Как строить из профилированного бруса: Дом из профилированного бруса своими руками

Дом из профилированного бруса своими руками

Дома из профилированного бруса являются уютными и надежными. Они доказали свою состоятельность еще много лет назад. Прошло много времени, а преимущества деревянных домов только прибавляются. В наше время такие дома строятся довольно быстро, ведь они собираются подобно детскому конструктору. Этому также способствуют наличие специальных креплений и доступность материалов. В этой статье мы рассмотрим, как можно построить дом из профилированного бруса самостоятельно.

Содержание:

  1. Особенности профилированном брусе
  2. Начало строительства дома из бруса
  3. Строительство фундамента для дома
  4. Установка основания и пола
  5. Возведение стен из профилированного бруса
  6. Утепление и отделка дома
  7. Крыша для дома из профилированного бруса

Особенности профилированном брусе

Профилированный брус является строительным материалом, который добывают из деревьев хвойных пород, например, сосны, кедра, ели, лиственницы.

Если вы внимательно присмотритесь к материалу, то заметите, что внутренняя сторона является ровной и строганной, а внешняя — имеет форму полуовала, или она также может быть ровной. По бокам есть специальные паз и шип, которые позволяют быстро и качественно скреплять брус между собой. Главным достоинством профилированного бруса считается экологичность, поскольку он делается без применения клея.

Также материал является очень теплым и относительно недорогим. Эти моменты подкупают многих людей. Как говорилось выше, профилированный брус довольно легко и быстро собирается, что является хорошей новостью для любителей самостоятельного строительства. Но не стоит забывать, что профилированный брус — это дерево, на котором остаются поры. Со временем там может возникнуть плесень, грибки и т.д. Поэтому необходимо всегда обрабатывать древесину специальными защитными составами.

Профилированный брус практически не имеет трещин, но если они появляются, то могут расширяться со временем. Очень важно следить, чтобы трещины не превратились в сквозные. Также помните, что все деревянные дома не терпят влаги. Поэтому следует внимательно следить за крышей и не затягивать с ее ремонтом. Если ваш дом периодически будет подвергаться холодам, следует сделать дополнительное утепление.

Начало строительства дома из бруса

Очень важно составить проект дома из профилированного бруса. Когда будете составлять план, внимательно и точно проделайте все расчеты, поскольку это будет играть очень важную роль в закупке материала. Вы можете нарисовать проект будущего дома самостоятельно, а можете обратиться в строительную компанию. Прежде, чем вы начнете готовиться к строительству, следует уяснить, что лучшее время для строительства — зима.

Если планируете самостоятельно заниматься заготовкой древесины, это лучше сделать в холодное время года и долго сушить в домашних условиях. В этом случае брус будет усаживаться равномерно и спокойно. Но не стоит впадать в крайности — в сильные морозы лучше отказаться от подобной работы, поскольку дерево может стать очень хрупким.

При самостоятельной заготовке материала вы должны учесть все факторы и выбрать здоровое дерево без трещин. После этого вам необходимо ровно обрезать бревна и обработать их специальным антисептиком. Вы можете приобрести уже готовый материал, который будет подрезан под ваши запросы. Также там будут вырезаны пазы, а вам останется просто выложить дом из профилированного бруса своими руками, как конструктор.

Строительство фундамента для дома

Прежде, чем вы определитесь с необходимым типом фундамента, изучите геологические условия. Для этого следует узнать показатель грунтовых вод, состав грунта, посмотреть на конструкции фундамента уже построенных домов в этой местности. Ленточные фундаменты часто закладывают для домов из бетона, кирпича или шлакоблоков. Процесс сооружения таких фундаментов довольно простой, но отличается большим расходом материала и трудоемкостью.

Для деревянных построек из бруса идеально подойдет столбчатый, свайный или мелко заглубленный ленточный фундамент. Давайте рассмотрим схему построения мелко заглубленного ленточного фундамента. Все начинается с разметки. В этом процессе очень важно придерживаться точности. Внешние и внутренние углы постройки отметьте колышками. После этого вам необходимо объединить их шнуровой для придания объемности. Таким образом, вы поймете, как должен выглядеть фундамент.

После этого можно начинать копать яму, глубина которой не должна превышать 60 сантиметров. Но делать слишком маленькую глубину тоже не стоит, ведь мы строим дом из профилированного бруса и не хотим снизить прочность конструкции своими необдуманными поступками. Достаточно будет двух штыков лопаты. При этом вы не должны отступать от начальной разметки более чем на 20 сантиметров. После этого необходимо положить щебневую подушку. Дно траншеи в рамках данной процедуры засыпается слоем песка (или плотного грунта) в 10 сантиметров и слоем щебня такой же толщины.

Вы можете сделать опалубку самостоятельно или заказать ее. Самодельные опалубки делаются из дерева, в котором нет трещин и швов. При заказе лучше выбрать стальную или пластиковую опалубку. Вы должны установить опалубку в траншею и выровнять ее по центру. Для повышения прочности есть смысл использовать арматуру — параллельные прутья с перемычками. Диаметр арматуры должен составлять не менее 1 сантиметра.

Желательно использовать каркас и не менее 2 поясов арматуры. При сварке их нельзя располагать ближе, чем на 3 сантиметра. Прутья должны свободно укладываться в траншею, но не быть ближе, чем на 5 сантиметров. После этого вы можете смочить опалубку водой и приступать к бетонной заливке. Если вы используете деревянную опалубку, смочите ее посильнее, чтобы дерево не впитало влагу из раствора. Опалубка снимается сразу после высыхания раствора.

Для утепления можно использовать плиты экструдированного пенополистирола по 5 сантиметров, а на углах фундамента – по 8. Когда бока фундамента дома из профилированного бруса будут осмолены, на место опалубки засыпается щебень. Это необходимо для гидроизоляции. Верхнюю часть фундамента можно изолировать, воспользовавшись рубероидом. Затем следует обязательно выполнить обратное засыпание, для которого можно использовать ранее изъятый грунт.

Установка основания и пола

Строительство любого дома начинается с создания ряда, который укладывается на обработанный и выровненный гидроизоляционный фундамент. Стоит отметить, что для наружных стен необходимо использовать брус с сечением 150 на 150 миллиметров, а для пола и внутренних стен – 100 на 50 миллиметров. Когда первый ряд будет уложен, его следует обработать антисептиком, для хорошего укрепления. После этого необходимо смонтировать лаги пола, которые желательно укладывать на ребро.

Лаги могут устанавливаться на фундамент дома и крепиться на стенки сруба, как показано на видео о домах из профилированного бруса. Их необходимо положить в помещение и оставить на там несколько дней для привыкания к температуре. Две лаги следует расположить на противоположных стенах и натянуть между ними капроновые нити, через каждые полтора метра.

Эти нити будут служить ориентиром, по которому можно сделать остальные лаги. Между лагами будут образовываться промежутки и пустоты, которые следует заполнить утеплителем. В качестве утепления можно выбрать опилки, пенопласт, изолон, минеральную вату и пенополистирол.

Если вы будете укладывать лаги из досок толщиной в 30 – 40 сантиметров, то расстояние между ними должно быть 80 сантиметров. Если толщина досок пола будет меньше, расстояние должно составлять 50 — 60 сантиметров, а для слишком толстых досок — около 1 метра. При помощи клиньев из тонкой фанеры или древесины вы можете регулировать высоту лаг. Вы можете клинья укрепить с использованием саморезов или длинных гвоздей. Лаги закрепляются анкерами или дюбелями. После этого вы можете переходить к установке и укреплению досок.

От стены следует отступить полтора сантиметра и укрепить по натянутой линии первый ряд досок.

Для саморезов следует просверлить отверстия. Необходимо на каждую лагу уложить доску и укрепить ее. Если между стеной и полом останутся щели, их можно прикрыть плинтусом или скобами, которые следует соединить с доской и скрепить гвоздями. Черновой пол покрывается теплоизоляцией с двух сторон. Для него подойдут доски сечением 25 на 150 миллиметров.

Пол может укладываться со смешением или без смещения, судя по фото домов из профилированного бруса. Сначала вы должны уложить первый слой и на него произвести укладку деревянного настила. Помните о гидроизоляции, которая ложится на черновое основание будущего пола. Для этих целей можно использовать пенофол или плотный полиэтилен. На последнем этапе следует выстелить пол из любого материла. Для этого отлично подойдет шпунтованная доска толщиной в 28 или 36 миллиметров.

Возведение стен из профилированного бруса

Чтобы построить стены брусового дома, необходимо выкладывать поочередные ряды из бруса. Каждый последующий ряд скрепляется между собой при помощи нагелей (штырей для вертикального соединения), который не позволяет брусу смещаться или скручиваться. Нагели могут изготавливаться из металла или дерева. Желательно использовать то же дерево, из которого построен дом. Известно, что нагели из металла являются более надежными, но они стоят дороже деревянных, и стоимость дома из профилированного бруса в этом случае возрастет.

Каким образом устанавливаются нагели? Это происходит по методу кирпичной кладки, сквозь два-три ряда через один. Для этого необходимо просверлить отверстия, диаметр которых равняется 3 – 4 сантиметрам. В эти отверстия и будут легко вставляться нагели. Расстояние между нагелями должно быть полтора метра. Между рядами бруса не забывайте укладывать уплотнитель для утепления. Там, где соединяются внешние стены, желательно применять метод «теплый угол».

В одном брусе следует вырубить выступ необходимого размера, а в другом — вырубить паз с аналогичными параметрами. Некоторые слои бруса можно чередовать пазами и шипами. Это сильно упрочит строение, а углы не будут продуваться. Если вы строите дом в полтора этажа, стены второго необходимо поднять приблизительно на 1200-1500 миллиметров, это зависит от крутизны. Перегородки должны входить в капитальные стены пола. Для них можно использовать брус с сечением 100 на 150 миллиметров. Установка перегородок делается только после создания сруба.

Если размеры дома являются большими, чем 6 на 6 метров, на первом этаже должна стоять одна перегородка минимум, что обеспечит дополнительную поддержку для пола на втором этаже. Если вы хотите снизить цену дома из профилированного бруса, внутренние стены можно сделать каркасными. Для этого необходимо создать каркас из брусков с сечением 50 на 50, обшить его вагонкой или другим материалом. Чтобы деревянный дом был огнеустойчивым, все его детали необходимо обработать антипиреном. Вы можете нанести его на стены при помощи пульверизатора или малярной кисти.

И последний момент, который стоит уяснить при возведении стен: уделите должное внимание созданию оконных проемов. В местах установки окон необходимо выпилить технологические проемы, через которые будет двигаться воздух во время высыхания материала. Когда дом окончательно усядет, можно проводить монтаж окон. Оконные блоки для строения из профилированного бруса могут быть металлопластиковыми или деревянными.

