Топлинен комфорт   Leave a comment

Топлинният комфорт е такова състояние на топлинната среда, при което тя се приема от обитателите с удовлетворение.

Но тъй като това удовлетворение е до голяма степен субективно и променливо, задачата на проектанта е да отговори на изискванията на колкото може по-голям брой потребители, дори ако резултатът не е напълно приемлив за останалите колкото и много да са те.

Усещането за топлинен комфорт е функция преди всичко от обмена на топлина между човешкия организъм и околната му среда. Този обмен се осъществява чрез следните механизми:

(а) затопляне или охлаждане на тялото чрез конвекция с въздуха (в зависимост от това дали неговата температура е по-висока или по-ниска от тази на кожата);

(б) охлаждане на тялото чрез топлоотдаване при изпотяване;

(в) затопляне или охлаждане на тялото от излъчването на ограждащите повърхности (в зависимост от това дали тяхната температура е по-висока или по-ниска от тази на кожата);

(г) затопляне на тялото от слънчевите лъчи (преки или непреки);

(д) затопляне на тялото, предизвикано от пряк контакт (кондукция) с други хора и съоръжения в помещението.

Всеки от тези механизми има различно участие в обмена на топлина между индивида и околната среда – конвекцията с околния въздух (вкл. изпаренията чрез дишането или през кожата) причинява над 50% от загубите на топлина от човешкото тяло, около 35% от тези загуби се дължат на топлинното излъчване от кожата. Контактните загуби (от кондукция) са незначителни (под 1%). Около 6% от температурата си тялото губи за загряване на поетата храна.

За да се осигури желаният топлинен комфорт, е необходимо още при изготвянето на архитектурния проект за дадена сграда да се използват рационално естествените дадености на нейната среда, както и да се изберат подходящите строителни решения (композиция, структура и строителни материали).

Тази задача има приоритетен характер, тъй като осигуряването на топлинния комфорт изисква най-големи инвестиции, а поддържането му – най-големи последващи експлоатационни разходи на енергия и пари. Важността й се допълва от доминиращото значение на топлинния комфорт в оценката на комфорта като цяло, а така също – и от екологичните измерения на всяко избрано решение.

За България, както и за умерения климатичен пояс изобщо, решението на проблема за топлинния комфорт се усложнява от диаметрално противоположните задачи, с които то е свързано – отопление през зимата и защита от прегряване през лятото. Ето защо е необходимо да се изработи ясна стратегия за начина, по който ще може с минимален разход на енергия да се постигне оптимален топлинен комфорт дори и при екстремните условия на двата сезона.

Топлинен комфорт през зимата

За да се осигури топлинният комфорт през зимата при максимално икономично отопление, трябва да се създадат условия за:

(а) Улавяне на слънчевата енергия и превръщането й в топлинна

То се обуславя от ориентацията на сградата, от засенчванията (конфигурация и среда на сградата), от материала и дебелината на стените и от размера и разположението на прозорците, през които проникват слънчевите лъчи.

(б) Натрупване (акумулиране) на топлината в сградната маса

Поглъщането и натрупването на топлината дава възможност да се ограничат температурните промени в сградата. Нейният капацитет да акумулира топлината от слънцето зависи от топлоемкостта, т.е. от инертността на материалите, от които са изработени различните строителни елементи.

(в) Запазване на натрупаната топлина

В най-голяма степен то зависи от формата и уплътнеността на конструкцията, както и от качеството на изолацията, която ограничава загубите на топлина от сградата. Групирането на помещенията в зони с диференцирани топлинни изисквания и ориентирането им съобразно с тяхното предназначение позволява не само по-рационално да се разпредели мощността на отоплението в сградата, но и зоните с по-слабо отопление да се използват като буфер срещу загубите на топлината.

(г) Разпределение на топлината в сградата

Разпределението на топлината трябва да се регулира така, че да се насочва към различните помещения според тяхното предназначение и моментни нужди. По естествен път това се осъществява чрез излъчването и конвекцията (преминаване на топлината от конструкцията в околния въздух) и чрез термоциркулацията (естествено придвижване на по-лекия топъл въздух нагоре); по изкуствен път разпределението може да бъде регулирано чрез механична вентилация.

Топлинен комфорт през лятото

За да се осигури топлинният комфорт през лятото без (или с минимално) използване на климатична инсталация, трябва да се създадат условия за:

(а) Защита от слънчевите лъчи

За да се предпази сградата от прякото действие на слънчевите лъчи (и съответно – от прекия приток на топлина), е препоръчително да се създадат външни екраниращи системи, които да засенчват преди всичко отворите. Тези екрани могат да бъдат както постоянни, така и подвижни. През лятото растителността служи като естествен сезонен екран, тъй като дърветата ограничават проникването на преките слънчеви лъчи, а растителните килими – на лъчите, отразени от повърхността на земята.

(б) Намаляване на притока на топлина

За да се избегне непрякото проникване на топлина през плътните ограждащи елементи (фасади и покриви), е необходимо те да бъдат изпълнени от материали с висока топлинна инертност и/или ефективно изолирани. По-гладките фасадни повърхности, оцветени в светли тонове и особено в бяло, отразяват по-добре слънчевата радиация от грапавите и тъмни повърхности. (Известна е кампанията „бял покрив“ в САЩ.)

(в) Отстраняване на излишната топлина

За тази цел може да се използват вентилационни отвори, както и системи за естествена вентилация, които под влиянието на температурните разлики действат на принципа на „коминния ефект“. Трябва обаче да се предвиди възможност за закриване на тези отвори в студено и ветровито време, така че да се предотвратят възможни течения и топлинните загуби.

