Table of Contents
فهم الترميز الحراري في بناء الصلب المكسور
وقد أصبح الفولاذ المحتوي على شكل ملوث حجر الزاوية في تركيب الغازات الخفيفة الحديثة بسبب ارتفاع نسبة القوة إلى الوزن، واستقرار البُعد، ومقاومة الرطوبة والنيران والآفات، وما زال اعتماده في المباني التجارية والمتعددة الأسر والمؤسسات ينمو، غير أن أحد التحديات المستمرة التي تؤثر مباشرة على طبقة صغيرة من مبردات الطاقة، هو [العمليات المتطورة: صفر]
وكثيرا ما تُغفل تفاصيل الاتصال المستخدمة في الانضمام إلى أعضاء اللجنة أثناء استعراضات تصميم نماذج الطاقة أو تصميمات المظروف، ومع ذلك فإن هذه الاتصالات تُستخدم في المضمار الهيكلية، ومفاصل المسارات إلى القاعدة، وقنوات الرشوة، أو فحص المواد المحتوية على التدفق، أو التخفيف من حدة الرطوبة الحرارية أو تفاقمها، مع زيادة شيوع رموز البناء، وفهم أهداف تصميم الطاقة الصافية.
The Science of Heat Flow through Steel Connections
(أ) أن يتم نقل الشوفان في مظروف البناء من خلال ثلاث آليات: التصريف والتكفير والإشعاع، وبالنسبة لجمعيات الـ (CFS) فإن التصريف من خلال الفولاذ هو الشاغل الرئيسي، حيث توجد تجمعات نمطية من التدفق الحرفي مليئ بالعزل، وتفصل الزهرة من الرف العلوي والخارجي بواسطة لوح جلدي أو أي نهاية أخرى.
وتتوقف شدة الرنة الحرارية على ] السلوك الحراري من المادة، ] من المنطقة المتقاطعة من الجسر، و،] الفرق الحرفي [FLpact:5] في جميع أنحاء التجمع.
وقد قام باحثون في مختبر أوك ريدج الوطني ومؤسسات أخرى بتحديد كمية هذه الآثار باستخدام اختبارات محمية للصناديق الساخنة وتحليلات ذات بنية محدودة، وتبين أعمالهم أن ] أجهزة نقل خطوطية (Psi-value) للوصل يمكن أن تكون عالية إلى 0.04 إلى 0.10 W/(mK) بالنسبة للبدائل غير المعالجة،
أنواع معلومات عن البيانات المالية الكندية وأدائها الحراري
Connections Bolted and Screwed
فالربطات المزروعة والمتداعية هي أكثر الطرق شيوعاً للانضمام إلى أعضاء المجلس، ففي حائط مصمم حسب الإطار، تخترق البراغي القارورة وتتعقب الشبكة أو تلفها، ولأن المسامير نفسها من الصلب المسيّر، فإنها تخلق جسراً حرارياً صغيراً، غير أن الأثر العام للخراط الواحد هو الحد الأدنى عندما يُنظر فيه في عزلة، وتنشأ المشكلة عندما تستخدم المسامات متعددة على طول خط حد ثابت من الصلب.
To address this, designers can use thermal break washers or ]insulated bed caps] made from nylon or fiberglas. These components increase thermal resistance at the point of penetration. While the improvement per barrel is small, the cumulative effect across a large assembly can be significant.
ربطات ملطخة
فالوصلات المزروعة أقل شيوعا في مجال تركيب أجهزة الأشعة المقطعية ذات الترددات المتوسطة، ولكنها تظهر في لوحات جاهزة وثدييات ثقيلة الحجم، ويخلق اللحام رابطة مائية مستمرة بين قطعتين من الصلب، وهي جسر حراري مثالي تقريبا، ويمكن للمفاصل أن تسخن أكثر كفاءة من النقاط المثبتة لأنه لا توجد فجوة جوية أو مسببات للغاز.
وتتمثل إحدى الاستراتيجيات في تصميم الصلة بطريقة تجعل اللحام خارج المظروف الحراري الأولي؛ وعلى سبيل المثال، على الجانب الخارجي لزاوية الجرف التي تُنقَل إلى عمود من خلال فضاء معزول، ويُقام الاتصال بين الفولاذ والبستل من خلال اللحام في الخارج، بينما يُحدث الجانب المزخرب انفصالا حراريا.
الشفاه والمكونات مع الإكتسالات الحرارية المتكاملة
وتتوفر الآن على نطاق واسع موصلات خاصة بالهيكل الحراري للهيكل التجاري مع قطع حراري مبني، وتتألف هذه المنتجات عادة من مقطع فولاذي ملحق ببند غير موصل أو مثبت (يُصنع عادة من بوليثيلين متعدد الوزن الجزيئي، أو متعدد البوليمرات المحتوية على الألياف المحتوية على مزيج غير متجانس، أو نايلون) ويربط بين العضو الهيكلي الرئيسي وبين نموذج ثانوي مخترق.