Утепление и отделка дома

Если теплоизоляция деревянного дома будет качественной, вы сможете сократить расходы на его отопление. Утепление стен существенно сократит ваши расходы на оплату отопления, независимо от топлива. Наружная отделка дома значительно повышает тепловую изоляцию, благодаря уменьшению влажности бруса. Она изолирует его от различных атмосферных осадков. Наиболее популярными видами отделки являются вагонка и сайдинг, но сайдинг лучше не использовать для деревянного дома.

Вы можете задействовать минеральную вату, плиты из стекловаты, паклю или льноджутовое полотно. Плиты из стекловаты следует обязательно проложить фольгированным пароизоляционным материалом. Такой подход будет способствовать отражению тепла внутрь помещения, а паровая изоляция уменьшит испарения влаги, которое, как известно, крадет тепло.

Стоит отметить, что для утепления, согласно технологии домов из профилированного бруса, лучше не использовать пенополистирол, поскольку он не позволит влаге дерева испаряться полностью и будет вызывать гниение древесины. По тем же причинам не стоит изолировать стены рубероидом, полиэтиленовой пленкой или пергамином. Лучше задействовать паропроницаемый мембранный материал.

Внутри тоже желательно отделать профилированный брус, поскольку это даст вам дополнительную теплоизоляцию. Внутренняя отделка может выполняться из вагонки, оргалита или гипсокартона. Помните, что изоляция должна напоминать слоеный пирог. Каждый слой должен быть защитой от потери тепла и препятствовать проникновению холода и влаги. Если вы планируете проводить в домике время только летом, его можно не утеплять.

Крыша для дома из профилированного бруса

Для покрытия крыши можно использовать ондулин, профнастил, рубероид, металлочерепицу. Запомните, что утепление следует начинать с последнего или мансардного этажа, а затем переходить к самой кровле. В соответствии со строением будущей крыши, необходимо установить потолочные балки, стропила и обрешетку. Когда стены будут выстроены, следует положить потолочные лаги, что должны на 50 сантиметров выступать за основание стены. Лаги изготавливаются из бруса с сечением 150 на 100 миллиметров. Их необходимо выложить на ребро на расстоянии приблизительно 90 сантиметров друг от друга.

После этого вам следует собрать стропильную систему из досок с сечением 50 на 150 миллиметров. Эта конструкция является скелетом крыши, поэтому ее нужно сильно укрепить при помощи стоек, ригелей и раскосов. Стропила следует монтировать с шагом не более одного сантиметра. Когда каркас будет готов, можно приступать к выкладке фронтов, которые можно изготовить из сайдинга или бруса с сечением 150 на 150 миллиметров. На последнем этапе на стропила следует приколотить обрешетку с сечением 25 на 150 миллиметров.

Стоит отметить, что шаг обрешетки не должен составлять более 400 миллиметров. Чтобы предотвратить накапливание конденсата, необходимо сделать паровую изоляцию с применением слоя гидроизоляции. Если в качестве покрытия крыши вы использовали шифер, а чердак продувается, можно отказаться в процессе строительства дома из профилированного бруса от гидроизоляции.

При выборе материала для покрытия необходимо обращать внимание на советы производителя, поскольку для разного типа покрытий они могут существенно отличаться. При установке очень важно придерживаться указанных крепежных техник. В противном случае целостность крыши может нарушиться. Если вы будете строго соблюдать принцип укладки выбранного материала, то сможете легко построить крышу дома самостоятельно.

Строительство дома из бруса, пожалуй, — самый простой способ возведения дома своими руками. Для этого не нужно владеть специальными навыками, а если вы умеете пользоваться бензопилой, то легко справитесь с этой работой. Собрать дом получится, как конструктор, с которым вы игрались в детстве. Для этого по краям материала предусмотрены специальные крепежные элементы. Понадобится ещё прочный фундамент и надежная крыша! Мы надеемся, что эта статья поможет вам понять технологию строительства и построить надежный и красивый дом из профилированного бруса!
 

Как построить дом из профилированного бруса ? — Производство профилированного бруса и погонажных изделий в Московской области

Строительство дома или бани из профилированного бруса.
Преимущества, недостатки и способы их решения.


  Для дачного домика, где будут проживать только в теплое время года, это и, правда, один из лучших строительных материалов. Он абсолютно натуральный, не требует дополнительной наружной и внутренней отделки, легкий и недорогой.

  Когда встаёт выбор — построить дом из профилированного бруса или же отдать предпочтение другим строительным материалам — следует знать некоторые особенности этого материала, а так же основные тонкости при возведении стен из него. Давайте рассмотрим основные преимущества профилированного бруса, а так же его недостатки и способы их устранения.

Преимущества профилированного бруса:
1. Профилирование бруса требует наличие у его производителя высокоточного и надёжного оборудования. Такой брус не нуждается в приладке и в дополнительной доработке непосредственно при строительстве, что существенно сокращает сроки самой стройки. На производстве погонажных изделий «Карелия» в Кубинке профилированный брус производиться настоящими специалистами своего дела и только на высокотехнологичном оборудовании.
2. Стоимость профилированного бруса по отношению к бревну или клееному брусу значительно меньше.
3. Незначительная усадка здания, 1 – 2 %. Усадка строений из бревна или обычного бруса больше в разы.
4. Наличие профиля у бруса исключает межвенцовые зазоры и, соответственно, попадание в них пагубно влияющей влаги. Шип-паз профилированного бруса исключает так же продувание стен, делая само здание более тёплым.
5. Фасады зданий, построенных из профилированного бруса не требуют дополнительной отделки.
6. Дома или бани из профилированного бруса возводятся значительно быстрее, чем из других материалов.
7. Профилированный брус – пожалуй лучшее решение для дачного строительства, ведь, кроме всего прочего, он абсолютно натуральный, лёгкий, недорогой и не требует дополнительного утепления.

Недостатки профилированного бруса:
К основным недостаткам профилированного бруса можно отнести горючесть этого материала, а так же негативное влияние на него атмосферных факторов. Однако, это удел всех деревянных строительных материалов, с которыми уже давно научились бороться. Современные антипирены и антисептики с лёгкостью решают эту проблему.
И ещё, дом, построенный из профилированного бруса, перестроить или достроить к нему что-то будет весьма проблематично. Поэтому, этап проектирования дома или бани из профилированного бруса очень важен и отнестись к нему нужно со всей серьёзностью.

Строим дома из профилированного бруса.

  Закладной венец. После закладки и гидроизоляции фундамента, укладывают первый – закладной венец. Однако, как правило, закладной венец  укладывается не на сам фундамент, а на так называемые, предварительно обработанные антисептиками, подкладные доски. Толщина и ширина подкладных досок зависит от размеров самого бруса, причём по ширине подкладная доска должна быть больше, чем брус.

Какой брус лучше выбрать для строительства дома?

Лесстрой запускает серию статей по сравнению основных материалов для строительства дома. Эта серия будет полезна при первом рассмотрении вариантов для выбора. Первая статья посвящена брусу.

Обрезной брус

Самый простой и дешевый вид материала. Представляет собой результат распиловки массива дерева (обычно это сосна или ель). Чаще всего предлагается брус естественной влажности, квадратного или прямоугольного сечения. Минимальный размер, который встречается в предложениях по строительству домов  — 100х150, максимальный — 200х200. Длина обычно 6 м.

Плюсы:
— низкая стоимость
— доступность материала и простота заказа

Минусы:
— естественная влажность гарантирует наличие усадки сруба (1-2 сезона до установки дверей и начала отделки)
— необходимость обработки и отделки сруба
— необходимость использования более толстого межвенцового уплотнителя
— чаще встречается низкосортная древесина

Строганый брус

Это простой обрезной брус с обработанными гранями с целью сделать их гладкими во избежание дальнейшей отделки. Обычно после острожки брус обрабатывают антисептическими составами и антипиренами для предохранения от поражения вирусами, грибами и насекомыми и для повышения огнестойкости. Размеры строганого бруса соответствуют размерам простого обрезного.

Плюсы:
— более эстетический внешний вид по сравнению с обрезным брусом
— отсутствие необходимости обработки и отделки сруба
— стоимость ниже, чем у профилированного и клееного бруса

Минусы:
— длительная усадка (если брус естественной влажности)
— необходимость использования более толстого межвенцового уплотнителя

Профилированный брус

Это продукт более глубокой обработки бруса, когда на стыковочных плоскостях вырезается профиль для лучшего сцепления бруса друг с другом. Профиль позволяет убрать мостики холода, брус прилегает друг к другу очень плотно. При использовании сухого бруса с высококачественным профилированием строительство дома представляет собой более простой процесс по сравнению со строительством из обрезного или строганого бруса.

Существует несколько видов профиля:

  1. со скошенными фасками и «зубьями»
  2. «гребенка» с несколькими шипами
  3. с двумя шипами
  4. финский профиль (комбинированный)
  5. лунный профиль, когда одна или две стороны бруса имеет форму дуги — для придания вида оцилиндрованного бревна
  6. лунный D- и О-образный профиль

У всех них задача одна: повысить надежность соединения бруса и улучшить теплоизоляцию. При высоком качестве и достаточной глубине профиля иногда даже межвенцовый утеплитель не применяется. Хотя его наличие позволяет уплотнить стыковку бруса.

Необходимо понимать, что после профилирования исходный размер бруса всегда уменьшается на 5-10 мм, поэтому часто размер бруса в предложениях корректируется по сравнению с не профилированным: 90(95) мм вместо 100, 140(145) мм вместо 150 и т.д. Поэтому предложения по строительству домов из профилированного бруса, например, 150х150 и 140х140 (или 145х145) стоит воспринимать как равнозначные.

Профилированный брус может быть и естественной влажности, но чаще предлагается сухой. На теме влажности стоит остановиться подробнее, поскольку этот показатель серьезно влияет на стоимость бруса.

Нормы, регулирующие определение сухости пиломатериалов, в т.ч. бруса, обозначены в ГОСТ 8242-88 (п.2.2.4). Согласно этому документу, сухим считается пиломатериал, уровень влажности которого составляет:

  • 12±3% — если брус предназначен для внутренних помещений
  • 15±3% — если брус будет использоваться для наружных стен

Свежеспиленное дерево имеет влажность от 45-50% (при спиле зимой) до 100% (при спиле весной во время активного сокодвижения). Когда предлагают брус естественной влажности, эта влажность зависит от того, как давно спилили дерево и каковы условия хранения. Обычно брус естественной влажности содержит 40% влаги и больше.

Если предлагается сухая древесина атмосферной сушки, это предполагает, что заготовки бруса перед профилированием высушивают под укрытием и с обеспечением вентиляции (зазорами) в течение нескольких месяцев, потом профилируют. Влажность профилированного бруса атмосферной сушки обычно находится в пределах 15-25%, т.е. совсем сухим брус при атмосферной сушке не станет, но просушивается равномерно по всей толщине, что является преимуществом данного метода.

Брус, прошедший камерную сушку, имеет меньший процент влажности (8-12%), но и значительно более высокую стоимость за счет использования оборудования — сушильных камер, где брус находится от нескольких дней до 4 недель в зависимости от типа сушильной камеры.