(г) Охлаждане на помещенията

Естествените средства за охлаждане, които проектантът може да предвиди, са водни площи, фонтани, растителност, подземни тръбопроводи и т.н.

Две от изброените по-горе мерки са препоръчителни както за запазване на топлината през зимата, така и за нейното изолиране през лятото:

– високата топлинна инертност на материалите, от които са изградени ограждащите елементи на сградата (фасади и покрив);

– добрата топлинна изолация на тези елементи.

Цялата история на човешката строителна дейност показва, че особената важност на тези два фактора е добре известна от най-дълбока древност. Но докато в миналото превес е имало използването на материали и конструкции с висока топлинна инертност (дебели стени от камък, тухла, кирпич или трамбована пръст, масивни покриви и др.), в наше време значително по-голяма роля играят изолациите. Причината за това е очевидна – в днешните многоетажни сгради, с огромни в сравнение с миналото обеми, олекотяването на строителните елементи се превръща в императив.

Топлинна изолация

За да се ограничи негативното отражение на съвременните сравнително леки и тънки стени върху топлинния комфорт и произтичащото от това огромно потребление на енергия, напоследък чувствително нараства приложението на изолационните материали, а техният асортимент непрекъснато се разширява. Различават се три групи изолационни материали: с минерален произход, пластмасови с алвеоларен характер и с растителен произход.

При изпълнението на топлоизолацията на плътните ограждащи елементи (стени и покрив) трябва да се има предвид, че ако тя бъде положена от вътрешната им страна, ще изключи техния топлинен капацитет от общия капацитет на сградата. Това ще създаде условия за по-бързо затопляне на помещенията, след като се включи отоплението, но и за по-бързото им охлаждане след неговото изключване. Обратно – ако изолацията е положена отвън, е нужно повече време за затоплянето на помещенията, тъй като самите стени поглъщат топлина, но и охлаждането е по-бавно, благодарение на което температурните колебания се намаляват и топлинният комфорт се подобрява.

Важно значение за този комфорт има и изпълнението на остъклените външни повърхности – прозорци, врати, витрини, оберлихти (горни осветления). Днес то се осъществява изцяло от специализирани фирми, които предоставят на клиента пълна информация за топлинните характеристики на предлаганите от тях изделия. Препоръчително е да се предвиждат малки отваряеми крила (форточки) или вентилационни дюзи (регулируеми малки отвори в рамката на прозореца), които позволяват по-прецизен контрол върху притока на въздух отвън, отколкото при отварянето на целия прозорец.

Специално внимание трябва да се обърне на възможностите, които едно открито пространство към най-слънчевата фасада – лоджия, балкон или зимна градина – изцяло остъклено през зимата и отворено през лятото, предлага за чувствително повишаване на топлинния комфорт и през двата сезона.

Топлинна инертност

Огрята от слънцето плътна фасадна стена отразява част от получената енергия и абсорбира останалата. Абсорбираната топлина постепенно преминава към вътрешната повърхност на стената, при което част от нея се загубва. Времето, за което температурите на външната и вътрешната повърхност се изравняват, е функция от дебелината на стената, както и от топлинната проводимост на строителните материали, вложени в нея.

Тази разлика във времето за изравняване на температурите и размерът на топлинната загуба за това време характеризират топлинната инертност на даден строителен материал и съответно – на многослойна преграда от два и повече вида материали. Топлинната инертност на всеки строителен материал, се определя от две величини:

– Топлинната дифузия представлява скоростта на движение на топлината през материала и характеризира способността му да предава промените в температурата. Дифузията е право пропорционална на коефициента на топлинна проводимост на материала (количеството топлина, което преминава за един час през стена, изпълнена от този материал и дебела един метър, при разлика 1°C между температурите на двете й повърхности) и обратно пропорционална на обемната специфична топлина (произведението от неговото относително тегло и топлинна маса).

– Топлинната ефузия изразява способността на даден материал да абсорбира (или да отдава) топлина.

За целите на топлинния комфорт е необходимо да се намали амплитудата на топлинния поток през външните прегради на сградата – фасади и покрив. Ако тези прегради са хомогенни, т.е. от един материал, той трябва да е с ниска степен на дифузия и висока степен на ефузия. За многослойните прегради е препоръчително да имат ниска външна дифузия и висока вътрешна ефузия.

Тънките стени могат да имат катастрофален ефект върху комфорта – поради тяхната ниска топлинна инертност и слаби изолационни възможности затоплянето или охлаждането им става почти мигновено.

Тази година “КСЕЛА България” започна редовното производство на най-новият си продукт YTONG extrA+, който притежава коефициент на топлопроводност 0,09 W/mK, непостигнат от никой друг зидарски материал. Така еднослойна зидария с дебелина 30 cm има коефициент на топлопреминаване по-нисък от референтната стойност за външни стени, посочена в Наредба № 7 за енергийна ефективност. Затова работата с новото блокче позволява да се избегнат допълнителните изолации по фасадите.

ИНТЕГРИРАНИ ТОПЛОИЗОЛАЦИОННИ СИСТЕМИ  от МАРИСАН

Източник: http://www.buildingreen.net/bg

Advertisements

Вашият коментар

Попълнете полетата по-долу или кликнете върху икона, за да влезете:

WordPress.com лого

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Промяна )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Промяна )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Промяна )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Промяна )

Connecting to %s

%d bloggers like this: