солнечная, геотермальная и инфракрасная область неба (Meggers et al., 2012 ; Лим, 2019).

1.6. Естественная вентиляция

Если гидронные поверхности идеально подходят для мономатериальных теплообменных оболочек, есть ли другие возможности для интеграции функций HVAC? Естественная вентиляция играет важную роль в минимизации инфраструктуры HVAC и ее выбросов в течение жизненного цикла (Kiamili et al., 2020). Значительные успехи были достигнуты в понимании жидкостной механики выталкивающей вентиляции, которая управляется теплом, а не ветром. Например, прорыв произошел в 2009 году, когда исследователи охарактеризовали автоматический механизм рекуперации тепла, известный как «естественное перемешивание» (Woods et al., 2009). Когда теплый воздух поднимается и выходит, свежий воздух заменяет его, попадая через то же отверстие. Выходящий воздух предварительно нагревает входящий воздух в состоянии динамического равновесия.

Некоторые исследователи изучили возможность сочетания DI с естественной вентиляцией (Etheridge and Zhang, 1998; Ascione et al., 2015; Park et al., 2016). Связь может быть усилена за счет использования мономатериалов, теплообменных оболочек (то есть «дышащих стен»). Используя эффект плавучести, все тепло- и воздухообмены можно контролировать с помощью встроенной гидравлической поверхности.На рисунке 3 показаны две возможности. С левой стороны плавучесть обеспечивает вентиляцию, но на выходе нет рекуперации тепла. Справа показана гипотеза о том, как восстановить вентиляцию на выходе с помощью двойной оболочки. В этой статье не рассматриваются естественные контуры рекуперации тепла. Тем не менее, он делает первый шаг, показывая, что возможно соединить дышащие стены с выталкивающей вентиляцией в идеальных условиях.

Рисунок 3 . Умозрительные схемы, подсказывающие, как соединить «дышащие стены» с вытяжной вентиляцией. (Слева) Плавучесть обеспечивает вентиляцию, но нет рекуперации тепла на выходе. (справа) Гипотеза о том, как восстановить вентиляцию на выходе с помощью двойной оболочки.

1,7. Outlook

В данной статье представлены результаты трех экспериментов, которые характеризуют поведение массивных деревянных панелей, оптимизированных в качестве теплообменников. Предоставляется приложение, чтобы читатели могли самостоятельно оценить возможные варианты дизайна (Craig and Fortin, 2020). В первом эксперименте измеряется устойчивое состояние панели, подвергшейся ступенчатому изменению нагрева.Во втором эксперименте измеряются изменения теплообмена из-за изменения температуры. Последний эксперимент показывает, что можно втягивать вентиляцию через панели, используя тепловую плавучесть вместо вентилятора, при сохранении ожидаемой скорости теплообмена.

2. Теория

2.1. Устойчивый теплообмен

На рис. 1 показан принцип оптимизации параллельных каналов в твердом материале для «встречного» теплообмена. Для этого сценария были разработаны две численные корреляции (Kim et al., 2007). Обе корреляции были экспериментально подтверждены (Craig and Grinham, 2017). Первая корреляция дает оптимальное расстояние между каналами:

HoptL = 3,22 Be − 1/3 Φ − 0,85 (kka) 0,17 (1)

, где H opt — оптимизированное расстояние между каналами, L — толщина панели, k — теплопроводность материала панели, а k a — теплопроводность воздух. Число Беджана, Be , определяется как:

. Be = ΔP L2μα (2)

, где Δ P — расчетное давление, μ — динамическая вязкость воздуха, а α — коэффициент температуропроводности воздуха.Пустотная доля панели Φ определяется как:

Φ = π D24 h3 (3)

где D — диаметр каналов. Геометрия показана на рисунке 4.

Рисунок 4 . Определение геометрии панели.

Вторая корреляция предсказывает общую (нормализованную) теплопередачу через оптимальную конструкцию:

NTU = 0,41Be1 / 3 Φ0,6 (kka) -0,65 (4)

Количество тепловых единиц, NTU , представляет собой отношение общего коэффициента теплопередачи при теплообмене, U 1 , к базовому условию при отсутствии теплообмена, U 0 :

NTU = U1U0 = q1 ″ / (Ts-Te) k / L (5)

, где q1 ″ — тепловой поток на нагретой внутренней поверхности, T s — температура нагретой внутренней поверхности, а T e — температура наружного воздуха (который входит по каналам).Во время ощутимого устойчивого теплообмена поверхностный тепловой поток (q1 ″) частично передается входящему воздуху (q2 ″), а оставшаяся часть (q3 ″) теряется во внешнюю среду из-за теплопроводности:

q1 ″ = q2 ″ + q3 ″ (6)

Рисунок 2 иллюстрирует этот баланс теплообмена, который также может быть определен в терминах коэффициентов теплопередачи:

где:

U1 = q1 ″ (Ts-Te) = NTU U0 (8) U2 = q2 ″ (Ts-Te) = ε NTU U0 (9) U3 = q3 ″ (Ts-Te) = (1-ε) NTU U0 (10)

и ε — эффективность теплообмена:

Эти определения ε и NTU действительны до тех пор, пока поверхностный тепловой поток (q1 ″) или температура поверхности ( T s ) постоянны и однородны.Интегрированная гидроника может точно аппроксимировать оба граничных условия (Craig and Grinham, 2017). В любом случае ε эквивалентно относительному увеличению температуры поступающего воздуха:

ε = Ти-ТэЦ-Те (12)

, где T i — температура входящего воздуха в момент его выхода из каналов и попадания во внутреннее пространство. Обратите внимание, что при ε → 1, T i T s .

Следуя соглашению в литературе по динамической изоляции, U 3 в уравнении (10) может называться «динамическим значением U ». Однако важно подчеркнуть баланс, выраженный в уравнении (7) и проиллюстрированный на рисунке 2. То есть достижение низких значений для U 3 не должно происходить за счет чрезмерной вентиляции ( U 2 ) или перегрев ( U 1 ). Расход воздуха на единицу площади панели определяется как:

. u = D2 Φ ΔP32 мкл (13)

и имеет размеры м / с или м 3 / м 2 / с .Наконец, есть важный предел размера, на который следует обратить внимание:

Уравнения (1) и (4) недействительны, если этот предел превышен. Панель слишком тонкая относительно расстояния между каналами. Физически недостаточно места для того, чтобы тепло могло отклоняться к каналам, как показано на правой стороне рисунка 1 (тепло распространяется только на более низкие температуры, поэтому « изгиб » потока более чем на 90 ° будет противоречить второму закону термодинамика).

Приведенные выше уравнения описывают устойчивый теплообмен в оптимизированных панелях.Каковы последствия проектирования для массивной древесины? На рисунке 5 показан снимок экрана приложения, которое можно загрузить бесплатно и которое решает приведенные выше уравнения, чтобы помочь оценить варианты оптимизации массовых деревянных панелей в качестве теплообменников (Craig and Fortin, 2020). В приложении есть четыре управляющих параметра. Дизайнеры могут выбирать значения для каждого параметра из указанного диапазона (эти диапазоны легко настроить, изменив исходный код):

• Коэффициент теплопроводности к ( Вт / м · к ) основного материала.Диапазон 0,1 < k <0,4 был выбран для охвата большинства пород древесины хвойных и лиственных пород, независимо от ориентации волокон (см. Рисунок 6).

• Коэффициент теплопроводности, то есть U3 (Вт / м2 · К), «динамическое значение U ». Этот широкий диапазон был выбран для того, чтобы исследователи могли оценивать различные конструкции, выбирая между стандартами значений U в разных странах или высокопроизводительными стандартами, такими как Passivhaus .

• Коэффициент нагрева поверхности U1 (Вт / м2 · K) (который можно регулировать с помощью встроенного жидкостного нагрева).Диапазон 1 < U 1 <4 намеренно занижен, как и в случае стандартных полов с подогревом. (Напомним, что иметь низкие потери проводимости бессмысленно, если для достижения этой цели требуется слишком много тепла)

• Расчетное давление △ P ( Па, ), которое прикладывается к панели посредством всасывания. Диапазон 2 <△ P <8 был выбран потому, что эти давления можно поддерживать механически с помощью вентилятора или естественным образом с помощью тепловой плавучести (эффект суммирования).

Рисунок 5 . Скриншот приложения, написанного для партнера по этой статье, которое можно бесплатно загрузить здесь (Craig and Fortin, 2020). Он решает уравнения (1) — (14), показывающие, как оптимизировать массовые деревянные панели в качестве теплообменников.

Рисунок 6 . Измерения тепловых свойств сосны южной желтой: проводимость ( k) , коэффициент диффузии (α) и объемная теплоемкость (ρ c ). Измерения проводились на радиальных и поперечных образцах.Данные нанесены на график вместе с другими древесными материалами и строительными материалами для справки. Образцы сосны были испытаны в комнатных условиях (T = 23 C и относительная влажность 49%).

В таблице 1 сравниваются три возможных проекта теплообменных массивных деревянных панелей, рассчитанных с помощью приложения. Во всех трех гипотетических случаях достигается одно и то же низкое «динамическое значение U », U3 = 0,2 Вт / м2 · К, что находится в диапазоне значений U , установленных строгими правилами энергоэффективности. Различия между вариантами дизайна связаны с панельным отоплением, которое изменяется с небольшими приращениями (U1 = 2,3,4 Вт / м2 · K).Панели становятся тоньше по мере увеличения нагрева поверхности ( L ≈ 23, 18, 15 см ). Обратите внимание, что эта толщина находится в диапазоне стандартных толщин для панелей CLT. Другое изменение касается расхода воздуха на единицу площади панели, который увеличивается ( u ≈ 10, 14, 16 l / s / m 2 ) по мере того, как панели становятся тоньше. Эти показатели означают, что примерно один квадратный метр панели удовлетворяет потребности одного человека в вентиляции. Для контекста международные стандарты рекомендуют скорость вентиляции ~ 10 л / с на человека в офисной среде, хотя неблагоприятные последствия для здоровья или производительности были задокументированы, когда скорость вентиляции достигает 25 л / с на человека (Carrer et al., 2015).

Таблица 1 . Три примерных варианта деревянных теплообменных панелей, каждый из которых оптимизирован для U3 = 0,2 Вт / м2 · K.

