Johdanto

Brick on yksi vanhimmista ja luotettavimmista rakennusmateriaaleista, jota arvostetaan sen kestävyyden, ajattoman estetiikan ja luontaisesti lämpöominaisuuksien vuoksi. Modernissa kestävässä suunnittelussa tiilillä on ratkaiseva rooli energiatehokkuuden saavuttamisessa lämpömassan avulla. ... kyvyn absorboida, tallentaa ja hitaasti vapauttaa lämpöä. Kun arkkitehdit ja rakentajat tarkoituksellisesti integroida tiili passiiviseen aurinkostrategiaan, he voivat merkittävästi vähentää rakennuksen lämmitys- ja jäähdytyskuormaa, alentaa käyttökustannuksia ja parantaa asukkaiden mukavuutta. Tässä artikkelissa tarkastellaan tiedettä tiilin takana lämpömassa, käytännön suunnittelustrategioita sen etujen maksimoimiseksi, ja tosimaailman esimerkkejä, jotka osoittavat sen tehokkuuden sekä historiallisessa että nykyarkkitehtuurissa.

The Fysiikka lämpömassa: Miten Brick toimii

Lämpömassa määritellään materiaalin lämpökapasiteetti . Lämpömassan tarvitaan nostaa sen lämpötilaa yhdellä asteella. Tiivistys materiaalit, kuten tiili, betoni, ja kivi on korkea tilavuus lämpökapasiteetti, mikä tarkoittaa, että ne voivat varastoida suuria määriä lämpöä ilman nopeaa lämpötilan muutosta. Rakennuksessa, lämpömassa kohtalainen sisälämpötilan vaihtelut absorboimalla ylimääräistä aurinkolämpöä päivällä ja vapauttamalla sen hitaasti yöllä, kun lämpötilat laskevat. Tämä prosessi, joka tunnetaan ... vauhtipyörä vaikutus, vähentää tarvetta mekaaniseen lämmitykseen ja jäähdytykseen.

Tiilin tehokkuus lämpömassana riippuu useista tekijöistä: tiilin tiheys (tyypillisesti 1900.2200 kg/m3 tavallisille savitiilille), tietty lämpökapasiteetti (noin 840 J/kg·K) ja lämmönjohtavuus (noin 0,5...1,0 W/m·K). Nämä ominaisuudet antavat tiilille 6..12 tunnin lämpöjännityksen seinän paksuudesta riippuen, mikä tarkoittaa, että päivän aikana imeytynyt lämpö saavuttaa sisäpinnan hyvin auringonlaskun jälkeen.

Miksi Brick Excels lämpömassana

Vaikka monet materiaalit tarjoavat lämpömassaa, tiili erottuu suorituskyvyn, kestävyyden ja esteettisen joustavuuden yhdistelmästä. Sen edut ulottuvat yksinkertaisen energiansäästön ulkopuolelle.

Energiansäästöt ja -mukavuus

Kun imee liikaa lämpöä päivällä ja vapauttaa sen yöllä, tiiliseinät vähentävät sisälämpötilan huippuvaihteluja 5..10 °C:ssa kevyeen rakentamiseen verrattuna. Tämä tarkoittaa 20.40% pienempää lämmitystä ja jäähdytystä hyvin suunnitelluissa passiivisissa aurinkokodeissa. Asukkaat kokevat vähemmän vedoksia ja johdonmukaisempia lämpötiloja, mikä parantaa lämpö mukavuutta ympäri vuoden.

Kestävyys ja elinkaari

Tiili on lähes inertti . Se kestää mädäntymistä, tuholaisia ja UV-säteilyä. Oikein rakennettu tiiliseinä voi kestää 100 vuotta tai enemmän minimaalinen huolto. Tämä pitkäikäisyys tarkoittaa sen tuotannossa syntyvää energiaa (tyypillisesti 200.400 kWh kuutiometriä kohti) on kuoletettu erittäin pitkällä eliniällä, jolloin tiili on erittäin kestävä valinta, kun sitä arvioidaan vinyylisidejä tai puuta vastaan.

Tuli- ja ääniresistanssi

Brick on palamaton, tarjoaa erinomaisen palonkestävyys . Sen tiheys tarjoaa myös ylivoimainen äänenvaimennus, vähentää melun siirtymistä huoneiden välillä tai ulkopuolelta. Nämä ominaisuudet tekevät tiili ihanteellinen verhoilu materiaali moniperheen rakennuksia, kouluja ja sairaaloita, joissa turvallisuus ja akustiikka ovat tärkeitä.