وقد أثبت اختبار الصناعة من قبل Cold-Formed Steel Research Consortium] وآخرون أن هذه المقاطع يمكن أن تقلل من الإرسال الخطي لعلاقة بنسبة 70 في المائة مقارنة بمجموعات صلبة من الصلب، وعلاوة على ذلك، فإن العديد من هذه المنتجات تأتي بغاز مدمج لغلق الهواء، ويعالج التسرب الجوي ورش الفولاذ الحراري في وقت واحد، عند تحديد هذه المقاومة الهامة.
التعقب والقنابل المستمرة
ومن المصادر الرئيسية للارتطام الحراري في جدران دائرة الأمن العام المسارات العليا والقاعية التي تدور باستمرار على طول الطابق والسقف، وكثيرا ما تكون هذه المسارات مصنوعة من الصلب الأثقل ويمكن أن تعمل كحافلة حرارية، ونقل الحرارة الداخلية إلى الطرف الخارجي للجدار، ومن أجل مكافحة ذلك، طورت المصممون نظماً متقطعة [FLT:] حيث تفصل الثغرات في المسار.
Another approach is to use a slotted track that allows the stud to move spiritually (for differential movement between floors) while the track itself is thermally broken with a fiber —reinforced polymer insert. These systems are especially common in multi-story buildings where stackup of movement needs to be accommodated without comprommal
الرشوة والارتباك
(ب) كثيراً ما تتطلب جدران الـ (CFS) أفقية الرشوة أو التخدير التشخيصي لمقاومة الريح والزلزالي، وتستمر قنوات الرشوة التقليدية في الفتحات في الصخور، وتخلق مساراً آخر من الصلب الطويل عبر التجويف المأخوذ من الظل، ويمكن أن يكون ذلك جسراً حرارياً كبيراً، لا سيما في الجدران ذات الأعماق العميقة (مثل، 8 - شتلات) أو السعة النطاقات المحتوي على حلول متحركة.
وبالنسبة للجدارات التي تتطلب لوحات صلبة من صفائح الصلب )مثل ٨١ غا أو ٦١ من أكياس الفولاذ ذات السعة(، فإن اللوحة نفسها سطحية وسلوكية كبيرة ومستمرة، وفي هذه الحالات، تكون الطريقة الوحيدة لتخفيف الرسو الحراري هي وضع لوحة الكافر على الجانب الدافئ من العزل أو لفها بتصميمات سميكة مستمرة للحد من الخسارة الحرارية.
وضع استراتيجيات لتحقيق الكفاءة في استخدام الطاقة على النحو الأمثل من خلال تحديد تفاصيل الربط
1 - تنفيذ العزل المستمر (الجماعة) على المناطق الخارجية
ومن أكثر الطرق فعالية لتخفيف الركود الحراري من أي تفاصيل عن الصلة وضع العزل المستمر على خارج منطقة البوليسترات المشبع بالفلور، وهذه الطبقة تشكل انفصالا حراريا لجميع عناصر الفولاذ التي تخترق الثغرة الدفينة، وعادة ما تحدد منطقة المناخ والنموذج المطلوب للترددات الحرارية(14).
وعندما يستخدم الأشعة السينية، يصبح الأثر الحراري للوصلات أقل أهمية لأن العزل يغطي بقشيش الفولاذ، غير أن الشظايا أو الأقواس التي تلحق طبقة التصفيق أو الفينر لا تزال تخترق طبقة الci، وفي هذه الحالة، يجب تصميم تفاصيل الاتصال لتقليل مساحة التغلغل إلى أدنى حد، واستخدام مقاطعات تحميل النقاط بدلا من زوايا مستمرة طويلة، يقلل من مجموع قطع الصلب في الجسور.
2 - إدماج نظم الحواجز الجوية في نقاط الاتصال
وكثيراً ما يتفاقم الرسو الحراري بسبب تسرب الهواء عند الوصل، كما أن الثغرات بين أعضاء الفولاذ، ولا سيما في التداخلات أو ملحقات الشفاه، يمكن أن تتيح للهواء المكيف للهروب والهواء غير المكيف للتسلل، وتكليف غاز ملوث بالفلور أو مثبتة بالثدي أو مثبتة ويمتد نطاقه إلى ممرات الصمامات.
إن إغلاق الهواء في قاعدة الجدار الذي يلتقي فيه المسار السفلي بقاع الأرض هو موقع حرج آخر، وينبغي سد الفجوة بين المسار والرقبة بقطعة رغوية قابلة للضغط أو بختم غير طبيعي يوفر أيضا قيمة مبعثرة، وبدون هذه التفاصيل، يمكن أن يصبح مسار الفولاذ مسارا مباشرا لكل من السلوك الحراري وحركة الهواء.