Возвращаясь к профилированному брусу, отметим его преимущества и недостатки:

Плюсы:
— отличная стыковка бруса, что обеспечивает прочность домокомплекта и теплоизоляцию
— минимальная необходимость в использовании уплотнителя
— эстетический внешний вид
— сравнительная простота сборки домокомплекта
— небольшая усадка при использовании сухого бруса

Минусы:
— более высокая стоимость по сравнению с не профилированным брусом (до 80% при использовании сухого бруса)
— наличие усадки при использовании бруса естественной влажности или атмосферной сушки с высоким процентом влажности (более 20%)

Клееный брус

Отличается от всех других видов бруса тем, что он не является цельномассивным, а состоит из деревянных ламелей, предварительно высушенных и склеенных так, чтобы волокна древесины была разнонаправленными. Это самый дорогой вид бруса, поскольку он имеет одно неоспоримое преимущество: сухие составные ламели исключают усадку дома после его возведения. Клееный брус имеет те же типы профилей, что и профилированный.

Плюсы:
— отсутствие усадки дома, позволяющее сразу же приступить к отделке
— большее разнообразие размеров бруса (толщина стены)
— низкие показатели теплопроводности
— эстетический внешний вид — при производстве ламелей используется высший сорт древесины без сучков

Минусы:
— высокая стоимость
— использование клеевых составов позволяет противникам этого материала говорить о его неэкологичности

Как сравнить?

Попробуем разложить эти материалы по требуемым характеристикам, используя самую простую шкалу оценки:

  • + хорошая характеристика по данному параметру
  • — плохая характеристика
  • +/- среднее значение

По всем параметрам принцип оценки одинаковый (т. е. если у материала низкая теплопроводность или низкая стоимость строительства, то будет стоять +, т.к. это хорошее значение, а наличие усадки будет отмечено -, т.к. это плохое значение).

Материал

Доступность

Прочность

Теплопроводность/Необходимость утепления

Внешний вид

Необходимость отделки

Скорость строительства

Наличие усадки

Экологичность

Стоимость

Вывод

Обрезной брус + +/- + + Дешевый материал. Итоговое качество дома зависит от качества леса и мастерства плотников.
Строганый брус + +/- +/- +/- + + По сути, отличается от обрезного бруса только более эстетичным видом.
Профилированный брус +/- + +/- +/- +/- + +/- + +/- Благодаря гребенке упрощается сборка дома и повышается прочность конструкции. Меньшие требования к квалификации плотников по сравнению с обычным брусом. Но более дорогой. Важно качество профиля.
Клееный брус +/- + + + + + + +/- Самый эстетичный и быстровозводимый материал, усадка незначительна. Но экологичность зависит от применяемых клеевых составов. И самый дорогой.

 

Материалы по теме:

Сколько должен стоить кв.м дома из бруса
Из чего построить дом для постоянного проживания
Строим дом из необычного бруса

Материалы по теме

Как Построить Дом Из Профилированного Бруса|ТигаЛес

Как построить дом из профилированного бруса

Сборка дома из профилированного бруса, это сегодня один из самых популярных и востребованных услуг на строительном рынке. Из этого материала собирают сегодня бани, загородные и жилые дома. Проекты домов из профилированного материала сейчас так разнообразны, что могут легко удовлетворить самому изысканному вкусу. Кроме всего этого дома из профилированного бруса не только красивы, но и надежны.

Типы профилированных брусьев

Профилированный брус может быть клееный или естественной влажности. Эти разновидности различаются способом изготовления и техническими характеристиками. Например, при производстве клееного бруса применяются тщательно высушенные доски, которые могут быть различных пород. Они склеиваются между собой до образования необходимо сечения профиля. Такая технология обеспечила этому профилированному строительному материалу:

  • повышенную точность геометрических параметров,
  • легковесность,
  • возможность простой реализации внутреннего (скрытого) размещения коммуникаций,
  • презентабельный внешний вид.

Для производства профилированного бруса естественной влажности используется хвойная древесина (ель, кедр, сосна). Процесс его изготовления заключается в обработке цельного бревна на фрезерном и другом деревообрабатывающем оборудовании. В результате получается строительный материал, обеспечивающий:

  • снижение производственных затрат,
  • равномерность усадки сруба,
  • удешевление отделочных работ,
  • экологичность

Начало строительства дома из бруса

Очень важно составить проект дома из профилированного бруса. Когда будете составлять план, внимательно и точно проделайте все расчеты, поскольку это будет играть очень важную роль в закупке материала. Вы можете нарисовать проект будущего дома самостоятельно, а можете обратиться в строительную компанию. Прежде, чем вы начнете готовиться к строительству, следует уяснить, что лучшее время для строительства — зима.

Если планируете самостоятельно заниматься заготовкой древесины, это лучше сделать в холодное время года и долго сушить в домашних условиях. В этом случае брус будет усаживаться равномерно и спокойно. Но не стоит впадать в крайности — в сильные морозы лучше отказаться от подобной работы, поскольку дерево может стать очень хрупким.

При самостоятельной заготовке материала вы должны учесть все факторы и выбрать здоровое дерево без трещин. После этого вам необходимо ровно обрезать бревна и обработать их специальным антисептиком. Вы можете приобрести уже готовый материал, который будет подрезан под ваши запросы. Также там будут вырезаны пазы, а вам останется просто выложить дом из профилированного бруса своими руками, как конструктор.

Фундамент для дома

Фундамент является одной из важнейших частей любой постройки. К этому этапу работ следует отнестись предельно внимательно. Прежде чем определиться с типом базиса, нужно учесть некоторые факторы. Одним из них являются местные геологические условия (состав грунта, показатели грунтовых вод). Полезно будет узнать, какие фундаменты имеют дома поблизости – это может во многом сократить затраты на работу. Так, для кирпичных, бетонных домов часто используют ленточные базисы. Такие фундаменты возводятся достаточно просто, но для этого требуется много материалов и большая трудоёмкость.

Для возведения деревянных домов стоит отдать предпочтение свайному и столбчатому фундаменту. Ленточный базис тоже подойдет, но он должен быть мелкозаглубленным. Рассмотрим, как возвести фундамент такого типа подробнее:

  1. Сначала сделайте необходимо разметку. Углы как с внешней, так и с внутренней стороны необходимо отметить при помощи простых колышков. После чего контур обозначается путем соединения колышков шнуровкой.
  2. По данным указателям выкапывается траншея глубиной не более 0,7 м, но не стоит делать яму слишком мелкой. Иначе прочность конструкции получится недостаточной. При этом необходимо придерживаться разметки. Разрешается отклоняться от неё не менее, чем на 200 мм.
  3. Далее необходимо заложить щебневую подушку. Для этого дно вырытой траншеи следует засыпать слоем песка толщиной 1,2 м или таким же слоем щебня.
  4. Что касается опалубки, то её можно сделать своими руками или заказать уже готовую. Опалубки, сделанные самостоятельно, обычно выполняются из бревен, на которых отсутствуют швы и сколы. Если опалубка заказывается, то желательно выбрать её из пластика или стали. В любом случае опалубка должна быть установлена в траншею и выровнена по центру.
  5. Чтобы повысить прочность фундамента, рекомендуется использовать арматуру в виде прутьев диаметром не менее 1 см с перемычками.
  6. При проведении работ лучше всего использовать не менее двух поясов арматуры и каркас. При приваривании нельзя допускать, чтобы прутья располагались ближе, чем на 30 мм. В траншею они должны укладываться без помех.
  7. После возведения арматуры можно смочить опалубку и начинать заливать бетон. При использовании деревянных конструкций опалубку нужно смочить сильнее, чтобы древесина не могла впитать воду из бетонного раствора.
  8. Когда раствор высохнет, опалубку можно снимать. Чтобы утеплить фундамент, используются плиты из экструдированного пенополистирола. Их толщина должна составлять 6 см, а на углах по 8 см.
  9. После возведения боков фундамента будущего деревянного дома, на место установки опалубки необходимо засыпать щебень, который поможет устроить гидроизоляцию. Верхнюю часть фундамента при желании можно изолировать при помощи рубероида. После этого обязательно следует сделать обратное засыпание при помощи ранее изъятого грунта.

Установка основания и пола

Строительство любого дома начинается с создания ряда, который укладывается на обработанный и выровненный гидроизоляционный фундамент. Стоит отметить, что для наружных стен необходимо использовать брус с сечением 150 на 150 миллиметров, а для пола и внутренних стен – 100 на 50 миллиметров. Когда первый ряд будет уложен, его следует обработать антисептиком, для хорошего укрепления. После этого необходимо смонтировать лаги пола, которые желательно укладывать на ребро.

Лаги могут устанавливаться на фундамент дома и крепиться на стенки сруба, как показано на видео о домах из профилированного бруса. Их необходимо положить в помещение и оставить на там несколько дней для привыкания к температуре. Две лаги следует расположить на противоположных стенах и натянуть между ними капроновые нити, через каждые полтора метра. Эти нити будут служить ориентиром, по которому можно сделать остальные лаги. Между лагами будут образовываться промежутки и пустоты, которые следует заполнить утеплителем. В качестве утепления можно выбрать опилки, пенопласт, изолон, минеральную вату и пенополистирол.

Строительство любого дома начинается с создания ряда, который укладывается на обработанный и выровненный гидроизоляционный фундамент. Стоит отметить, что для наружных стен необходимо использовать брус с сечением 150 на 150 миллиметров, а для пола и внутренних стен – 100 на 50 миллиметров. Когда первый ряд будет уложен, его следует обработать антисептиком, для хорошего укрепления. После этого необходимо смонтировать лаги пола, которые желательно укладывать на ребро.

Лаги могут устанавливаться на фундамент дома и крепиться на стенки сруба, как показано на видео о домах из профилированного бруса. Их необходимо положить в помещение и оставить на там несколько дней для привыкания к температуре. Две лаги следует расположить на противоположных стенах и натянуть между ними капроновые нити, через каждые полтора метра. Эти нити будут служить ориентиром, по которому можно сделать остальные лаги. Между лагами будут образовываться промежутки и пустоты, которые следует заполнить утеплителем. В качестве утепления можно выбрать опилки, пенопласт, изолон, минеральную вату и пенополистирол.

Пол может укладываться со смешением или без смещения, судя по фото домов из профилированного бруса. Сначала вы должны уложить первый слой и на него произвести укладку деревянного настила. Помните о гидроизоляции, которая ложится на черновое основание будущего пола. Для этих целей можно использовать пенофол или плотный полиэтилен. На последнем этапе следует выстелить пол из любого материла. Для этого отлично подойдет шпунтованная доска толщиной в 28 или 36 миллиметров.

Возведение стен

tigales. ru

Возводить стены из профилированного бруса очень просто. Работа будет чем-то напоминать сборку детского конструктора.