Прилагаемое приложение показывает, что относительно высокая интенсивность вентиляции (5 < u <20 l / s / m 2 ) необходима для обеспечения эффективности теплообмена (ε> 0,6), что приводит к низкому нагреву -коэффициенты потерь (0,1

Поскольку панели требуют относительно высокой скорости вентиляции, они лучше всего подходят для относительно больших зданий с высокой посещаемостью. Рассмотрим кубическое здание квадратной длины x = 12 м . Он террасированный, поэтому видны только два фасада. Скорость вентиляции на единицу площади панели составляет u = 0,01 м 3 / с / м 2 (т.е.е., 10 л / с / м 2 ). Количество воздухообменов в час составляет N = 3, 600 · u · 2 x 2 / x 3 = 7200 u / x . Если панели занимают 100% площади фасада, N = 6. Если панели занимают 50% площади фасада, N = 3 и так далее.

2.2. Переходный теплообмен

Работа деревянных панелей при устойчивом теплообмене является многообещающей, но сколько времени требуется для достижения устойчивого состояния и как суточные колебания внешней температуры влияют на теплообмен?

Модель 1994 года, описывающая переходное поведение динамической изоляции, недавно была проверена в контролируемых периодических условиях (Krarti, 1994; Alongi et al., 2020). Однако эта модель предназначена для теплообмена в одном пространственном измерении. Он подходит для волокнистых изоляционных материалов или изоляционных материалов с открытыми порами в противотоке, но не применяется к материалам, у которых поток проводимости изменяется в двух или трех пространственных измерениях, как показано на рисунке 1. Основа принципа «дышащей стенки», показанного на На рисунке 1 показано исследование, показывающее, как оптимизировать параллельные каналы для устойчивого теплообмена в экстремальных тепловых условиях (Kim et al., 2007). Эти исследователи расширили свою работу, оптимизировав древовидные каналы в установившемся состоянии, а затем охарактеризовав переходную реакцию на внезапное нагревание (Kim et al., 2008, 2009). Однако их переходный анализ применим только к древовидным каналам.

2.2.1. Время перехода в устойчивое состояние

Похоже, что в литературе нет модели для описания переходного встречного теплообмена в панели с параллельными каналами. Вместо этого тепловой отклик можно аппроксимировать как функцию числа Фурье:

Fo = α tLc2 (15)

, где α — коэффициент температуропроводности материала, t — время в секундах, а L c — характерная длина, определяемая как отношение объема твердого тела к открытой площади поверхности, которая для геометрия, определенная на рисунке 4, составляет:

Lc = (h3-π D24) L 2 (h3-π D24) + π D L (16)

Число Фурье — это мера времени без единиц измерения.Это соотношение, где 1 означает, что тепло проникло на всю глубину объекта. Тепловая реакция «дышащей стены» на скачкообразное изменение температуры поверхности или теплового потока поверхности теперь может быть охарактеризована как:

NTU (t) = (a1 NTU + a2Fo) LLc (17)

, где NTU — расчетное значение в установившемся режиме, определенное уравнением (4), а a 1 и a 2 — эмпирические коэффициенты. Напомним, что трехмерная эволюция теплового потока через материал неизвестна.Следовательно, оба коэффициента действуют как поправочные коэффициенты для эффектов формы. На графике NTU ( t ) по сравнению с Fo , a 1 контролирует положение кривой (и, следовательно, величину теплопередачи), тогда как a 2 контролирует кривизну. Для калибровки стандартные аналитические растворы служат полезным ориентиром (Bart and Hanjalić, 2003; Incropera et al., 2007). Плоская стена — это сплошная стена, подверженная нагреву с обеих поверхностей.При поверхностном обогреве с постоянным тепловым потоком:

А при панельном обогреве с постоянной температурой:

, где a 1 = 0 для обоих условий. Таким образом, мы предполагаем, что при ступенчатом изменении нагрева поверхности общий теплоперенос через «дышащую стену» будет развиваться аналогично плоской стенке той же характерной длины с небольшими различиями из-за формы. эффекты.

2.2.2. Периодический теплообмен

Что делать, если внешняя температура периодически меняется в течение суточного цикла? Когда применяется постоянная температура поверхности или поверхностный тепловой поток, и по прошествии достаточного времени для достижения установившегося состояния квази , общий (нормализованный) теплоперенос должен периодически колебаться вокруг среднего установившегося значения.Поведение должно приближаться к полубесконечному твердому телу, но, опять же, с различиями из-за эффектов формы (Bart and Hanjalić, 2003; Incropera et al., 2007):

NTU (t) = NTU + a1 Lcω / α sin (ωt + π / 4) (20)

, где ω — угловая частота (2π / 86400). Здесь коэффициент a 1 калибруется для величины колебаний. Мы предполагаем, что значение для a 1 будет одинаковым в обоих уравнениях (17) и (20).

2.3. Теплообмен с вытяжной вентиляцией

Рассмотрим здание в левой части рисунка 3, работающее в устойчивом состоянии и без людей.Только встроенный TAS (термоактивная поверхность) обогревает комнату. Других явных тепловыделений или скрытых эффектов теплопередачи нет. Часть тепла от TAS передается в комнату, а остальное теряется в окружающую среду за счет теплопроводности:

, где q 0 — общий нагрев от (с обеих сторон) TAS, q hx — общий теплообмен в комнату, а q cl — это полная потеря проводимости через оболочку.Теплообмен от ТАС к помещению ( q hx ) происходит двумя способами. Во-первых, за счет передачи поступающему воздуху через теплообменную панель. Во-вторых, при прямом контакте с комнатным воздухом через открытую поверхность:

qhx = q1 ″ A1 ε + h A1 (Ts-Tii) (22)

Новые термины: A 1 , h и T ii — это общая площадь интегрированного TAS, средний коэффициент теплопередачи между нагретой поверхностью и воздухом в помещении, а также температура внутреннего воздуха соответственно.Для простоты предположим, что теплообмен внутри комнаты незначителен, а внутренний воздух хорошо перемешан.

Потери проводимости ( q cl ) также происходят двумя способами. Во-первых, через заднюю часть теплообменных панелей, а во-вторых, через части оболочки здания, не участвующие в теплообмене:

qcl = q1 ″ A1 (1-ε) + UA (Tii-Te) (23)

Термин UA — это полная проводимость ( W / K ) оболочки здания, которая не участвует в теплообмене.Тепло, содержащееся в вентиляционном потоке, теперь можно определить как:

Q ρcp (Tii-Te) = q0 — qcl (24)

, где ρ c p — объемная теплоемкость воздуха, а Q — интенсивность вентиляции за счет разницы температур внутри / снаружи:

Q = A * (г ZTii-TeTe) 12 (25)

, где г, — сила тяжести Земли, Z — изменение высоты между входом и выходом потока (например, от середины теплообменной панели до верха дымохода), и A * — комбинированная эффективная вентиляционная площадь (Acred, 2014)

А * = (12c12A12 + 12c22A22) -12 (26)

, который возникает из определения объемной скорости:

, где A 1 и A 2 — это физические площади входа и выхода, а c 1 и c 2 — соответствующие коэффициенты расхода соответственно.Для теплообменных панелей A 1 — это общая площадь поверхности, а коэффициент расхода равен:

c1 = (△ Pρu2 / 2) -12 (28)

Переставив уравнение (13), перепад давления в теплообменнике можно определить как:

△ P = 32 мкл uD2 Φ (29)

Для простоты предположим, что перепад давления по высоте панели одинаков. На рисунке 3 показано более реалистичное изменение давления из-за плавучести. Подстановка уравнения (29) в уравнение (28) дает:

c1 = (64 L μD2 u ρ Φ) -12 (30)

Наконец, коэффициент расхода для выпускного отверстия, если предположить, что он имеет острую кромку, можно приблизительно оценить как (Acred, 2014)

Следующие уравнения описывают существенные особенности тепловой связи между «дышащими стенками» и вытяжной вентиляцией.Забегая вперед, в разделе 4.3 представлены результаты экспериментального устройства, предназначенного для демонстрации этой связи в действии. Теплообменная панель устанавливается горизонтально на уровне пола, поэтому давление по поверхности панели равномерное, а внутренний воздух хорошо перемешивается. Следует подчеркнуть, что это идеализированные обстоятельства. Возможна горизонтальная установка, но в будущем более вероятны вертикальные или наклонные оболочки. Если панель расположена вертикально, давление на ней будет изменяться с высотой, равно как и скорость и теплообмен.Внутренний воздух может расслаиваться ниже верхней части панели, в зависимости от высоты дымохода относительно верхней части панели. В этом случае будет отток через верхние каналы. Все эти эффекты были специально разработаны на основе эксперимента, описанного в 4.3, чтобы проверить основные элементы тепловой связи.

Аппарат имеет высоту комнаты (для создания разумного давления в дымовой трубе) и имеет размеры, как тонкий дымоход. Следовательно, вместо сжатия потока на выходе необходимо вычислить потери на трение на боковых стенках.После преобразования коэффициентов трения в коэффициенты расхода (Jones et al., 2016), если поток ламинарный, то:

, а если поток турбулентный, то:

c2 = 10,079 Re − 0,25 (33)

, где число Рейнольдса потока:

3. Материалы и методы

Были спроектированы и проведены эксперименты для проверки эффективности теплообмена в установившихся и переходных условиях, а также когда вентиляция приводится в действие плавучестью, а не вентилятором. Первый эксперимент измеряет теплообмен в установившемся режиме и время достижения установившегося состояния, когда панели подвергаются ступенчатому изменению нагрева.Второй эксперимент измеряет, как теплообмен периодически изменяется при ежедневных изменениях внешней температуры. В последнем эксперименте измеряется внутренняя температура и скорость потока внутри прокси-здания, когда вентиляция через испытательную панель приводится в действие тепловой плавучестью, а не вентилятором.

3.1. Тестовые панели

Были изготовлены две испытательные панели: одна из цельной древесины, другая из акрила. Для деревянного панно была выбрана южная желтая сосна. Акрил был выбран в качестве контроля, потому что он имеет такие же тепловые свойства, что и древесина, за исключением того, что тепловые свойства изотропны, а не анизотропны, и он не впитывает влагу.Панели имели размеры 12 дюймов × 16 дюймов (30,48 × 40,64 см) с площадью теплообмена 12 дюймов × 12 дюймов (30,48 × 30,48 см) и толщиной 2 дюйма (5,08 см). Обе панели были оптимизированы для расчетного давления 3 Па. В таблице 2 приведены свойства каждой панели, и они показаны рядом на рисунке 7.

Таблица 2 . Параметры конструкции тестовой панели.

Рисунок 7 . Экспериментальная установка для вентиляции с вентилятором. Этот прибор использовался для первого и второго экспериментов (см. Раздел 3.2), измерение (1) стационарного поведения панели, подвергшейся ступенчатому изменению нагрева и (2) периодических изменений теплообмена из-за изменения внешней температуры.