Optimaalisen lämpötehon keskeiset suunnittelustrategiat

Jotta täysin hyödyntää tiili-lämpö massa, arkkitehtien on harkittava suuntautumista, eristys sijoitus, seinän paksuus, ja integrointi muihin passiivisia suunnitteluelementtejä.

Suuntautuminen ja aurinkoaltistus

Etelään suunnattu julkisivu (pohjoinen pallonpuolisko) saa välittömimmän auringonvalon talvella. Tiilimassaseinät tällä puolella mahdollistavat auringon imemisen ja lämmön vapautumisen sisätiloissa kylmän yön aikana. Idässä ja lännessä seinät saavat myös merkittävää aurinkoa, mutta voivat ylikuumentua kesällä; huolellinen varjostus yliauringon, suojat, tai syvä paljastuu auttaa estämään ei-toivottuja lämpönousua. Pohjoinen seinät hyötyvät vähemmän suoraa auringonnousua ja usein paremmin eristys ja kevyempi verhoaminen.

Wall Assembly: Yhdistää massa ja eristys

Lämpömassaan nähden on tärkeää eristää eristys.

  • Ulkoinen eristys (massa sisällä):[ Aseta eristys tiilimassaseinän ulkopuolelle (esim. tiilin sisäpuoli + jäykkä vaahto + sadenäyttö). Näin tiili voi absorboida sisäisen lämmönnousun ja aurinkoenergian, kun taas eristys rajoittaa lämpöhäviötä ulkopuolelle. Ihanteellinen ilmastoille, joissa on kylmät talvet.
  • Sisäinen eristys (massa ulkona):[] Kuumissa ilmastoissa massan asettaminen ulkopuolelle (esim. tiiliviilu, jonka takana on eristys) voi puskuroida ulkolämpötilan vaihteluja, mutta massa on vähemmän tehokas sisäisen lämmön varastoinnissa. Tämä lähestymistapa toimii hyvin kaupallisissa rakennuksissa, joissa on korkea päiväjäähdytyskuorma.

Seinäkokoonpanon suunnittelua koskevat yksityiskohtaiset ohjeet ovat ArchDaily.

Paksuus ja tiheys

Tiiliseinän paksuus vaikuttaa suoraan lämpömassakapasiteettiin. Yksittäinen wythe (100 mm) -seinä antaa kohtalaisen lämpöjännityksen; kaksinkertainen wythe (200 mm) tai paksumpi seinä parantaa merkittävästi varastointikapasiteettia ja aikaviivettä. Hyvin paksut seinät voivat kuitenkin vähentää lattiapinta-alaa ja lisätä kustannuksia. Hyvä sääntö on käyttää vähintään 150...200 mm tiilimassaa aurinkoa kohden. Tiilellä on myös merkitystä . Valitse tiheät (kiinteät) tiilet yli 2000 kg/m3 maksimilämpömassalle; kevyemmät rei'itetyt tiilet tarjoavat vähemmän varastointia mutta paremman eristystä.

Tiilen integrointi muihin passiivisiin suunnitteluelementteihin

Lämpömassa toimii parhaiten yhdessä muiden passiivisten strategioiden kanssa:

  • Yö ilmanvaihto:[ Avaa ikkunat tai käytä automaattisia tuulettimia huuhtelemaan lämmintä ilmaa ja jäähdyttämään tiilimassaa yön yli, uusien sen kykyä imeä lämpöä seuraavana päivänä.
  • Shading:[ Käytä lehtipuita, kiinteitä ylityksiä tai ulkoisia leijujia tukkia korkea kesäaurinko samalla kun alhainen talviaurinko pääsee tiiliseinät.
  • Säteilylattiat:[] pari tiili massa seinät muuraus säteilevä laattalattiat luoda yhtenäinen lämpövarastojärjestelmä, joka tasoittaa lämpötilavaihtelut.