Этапы монтажа:

  1. Сначала необходимо провести качественную гидроизоляцию фундамента. Чтобы этого сделать, на столбы базиса следует уложить несколько слоев рубероида и промазать нужные места мастикой.
  2. Далее необходимо уложить первый венец, что считается одним из самых важных моментов. Брус для этого можно взять обычный. Самое главное, чтобы его размер был немного больше, чем основные колоды. Если более толстых бревен нет, то можно использовать два бруска, соединённых вместе.
  3. Когда с первым венцом будет закончено, можно начинать возводить стены из профилированного бруса. Благодаря системе «шип-паз» это не займет много времени. Кроме того, этот способ крепления обеспечивает бревнам равномерную усадку и дает возможность строить загородный дом за довольно небольшой срок.
  4. Чтобы сконструировать стены, достаточно сложить брусья друг на друга. Но на некоторых моментах всех стоит остановиться подробнее. Так, угловое соединение можно сделать четырьмя разными способами – односторонним замочным пазом, в полдерева, с потайным шипом или в перевязку с коренным шипом.
  5. Брус к брусу крепится при помощи деревянных колышек, забиваемых в специальные отверстия диаметром 20-35 мм. При этом между соседними отверстиями должно быть около 1 м. Их можно ещё соединить при помощи гвоздей или железных колышков, но не стоит это делать, если у вас нет опыта в проведении подобных работ. Дело в том, что если неправильно забить гвозди, то это может привести к тому, что бревна повиснут на них после усадки.
  6. При возведении стен обязательно нужно утеплить межвенцовые швы. Аналогично утепляются зоны соединения углов. Также не забывайте оставить небольшой проем в местах, где предположительно будут находиться окна и двери. При этом не стоит пытаться сделать так, чтобы оставленный проем подходил под размеры окон, которые в них будут вставляться. Если опыта мало, то такое стремление может стать причиной перекоса стен. Разумнее будет вырезать подходящие проемы уже после того, как стены будут готовы. Это можно сделать при помощи бензопилы.

Утепление и отделка стен

Если теплоизоляция деревянного дома будет качественной, вы сможете сократить расходы на его отопление. Утепление стен существенно сократит ваши расходы на оплату отопления, независимо от топлива. Наружная отделка дома значительно повышает тепловую изоляцию, благодаря уменьшению влажности бруса. Она изолирует его от различных атмосферных осадков. Наиболее популярными видами отделки являются вагонка и сайдинг, но сайдинг лучше не использовать для деревянного дома.

Вы можете задействовать минеральную вату, плиты из стекловаты, паклю или льноджутовое полотно. Плиты из стекловаты следует обязательно проложить фольгированным пароизоляционным материалом. Такой подход будет способствовать отражению тепла внутрь помещения, а паровая изоляция уменьшит испарения влаги, которое, как известно, крадет тепло.

Стоит отметить, что для утепления, согласно технологии домов из профилированного бруса, лучше не использовать пенополистирол, поскольку он не позволит влаге дерева испаряться полностью и будет вызывать гниение древесины. По тем же причинам не стоит изолировать стены рубероидом, полиэтиленовой пленкой или пергамином. Лучше задействовать паропроницаемый мембранный материал.

tigales.ru

Внутри тоже желательно отделать профилированный брус, поскольку это даст вам дополнительную теплоизоляцию. Внутренняя отделка может выполняться из вагонки, оргалита или гипсокартона. Помните, что изоляция должна напоминать слоеный пирог. Каждый слой должен быть защитой от потери тепла и препятствовать проникновению холода и влаги. Если вы планируете проводить в домике время только летом, его можно не утеплять.

Монтаж крыши

Когда стены уже уставлены, самое время заняться облицовкой крыши. Для этого подойдет — шифер, профнастил, ондулин, еврорубероид или металлочерепица.

Монтаж кровли в доме из профилированного бруса своими руками – несложная задача. Порядок проведения работ следующий:

  1. Прежде нужно поставить потолочные арки. Обычно это делается «на ребро», соблюдая шаг около 0,5 м.
  2. После этого устанавливается стропильная система, которую делают из стропил или досок. Она, по сути, является скелетом будущей кровли. Эта система дополнительно укрепляется стойками и раскосами.
  3. Когда стропильная система будет готова, можно начинать установку фронтонов. В основном фронтоны выполняются из того материала, из которого сделаны стены. В этом случае из такого же бруса. Но если вы хотите меньше затрат, то их вполне можно сделать из фанеры, досок, сайдинга, вагонки или любого другого подходящего материала.
  4. Далее нужно установить обрешетки. При этом необходимо учитывать особенности будущего кровельного материала. Для обрешетки обычно используется рейка 50 на 50 мм. Если для кровли будет использоваться еврорубероид, то каркас придется зашивать полностью. Для таких случаев подойдет ориентированно-стружечная плита.
  5. Прежде чем ставить кровельный материал, нужно обустроить кровельный пирог. Крышу загородного дома необходимо обязательно изолировать, защитить от попадания влаги.

tigales.ru

 

Как построить дом из бруса? Пошаговая инструкция

Дом из профилированного бруса

Сегодня в преобладающем большинстве случаев строительством домов из бруса занимаются соответствующие специалисты, досконально владеющие технологией, имеющие опыт и собственные наработки в этой сфере. Как они это делают – пошагово описано в рассматриваемом материале. Предоставленная информация позволит в общих чертах представить алгоритм строительства и обустройства домов из бруса.

Ключевые шаги строительства брусового дома

В соответствии с классической современной технологией строительства дома из бруса весь процесс условно делится на такие этапы (или шаги):

  1. Разработка или выбор проекта.
  2. Обустройство фундамента.
  3. Сборка стен первого этажа.
  4. Обустройство межэтажного перекрытия.
  5. Строительство мансарды или второго этажа (фронтоны или по аналогии с первым).
  6. Обустройство крыши.
  7. Прочие работы.

Каждый из перечисленных этапов имеет свои особенности, которые вкратце и рассмотрены далее.

Разработка или выбор проекта

Этот шаг можно сделать в двух разных направлениях – выбрать готовый проект, либо заказать разработку индивидуального варианта. В первом случае получится сэкономить деньги и время, однако, подходящее предложение найти бывает достаточно сложно. Чтобы деревянный дом в полной мере соответствовал пожеланиям и возможностям, лучше заказать разработку индивидуального проекта. Это дороже и дольше, но результат получается в точности такой, как хочется.

Обустройство фундамента

Для брусовых домов нецелесообразно применять тяжелые и дорогие фундаменты вроде плитных. Деревянное жилье имеет сравнительно небольшой вес, потому для его строительства подойдет один из следующих трех типов основания:

  1. Опорно-столбчатый.
  2. Свайно-винтовой.
  3. Ленточный.

Тип, расчет, несущая способность и другие параметры фундамента имеются в проекте.

Сборка стен первого этажа

Начинается с укладки первого венца. Он представляет собой брус, уложенный на обвязку или основание фундамента. Обязательно экранируется гидроизоляцией, чтобы древесина не «тянула» влагу снизу. Сборка остальных венцов зависит от конфигурации бруса, способа выполнения угловых соединений и других особенностей конкретного проекта.

Профилированный брус уплотняется льноджутовым полотном и скрепляется между собой по 2-3 ряда при помощи деревянных нагелей или гвоздей. Угловые соединения лучше всего выполнять по технологии «теплый угол».

Полы и межэтажное перекрытие

Полы первого этажа обустраиваются на основе лаг. Пол утепляется, закрывается гидро- и пароизоляцией, затем зашивается шпунтованной доской.

Перекрытие представляет собой деревянные балки, уложенные на верхний венец первого этажа, утепленные и зашитые облицовочным материалом. Перед облицовкой потолки подшиваются пароизоляцией и обычной строительной доской.

Обустройство крыши

Основой любой крыши деревянного дома является стропильный каркас. Если по проекту предусмотрена мансарда – пространство между стропильными ногами утепляется. Сверху обустраивается обрешетка, кладется гидроизоляция и кровельный материал. Снизу теплоизоляция закрывается пароизоляцией и отделкой.

Прочие работы

По завершению строительства брусовый дом оставляется без отделки на период наиболее интенсивной усадки. Следует обратить внимание на то, что первые полмесяца этого периода необходимо обеспечивать достаточную вентиляцию внутри дома с целью предотвращения возникновения грибка. По завершению усадки выполняется отделка, обустройство коммуникаций и ввод в эксплуатацию.

Какой брус лучше выбрать для строительства дома?

Какой брус лучше выбрать для строительства дома?

Не знаете, какой брус лучше для дома? Мы подскажем! Специалисты компании «Сямженский лес» изготавливают брус на собственном производстве и по своему опыту знают, на что обратить внимание при выборе и при этом выгодно сэкономить.

Вид бруса

Прежде всего, нужно определиться, из какого вида бруса вы будете строить дом: простого, профилированного или клееного. Все эти материалы имеют свои особенности и характерные достоинства, о которых далее расскажем подробнее.

Простой обрезной брус

Простой брус естественной влажности – самый дешевый материал для строительства дома. Однако будьте готовы, что вам придется дополнительно вкладывать деньги в утепление и отделку. Дело в том, что при высыхании обрезной брус естественной влажности сильно растрескивается и деформируется. Поэтому если и использовать простой брус, то лучше камерной сушки.

Профилированный брус

Бывает двух видов: естественной влажности и камерной сушки. Профилированный брус обработан с 4 сторон, где две стороны гладкие, а две — шип-паз. С помощью замка материал легко уложить и соединить между собой. Таким образом, соединение рядов получается более плотным и надежным. Воздух не проходит, соответственно, дома получаются теплыми.

Профилированный брус подходит для строительства домов любого размера. Небольшой процент усадка (всего 3-4%)  и выгодная стоимость делают его одним из самых популярных материалов. После усадки достаточно отшлифовать и покрыть защитным антисептиком, можно не делать дополнительную отделку.

Клееный брус

Считается наиболее дорогим материалом, но в то же время самым качественным. Дома из клееного бруса — самые прочные. Материал изготавливается из высококачественной просушенной древесины, которая разрезается на ламели и склеивается под прессом. Основные достоинства клееного бруса:

  • отсутствие деформации бруса в стене;
  • отсутствие трещин;
  • минимальная усадка;
  • гладкая и красивая поверхность.

Клееный брус подходит для строительства любых по площади и этажности домов.

Место лесозаготовки

Немаловажный фактор выбор материала – место, где рубили древесину для производства бруса. Северный лес Вологодской и Архангельской областей, респ. Карелии в этом плане высоко ценится, так как здесь дерево более плотное и качественное. В центральных регионах (Московская, Тверская, Костромская области) не такой суровый климат, поэтому дерево растет быстрее и получается более рыхлым и менее плотным. Соответственно, такая древесина уступает в качестве северному лесу.