3.1.1. Тепловые свойства

Свойства материала, необходимые для прогнозирования установившейся и переходной проводимости: теплопроводность k ( W / м K ), температуропроводность α ( м 2 / s ) и объемная теплоемкость ρ c ( J / м 3 · K ).Для древесины эти свойства зависят от породы, направления и места измерения, а также от условий окружающей среды. Для измерения тепловых свойств южной желтой сосны использовали измерительное устройство (анализатор теплопроводности C-Therm) и метод источника переходной плоскости (ASTM D7984). Образцы были приготовлены из той же партии, что и испытательная панель, и разрезаны в радиальном и поперечном направлениях по отношению к волокнам. Было приготовлено по пять образцов каждого направления зерен, каждый испытан по десять раз.Результаты показаны на Рисунке 6 в сравнении с другими породами древесины и строительными материалами.

3.1.2. Датчики
Датчики

FluxTeq Ultra 09 (85 × 95 мм) использовались для измерения теплового потока и температуры на обеих поверхностях тестовых панелей. «Внутренний» датчик теплового потока был помещен в выемку с выемкой так, чтобы TAS (см. Раздел 3.1.3) прилегал к поверхности заподлицо. Размер датчиков теплового потока определял расстояние между каналами в панелях. Температуру воздуха измеряли с помощью термопар Omega Type T.Температура T e была измерена путем размещения наконечников двух термопар над центром двух каналов с последующим вычислением среднего значения. Это измерение было близко сравнимо с измерением температуры вне испытательного бокса. Измерения регистрировались с использованием регистратора данных GL240. Небольшой канал сделал невозможным измерение T и с помощью термопар. При размещении над каналом TAS воздействовал на термопару, и вставка термопары в канал блокировала поток.

3.1.3. Термоактивная поверхность

Поверхностный нагреватель, называемый здесь термически-активной поверхностью (TAS), был изготовлен с использованием нагревательных проводов электрического сопротивления. Матрица из 26 Ga нихрома 60 была установлена ​​на алюминиевом листе толщиной 0,063 дюйма, в котором просверлены отверстия, соответствующие каналам в испытательной панели. Проволочная решетка была намотана вокруг секций из ПТФЭ стержня 1/2 дюйма высотой 1/4 дюйма. Стержни были прикреплены к алюминиевой пластине с шагом 1 дюйм, чтобы создать расстояние между проволоками 1/2 дюйма. Проволока была электрически изолирована от алюминия листом полиэфирной пленки с клейкой основой.Покрытая алюминием полиэфирная пленка была закреплена на проволочной сетке с помощью аэрозольного клея. TAS был разделен на две параллельные цепи и был подключен к регулируемому источнику питания Extech 600 Вт.

3.2. Аппарат с вентилятором

Это устройство позволяло всасывать воздух через испытательную панель при постоянном давлении. Испытательная камера была сделана из деревянных рам, собранных с натянутым на них тонким прозрачным пластиковым листом (см. Рис. 7). Использовались тонкие листы, поэтому камера была герметичной, но не накапливала тепло.Стыки камеры были заделаны герметиком и слоем ленты. К одному концу коробки прикрепляли деревянную раму с непрерывным уплотнительным кольцом, которое прижималось к краю испытательной панели. Стержни с резьбой, по одному в каждом углу, проходили через панель. Для крепления панели к раме и сжатия прокладки использовались резиновые шайбы и гайки. На другом конце коробки был установлен кусок жесткой изоляционной панели размером 2 дюйма с отверстием для установки откалиброванного вентилятора серии RetroTec 5000. Вентилятор снижает давление внутри коробки, имитируя интерьер здания.Перепад давления контролировали и отслеживали с помощью расходомера RetroTec DM32 и набора трубок Пито. TAS наносили на поверхность панели, обращенную внутрь камеры, и управляли регулируемым источником питания Extech 600 Вт.

3.2.1. Устойчивый теплообмен, время до установившегося состояния

Испытания проводились при расчетном давлении (3 Па) и увеличивающемся приращении давления (5, 7, 9 Па). Устойчивое состояние было определено как точка, когда тепловой поток (q1 ″) достиг ± 5% от заданного теплового потока.Для каждого давления был проведен цикл из трех испытаний с использованием расчетного теплового потока (то есть теплового потока, оптимизированного для 3 Па). Затем был проведен еще один цикл из трех испытаний для каждого давления, на этот раз постепенно увеличивая тепловой поток, как если бы панель была оптимизирована для этого давления. Разница между обоими методами была незначительной, и результаты для всех раундов были объединены для расчета стандартной ошибки.

3.2.2. Периодический теплообмен

В этом эксперименте использовалось то же оборудование, что и в стационарном эксперименте.Тест проводился на открытом воздухе в затененном месте. Постоянное давление ( P = 3 Па ) поддерживалось на протяжении всего эксперимента, который длился 5 дней. Также поддерживалась постоянная электрическая мощность TAS, так что средний тепловой поток находился в пределах ± 5% от расчетного теплового потока.

3.3. Аппарат с приводом от плавучести

Отдельная камера, выступающая в качестве прокси-здания, была изготовлена ​​для испытания муфты с вытяжной вентиляцией. Теплообменная панель была установлена ​​горизонтально на уровне пола, чтобы обеспечить равномерное давление на поверхности TAS и хорошее перемешивание внутреннего воздуха (как описано в разделе 2.3, если бы панель была вертикальной, давление на ней изменялось бы с высотой, как и скорость и теплообмен, и возник бы риск обратного потока, если бы внутренний воздух расслаивался; эти эффекты будут изучены в будущих исследованиях). Аппарат имел высоту 8 футов (2,44 м), высоту помещения, для создания приемлемого давления в дымовой трубе. Камера была тонкой с конусом, похожим на дымоход, чтобы избежать обменных потоков наверху. Камера была покрыта войлоком и жесткой изоляцией (см. Рис. 8). Испытательная панель была установлена ​​на дне камеры так, чтобы ТАС была обращена внутрь.Слой ленты был наложен на стык между камерой и панелью для создания герметичного уплотнения. Верхнее отверстие камеры было 2 на 2 дюйма (5 × 5 см). Вся сборка была установлена ​​на ножках, которые удерживали дно камеры 2 ′ (60 см) от земли. Термопары были расположены в тех же местах над каналами, что и эксперимент с вентилятором, и с равными интервалами внутри дымохода. Датчики перепада давления Sensirion SDP800 были прикреплены к трубке Пито для измерения скорости воздуха на выходе.Испытания проводились путем постепенного увеличения мощности нагрева ТАС. Перед проведением измерений панели позволили достичь установившегося состояния (определяемого в этом исследовании, когда тепловой поток достигает ± 5% от расчетного теплового потока).

Рисунок 8 . Экспериментальная установка для вентиляции, управляемой плавучестью. Этот прибор использовался в третьем эксперименте (см. Раздел 3.3), измеряя внутреннюю температуру и скорость потока в промежуточном здании, когда вентиляция через испытательную панель приводится в действие тепловой плавучестью, а не вентилятором.

4. Результаты и обсуждение

4.1. Устойчивый теплообмен

На рис. 9 показаны общие нормализованные результаты теплопередачи для обеих панелей. Черные пунктирные линии представляют уравнение (4), а заштрихованные маркеры показывают измерения при расчетном давлении, а именно 3 Па. Слева направо незатененные маркеры показывают измерения при нерасчетном давлении, а именно 5, 7 и 9. Па. Таблицы 3, 4 суммируют результаты в терминах U 1 , NTU и ε.

Рисунок 9 .Измерения устойчивого теплообмена для акрила (слева) и сосны (справа). Данные нанесены на график относительно прогнозируемого теплообмена по уравнению (4) при расчетном (заполнено) и нерасчетном давлении (открыто). Вторичные пунктирные линии показывают новые корреляции (уравнения 35, 36) для теплообмена для всего диапазона давлений.

Таблица 3 . Замеры для устойчивого теплообмена, сосновая панель.

Таблица 4 . Замеры для устойчивого теплообмена, акриловая панель.

Обратите внимание, что «расчетное давление» — это давление, для которого оптимизирована данная панель. Уравнение (1) показывает, как оптимизировать геометрию панели при расчетном давлении. Уравнение (4) предсказывает общую (нормализованную) теплопередачу оптимизированной панели при расчетном давлении. Его можно использовать для прогнозирования производительности при гибком изменении технических характеристик (например, теплопроводности, толщины панели) после указания расчетного давления, как показано в прилагаемом приложении (Craig and Fortin, 2020).

Таблица 3 показывает, что нормализованная теплопередача при расчетном давлении составила NTU = 1,47 ± 0,05 для деревянной испытательной панели по сравнению с прогнозируемым значением NTU = 1,53 ± 0,03. Для «контрольной» тестовой панели согласие было еще более тесным (см. Таблицу 4). Тесное соответствие между прогнозами и измерениями при расчетном давлении расширяет результаты недавней экспериментальной проверки (Craig and Grinham, 2017) и подчеркивает надежный характер исходных корреляций.Эти корреляции были разработаны для экстремальных тепловых условий (Kim et al., 2007), поэтому примечательно, что они так точно переносятся на строительные материалы в условиях окружающей среды. Анизотропия текстуры древесины не оказала существенного влияния на результаты при расчетном давлении, вызывая лишь небольшое снижение общей теплопередачи. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, существует ли способ использования текстуры древесины для повышения эффективности теплообмена.

Уравнение (4) предсказывает только теплопередачу при расчетном давлении.Поэтому неудивительно, что измерения при 5, 7 и 9 Па отклоняются от уравнения (4). Производительность для всего диапазона давлений коррелировала для акриловой панели следующим образом:

NTU акрил = 1,12 NTU 0,44 (35)

, а для сосновой панели:

NTUpine = 1,37 NTU 0,15 (36)

Где NTU — полная теплопередача при расчетном давлении, определяемом уравнением (4). Коррелирующие коэффициенты и показатели в уравнениях (35) и (36) были найдены автоматически с помощью функции LinearModelFit в системе Mathematica.Коэффициент детерминации (R 2 ) был> 0,999 для обеих моделей линейной подгонки. В следующих экспериментах уравнение (36) используется для прогнозирования устойчивой теплопередачи испытательной панели при нерасчетных давлениях (давлениях, для которых панель не была оптимизирована).

Уравнения (35) и (36) имеют разные наклоны (показатели степени). Поэтому кажется, что анизотропия действительно играет роль в ограничении общей теплопередачи при нерасчетных давлениях. Пологий наклон для NTU, как видно из уравнения (36), подразумевает значение U с двумя состояниями.То есть значение U , которое не сильно зависит от давления, но которое переключает между расчетными значениями U 0 и U 3 .