Tiilin ja niiden lämpöominaisuuksien tyypit

Kaikki tiilet eivät ole yhtä suuria lämpömassan suorituskyky. Harkitse seuraavia yleisiä tyyppejä:

  • Jätesavi:[ Perinteisin, tiheys 1900.2200 kg/m3, lämmönjohtavuus 0,6...1,0 W/m·K. Erinomainen lämpömassa ja kestävyys. Saatavana kiinteinä tai rei'itetyinä.
  • Betonitiili/-lohko:[ Tiheys 1800.2400 kg/m3, lämmönjohtavuus 0,8..1,5 W/m·K. Hyvä lämpömassa, mutta korkeampi ruumiillinen hiili, ellei käytetä lisäsementtiä sisältäviä materiaaleja.
  • Tuhkatiili:[ Kivihiilijätteestä valmistettu; tiheys samanlainen kuin savitiili, mutta alempi lämmönjohtavuus (0,4...0,7 W/m·K). Tarjoaa hyvän massan, jossa on parempi eristysarvo ja alhaisempi ympäristövaikutus.
  • Kalsiumsilikaattitiili:[ Käytetty korkealla kosteusalueella; tiheys noin 1800 kg/m3, kohtalainen lämpömassa. Ei yhtä lämpötehokas kuin savi.

Lisätietoja tiilien lämpöominaisuuksista saa Tiilinkehitysyhdistys .

Tapaustutkimukset: Historiallinen ja moderni sovellus

Perinteiset eurooppalaiset kaupunkitalot

Pariisin, Lontoon ja Amsterdamin kaltaisissa kaupungeissa 1800- ja 1800-luvun tiilitalojen seinät ovat usein 300.400 mm paksuja tiiliseinämiä. Nämä rakenteet pitävät yllä huomattavan vakaita sisälämpötiloja 18...22°C:n ympärivuotisella ilman mekaanista ilmastointia, joka on osoitus massiivisen tiilirakentamisen tehokkuudesta yhdistettynä luonnolliseen ristikoristeluun ja korkeisiin katoksiin.

Moderni Passiivinen talo Vermontissa, USA

Salisbury Design Associates -niminen . Brick House ...saavutti Passiivinen talo sertifiointia yhdistämällä etelään suunnattu kaksinkertainen tiiliseinä ulkomineraalivillaeristys ja kolminkertainen lasitetut ikkunat. Tiilimassa varastoi passiivista aurinkolämpöä talvella, kun taas yöllinen ilmanvaihto viilentää massaa kesällä. Energian käyttö on 80% pienempi kuin tyypillinen paikallinen koti. Arkkitehdit totesivat, että tiiliseinän vähentänyt sisälämpötilaa huippua 6 °C verrattuna puu-runkoinen vastaava.

Kaupallinen sovellus: Bullitt Center, Seattle

Vaikka pääasiassa betonimassan rakenne, Bullitt Center ... ..............................................................................................................................................................................................................................................

Käytännön näkökohdat: kustannukset, huolto ja ilmasto-olosuhteet

Tiilin rakentaminen maksaa tyypillisesti 5.15% enemmän kuin puurunko tai kevyt-kauhateräs, mutta pitkän aikavälin energiansäästöt usein kompensoivat palkkion 5.10 vuoden kuluessa. Huolto on minimaalinen . Satunnainen korjaus kranaatinheittimien 30...50 vuoden välein ja puhdistus estää ulosvirtausta. Brick sopii parhaiten ilmastoihin, joissa on merkittäviä vuorokautisia lämpötilavaihteluja (≥10 °C päivällä ja yöllä) ja kohtalainen kosteus. Kuumissa ilmastoissa massa on huolellisesti suunnattu ja varjostettu välttääkseen ylikuumenemista; hyvin kylmissä ilmastoissa ulkoeristys on välttämätöntä lämpösulkeutumisen estämiseksi.

Päätelmä: Brickin rooli kestävän arkkitehtuurin alalla

Suunnittelu lämpömassaa varten on edelleen yksi tehokkaimmista, aikatestatuista strategioista energiatehokkaiden, mukavien ja kestävien rakennusten luomiseksi. Yhdistämällä tarkoituksenmukaisen tiilivalikoiman, harkitun suuntautumisen, strategisen eristyssijoittelun ja täydentävien passiivisten suunnitteluelementtien arkkitehti voi saavuttaa merkittäviä leikkauksia käyttöhiilessä ja parantaa samalla asukkaiden hyvinvointia. Rakennusteollisuuden edetessä kohti nettonollaenergiaa ja ruumiillisia hiilitavoitteita, tiilien kestävyys, kierrätettävyys ja lämpöteho takaavat sen, että se on jatkossakin kestävän rakentamisen kulmakivi maailmanlaajuisesti.