Технические характеристики
  1. Порода древесины. Особо ценится брус хвойных пород: ель и сосна (доступные по цене), а также кедр и лиственница (более дорогие).
  2. Влажность бруса: сухой, камерной сушки и т. д. От этого зависит, насколько в нем много влажности и какой брус выбрать для дома. Например, мы не рекомендуем использовать материалы естественной влажности при настилке полов и утеплении дома, так как дерево закрывается пароизоляцией и может закиснуть. Лучше выбирать сухой материал, чтобы дерево не пошло синевой, плесенью или жуками.
  3. Обратите внимание, на чем напилен брус: на каком станке или пилораме. Есть ли погрешность в распиле, какое качество получается на выходе (точные геометрические размеры), соответствует ли сорту древесины.
  4. Размеры бруса. Учитывайте при выборе или заказе дома следующие факторы:
  • Чем толще, тем теплее, а значит, нужно выбирать материал сечением от 200 мм, чтобы дом был теплым.
  • Чем выше, тем меньше рядов и стыков, а значит, дом тоже будет теплее.
  • Стандартная длина бруса – 6 метров.  Если вы будете брать клееный брус, то там возможна клейка древесины и изготовление бруса до 12 метров.

Все еще не определились, из какого бруса делать дом? Специалисты компании «Сямженский лес» подскажут вам, как экономить время и деньги. Поможем подобрать материал, соответствующий типу постройки и проконсультируем по всем сопутствующим вопросам: 8 800 500 62 39.

Дома из профилированного бруса под ключ в Тюмени, проекты и цены

Решили строить дом из бруса? Отличный выбор!

Если вы решили выбрать дерево в качестве материала для дома или коттеджа, то следует определиться с технологией строительства. Отличным выбором будет дом из бруса – высокотехнологичный продукт, для производства которого каждое бревно обрабатывается на специальном станке, а после собирается как конструктор прямо на строительной площадке. Очевидным достоинством данного способа является скорость и простота возведения. Что в совокупности со сравнительно низкой себестоимостью производства позволяет брусу с каждым годом все больше увеличивать свою долю на рынке деревянного домостроения.

Чем руководствоваться при выборе вида бруса?

В зависимости от выбранного вида бруса итоговые характеристики строения могут существенно различаться. Поэтому стоит ответственно подойти к выбору материала. Самые ходовые виды бруса: обрезной и профилированный.

Профилированный брус оптимальный строительный материал. Он позволяет возводить дома в короткие сроки, без использования специализированной техники. Этот строительный материал можно использовать как для небольших дачных строений, так и для домов с постоянным проживанием.

Профилированный брус — высокотехнологичный продукт. При соблюдении правильной технологии, профиль позволяет превратить брус в монолит, за счет этого — меньше трещин, лучше геометрия, непродуваемые ветром углы.

Запутались? Задавайте вопросы профессионалам!

Все вышеперечисленное главным образом зависит от назначения строения: загородный коттедж для постоянного проживания, летний дом или дача. Итого, если вы хотите построить дом дешево – выбирайте обрезной брус, если недорого и качественнопрофилированный. Грамотную консультацию по выбору материала, технологии строительства и необходимом объеме сопутствующих работ вы можете узнать у наших специалистов.

Как создать профиль здания

Убедитесь, что ваш проект квадратный и ровный полезно для квадратных или продолговатых проектов Шаг 1:
измерьте и разметьте четыре внешних угла вашего проекта (рис.1).
Колья могут быть любыми, так как они будут выброшены. 20×20 и длиной 150 мм или даже кусочков стального стержня.

Шаг 2:
Вырежьте из бруса 50×50 (или аналогичного) 12 профильных колышков длиной 600 мм.
Отрежьте заострение на одном конце каждого профильного штифта, чтобы их можно было легко забить в землю.
Расположите двенадцать профильных штифтов, как показано на рис. 2 и рис. 2b (по 3 в каждом углу), и забейте их в землю до упора.

Профильные колышки должны располагаться на расстоянии не менее 600 мм от линии здания, чтобы было место для рытья угловых отверстий для фундамента.

Этап 3:
Отметьте линию уровня на всех двенадцати профильных штифтах примерно в 100 мм над уровнем земли. (удерживая профилированные доски близко к земле, избавляет от необходимости крепления профиля). Найдите линию уровня, используя метод уровня воды из ведра и шланга. нажмите здесь

Этап 4:
После того, как линия уровня установлена ​​и отмечена на всех двенадцати профильных штифтах, прибейте профильные доски к профильным штифтам так, чтобы верхняя часть профильной доски находилась на одном уровне с линией уровня, был отмечен на колышках профиля.
Профильные доски (всего 8) могут быть из бруса 100х25, длина каждой около 1 метра. см. рис. 4

Этап 5:
Протяните веревку от профилированной доски к профилированной доске, пройдя через стойки по периметру и закрепив их на профилированных досках между 2 гвоздями, как показано на рис.5.
Теперь будет показана приблизительная линия здания и периметр вашего проекта, но необходимы более точные измерения.

Шаг 6:
Параллели.
Убедитесь, что расстояние между A и B (рис. 6) и расстояние между D и C равны. Если нет, внесите необходимые коррективы, перемещая струнную линию внутрь или наружу вдоль профильной доски. Также расстояние между A и C и расстояние между B и D должны быть равными. Внесите необходимые корректировки.
После того, как периметры параллельны, необходимо измерить диагонали, чтобы увидеть, является ли линия здания квадратной.
Сделайте это, измерив расстояние между A и D и расстояние между B и C (диагонали). Внесите все необходимые корректировки, чтобы убедиться, что диагонали равны, и, если корректировки потребуются, еще раз проверьте параллели, так как изменение диагоналей также изменит параллели.
Когда линии застройки параллельны, а диагонали равны, линия застройки квадратная. Теперь у вас есть ровная квадратная строительная линия, которую нужно отработать.

Деревянная стена из мономатериала: новая оболочка здания с использованием субтрактивного производства деревянных профилей для улучшения тепловых характеристик и воздухонепроницаемости конструкции из цельного дерева

https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2021.111597Получить права и контент

Основные моменты

Бревенчатая конструкция адаптирована к требованиям современного строительства.

Массивная деревянная основная конструкция не требует клея или металлических креплений.

Прорези в элементах из массивной древесины значительно улучшают теплоизоляцию.

Точное изготовление и замковые соединения снижают воздухопроницаемость.

Компьютерный дизайн и цифровое производство создают выразительные формы.

Abstract

Это исследование направлено на улучшение энергоэффективности ограждающих конструкций из массивной древесины путем введения воздушных камер в элементы конструкции для повышения теплоизоляционных свойств и использования цельнодеревянных столярных изделий для снижения воздухопроницаемости. В этом документе документируется разработка строительной системы, в которой использование недревесных материалов сведено к минимуму, чтобы уменьшить воплощенную энергию и облегчить демонтаж и утилизацию строительных компонентов с низким уровнем воздействия.Разработанная система удовлетворяет конструктивным, тепловым и воздухонепроницаемым требованиям с системой первичной конструкции из чистого дерева.

Выпиливание глубоких щелей в цельных деревянных профилях создает воздушные камеры, которые снижают теплопроводность ограждающих конструкций. Таблицы демонстрируют потенциальное снижение теплопроводности более чем на 30%, при этом измеренные значения теплопроводности подтверждают расчеты. Дополнительным преимуществом прорезей является снижение внутренних напряжений, которые могут вызывать деформации, снижающие энергоэффективность в течение всего срока службы здания.В строительной системе используются цельнодеревянные столярные изделия, чтобы свести к минимуму использование клея, связующих веществ и металлических креплений. Фрезерование с ЧПУ обеспечивает точность, необходимую для достижения значений воздухонепроницаемости в соответствии с требуемыми строительными нормами с минимальным использованием атмосферостойких герметиков, лент и прокладок. Индивидуальное программное обеспечение для проектирования и производства создает уникальные взаимосвязанные геометрии компонентов, которые облегчают процесс сборки, что приводит к хорошим энергетическим характеристикам здания без специального обучения установке для его строительства.Результаты измеряются с помощью стандартных таблиц, физических испытаний лабораторных образцов и построенных проектов, при этом две итерации системы внедряются в полномасштабные демонстрационные здания.

Ключевые слова

Ключевые слова

Строительство

Строительство слоя

Slooth-United Construction

Автоматизация в сборной

Façades

ФИЗИКА

Теплоизоляция

HOOD THERMAL Isulation

Рекомендуемая продукция Статьи (0)

Смотреть полный текст

© 2021 Elsevier B.В. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Профиль компании: Инспекция изделий из древесины

Штаб-квартира TP в Пичтри-Сити, штат Джорджия Компания Timber Products Inspection (TP), гордо работающая в лесной промышленности более 50 лет, предлагает разнообразный набор качественных услуг, направленных на обеспечение успеха вашего бизнеса.

TP начала свою деятельность как компания из двух человек в 1969 году и с тех пор превратилась в крупнейшее аккредитованное агентство ALSC по программам аудита пиломатериалов, обработки, WPM и древесных гранул.В настоящее время TP обслуживает клиентов в 16 странах и реализует более 20 различных изделий из дерева. Благодаря профессиональным представителям на местах, готовым помочь вам, услуги TP по контролю качества обеспечивают уверенность и способствуют успеху вашего бизнеса.

Кроме того, TP предлагает лабораторные испытания для анализа твердого топлива из биомассы, защиты окружающей среды и защиты древесины, а также физических свойств пиломатериалов. TP также предлагает квалифицированный опыт архитекторам, инженерам, должностным лицам строительных норм, подрядчикам, частным лицам, юристам и коммунальным службам.

От профессиональных полевых инспекций до всесторонних лабораторных испытаний, TP предлагает инновационные и технологические решения, которые продвигают ваш бизнес вперед.

Экспертиза TP включает следующее:

Услуги по сортировке и инспекции
  • Клееный брус
  • Изделия из инженерной древесины
  • Изделия из инженерной древесины
  • Экспортная деревянная упаковка
  • Лесная сертификация
  • Клееный брус/Шарнирное соединение
  • Лиственная древесина Сертификация KD
  • Услуги бревенчатого дома
  • Услуги лесопилки
  • Контроль качества поддонов
  • Панели и фанера
  • Пиломатериалы из хвойных пород
  • Специализированные программы аудита
  • Временные пиломатериалы
  • Обработанная древесина
  • Ферма
  • Стойки и траверсы
  • Аудит древесных гранул
Инженерные услуги
  • Проекты жилых и коммерческих зданий
Услуги лабораторных испытаний
  • Аналитические испытания и экологические испытания
  • Тестирование твердой биомассы
  • Физические испытания пиломатериалов
Услуги по обучению
  • Сухая печь
  • Грейдер
  • Настройка рубанка и поиск и устранение неисправностей
  • Менеджмент качества

Компания TP со штаб-квартирой в Пичтри-Сити, штат Джорджия, также имеет офисы в Коньерсе, штат Джорджия, Дулуте, штат Миннесота, Фармингтоне, штат Миссури, Трассвилле, штат Алабама, Ванкувере, штат Вашингтон, и Лэнгли, Британская Колумбия, Канада.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше!