Общая теплопередача ( U 1 , q1 ″, NTU) ведет себя так, как ожидалось. Однако таблицы 3, 4 показывают несоответствие между предсказаниями и измерениями ε. Какое объяснение? Он помогает рассмотреть методы измерения эффективности теплообмена, которых существует четыре. Первый метод — измерить его косвенно, измерив NTU:

.

Этот метод делает предположение о том, как ведет себя эффективность теплообмена, на основе стандартной теории теплообменников.Второй метод измеряет отношение исходящей проводимости к общей теплопередаче:

ε = 1-U3U1 = 1-q3 ″ q1 ″ (38)

Это прямое измерение, которое использовалось в настоящем исследовании. Чтобы подтвердить это измерение, необходимо отслеживать теплообмен с вентиляционным потоком, который можно измерить напрямую двумя способами. Либо:

ε = U2U1 = q2 ″ q1 ″ (39)

или:

ε = Ти-ТэЦ-Те (40)

Оба метода требуют точного измерения T i , поскольку q2 ″ = u ρc (Ti-Te).Однако было невозможно измерить T i с помощью существующего прибора. Малый диаметр каналов означал, что термопара либо блокировала канал, либо находилась под воздействием TAS (см. Раздел 3.1.2). Следовательно, хотя этот эксперимент подтверждает общую теплопередачу, необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, какая часть тепла передается входящей вентиляции. Вопреки здравому смыслу, тепло, исходящее от внешней поверхности, не может полностью передаваться окружающей среде.Оптическое отображение Шлирена показало, что во время всасывания конвекция на внешней поверхности усиливается, а граничная пленка втягивается в каналы (Craig and Grinham, 2017). Следовательно, более высокие, чем ожидалось, значения для q3 ″ и U 3 могут быть признаком рекуперации тепла в действии, а не увеличения потерь. В дальнейших исследованиях для измерения T i может использоваться метод, такой как Фоново-ориентированный Шлирен, так что измерения эффективности теплообмена могут быть триангулированы, а влияние рекуперации тепла внешней пленки может быть определенный.

4.2. Переходный теплообмен

4.2.1. Время перехода в устойчивое состояние

На рисунке 10 показано, как теплообмен развивается при ступенчатом изменении нагрева поверхности. Данные взяты из сосновой панели, усредненные по трем испытаниям при расчетном давлении (3 Па). Электрическая мощность, нагревающая поверхность, была постоянной на протяжении всего эксперимента. Левый график показывает общую теплопередачу ( NTU ( t )), правый график показывает эффективность теплообмена (ε). Оба графика отслеживают изменение числа Фурье, определяемого уравнением (15), относительного показателя того, как проводимость развивается внутри объекта с течением времени.Характерная длина панели составляла L c = 0,021, рассчитанная с использованием уравнения (16). Эксперименты длились чуть более 240 минут. Следовательно, Fo = 1 означает ~ 1 час. Это также знаменует важный порог: время, когда тепло предположительно проникает на всю глубину объекта.

Рисунок 10 . Испытательная панель из сосны, время достижения устойчивого теплообмена в зависимости от числа Фурье. Fo = 1 составляет ~ 1 час. Измерения общего теплообмена (NTU) и эффективности теплообмена (ε) сравниваются с эталонными прогнозами для плоской стенки (уравнения 17–19).

На поверхности испытательной панели тепловой поток q1 ″ достигал ± 5% от прогнозируемой скорости через ~ 110 мин, когда Fo ~ 1,8. (После этого данные использовались для измерения устойчивого теплообмена, см. Раздел 4.1). Fo ~ 1.8 знаменует собой еще один важный момент, когда данные выходят за рамки тестов, обозначенных черными пунктирными линиями. Эти эталоны представляют собой передачу тепла через плоскую стенку той же характерной длины во время ступенчатого изменения нагрева, с постоянной температурой или постоянным тепловым потоком, приложенным к обеим поверхностям (см. Уравнения 17–19).Как и предполагалось, до достижения установившегося состояния теплопередача развивается аналогично плоской стенке той же характерной длины с небольшими различиями из-за эффектов формы. Данные для NTU ( t ) хорошо коррелируют с уравнением (17), когда:

и:

, когда уравнение (36) заменяет уравнение (4). Напомним, что a 1 управляет положением кривой, описанной уравнением (17), а a 2 контролирует кривизну.Необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить, в какой степени эти коэффициенты формы для переходной проводимости изменяются в зависимости от размеров панели, если вообще изменяются. Физические эксперименты или анализ методом конечных элементов — подходящие способы решения этого вопроса.

Правый график показывает, как эффективность теплообмена изменяется со временем согласно двум методам ее измерения. Как уже говорилось, остается вопрос относительно фактической эффективности теплообмена и дополнительных измерений, необходимых для ее подтверждения.Отклоняющаяся кривая на правом графике фиг. 10 может отражать улучшенную теплопередачу на внешней поверхности из-за всасывания. Кроме того, рекуперация тепла на внешней поверхности из-за засасывания пограничной пленки в каналы может компенсировать отклонение между двумя кривыми. Короче говоря, хотя U 3 и q3 ″ больше, чем ожидалось, значительная часть этого тепла, вероятно, рекуперируется, а не теряется во внешнюю среду.

4.2.2. Периодический теплообмен

Панель из сосны была испытана в затененных уличных условиях с использованием того же устройства с вентилятором, что и в предыдущих экспериментах.Постоянное давление (3 Па) и постоянная электрическая мощность для нагрева применялись в течение 3 дней. Цель эксперимента состояла в том, чтобы увидеть, будет ли общая (нормализованная) теплопередача периодически изменяться около установившегося значения, как предсказывается уравнением (20). На рисунке 11 показаны результаты. График (a) показывает изменение температур ( T e , T s , T s T e ) во времени (б) показано изменение коэффициентов теплопередачи ( U 1 , U 3 ).Обратите внимание, что базовое значение U составляет U 0 = k / L = 2,95 (см. Таблицу 2).

Рисунок 11 . Периодический теплообмен в уличных условиях для испытательной панели из сосны. (A) Температуры. (B) Коэффициенты теплопередачи. (C) Полная (нормализованная) теплопередача. (D) Эффективность теплообмена.

Графики (a) и (b) включены для справки, но графики (c) и (d) представляют собой результаты, представляющие общий интерес, поскольку шаблоны для NTU (t) и ε должны быть воспроизведены в разных климатических условиях с разными дизайнами панелей. .Общая (нормализованная) теплопередача действительно вела себя так, как предсказано уравнением (20), несмотря на воздействие легкого бриза и нормальных изменений внешней температуры (то есть изменений, которые не были идеально синусоидальными). Уравнение (20) включает коэффициент a 1 , который учитывает эффекты формы и калибрует величину теплопередачи. Здесь использовалось значение a 1 , определенное в предыдущем эксперименте, уравнение (41). Тот факт, что a 1 одинаковы в обоих экспериментах, предполагает, что это действительный коэффициент формы для переходной проводимости (Bart and Hanjalić, 2003).Если это правда, это не изменится существенно, если размеры панели будут отличаться (хотя и оптимизированы).

Предыдущие два эксперимента выявили несоответствие между двумя методами измерения ε (см. Таблицу 3 и Рисунок 10B). Это несоответствие усиливается на Рисунке 11D. Сигнал данных от метода измерения 2 (уравнение 38) ниже и более изменчив, чем метод измерения 1 (уравнение 37). На рисунке 11 метод измерения 2, показанный на графике (d), накладывает сигналы для U 1 и U 3 , показанных на графике (b).Напомним, что более высокие, чем ожидалось, значения для U 3 не обязательно приводят к большим потерям. Как обсуждалось, необходимы дальнейшие исследования для измерения теплопередачи к вентиляционному потоку (уравнения 39 и 40), чтобы можно было полностью определить граничные эффекты на внешней поверхности и их влияние на ε.

4.3. Теплообмен с вытяжной вентиляцией

Отдельная камера, выступающая в качестве прокси-здания, была изготовлена ​​для испытания сцепки с выталкивающей вентиляцией в установившемся режиме.На рисунке 12 представлены результаты. График (a) показывает относительную температуру внутри помещения ( T ii T e ) как функцию общего нагрева от TAS ( q 0 ). График (b) показывает скорость выталкивающей вентиляции (Q), а также как функцию общего нагрева от TAS. На графиках показаны две прогнозируемые кривые, представляющие ламинарный (синий) или полностью турбулентный (красный) поток. Эти прогнозы были сделаны путем численного решения системы уравнений из раздела 2.3, где уравнения (32) и (33) оценивают коэффициент расхода дымохода в соответствии с любым режимом потока.

Рисунок 12 . Испытательная панель из сосны, теплообменник сцепления с вытяжной вентиляцией. (A) Температура внутри помещения (относительно наружного воздуха) и (B) расход вентиляции в зависимости от увеличения тепловложения.

По мере увеличения обогрева ( q 0 ), также увеличивается скорость выталкивающей вентиляции (Q) и средняя температура внутри ( T ii ).Большинство точек попадают в заштрихованную область, подтверждая теорию, описанную в разделе 2.3. Эти результаты являются дополнительным подтверждением того, что ожидаемые скорости теплообмена имеют место.

Обратите внимание, что погрешность измерения температуры больше, чем для вентиляции. Скорость вентиляции измерялась в самом узком месте дымохода, чуть ниже его вершины, где поток сходился перед выходом. Измерения температуры проводились в нескольких точках вверх по дымоходу и усреднялись.Изменение температуры с высотой было незначительным, но датчики действительно испытывали турбулентность.

Этот эксперимент демонстрирует, что можно втягивать вентиляцию через панели, используя тепловую плавучесть вместо вентилятора, при сохранении ожидаемых скоростей теплообмена и давления. Следует подчеркнуть, что это идеализированные обстоятельства. Возможна горизонтальная установка, но в будущем более вероятны вертикальные или наклонные оболочки. Если бы панель была вертикальной, давление на ней изменялось бы с высотой, равно как и скорость и теплообмен.Внутренний воздух может расслаиваться ниже верхней части панели (в зависимости от высоты дымохода относительно верхней части панели). В этом случае был бы отток через верхние каналы. Все эти эффекты были специально разработаны вне эксперимента, чтобы подтвердить основные элементы тепловой связи. Требуются дальнейшие исследования, чтобы определить, что происходит, когда панели расположены вертикально (или наклонно), а не горизонтально. Также необходимы дальнейшие исследования, чтобы увидеть, есть ли способы естественной рекуперации тепла из вентиляции.В правой части рисунка 3 показана одна возможная конфигурация.