3- استخدام التأقلم الهيكلي للحد من كثافة الصلب
The fewer steel elements that penetrate the insulation plane, the lower the effective thermal bridging. One way to reduce steel density is to increase stud spacing from 16 innch on center to 24 inches, using higher-gage steel to maintain structural capacity. This change cuts the approximately studs (and their associated connections)
وثمة استراتيجية ناشئة أخرى هي التصميم الافتراضي حيث تستخدم الفولاذات بالاقتران مع مواد الغسل الهيكلي (مثلاً، أو البولي أو خشب الصنبور مع شرائح الفولاذ) لخفض عدد أعضاء الفولاذ كلياً، وبخفض عدد نقاط الاتصال، يخفض الإرسال الكلي للكميات، ويحسن الأداء العام للملابس.
4 - تحديد نظامين للاتصال بين المرحلتين
وتفصل نظم الاتصال بين الفينوستين عن الكسر الحراري، مثلاً، يربط مشبك الفولاذ بالهيكل الرئيسي باستخدام مضخة ذات أكمام نايلون تمنع الاتصال الفولاذي - الفولاذي - إلى الكثافة في الحفرة، ثم يحتفظ معقوف ثانوي بالحدود الأرضية أو العزل، ويرتبط بالمقطع الأول من خلال مواجهات متعددة، ويمكن لهذه النظم أن تحقق خسائر قيمة منخفضة جداً.
وقد قاد المصنعون الأوروبيون تطوير هذه النظم، وهناك الكثيرون منهم متاحون الآن في أمريكا الشمالية، حيث إن التكلفة الأولية أعلى من مجرد معقوف من الصلب، ولكن وفورات الطاقة على المبنى - المركب؛ وبصفة خاصة في المناخات الباردة - يمكن أن توفر انتكاسة سريعة.
التنفيذ العملي والامتثال للقانون
ولا يتطلب اعتماد تفاصيل الاتصال ذات الكفاءة الحرارية إجراء إصلاح كامل لممارسات التصميم، ويمكن تنفيذ معظم الاستراتيجيات المذكورة أعلاه بتعديل التفاصيل القياسية القائمة، وعلى سبيل المثال، فإن الاستعاضة عن زاوية الصلب المستمرة بسلسلة من المقاطع المكسورة حراريا هو تغيير بسيط في رسومات المتاجر، ولكنه يؤدي إلى تحسين قابل للقياس في R-value. وبالمثل، تحديد المسار المعلق بإضافة تكلفة حرارية بدلا من معيار.
وللتحقق من الأداء، ينبغي لأفرقة المشاريع أن تطلب تقارير الاختبار الحراري من شركات تصنيع الاتصالات، وتورد شركات عديدة قيماً مستمدة من نماذج ذاتية التنفيذ أو اختبارات حميدة للصناديق الساخنة، ويمكن ربط هذه القيم الآن ببرمجيات محاكاة الطاقة في بناء كامل (مثلاً، شهادات اعتماد لشركات الطاقة، أو شهادة الأداء، أو نظام التمويل العالمي) بمقارنة المباني البديلة
ومن المهم أيضا التنسيق مع المهندس الهيكلي لضمان أن تكون لمواد الكسر الحرارية المختارة قوة وثبات كافيين، ويمكن أن تتحول المواد البوليمرية تحت حمولة مستمرة أو تخفف من درجات الحرارة المرتفعة، بحيث يكون التصميم الهيكلي هو الذي ينبغي أن يُحسب لهذه العوامل، ويوفر المصانع منحنىات للتحميل وتقييمات درجات الحرارة التي ينبغي استعراضها.
الاستنتاج: دور تفاصيل الربط في المظاريف العالية الأداء
إن كفاءة الطاقة في بناء الصلب المزود بالأجهزة الباردة لا تحددها فقط القيمة العالية لعزل أو رطوبة الظرف، وتتناول تفاصيل الربط بين مكونات الفولاذ دوراً بالغ الأهمية بنفس القدر عن طريق التحكم في الترسبات الحرارية في الواجهات التي يكون فيها تدفق الحرارة أكثر كثافة، ومن خلال فهم الفيزياء التي تبث التصريف عن طريق الفولاذ، وتصنيف أنواع الربط حسب أدائها الحراري، وتطبيق استراتيجيات التصميم الثابتة(م)
وتتجه صناعة البناء نحو مستويات أداء أعلى، وتفاصيل الاتصال لم تعد بعد التفكير، فهي جزء لا يتجزأ من تصميم المظروف الحرارية، فعلماء المحفوظات والمهندسين والمتعاقدين الذين يستثمرون الوقت في تحقيق هذه الروابط على الوجه الأمثل لن يحققوا فقط فواتير أقل للطاقة وتخفيض انبعاثات الكربون، بل سيخلقون أيضاً مبان أكثر مرونة وراحة ودوامة، وبما أن بناء الصلب المزود بالبرود لا يزال يتطور في أوجه الكفاءة.
For further reading on thermal performance of CFS assemblies, consult SFIA Technical Note 'ldquo;Minimizing Thermal Bridging in Cold —Formed Steel Wallssrdquo; and the ASHRAE Handbook of Fundamentals, Chapter 27.]