границ | Конструкция массивных деревянных панелей в качестве теплообменников (динамическая изоляция)

1. Введение

На строительные работы приходится 28 % выбросов парниковых газов (ПГ), а 11 % выбросов приходится на строительную деятельность, в основном на производство строительных материалов, таких как цемент и сталь (Международное энергетическое агентство и Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде, 2018 г.). ).В ближайшие десятилетия рост и урбанизация населения мира создадут огромный спрос на новые здания и инфраструктуру. Таким образом, «воплощенные» выбросы в строительном секторе резко возрастут, так же как глобальные выбросы должны резко сократиться (Röck et al., 2020). Можно ли превратить эту потенциальную угрозу глобальной климатической системе в мощное средство смягчения последствий изменения климата?

1.1. Утилизация углерода

Растет 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 (Churkina et al., 2020; Hoxha et al., 2020; Pomponi et al., 2020). Существует ряд материалов, которые могут хранить C или CO 2 , включая древесину, бетон, бамбук, пеньку и солому. Бетон традиционно был источником выбросов CO 2 из-за его интенсивного производственного процесса, но он может повторно поглощать значительное количество углерода в течение своего длительного срока службы (Cao et al., 2020). Недавние достижения в производстве — адаптация процесса отверждения для поглощения большего количества углерода или минерализация CO 2 при производстве в дымоходе для использования в качестве заполнителя — открывают возможности для использования углерода в бетонной промышленности после пожизненной карбонизации (Monkman and MacDonald, 2017; Хаберт и др., 2020). Между тем, биогенные материалы, такие как древесина и бамбук, растут за счет фотосинтеза, связывая углерод в своей биомассе. Собранные продукты из биомассы могут давать отрицательные выбросы в течение жизненного цикла, если леса или сельскохозяйственные культуры находятся в хорошем состоянии, а продукты достаточно долговечны по сравнению с циклом роста их биомассы (Guest et al., 2013; Левассер и др., 2013). Композиты, такие как растительные бетоны — бетоны, в которых в качестве связующих используются быстрорастущие культуры, такие как конопля или солома, — потенциально могут использовать воздействие накопления как биогенного поглощения углерода, так и карбонизации (Pittau et al., 2018). Согласно недавнему анализу, древесина и бетон могут ежегодно хранить примерно по 0,5 Гт 90 206 CO 90 207 90 208 2 90 209 при условии надлежащей координации их производственных циклов (Hepburn et al., 2019). Эти потенциальные количества ставят новые здания в один ряд с другими лидерами по использованию атмосферного углерода в техносфере.

Если здания могут работать совместно с лесами в качестве глобального поглотителя углерода, то интеграция конструкции может увеличить потенциал просадки. 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 сокращения выбросов ПГ за счет функционального замещения известен как «коэффициент замещения» (Smyth et al., 2018; Seppälä et al., 2019; Hurmekoski et al., 2020).Однако для полного использования потенциала CO 2 материалы, накапливающие углерод, должны делать больше, чем просто заменять обычные материалы по частям. Материалы должны выполнять как можно больше функций, чтобы они могли заменить целые системы с интенсивными выбросами.

1.2. Радикальная интеграция

Какие достижения в области материаловедения могут обеспечить такую ​​радикальную интеграцию? «Предназначенные 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 усовершенствованию строительных материалов, аккумулирующих углерод. Не только для улучшения их структурных характеристик, но и для интеграции тепловых и вентиляционных функций, поэтому дополнительные материалы и механические системы менее необходимы.

Одним из примеров является проектирование массивных деревянных панелей в качестве теплообменников или «дышащих стен».Принцип заключается в том, чтобы ввести в твердое тело воздушные каналы и оптимизировать их размер и расстояние, чтобы исходящая теплопроводность нагревала входящий воздух. Этот метод может сделать изоляцию и облицовочные материалы излишними, помогая упростить системы HVAC. 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 тепловых условий, но результаты исследования 2017 года показывают, что он работает и для строительных материалов в умеренных условиях. Эта статья является продолжением их работы. В нем исследуется, как применять корреляцию и принципы проектирования к массивным деревянным панелям. «Массовая древесина» относится к конструкционным изделиям из древесины, склеенным из досок меньшего размера в конструкционные компоненты, такие как клееные (клееные) балки или панели из клееного бруса (CLT).

Рисунок 1 . Как оптимизировать размер и расстояние между каналами, чтобы спроектировать массивную деревянную панель в качестве теплообменника.Расчетные соотношения (уравнения 1–14) изначально были 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 своего рода технологией динамической изоляции (DI). DI начинался как новая стратегия вентиляции для сельскохозяйственных зданий в холодном климате. Инженеры описали, как всасывать свежий воздух через слой волокнистой изоляции, уменьшая потери на проводимость и одновременно нагревая воздух (Bartussek, 1981).В начале девяностых исследователи установили DI в жилом доме в Японии и сообщили о 50-процентном снижении тепловых потерь оболочки (Dalehaug et al., 1993). Вскоре после этого последовали два значительных прорыва в теории DI. Была разработана простая аналитическая модель для описания устойчивого теплообмена в DI, когда известна температура внутренней поверхности или скорость поверхностной конвекции (Taylor et al., 1996, 1998; Taylor and Imbabi, 1997, 1999, 2000). Была также разработана подробная аналитическая модель, учитывающая эффекты накопления тепла и показывающая влияние периодических изменений во внешней среде (Krarti, 1994).

В последние годы возобновился интерес к теории, измерениям и проектированию систем прямого доступа. Группа из Политехнического университета Милана описала микроскопические эффекты теплообмена в волокнистой изоляции и разработала прибор для тестирования панелей DI (Alongi and Mazzarella, 2015a,b). Они использовали аппарат для проверки поведения теплообмена в стационарных и периодических условиях по сравнению с простыми и подробными аналитическими моделями (Alongi et al., 2017a,b, 2020). Группа из Университета Хуажонг разработала конечно-разностную модель и аппарат для тестирования DI (Wang et al., 2018; Чжан и др., 2019a,b). Их работа показывает, как устранить усиление оболочки летом, вытесняя отработанный воздух через изоляцию. Многочисленные 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 г.; Дехва и Крарти, 2020 г.). Вместо использования пористого материала в качестве теплообменника они разработали перегородки, которые можно открывать или закрывать для контроля конвекции 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 решения задач по удалению углерода. Вместо того, чтобы строить структуру 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 (Хепберн и др., 2019; Чуркина и др., 2020). В настоящее время в строительной отрасли широко используются древесина и бетон, но в каждом случае необходимо преодолеть серьезные проблемы. Например, биогенные материалы должны быть достаточно долговечны по сравнению с ростом их биомассы, чтобы увеличить накопление углерода в строительном секторе без ущерба запасам углерода в лесах или насаждениях (Guest et al., 2013; Pingoud et al., 2018). Лесам требуются десятилетия, чтобы отрасти, в то время как у таких культур, как бамбук, конопля и солома, период севооборота может составлять всего 1 год.Однако эти быстрорастущие материалы требуют более интенсивного производства и дополнительных материалов для превращения их в монолитный материал, пригодный для предлагаемого способа теплообмена. Между тем, бетон требует значительной адаптации процессов его отверждения и производства, чтобы уменьшить его выбросы от колыбели до ворот, но хранит карбонаты в течение десятилетий или столетий, в то время как биогенные материалы, такие как древесина, подвержены риску выброса в конце срока службы.

Несмотря на препятствия, цепочки поставок и жизненные циклы продукции для всех инженерных материалов нуждаются в фундаментальном пересмотре, и в обеих областях необходимо провести важные исследования.Отрасли, вероятно, потребуются как биогенные технологии хранения углерода, так и технологии декарбонизации в бетонной промышленности, чтобы иметь шанс обратить вспять тенденцию к увеличению выбросов в ближайшие десятилетия. В центре внимания данного исследования находится древесина, так как она уже широко используется, а ее термические свойства делают ее идеально подходящей для предлагаемого метода теплообмена. На рис. 2 сравнивается установившийся теплообмен двух панелей, одной из дерева и одной из бетона. Оба оптимальны, рассчитаны на одинаковую относительную скорость теплообмена.Однако бетонная панель невозможна, поскольку абсолютные требования к теплу и тепловые потери слишком высоки. Причина в теплопроводности бетона, которая в 10 раз выше, чем у дерева (см. рис. 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 базовые потери тепла, U 1 общий теплообмен, U 2 приток тепла вентиляцией и U теплообмена. 3 кондуктивные потери тепла. У дерева более низкая теплопроводность, чем у бетона, поэтому можно уменьшить потери теплопроводности ( U 3 ) без чрезмерного проветривания ( U 2 ) или перегрева ( U 1 ), что делает его более подходящим к этому приложению.

1.5. Граничные условия

Одним из давних вопросов в исследованиях DI с пористыми материалами является то, какие граничные условия следует принимать при моделировании. Полевые эксперименты показали более низкие, чем предполагалось, температуры на внутренней поверхности, что отрицательно сказывается на тепловом комфорте и экономии энергии (Dalehaug et al., 1993).

Как ведет себя конвекционная граничная пленка на внутренней поверхности? Этот вопрос важен для исследования DI, потому что пористые материалы должны получить тепло из помещения, прежде чем они смогут передать его поступающему воздуху.Используя шлирен-визуализацию, исследователи обнаружили, что пористые материалы теряют тепловой контакт с воздухом в помещении, когда поступающий воздух отрывает граничную пленку от внутренней поверхности (Craig and Grinham, 2017). Они также обнаружили тонкие эффекты на внешней поверхности. Конвективный теплообмен увеличивался в несколько раз, а тепло в граничной пленке отсасывалось 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. Требуется не так много нагрева. Например, для примера с деревянной панелью на рисунке 2 требуется только U1=2 (Вт/м2·K), что находится в диапазоне стандартного напольного отопления. В настоящем исследовании использовался нагрев электрическим сопротивлением, поскольку это было целесообразно с учетом имеющихся ресурсов. Для нагрева тестовых панелей в шлирен-исследовании была изготовлена ​​специальная гидроническая панель. Стандартные капиллярные трубки также подходят для прямого контактного нагрева.Для будущих применений предпочтительны гидравлические контуры. Технологии отопления или охлаждения, в которых используются большие поверхности теплообмена 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 энергия, геотермальная энергия и инфракрасное небо (Meggers et al., 2012). ; Лим, 2019).

1.6. Естественная вентиляция

Если гидронические поверхности идеально подходят для теплообменных оболочек из мономатериала, существуют ли другие возможности для интеграции функций HVAC? Естественная вентиляция играет важную роль в минимизации инфраструктуры ОВКВ и ее выбросов в течение жизненного цикла (Kiamili et al., 2020). Значительные успехи были достигнуты в понимании гидромеханики плавучей вентиляции, которая приводится в действие теплом, а не ветром. Например, один прорыв произошел в 2009 году, когда исследователи охарактеризовали автоматический механизм рекуперации тепла, известный как «естественное смешивание» (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 изучали возможность сочетания DI с естественной вентиляцией (Etheridge and Zhang, 1998; Ascione et al., 2015; Park et al., 2016). Связь можно усилить, используя мономатериальные теплообменные оболочки (то есть «дышащие стены»). Используя эффект плавучести, все тепло- и воздухообмены можно контролировать с помощью встроенной гидронической поверхности.На рис. 3 показаны две возможности. С левой стороны плавучесть приводит в действие вентиляцию, но рекуперация тепла на выхлопе отсутствует. В правой части показана гипотеза о том, как восстановить вентиляцию на вытяжке с помощью двойной оболочки. В данной статье не рассматриваются естественные контуры рекуперации тепла. Тем не менее, он делает первый шаг, показывая, что в идеализированных обстоятельствах можно сочетать дышащие стены с плавучей вентиляцией.