5. Заключение

Общая тема заключается в том, как радикально упростить проектирование деревянных зданий, чтобы снизить объемные и эксплуатационные выбросы углерода и облегчить хранение углерода в глобальном масштабе. Наше исследование было сосредоточено на том, как оптимизировать каналы в массивных деревянных панелях, чтобы они обменивались теплом с входящим воздухом. Анализ и эксперименты показывают, что можно достичь низких тепловых потерь (0,1 0,6), что, в свою очередь, требует относительно высокой скорости вентиляции (5

Мы предоставили приложение, чтобы коллеги-исследователи могли оценить влияние различных параметров на оптимальную геометрию и теоретические характеристики деревянных панелей при устойчивом теплообмене. Можно быстро увидеть, как теплопроводность, расчетное давление, внутренний тепловой поток и целевое значение U влияют на эффективность теплообмена и скорость вентиляции, а также на толщину панели, размер и расстояние между каналами. .

Мы провели эксперимент, чтобы проверить общую теплопередачу при установившемся теплообмене, измерить эффективность теплообмена и изолировать влияние анизотропии из-за структуры волокон в древесине. Нормализованная теплопередача при расчетном давлении составила NTU = 1,47 ± 0,05 по сравнению с прогнозируемым значением NTU = 1,53 ± 0,03. Следовательно, анизотропия древесины не оказала существенного влияния на общую теплопередачу при расчетном давлении. Расчетный теплообмен при расчетном давлении составил ε = 0.78 ± 0,01 по сравнению с косвенным измерением ε = 0,62 ± 0,02. В будущих экспериментах потребуется изолировать эффекты внешнего пограничного слоя, чтобы правильно измерить эффективность теплообмена.

Затем мы использовали те же экспериментальные данные, чтобы охарактеризовать переходную реакцию испытательной панели на скачкообразное изменение температуры. Мы обнаружили, что общая теплопередача развивается, как это происходит через плоскую стенку эквивалентной характеристической толщины, переходя в установившееся состояние, когда Fo ≈ 2.Затем мы протестировали устройство на открытом воздухе, чтобы охарактеризовать теплопередачу в ответ на естественные колебания внешней температуры, применяя постоянный нагрев поверхности и давление. Общая теплопередача периодически изменялась около среднего значения — расчетного значения в установившемся режиме. Простая модель, описывающая периодические колебания, которая включала эмпирический коэффициент формы, полученный в эксперименте со ступенчатым изменением, учитывала теплопередачу с точностью до R 2 = 0,9953 ± 0,0023.

Наконец, мы показали, что возможно соединить дышащие стены с вытяжной вентиляцией.Образец для испытаний устанавливали горизонтально на дне дымохода. Аппарат был сконструирован таким образом, чтобы воздух в помещении оставался хорошо перемешанным. Хотя это представляло идеализированные условия, это позволило нам подтвердить ключевые отношения тепловой связи, как выражено системой уравнений в разделе 2.3. Измерения внутренней температуры и скорости вентиляции находились в пределах прогнозируемых пределов в зависимости от ламинарного или турбулентного потока. Согласно этим результатам, скорость теплообмена через панель произошла, как и ожидалось.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, созданные во время и / или проанализированные в ходе текущего исследования, доступны в репозитории Scholars Portal Dataverse, https://doi.org/10.5683/SP2/DCEJJR.

Авторские взносы

SC: концептуализация, методология, программное обеспечение, формальный анализ, ресурсы, курирование данных, написание — первоначальный черновик и написание — просмотр и редактирование. AH, KF, PR и JE: программное обеспечение, формальный анализ, расследование, курирование данных, написание — первоначальный черновик, написание — просмотр и редактирование, визуализация и администрирование проекта.AF: надзор, ресурсы, администрирование проекта, получение финансирования и написание — проверка и редактирование. ДК и КМ: надзор и написание — просмотр и редактирование. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Финансирование

Финансирование. Это исследование было поддержано подарочным фондом Rural Studio (http://ruralstudio.org/give/) и инициативой McGill Sustainability Systems Initiative (MSSI).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить весь персонал и преподавателей сельской студии Обернского университета, особенно Стивена Лонга, за предоставленные ресурсы и среду, которые сделали это исследование возможным. Также спасибо доктору Дэниелу Харрису и доктору Чандону Рою, которые помогли с тестированием тепловых свойств. Наконец, спасибо Инициативе устойчивого лесного хозяйства за интерес и поддержку.

Список литературы

Acred, A. (2014). Естественная вентиляция в многоэтажных зданиях: эскизный подход (докторская диссертация), Имперский колледж Лондона.

Google Scholar

Алонги А., Анджелотти А. и Маццарелла Л. (2017a). Аналитическое моделирование «дышащих стен»: экспериментальная проверка на лабораторном стенде с двойным вентилируемым тепловым боксом. Energy Proc . 140, 36–47. DOI: 10.1016 / j.egypro.2017.11.121

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Алонги А., Анджелотти А. и Маццарелла Л. (2017b). Экспериментальное исследование стационарного поведения дыхательных стенок с помощью нового лабораторного оборудования. Сборка. Окружающая среда . 123, 415–426. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2017.07.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Алонги А., Анджелотти А. и Маццарелла Л. (2020). Экспериментальная проверка устойчивой периодической аналитической модели для дыхательных стен. Сборка. Окружающая среда . 168: 106509. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2019.106509

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Алонги А. и Маццарелла Л. (2015a). Характеристика волокнистых изоляционных материалов при их применении в технологии динамической изоляции. Energy Proc . 78, 537–542. DOI: 10.1016 / j.egypro.2015.11.732

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Алонги А. и Маццарелла Л. (2015b). Термобокс с двойной вентиляцией: лабораторный прибор для тестирования технологий воздухопроницаемых ограждающих конструкций. Energy Proc . 78, 1543–1548. DOI: 10.1016 / j.egypro.2015.11.198

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ascione, F., Bianco, N., Stasio, C.D., Mauro, G.M., и Vanoli, G.П. (2015). Динамическая изоляция оболочки здания: численное моделирование в переходных условиях и связь с ночным естественным охлаждением. Заявл. Therm. Eng . 84, 1–14. DOI: 10.1016 / j.applthermaleng.2015.03.039

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барт, Г. К. Дж., И Ханьялич, К. (2003). Оценка коэффициента формы для переходной проводимости. Внутр. Дж. Рефриг . 26, 360–367. DOI: 10.1016 / S0140-7007 (02) 00079-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бартуссек, Х.(1981). Porenluftung, eine zugfreie Stalluftung. DLZ 32, 48–58.

Google Scholar

Бежан А., Динсер И., Лоренте С., Мигель А. и Рейс Х. (2004). Пористые и сложные структуры течения в современных технологиях . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer-Verlag.

Google Scholar

Цао, З., Майерс, Р. Дж., Луптон, Р. К., Дуан, Х., Сакки, Р., Чжоу, Н. и др. (2020). Эффект губки и возможности сокращения выбросов углерода в глобальном цементном цикле. Nat. Коммуна . 11: 3777. DOI: 10.1038 / s41467-020-17583-w

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каррер П., Варгоцки П., Фанетти А., Бишоф В., Фернандес Э. Д. О., Хартманн Т. и др. (2015). Что в научной литературе говорится о взаимосвязи вентиляции и здоровья в общественных и жилых зданиях? Сборка. Окружающая среда . 94, 273–286. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2015.08.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чуркина, Г., Органски А., Рейер К. П. О., Рафф А., Винке К., Лю З. и др. (2020). Здания как глобальный поглотитель углерода. Nat. Выдержать . 3, 269–276. DOI: 10.1038 / s41893-019-0462-4

CrossRef Полный текст

Крейг, С., и Гринхэм, Дж. (2017). Дышащие стены: конструкция из пористых материалов для теплообмена и децентрализованной вентиляции. Energy Build . 149, 246–259. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2017.05.036

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Даббаг, М., и Крарти, М. (2020). Оценка эффективности системы динамической изоляции, подходящей для изменяемой оболочки здания. Energy Build . 222: 110025. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2020.110025

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Далехауг А., Фукусима А. и Йошинори Х. (1993). Динамическая изоляция в стене: изоляция, вентиляция, энергосбережение . Собрание отчетов Архитектурного института Японии, № 66, 261–264.

Google Scholar

Дехва, А.Х.А., Крарти М. (2020). Влияние переключаемой изоляции крыши на энергоэффективность жилых домов в США. Сборка. Окружающая среда . 177: 106882. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2020.106882

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эстрин Ю., Бреше Ю., Данлоп Дж. И Фратцл П. (ред.). (2019). Архитектурные материалы в природе и технике: Архиматы . Чам: Издательство Springer International.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Этеридж, Д.У. и Чжан Дж. Дж. (1998). Динамическая изоляция и естественная вентиляция: технико-экономическое обоснование. Сборка. Серв. Англ. Res. Технол . 19, 203–212. DOI: 10.1177 / 014362449801

3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гость, Г., Керубини, Ф. и Стрёмман, А. Х. (2013). Потенциал глобального потепления выбросов углекислого газа из биомассы, хранящейся в антропосфере и используемой для биоэнергетики в конце жизни. J. Ind. Ecol . 17, 20–30. DOI: 10.1111 / j.1530-9290.2012.00507.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Habert, G., Miller, S. A., John, V. M., Provis, J. L., Favier, A., Horvath, A., et al. (2020). Воздействие на окружающую среду и стратегии обезуглероживания в цементной и бетонной промышленности. Nat. Rev. Earth Environ . 1, 559–573. DOI: 10.1038 / s43017-020-0093-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хепберн, К., Адлен, Э., Беддингтон, Дж., Картер, Э. А., Фасс, С., Доуэлл, Н. М. и др.(2019). Технологические и экономические перспективы утилизации и удаления CO 2 . Nature 575, 87–97. DOI: 10.1038 / s41586-019-1681-6

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ходжа Э., Пассер А., Сааде М. Р. М., Триго Д., Шаттлворт А., Питтау Ф. и др. (2020). Биогенный углерод в зданиях: критический обзор методов LCA. Сборка. Города 1, 504–524. DOI: 10.5334 / bc.46

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хурмекоски, Э., Myllyviita, T., Seppälä, J., Heinonen, T., Kilpeläinen, A., Pukkala, T., et al. (2020). Влияние структурных изменений в деревообрабатывающей промышленности на чистые выбросы углерода в Финляндии. J. Ind. Ecol . 24, 899–912. DOI: 10.1111 / jiec.12981

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Incropera, F., DeWitt, D., Bergman, T. L., and Lavine, A. S. (2007). Основы тепломассообмена . Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья.

Google Scholar

Джонс, Б.М., Кук, М. Дж., Фицджеральд, С. Д., и Иддон, К. Р. (2016). Обзор терминологии в области вентиляционных отверстий. Energy Build . 118, 249–258. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2016.02.053

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Киамили К., Холлберг А. и Хаберт Г. (2020). Детальная оценка воплощенного углерода систем HVAC для нового офисного здания на основе BIM. Устойчивость 12: 3372. DOI: 10.3390 / su12083372

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, С., Лоренте, С., Бежан, А. (2007). Васкуляризированные материалы с нагревом с одной стороны и нагнетанием охлаждающей жидкости с другой стороны. Внутр. J. Тепломассообмен 50, 3498–3506. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2007.01.020

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким С., Лоренте С. и Бежан А. (2008). Дендритная васкуляризация для противодействия интенсивному нагреву сбоку. Внутр. J. Тепломассообмен 51, 5877–5886. DOI: 10.1016 / j.ijheatmasstransfer.2008.04.063

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким С., Лоренте С. и Бежан А. (2009). Преходящее поведение васкуляризированных стенок при внезапном нагревании. Внутр. J. Therm. Sci . 48, 2046–2052. DOI: 10.1016 / j.ijthermalsci.2009.03.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Левассер А., Лесаж П., Маргни М. и Самсон Р. (2013). Биогенный углерод и временное хранение решаются с помощью динамической оценки жизненного цикла. Дж.Инд. Ecol . 17, 117–128. DOI: 10.1111 / j.1530-9290.2012.00503.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Меггерс Ф., Риттер В., Гоффин П., Бетчманн М. и Лейбундгут Х. (2012). Внедрение низкоэксергетических строительных систем. Энергия 41, 48–55. DOI: 10.1016 / j.energy.2011.07.031

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Менихарт, К., и Крарти, М. (2017). Возможная экономия энергии за счет использования динамических изоляционных материалов для жилых домов в США. Сборка. Окружающая среда . 114, 203–218. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2016.12.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мо, К. (2010). Термически активные поверхности в архитектуре . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Princeton Architectural Press.

Google Scholar

Монкман, С., и Макдональд, М. (2017). Об использовании углекислого газа как средстве повышения устойчивости товарного бетона. J. Clean. Прод . 167, 365–375. DOI: 10.1016 / j.jclepro.2017.08.194

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Парк, Б., Срубар, В. В., и Крарти, М. (2015). Анализ энергоэффективности ограждающих конструкций с переменным тепловым сопротивлением в жилых домах. Energy Build . 103, 317–325. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2015.06.061

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пак, К.-С., Ким, С.-В., и Юн, С.-Х. (2016). Применение дышащих архитектурных элементов для естественной вентиляции пассивного солнечного дома. Энергия 9: 214. DOI: 10.3390 / en

14

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пингоуд, К., Экхольм, Т., Сиеванен, Р., Хуусконен, С., и Хайнинен, Дж. (2018). Компромисс между запасами углерода в лесах и урожайностью в устойчивом состоянии — многокритериальный анализ. J. Environ. Манаг . 210, 96–103. DOI: 10.1016 / j.jenvman.2017.12.076

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Pittau, F., Krause, F., Lumia, G., and Habert, G.(2018). Быстрорастущие материалы на биологической основе как возможность для хранения углерода в наружных стенах. Сборка. Окружающая среда . 129, 117–129. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2017.12.006

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Помпони, Ф., Харт, Дж., Арехарт, Дж. Х. и Д’Амико, Б. (2020). Здания как глобальный поглотитель углерода? Проверка на реальность пределов осуществимости. One Earth 3, 157–161. DOI: 10.1016 / j.oneear.2020.07.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ри, ​​К.-N., И Ким, К. В. (2015). 50-летний обзор фундаментальных и прикладных исследований в области систем лучистого отопления и охлаждения для искусственной среды. Сборка. Окружающая среда . 91, 166–190. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2015.03.040

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ри, ​​К.-Н., Олесен, Б. В., и Ким, К. В. (2017). Десять вопросов о системах лучистого отопления и охлаждения. Сборка. Окружающая среда . 112, 367–381. DOI: 10.1016 / j.buildenv.2016.11.030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рек, М., Сааде, М. Р. М., Балукци, М., Расмуссен, Ф. Н., Биргисдоттир, Х., Фришкнехт, Р. и др. (2020). Воплощенные выбросы парниковых газов от зданий — скрытая проблема для эффективного смягчения последствий изменения климата. Заявл. Энергия 258: 114107. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2019.114107

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рупп, С., и Крарти, М. (2019). Анализ многоступенчатых стратегий управления системами динамической изоляции. Energy Build . 204: 109459. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2019.109459

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сеппяля, Дж., Хейнонен, Т., Пуккала, Т., Килпеляйнен, А., Маттила, Т., Мюллювиита, Т., и др. (2019). Влияние увеличения объемов заготовки и использования древесины на требуемые коэффициенты вытеснения парниковых газов древесными продуктами и топливом. J. Environ. Манаг . 247, 580–587. DOI: 10.1016 / j.jenvman.2019.06.031

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шекар В. и Крарти М.(2017). Стратегии контроля динамических изоляционных материалов, применяемых в коммерческих зданиях. Energy Build . 154, 305–320. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2017.08.084

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смит, К. Э., Смайли, Б. П., Магнан, М., Бердси, Р., Дуган, А. Дж., Ольгин, М., и др. (2018). Смягчение последствий изменения климата в лесном секторе Канады: пространственно конкретное тематическое исследование для двух регионов. Управление балансом углерода . 13:11. DOI: 10.1186 / s13021-018-0099-z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тейлор, Б.Дж., Коуторн, Д. А., и Имбаби, М. С. (1996). Аналитическое исследование стационарного поведения динамических и диффузионных ограждающих конструкций зданий. Сборка. Окружающая среда . 31, 519–525. DOI: 10.1016 / 0360-1323 (96) 00022-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тейлор, Б. Дж., И Имбаби, М. С. (1997). Влияние термического сопротивления воздушной пленки на поведение динамической изоляции. Сборка. Окружающая среда . 32, 397–404. DOI: 10.1016 / S0360-1323 (97) 00012-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тейлор, Б.Дж. И Имбаби М. С. (1999). Динамическая изоляция в многоэтажных домах. Сборка. Серв. Англ. Res. Технол . 20, 179–184. DOI: 10.1177 / 014362449

0403

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тейлор, Б. Дж., И Имбаби, М. С. (2000). «Экологический дизайн с использованием динамической изоляции», ASHRAE Transactions . 106, 15–28.

Google Scholar

Тейлор Б. Дж., Вебстер Р. и Имбаби М. С. (1998). Оболочка здания как воздушный фильтр. Сборка. Окружающая среда . 34, 353–361. DOI: 10.1016 / S0360-1323 (98) 00017-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Дж., Ду, К., Чжан, К., Сюй, X., и Ганг, В. (2018). Механизм и предварительный анализ эффективности изоляции вытяжного воздуха ограждающей стены здания. Energy Build . 173, 516–529. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2018.05.045

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вудс, А. В., Фицджеральд, С., и Ливермор, С. (2009).Сравнение требований к предварительному подогреву в зимнее время для естественной вытеснительной и естественной смешанной вентиляции. Energy Build . 41, 1306–1312. DOI: 10.1016 / j.enbuild.2009.07.030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву, Х., Лью, А., Меле, Т. В., и Блок, П. (2020). Анализ и оптимизация сводчатого перекрытия с ребрами жесткости для обеспечения динамических характеристик. Eng. Struct . 213: 110577. DOI: 10.1016 / j.engstruct.2020.110577

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, К., Ганг, В., Сюй, X., Ли, Л., и Ван, Дж. (2019a). Моделирование, экспериментальные испытания и проектирование активной воздухопроницаемой стены с использованием низкокачественного отработанного воздуха. Заявл. Энергия 240, 730–743. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2019.02.087

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан К., Ван Дж., Ли Л. и Ганг В. (2019b). Динамические тепловые характеристики и параметрический анализ ограждающих конструкций здания с рекуперацией тепла на основе воздухопроницаемых пористых материалов. Энергия 189: 116361.DOI: 10.1016 / j.energy.2019.116361

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Номенклатура

Как построить дом из СИП панелей. Наружная и внутренняя отделка

Строительство каркасно-панельных домов отличается не только чрезвычайно быстрым, но и рациональным расходованием финансовых средств. Всего за 2-3 месяца можно получить, как современный энергоэффективный коттедж «под ключ», так и готовый короб дома «под отделку» для самостоятельного завершения строительства

Достичь высоких темпов строительства каркасно-панельных домов можно благодаря применению специальных стеновых сэндвич-панелей (СИП, конструктивно-изолированные панели), которые на строительной площадке объединяются в единую конструкцию с разборным деревянным каркасом.Теплоизоляционные СИП панели, состоящие из двух слоев плит OSB и слоя негорючего пенополистирола между ними, наносятся по принципу «шип-паз» на элементы деревянных балок, которые жестко фиксируются саморезами.

Базальт или пенополистирол?

Важнейшее преимущество каркасно-панельных домов — их высокая энергоэффективность — обусловлено наличием конструкционных материалов в стенах современных утеплителей. При этом из СИП-панелей с пенополистиролом в каркасно-панельных домах обязательно сокращаются только внешние несущие стены.Внутренние стены, а также потолки и кровля могут быть выполнены по классической каркасно-каркасной конструкции с использованием утеплителя на основе базальтового волокна.

Последний метод даже считается более экологически приемлемым и позволяет обеспечить не только необходимый уровень теплоизоляции, но и шумоизоляцию. Более того, отказ от СИП-панелей в пользу классической каркасной технологии при строительстве кровли и потолков разумен и экономичен. Дело в том, что SIP-панели изготавливаются стандартных размеров и, соответственно, заказчик должен оплачивать их изготовление на заводе, а также доставку и установку.При использовании же «пирога» материалов на основе утеплителей из базальта придется платить только за сами материалы и их монтаж.

Варианты наружной отделки

В каркасно-панельных домах чаще всего делают плоскую или скатную крышу, на которую можно положить практически любой рубероид. Используют битум, металлочерепицу и натуральную черепицу, профнастил, отдулин битумный сланец, композитную и цементно-песчаную черепицу и другие материалы.

Для наружной отделки фасада выбирают декоративную штукатурку, вагонку или виниловый сайдинг.Иногда из специальных декоративных панелей делают вентилируемые фасады или даже эксклюзивные конструкции из клинкерной плитки или клинкерного кирпича.

При выборе декоративной штукатурки в качестве отделки фасада важно знать, что она наносится не непосредственно на поверхность OSS-плиты, а на слой пенополистирола поверх нее (из-за реакции с лепной штукатуркой со временем треснутый). Такое решение еще больше увеличивает показатель теплоизоляции каркасно-панельных домов, приближая их к значениям современных «пассивных» домов.Самым экономичным решением для наружной отделки, предлагающим широкий выбор вариантов дизайна, является виниловый сайдинг.