Рисунок 3 . Умозрительные схемы, предлагающие соединить «дышащие стены» с плавучей вентиляцией. (слева) Плавучесть приводит в действие вентиляцию, но рекуперации тепла на выхлопе нет. (справа) Гипотеза восстановления вентиляции на вытяжке с помощью двойной оболочки.

1.7. Outlook

В этом документе представлены результаты трех экспериментов, характеризующих поведение массивных деревянных панелей, оптимизированных для использования в качестве теплообменников. Предоставляется приложение, чтобы читатели могли сами оценить возможные варианты дизайна (Craig and Fortin, 2020). В первом эксперименте измеряется стационарное поведение панели, подвергнутой ступенчатому изменению нагрева.Второй эксперимент измеряет изменения теплообмена из-за изменения температуры. Последний эксперимент показывает, что можно всасывать вентиляцию через панели, используя тепловую плавучесть вместо вентилятора, сохраняя при этом ожидаемую скорость теплообмена.

2. Теория

2.1. Стационарный теплообмен

На Рисунке 1 показан принцип оптимизации параллельных каналов в твердом материале для теплообмена с противопотоком. Для этого сценария были разработаны две числовые корреляции (Kim et al., 2007). Обе корреляции были подтверждены экспериментально (Craig and Grinham, 2017). Первое соотношение дает оптимальное расстояние между каналами:

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

, где H opt — оптимальное расстояние между каналами, L — толщина панели, k — теплопроводность материала панели, k a 7 — теплопроводность воздух. Номер Бежана, Be , определяется как:

Be = ∆P L2µα    (2)

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

Φ=π D24 h3    (3)

где D диаметр каналов. Геометрия определена на рисунке 4.

Рисунок 4 . Определение геометрии панели.

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

NTU=0,41Be1/3 Φ0,6 (кка)-0,65    (4)

Количество тепловых единиц, NTU , отношение полного коэффициента теплопередачи при теплообмене, U 1 , к исходному состоянию при отсутствии теплообмена, U 0 :

NTU=U1U0=q1″/(Ts-Te)k/L    (5)

где q1″ — тепловой поток на обогреваемой внутренней поверхности, T s — температура обогреваемой внутренней поверхности, T e — температура наружного воздуха (входящего в по каналам).Во время разумного устойчивого теплообмена поверхностный тепловой поток (q1″) частично передается входящему воздуху (q2″), а оставшаяся часть (q3″) теряется во внешнюю среду путем теплопроводности:

q1″ = q2″ + q3″    (6)

На рис. 2 показан этот баланс теплообмена, который также может быть определен через коэффициенты 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)

, 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 повышению температуры поступающего воздуха:

ε=Ti-TeTs-Te    (12)

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

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

u=D2 Φ ΔP32 мкL    (13)

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

.

Уравнения (1) и (4) недействительны, если этот предел превышен. Панель слишком тонкая по сравнению с расстоянием между каналами. Физически недостаточно места для того, чтобы тепло отклонялось к каналам, как показано в правой части рисунка 1 (тепло отводится только до более низких температур, поэтому «изгиб» потока более чем на 90° противоречил бы второму закону термодинамика).

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

• Теплопроводность   К ( Вт / м · К ) основного материала.Диапазон 0,1 <   90 206 k 90 207 < 0,4 был выбран для охвата большинства пород мягкой и твердой древесины, независимо от ориентации волокон (см. рис. 6).

• Коэффициент кондуктивных тепловых потерь, т. е. U3 (Вт/м2·K) «динамическое U -значение». Этот широкий диапазон был выбран для того, чтобы исследователи могли оценить различные конструкции, выбирая между стандартами U — ценными стандартами в разных странах или стандартами с высокими эксплуатационными характеристиками, такими как Passivhaus .

• Коэффициент поверхностного нагрева U1 (Вт/м2·K) (которым можно управлять с помощью встроенного водяного отопления).Диапазон 1 <   U 1 < 4 намеренно занижен, как и для стандартного теплого пола. (Напомним, что бессмысленно иметь низкие потери проводимости, если для достижения этой цели требуется слишком много тепла)

• Расчетное давление, △ P ( Па ), которое воздействует на панель за счет всасывания. Диапазон 2 <  △ P < 8 был выбран потому, что эти давления можно поддерживать механически с помощью вентилятора или естественным путем с помощью тепловой плавучести (эффект стопки).

Рисунок 5 . Снимок экрана приложения, написанного для партнера этой статьи и бесплатно загружаемого здесь (Craig and Fortin, 2020). Он решает уравнения (1)–(14), показывая, как оптимизировать массив деревянных панелей в качестве теплообменников.

Рисунок 6 . Измерения тепловых свойств южной желтой сосны: проводимость ( k) , коэффициент диффузии (α) и объемная теплоемкость (ρ c ). Измерения проводились с радиальных и поперечных образцов.Данные нанесены на график вместе с другими древесными и строительными материалами для справки. Сосновые образцы сосны испытывали в комнатных условиях (Т = 23 С и 49 % ОВ).

В таблице 1 сравниваются три возможных конструкции теплообменных массивных деревянных панелей, рассчитанные с помощью приложения. Во всех трех гипотетических случаях достигается одно и то же низкое «динамическое значение U », U3 = 0,2 Вт/м2·K, которое находится в диапазоне значений U , предусмотренных строгими нормами энергоэффективности. Различия между вариантами конструкции связаны с поверхностным нагревом, который изменяется с небольшим шагом (U1=2,3,4Вт/м2·К).Панели становятся тоньше по мере увеличения нагрева поверхности ( L ≈ 23, 18, 15 см ). Обратите внимание, что эти толщины находятся в диапазоне стандартных толщин CLT-панелей. Другое изменение связано с расходом воздуха на единицу площади панели, который увеличивается ( u ≈ 10, 14, 16 л / с / м 2 ) по мере того, как панели становятся тоньше. Эти показатели означают, что приблизительно один квадратный метр панели удовлетворяет потребность в вентиляции одного человека. Для контекста, международные стандарты рекомендуют скорость вентиляции ~10 л/с на человека в офисных условиях, хотя были задокументированы неблагоприятные последствия для здоровья или производительности, когда скорость достигает 25 л/с на человека (Carrer et al., 2015).

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

Предоставленное приложение показывает, что для обеспечения эффективности теплообмена (ε > 0,6) необходимы относительно высокие скорости вентиляции (5 < u < 20 l / s / m 2 ) для обеспечения эффективности теплообмена (ε > 0,6), что приводит к низкому нагреву -коэффициенты потерь (0,1 < U1 < 0,3 Вт/м2/К). Конечный расход воздуха зависит от потока тепла/охлаждения, применяемого к внутренней поверхности, теплопроводности и расчетного давления.Например, панель с более низкой теплопроводностью требует меньшей вентиляции для достижения необходимой скорости теплообмена.

Поскольку панели требуют относительно высокой скорости вентиляции, они лучше всего подходят для относительно больших зданий с высокой посещаемостью. Рассмотрим кубическое здание квадратной длины х = 12 м . Он террасный, поэтому открыты только два фасада. Скорость вентиляции на единицу площади панели составляет u = 0,01 м 3 / с / м 2 (т.д., 10 л / с / м 2 ). Количество воздухообменов в час: Н = 3, 600 · u · 2 x 2 / x 3 = 7200 u 7 x / / Если панели занимают 100% площади фасада, N = 6. Если панели занимают 50% площади фасада, N = 3 и т.д.

2.2. Переходный теплообмен

Эффективность деревянных панелей в условиях устойчивого теплообмена является многообещающей, но сколько времени требуется, чтобы они достигли установившегося состояния, и как суточные колебания внешней температуры влияют на теплообмен?

Модель 1994 года, описывающая переходное поведение динамической изоляции, недавно была подтверждена 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 материалов с открытыми порами в условиях противопотока, но не применяется к материалам, в которых поток проводимости изменяется в двух или трех пространственных измерениях, как показано на рис. 1. Основа принципа «дышащей стены», показанная на рис. Рисунок 1 представляет собой исследование, которое показало, как оптимизировать параллельные каналы для устойчивого теплообмена в экстремальных тепловых условиях (Ким и др., 2007). Эти исследователи расширили свою работу, оптимизировав древовидные каналы в установившемся режиме, 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 90 124

По-видимому, в литературе отсутствует модель, описывающая переходный встречный теплообмен 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 площади открытой поверхности, которая для геометрия, определенная на рисунке 4, равна:

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. Тепловой отклик «дышащей стены» на ступенчатое изменение температуры поверхности или поверхностного теплового потока теперь можно охарактеризовать как:

NTU (t) = (a1 NTU + a2Fo) LLc    (17)

, где NTU — расчетное значение в установившемся режиме, определяемое 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), а a 2 контролирует кривизну. Для калибровки используются стандартные аналитические растворы, являющиеся полезным эталоном (Bart and Hanjalić, 2003; Incropera et al., 2007). Плоская стена представляет собой сплошную стену, подвергающуюся нагреву с обеих сторон.При поверхностном отоплении с постоянным тепловым потоком:

А при поверхностном нагреве с постоянной температурой:

, где a 1 = 0 для обоих условий. Таким образом, мы предполагаем, что при ступенчатом изменении поверхностного нагрева общая теплопередача через «дышащую стенку» будет развиваться аналогично плоской стенке той же характерной длины с небольшими отличиями 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 после того, как прошло достаточно времени, чтобы получить квази установившееся состояние, полная (нормализованная) теплопередача должна периодически колебаться вокруг установившегося среднего 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 калибрует величину колебаний. Мы предполагаем, что значение для a 1 будет одинаковым в обоих уравнениях (17) и (20).

2.3. Теплообменник с поплавковой вентиляцией

Рассмотрим здание в левой части рис. 3, работающее в установившемся режиме и без людей.Только встроенная TAS (термически активная поверхность) обогревает помещение. Других ощутимых притоков тепла или скрытых эффектов теплопередачи нет. Часть тепла от TAS передается в помещение, а остальное теряется в окружающую среду за счет теплопроводности:

, где q 0 — общий нагрев от (обеих сторон) ТАС, q hx — общий теплообмен с помещением, а q cl полная потеря проводимости через оболочку.Теплообмен от ТАС к помещению ( q hx ) происходит двумя путями. Во-первых, переходом на приточный воздух, 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 представляют собой общую площадь интегрированной ТАС, средний коэффициент теплопередачи между обогреваемой поверхностью и комнатным воздухом, а также температура воздуха в салоне соответственно.Для простоты предположим, что радиационный обмен внутри комнаты незначителен, а воздух внутри помещения хорошо перемешан.