Внутренняя отделка

Этапы работ по внутренней отделке каркасных домов можно разделить на устройство черновых стен, полов и потолков и отделку чистовых поверхностей. При выборе проекта «чистой отделки» заказчик получает влажный пол в виде шурупа на первом этаже и ССП на втором, на который затем можно установить любое покрытие — паркет или ламинат, линолеум, ковролин и т. Д. .

При устройстве чернового потолка применяют гипсокартон, который крепится на металлический профиль. Стены изнутри оштукатурены гипсокартоном. Использование этого материала улучшает звукоизоляцию и пожарную безопасность. В дальнейшем поверхности можно покрасить или покрасить обоями.

Преимущества технологии SIP

Заказывая проект каркасно-панельного дома, вы можете выбрать как стандартное решение с четко определенным дизайном и согласованными показателями энергоэффективности, так и остановиться на индивидуальном варианте с необычным внешним видом.Темпы строительства и в том, и в другом случае будут максимально высокими. Самый длительный этап строительства каркасно-панельного дома — это выбор и согласование проекта, а затем — устройство фундамента.

Клееный брус CLT: примеры облицовки наружных стен

Кросс-клееный брус CLT: примеры облицовки наружных стен
  • главная> дизайн зеленого здания> древесина: материалы и дизайн> поперечно-клееный брус clt> clt: внешняя облицовка
  • Почему мы выбираем экологически чистые строительные материалы Строительные материалы: сравнение воздействия на окружающую среду Древесные материалы и дизайн Древесина и окружающая среда Хвойные леса и изменение климатаГлоссарий терминологии, связанной с древесинойКроссламная древесина / CLTКросс-клееная древесина (Crosslam или CLT) — ВведениеCrosslam древесина / CLT — Краткая историяCrosslam wood / CLT: Производственный процесс Древесина Crosslam / CLT — Рабочие характеристики Древесина Crosslam / CLT — Огнестойкость и классификация Древесина Crosslam / CLT — Примеры облицовки наружных стен Древесина Crosslam / CLT — Конструкция промежуточного пола Древесина Crosslam / CLT — Примеры конструкций крыши Crosslam / CLT — Детали соединения ACrosslam / CLT — Детали соединения BTimber Облицовка Изоляция из древесного волокна: Содержание Консервация древесиныДеревянные панели и плиты Древесина аккойи Программа Лесного попечительского совета (FSC) по одобрению лесной сертификации (PEFC) Земля и глина: материалы и дизайн Штукатурка: штукатурка, строительный раствор и плитыСложные материалы и компоненты: производство и разработка esignМеталлы: Добыча, производство и воздействие на окружающую средуБетон: Производство, воздействие и дизайнЗеленые крыши и озеленениеТоксичные химические вещества: химические вещества в строительствеФизика строительстваПассивный домВозобновляемая энергия и экологически чистые технологииМонтаж жильяСтарые зданияДемонтаж зданий, демонтаж, повторное использование и переработкаЭкономическое строительство зданий из углекислого газа ДизайнРуководство по выявлению переработанного содержимого Greenwash в строительных изделиях Благополучие в искусственной среде — Введение

4 года, 5 стен, 6 проектов: NW Passive House Lessons

В этом документе, опубликованном в рамках 9-й ежегодной конференции по пассивным домам в Северной Америке на следующей неделе, рассказывается об эволюции конвертов для пассивных домов с деревянным каркасом Hammer & Hand в Тихом океане. Северо-Запад.Опираясь на шесть проектов, построенных в Портленде и Сиэтле за последние четыре года, я исследую, как каждая из пяти стеновых сборок приближается к характеристикам, стоимости, землепользованию и долговечности. В тематических исследованиях также будет отражено движение Hammer & Hand к разработке деталей, которые более знакомы строительному сообществу и легко собираются, переходя от уникальной практики к общей. В их числе:

  1. Пассивный дом Courtland Place — забавная плотничья головоломка с минимальным бюджетом
  2. Glasswood Commercial PH Retrofit — Реконструкция коммерческого здания пассивным домом
  3. Каруна Хаус — высокий дизайн, высокопроизводительная витрина
  4. Пассивный дом «Кленовый лист» и пассивный дом «Пьюджет» — переходите к стандартной практике
  5. Пассивный дом Pumpkin Ridge — «Давайте сделаем всю целлюлозу!»

Пять стеновых сборок

1.Courtland Place — пазл плотника с минимальным бюджетом

Приоритеты проекта: Этот личный проект Дэна Уитмора из Hammer & Hand был направлен на создание пассивного дома с небольшим бюджетом, с использованием легкодоступных материалов и сильных сторон строительной команды для реализации сложных столярных деталей.

Кортленд Плейс настенный монтаж:

Конструкция стены: Этот дом расположен на изолированной плите на уровне земли, со стеной, выступающей консольно, чтобы соответствовать внешнему краю периметра пенополистирола и минимизировать тепловые мосты на пересечении фундаментной стены.Дэн использовал стенную ферму, внутренний шнур которой выдерживает структурную нагрузку и сдвиг здания. Как и ферма Ларсена, внешний шнур несет фасад здания и создает изоляционную полость.

Воздушный барьер: Панели, работающие на сдвиг (OSB) на внутренней стороне стенной фермы, образуют воздушный барьер всего здания, соединения панелей герметизированы лентой и герметиками. (Примечание: размещение воздушного барьера в этом незащищенном месте сделало его уязвимым для повреждений от людей. Хотя это позволило сэкономить на стоимости строительства, Дэн не рекомендует эту стратегию другим.)

Управление влажностью: Объемная вода направляется на облицовку с помощью истинно вентилируемого дождевого экрана и WRB поверх высокопроницаемой внешней оболочки Homasote. Хотя диффузия может происходить в любом направлении, стена в основном представляет собой пар, открытый наружу.

Изоляция: Плотное стекловолокно глубиной 14 дюймов, выполняется за один проход.

Возможность адаптации: Этот настенный комплект легко адаптируется к конкретным требованиям к производительности любого конкретного проекта.Измените размер косынки, соединяющей один шнур с другим, чтобы изменить глубину изоляции.

Стоимость: Поскольку этот проект требовал очень низких затрат на квалифицированную рабочую силу (Дэн считал, что это личный проект), он был склонен к трудоемким решениям, а не к материалам средней и высокой стоимости, чтобы удовлетворить свои бюджетные цели. Для нашего типичного клиента такой баланс был бы неподходящим.

Использование земли: Хотя эта стена довольно толстая, выбор плотного стекловолокна вместо целлюлозы помог уменьшить толщину стены на 2 дюйма.В конце концов, стена оказывает умеренное влияние на площадь здания.

2. Glasswood — Реконструкция коммерческого здания под пассивный дом

Приоритеты проекта: Как модернизация коммерческой структуры, построенной более 100 лет назад, этот проект, как и Courtland Place выше, был для нас уникальным. Нашей целью было повторное использование и усиление существующей конструкции и получение сертификата пассивного дома на ограниченном участке (и, следовательно, с минимальным добавлением материала за пределами оригинальной стены).

Стена Glasswood в сборе:
Конструкция стены: Мы добавили срезанные панели снаружи и вторичную внутреннюю каркасную стену для дополнительной изоляции. Чтобы соответствовать требованиям пожарной безопасности, мы установили внешнюю гипсовую оболочку DensGlass поверх слоя жесткой внешней изоляции.

Воздушный барьер: Вторичный слой обшивки на внутренней стороне существующей стены, склеенный по всем краям панели, служит воздушным барьером. Он соединяется с одним и тем же материалом по всему полу и по потолку, образуя непрерывный воздушный барьер в центре стены.Этот слой воздушного барьера зажат между двумя стенами 2 × 4, каждая из которых изолирована целлюлозой высокой плотности. Внутренний слой 2 × 4 действует как служебная полость. Слой подвесного двигателя 2 × 4 является оригинальной стеной и служит структурой.

Moisture Management: Exterior Hardie сайдинг обрабатывает большие объемы воды с помощью вентилируемой полости от дождя. В соответствии с рекомендациями Building Science Corporation, мы использовали планки для обрешетки из пихты Дугласа вместо пиломатериалов, обработанных под давлением, чтобы минимизировать воздействие на окружающую среду и стоимость строительства.WRB представляет собой комбинацию системы Prosoco R-Guard на перфорированных отверстиях, интегрированную в мембрану VaporShield, установленную поверх DensGlass. Эта стена будет в основном высыхать изнутри, хотя она открыта наружу через более тонкий слой пенополистирола и вентилируемую полость экрана от дождя. Состояние внутренней влажности контролируется с помощью системы вентиляции, чтобы гарантировать, что пар не попадет в сборку из внутренних помещений.

Изоляция: 2-дюймовая внешняя изоляция из пенополистирола с 7-дюймовым слоем плотно упакованной целлюлозы в двух полостях стены.Это был компромисс. Первоначально мы планировали использовать двухдюймовый слой минеральной ваты высокой плотности, однако муниципалитет не удовлетворился их информацией о огнестойкости этого продукта.

Стоимость: Поскольку это было частью полной модернизации здания, которая включала приведение исторического здания в соответствие с коммерческими нормами, дополнительные расходы на достижение пассивного дома были номинальными.

Использование земли: Из-за ограниченного пространства, 2 дюйма пенополистирола снаружи по отношению к существующей стене и 7 дюймов целлюлозы внутри стены сделали возможной работу пассивного дома без значительного увеличения площади здания.

3. Каруна Хаус — высокий дизайн, высокопроизводительная витрина

Приоритеты проекта: Создание красивой и сложной конструкции в качестве пассивного дома.

Сборка стены Каруна:
Конструкция стены: Стандартная стена с рамой 2 × 6 интегрирована в более крупный стальной каркас. Из-за требований к конструкции внешней штукатурки инженеру потребовалась деталь с Z-образной балкой для передачи нагрузки на 6 дюймов внешней полиизоизоляции.Эта сборка Z-балки распространяется и на участки, где дом облицован кедром.

Воздушный барьер: Наружная обшивка покрыта системой Prosoco R-Guard для создания воздушного барьера в доме.

Управление влажностью: Для обработки больших объемов воды используется комбинация облицовки из кедра и штукатурки с полостями для защиты от дождя. WRB представляет собой внешнюю изоляцию, облицованную фольгой, все швы проклеены лентой. Система Prosoco обеспечивает дополнительный слой защиты конструкции от воды.Мощность сушки зависит от внутренней части.

Изоляция: Полиизо, облицованный фольгой, толщиной 6 дюймов, обволакивает здание. 5,5 дюймов плотно упакованной целлюлозы образует тепловой слой внутри полости стены размером 2 × 6.

Стоимость: Это не был бюджетный проект, хотя «вмешательство» Пассивного дома должно было быть рентабельным. В конце концов, создание дома в качестве пассивного дома стоит менее 2% от бюджета проекта.

Землепользование: Площадь дома не вызывала беспокойства.При этом толщина стенок умеренная.

4. Кленовый лист и Пьюджет — переходите к стандартной практике

Приоритеты проекта (ов): Использовать стандартные материалы и устоявшуюся торговую практику при строительстве рентабельных стеновых систем пассивного дома.

Монтаж стен из кленового листа:

Сборка стены Puget:
Конструкция стены: Для обоих проектов мы использовали каркасную стену 2 × 8, чтобы создать более толстую полость стены без дополнительных трудозатрат, связанных с установкой стены с двойными каркасами.

Воздушный барьер: Структурная оболочка, герметичная по краям панелей, образует воздушный барьер в доме. Благодаря полевому опыту мы перешли на жидкий герметик Просоко вместо ленты.

Управление влажностью: В системах стен обоих домов мы установили сайдинг из фиброцемента над вентилируемой полостью от дождя толщиной 3/4 дюйма. Мембрана устанавливает WRB поверх жесткой внешней изоляции. На внешнем слое оболочки вторичный WRB защищает конструкцию. В Puget Passive House мы установили этот вторичный WRB с помощью Prosoco R-Guard.Из-за меньшего воздействия и бюджетных ограничений мы использовали ZIP Sheathing с интегрированным WRB для установки вторичного WRB в пассивном доме Maple Leaf. Наружная жесткая изоляция (полиизо с бумажной облицовкой) имеет паронепроницаемое покрытие, поэтому пар может выходить в вентилируемую полость от дождя или внутрь здания.

Изоляция: Наружная изоляция из полиизо с бумажной облицовкой покрывает каждое здание (3 дюйма у Пьюджета и 4 дюйма у Кленового листа). Плотная изоляция из стекловолокна 7,25 дюйма образует дополнительный тепловой слой внутри полости каркаса стены.

Стоимость: Дополнительные затраты на внешнюю изоляцию и, следовательно, на длинные крепежные детали, необходимые для сборки сайдинга, были умеренными. Время сборки сборки и, следовательно, затраты на рабочую силу точно соответствуют стандартной конструкции.

Land Use: Благодаря более высокому показателю R-value внешнего полиизо, эти сборки уменьшили на несколько ценных дюймов толщину стен и площадь основания здания, что является важной «победой» в их городских условиях.

5.Тыквенный хребет — «Давайте сделаем целлюлозу!»

Приоритет проекта: Для стены пассивного дома Pumpkin Ridge мы намеревались выполнить пакет энергоизоляции с низким уровнем воплощения, отчасти для компенсации воздействия ПГП на пенополистирол, необходимый в фундаменте (необходимый для работы в условиях наклонной площадки). Мы также стремились удерживать расходы на достаточно низком уровне, чтобы сэкономленные клиентом счета за коммунальные услуги могли покрыть любые дополнительные услуги по ипотеке из-за этих затрат на строительство с высокими эксплуатационными характеристиками.

Стена Pumpkin Ridge в сборе:
Конструкция стены: Мы использовали стандартный каркас стены 2 × 6 с стропильной системой Ларсена с двутавровыми балками.Для внешнего слоя обшивки используется ДВП Agepan.

Воздушный барьер: Воздушный барьер легко устанавливается на слое обшивки с жидкой мембраной на швах.

Управление влажностью: Объемная вода регулируется с помощью внешней облицовки из кедра над вентилируемой полостью от дождя толщиной 3/4 дюйма. WRB представляет собой пропитанную воском оболочку Agepan. Как открытая диффузионная стенка на основе целлюлозы, пар может легко покидать сборку в любом направлении.

Изоляция: В общей сложности 15 дюймов выдувной целлюлозы в полости фермы Ларсена 9,5 дюйма и внутреннем отсеке стоек 5,5 дюйма, здание может похвастаться очень прочной тепловой оболочкой с низким энергопотреблением.

Стоимость: Простота установки комбинации двутавровых балок и Agepan (и более низкие затраты на рабочую силу) уменьшила потенциальную сложность применения фермы Ларсена и материальные затраты на двутавровую балку и Agepan.

Землепользование: Землепользование не представляло проблемы из-за большого участка, на котором можно было построить толстую стену.

Краткое описание стеновых конструкций по подходу

Воздушный барьер
  1. Листовой материал с лентой: Glasswood, Courtland Place
  2. Листы, фанера или OSB с жидкой мембраной на швах: Pumpkin Ridge, Maple Leaf
  3. Жидкая мембрана, наносимая сплошным слоем: Karuna, Puget
Управление влажностью — навалом
  1. Жидкая мембрана, наносимая сплошным слоем: Karuna, Puget
  2. Жидкая мембрана на перфорированных отверстиях со встроенной мембраной WRB: Glasswood, Courtland Place
  3. Обработанный лист хороший (Agepan) с жидкой мембраной на перфорированных отверстиях: Pumpkin Ridge
Изоляция
  1. Заполнение полости целлюлозой внешней пеной: Glasswood, Karuna
  2. Плотное стекловолокно с внешней пеной: Puget, Maple Leaf
  3. Ферма Ларсена из целлюлозы: Pumpkin Ridge
  4. Стеновая ферма из плотного выдувного стекловолокна: Courtland Place

Заключение: предпочтения клиента, ограничения сайта, возможность сборки

Когда мы размышляем о наших подходах к этим различным стеновым сборкам, становится ясно, что основной движущей силой дизайнерских и строительных решений для Hammer & Hand по-прежнему являются предпочтения клиентов и ограничения площадки.Однако возможность наращивания с точки зрения времени, денег и устойчивости всегда будет важным фактором и может быть самым важным для других.

Если клиент предпочитает здание с наименьшей возможной внутренней энергией, то внешние фермы Ларсена с каркасным каркасом, TJI, обшивка Agepan и изоляция из выдувной целлюлозы — фантастическое решение.

Если, однако, проект расположен на компактном участке и сталкивается с ограничениями по зонированию, то более эффективные и, следовательно, более тонкие варианты внешней изоляции (например, полиизоцианурат) становятся лучшим выбором.

Возможность сборки каждой из этих стеновых секций может отличаться от одного практикующего специалиста к другому. Важно провести параметрический анализ всех вышеперечисленных факторов, включая климат, чтобы определить, какая сборка стен лучше всего подходит для каждого проекта. Сила стандарта энергоэффективности здания, основанного на характеристиках, заключается в том, что он позволяет проектировщику / архитектору и строителю свободно оценивать оптимизацию сборки с учетом всех этих факторов.

По мере того, как промышленность в целом движется к монолитной внешней жесткой изоляции, достаточно просто немного утолщить этот внешний слой.Пассивный дом Maple Leaf и пассивный дом Puget являются хорошими примерами такого подхода.

Сохранить

Сохранить

Связанные

Вернуться к полевым заметкам

Тепловая масса против изоляции — TinyHouseDesign

Одно из моих новогодних обещаний — писать больше о конкретных соображениях по дизайну крошечного дома. Этот первый пост о двух вещах, которые часто путают, — о тепловой массе и изоляции.Оба могут помочь регулировать температуру в доме в любое время года, но работают они по-разному. Вместе они могут обеспечить наилучшую производительность для вашего дома.

Тепловая масса — Это относится к способности материала накапливать тепловую энергию. Обычно в доме это материалы, такие как каменная кладка, например, бетон, кирпич, саман, утрамбованная земля и / или мешки с землей.

Прекрасным примером того, как работает термальная масса, является старый неизолированный дом из кирпича.В течение дня старый саман впитает дневную жару, и это тепло будет проходить через стены со скоростью 1 дюйм в час. К концу дня все стены наполняются теплом, которое продолжает проникать внутрь дома, сохраняя его в тепле всю ночь. Поскольку ночной воздух охлаждает дом снаружи со скоростью 1 дюйм в час, стены продолжают сохранять тепло внутри до утра, когда тепло предыдущего дня, наконец, исчерпывается. Но теперь стены хранят ночную прохладу и весь день возвращают ее в дом.Действительно удивительные простые физики люди выяснили очень давно.

Изоляция — Это относится к способности материала замедлять передачу тепловой энергии. Обычно в доме это стекловолокно, пенопласт, сыпучий наполнитель и / или светоотражающие материалы.

Хорошим примером является дом, сделанный из структурных изолированных панелей, которые в основном представляют собой большие куски пенопласта, зажатые между специальной обшивкой, такой как плита с ориентированной стружкой (OSB). Поскольку эти панели в основном изготовлены из пенопласта, они могут создавать чрезвычайно плотную суперизолированную оболочку, которая защищает воздух внутри дома от перепадов температуры снаружи.

Лучшее из двух

В то время как старый саман может естественным образом регулировать свою температуру, вы можете представить, насколько холодно может стать зимой после серии холодных бессолнечных дней. Вы также можете понять, как в суперизолированном доме будут использоваться системы искусственного отопления и охлаждения для контроля температуры воздуха.

Сочетание этих двух элементов — основа пассивного солнечного дизайна. Если ваша цель — создать дом, который нагревается и охлаждается естественным образом без особой помощи систем искусственного отопления и охлаждения, тогда вы смешиваете материалы, которые хранят тепловую энергию, и материалы, замедляющие передачу тепла.

Представьте себе структуру со смесью изолированных и кирпичных стен. Каменные стены зимой нагреваются солнцем или топливом, а летом защищаются от поглощения тепла с помощью теплоизоляции и затенения. В идеале кладка должна иметь слои внешней изоляции, которые помогают удерживать тепло, которое она получает от солнца.

Мы не видели много пассивного солнечного дизайна в крошечных домах просто потому, что мобильность и тяжелые блочные стены конфликтуют друг с другом, а крошечные изолированные пространства легко обогреть с помощью крошечных дровяных печей или пропановых обогревателей.Но я думаю, что есть несколько очень умных потенциальных проектов, которые позволят создать небольшие жилые помещения, которые фактически поддерживают свою температуру без особой помощи с нашей стороны. Нам просто нужно придумать их и приступить к строительству.

Я опубликовал несколько планов домов на солнечных батареях, и над ними работают. Обязательно ознакомьтесь с моими бесплатными планами крошечных домов и планами крошечных домов на солнечных батареях, которые доступны за 9,99 доллара.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.