Потери проводимости ( q cl ) также происходят двумя способами. Во-первых, через тыльную сторону теплообменных панелей, а во-вторых, через не участвующие в теплообмене части ограждающих конструкций:

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

Термин UA представляет собой общую теплопроводность ( Вт / К ) ограждающей конструкции, 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 — скорость вентиляции, зависящая от разницы температур внутри и снаружи помещения:

Q=A* (g ZTii-TeTe)12    (25)

, где г — сила тяжести Земли, Z — изменение высоты между входом и выходом потока (например, от средней точки теплообменной панели до вершины дымохода), а A * — общая эффективная площадь вентиляционного отверстия (Acred, 2014)

А*=(12c12A12+12c22A22)-12    (26)

, вытекающее из определения объемной скорости:

, где A 1 и A 2 — физические площади входа и выхода, а c 1 и c 2 9020 — соответствующие коэффициенты расхода соответственно.Для теплообменных панелей A 1 – это общая площадь поверхности, а коэффициент расхода:

c1=(△Pρu2/2)-12    (28)

Преобразуя уравнение (13), падение давления на теплообменнике можно определить как:

△P=32 мкл uD2 Φ    (29)

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

c1=(64 л мкД2 u ρ Φ)-12    (30)

Наконец, коэффициент расхода для выпускного отверстия, если предположить, что оно имеет острые кромки, может быть аппроксимирован как (Acred, 2014)

Приведенные уравнения описывают основные характеристики тепловой связи между «дышащими стенками» и плавучей вентиляцией.Забегая вперед, в разделе 4.3 сообщается о результатах экспериментальной установки, предназначенной для демонстрации этой связи в действии. Теплообменная панель устанавливается горизонтально на уровне пола таким образом, чтобы давление по поверхности панели было равномерным, а воздух в помещении хорошо перемешивался. 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 меняться 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.

Устройство высотой с комнату (чтобы создать разумное давление дымовой трубы) и имеет пропорции тонкого дымохода. Следовательно, вместо сжатия потока на выходе необходимо вычислять потери на трение на боковых стенках.После преобразования коэффициентов трения в коэффициенты расхода (Jones et al., 2016), если течение ламинарное, то:

а если течение турбулентное, то:

c2= 10,079 Re−0,25    (33)

, где число Рейнольдса потока:

3. Материалы и методы

Были разработаны и проведены эксперименты для проверки характеристик теплообмена в стационарных и переходных режимах, а также когда вентиляция работает за счет плавучести вместо вентилятора. В первом эксперименте измеряется теплообмен в установившемся режиме и время достижения установившегося режима, когда панели подвергаются ступенчатому изменению нагрева.Второй эксперимент измеряет, как теплообмен периодически изменяется при ежедневных изменениях наружной температуры. В последнем эксперименте измеряется внутренняя температура и скорость потока внутри прокси-здания, когда вентиляция через тестовую панель обеспечивается тепловой плавучестью вместо вентилятора.

3.1. Тестовые панели

Были изготовлены две тестовые панели, одна из массива дерева, другая из акрила. Для деревянной панели была выбрана южная желтая сосна. Акрил был выбран в качестве контрольного материала, так как он имеет тепловые свойства, аналогичные древесине, за исключением того, что тепловые свойства являются изотропными, а не анизотропными, и он не поглощает влагу.Размеры панелей 12″ × 16″ (30,48 × 40,64 см), площадь теплообмена 12″ × 12″ (30,48 × 30,48 см) и толщина 2″ (5,08 см). Обе панели были оптимизированы для расчетного давления 3 Па. В таблице 2 приведены характеристики каждой панели, они показаны рядом на рис. 7.

Таблица 2 . Параметры конструкции тестовой панели.

Рисунок 7 . Экспериментальная установка для принудительной вентиляции. Этот аппарат использовался для первого и второго экспериментов (см. раздел 3.2), измеряя (1) стационарное поведение панели, подвергаемой ступенчатому изменению нагрева, и (2) периодические изменения теплообмена из-за изменения внешней температуры.

3.1.1. Тепловые свойства

Свойства материала, необходимые для прогнозирования установившейся и переходной теплопроводности, включают теплопроводность k ( Вт / м·К ), температуропроводность α ( м 2 / с ) и объемную теплоемкость20 ρ 9007 c ( J / m 3 · K ).Для древесины эти свойства зависят от породы, направления и места измерения, а также условий окружающей среды. Для измерения тепловых свойств южной желтой сосны использовали измерительное устройство (анализатор теплопроводности C-Therm) и метод переходного плоского источника (ASTM D7984). Образцы были изготовлены из той же партии, что и тестовая панель, и разрезаны в радиальном и поперечном направлениях до волокон. Было приготовлено по пять образцов каждого направления зерна, каждый испытан 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 углубление таким образом, чтобы TAS (см. раздел 3.1.3) располагался заподлицо с поверхностью. Размер датчиков теплового потока определял расстояние между каналами в панелях. Температуру воздуха измеряли термопарами Omega Type T.Температуру T e измеряли, помещая наконечники двух термопар над центром двух каналов, затем взяв среднее значение. Это измерение было близко сопоставимо с температурой, отслеживаемой вне испытательного бокса. Измерения были записаны с помощью регистратора данных GL240. Малый канал не позволял измерять термопарами T i . При расположении над каналом ТАС воздействовал на термопару, и введение термопары в канал блокировало поток.

3.1.3. Термоактивная поверхность

Поверхностный нагреватель, называемый здесь термоактивной поверхностью (ТАС), был изготовлен с использованием нагревательных проводов электрического сопротивления. Массив нихрома 60 26 Ga был прикреплен к алюминиевому листу толщиной 0,063 дюйма, в котором были просверлены отверстия, соответствующие каналам в тестовой панели. Массив проводов был намотан на секции высотой 1/4 дюйма из стержня из ПТФЭ диаметром 1/2 дюйма. Стержни были прикреплены к алюминиевой пластине с шагом 1 дюйм, чтобы создать расстояние между проводами 1/2 дюйма. Провод был электрически изолирован от алюминия листом полиэфирной пленки с клейкой основой.Полиэфирная пленка с алюминиевым покрытием была закреплена на проволочном массиве с помощью аэрозольного клея. ТАС была разделена на две параллельные цепи и подключена к регулируемому источнику питания Extech мощностью 600 Вт.

3.2. Аппарат с вентилятором

Этот аппарат позволял 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). Были использованы тонкие листы, поэтому камера была герметичной, но не аккумулировала тепло.Стыки камеры заделывал герметиком и слоем скотча. К одному концу коробки была прикреплена деревянная рама со сплошным уплотнительным кольцом, которое прижималось к краю испытательной панели. Резьбовые стержни, по одному на каждом углу, проходили через панель. Резиновые шайбы и гайки использовались для крепления панели к раме и сжатия прокладки. На другом конце коробки был установлен кусок жесткой изоляционной панели диаметром 2 дюйма с отверстием для установки калиброванного вентилятора RetroTec серии 5000. Вентилятор снижает давление внутри бокса, имитируя интерьер здания.Разность давлений контролировалась и контролировалась расходомером RetroTec DM32 и набором трубок Пито. ТАС наносили на поверхность панели, обращенной внутрь камеры, и управляли регулируемым источником питания Extech мощностью 600 Вт.

3.2.1. Установившийся теплообмен, время до установившегося состояния

Испытания проводились при расчетном давлении (3 Па) и возрастающем приращении давления (5, 7, 9 Па). Стационарное состояние определялось как точка, когда тепловой поток (q1″) достигал ±5% целевого теплового потока.Для каждого давления был проведен цикл из трех испытаний с расчетным тепловым потоком (т. е. тепловым потоком, оптимизированным для 3 Па). Затем для каждого давления был проведен еще один раунд из трех испытаний, на этот раз с постепенным увеличением теплового потока, как если бы панель была оптимизирована для этого давления. Разница между обоими методами была незначительной, и результаты 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.Испытания проводились 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 ТАС, так что средний тепловой поток находился в пределах ±5% от расчетного теплового потока.

3.3. Аппарат плавучести

Отдельная камера, выступающая в качестве прокси-здания, была изготовлена ​​для проверки муфты с поплавковой вентиляцией. Теплообменная панель была установлена ​​горизонтально на уровне пола, чтобы обеспечить равномерное давление на поверхности ТАС и хорошее перемешивание внутреннего воздуха (как обсуждалось в разделе 2.3, если бы панель была вертикальной, давление на ней зависело бы от высоты, а также скорость и теплообмен, и был бы риск обратного потока, если бы внутренний воздух расслоился; эти эффекты будут исследованы в будущих исследованиях). Устройство было высотой 8 футов (2,44 м), высотой с комнату, для создания разумного давления в дымовой трубе. Камера была тонкой с конусом, как дымоход, чтобы избежать обменных потоков наверху. Камера была обшита войлоком и жесткой изоляцией (см. рис. 8). Тестовая панель была установлена ​​на дне камеры так, чтобы ТАС был обращен внутрь.На стык между камерой и панелью был наложен слой ленты для создания воздухонепроницаемого уплотнения. Верхнее отверстие камеры имело размеры 2 дюйма на 2 дюйма (5 × 5 см). Вся сборка была установлена ​​на ножках, которые удерживали дно камеры на высоте 2 фута (60 см) над землей. Термопары располагались в тех же местах над каналами, что и в эксперименте с вентилятором, и через равные промежутки внутри дымохода. Датчики дифференциального давления Sensirion SDP800 были прикреплены к узлу трубки Пито для измерения скорости воздуха на выходе.Испытания проводились путем постепенного увеличения мощности нагрева ТАС. Перед проведением измерений панели дали достичь стационарного состояния (в данном исследовании это определяется как момент, когда тепловой поток достигает ±5% расчетного теплового потока).

Рисунок 8 . Экспериментальная установка для принудительной вентиляции. Это устройство использовалось в третьем эксперименте (см. раздел 3.3) для измерения внутренней температуры и расхода воздуха в второстепенном здании, когда вентиляция через тестовую панель осуществляется за счет тепловой плавучести вместо вентилятора.

4. Результаты и обсуждение

4.1. Стационарный теплообмен

На Рисунке 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 незаштрихованные маркеры показывают измерения при непроектном давлении, а именно 5, 7 и 9 Па. Таблицы 3, 4 суммируют результаты по U 1 , NTU и ε.

Рисунок 9 .Измерения устойчивого теплообмена для акрила (слева) и сосны (справа). Данные нанесены на график в зависимости от прогнозируемого теплообмена по уравнению (4) при расчетном (заполненном) и не расчетном давлениях (открытом). Второстепенные пунктирные линии показывают новые корреляции (уравнения 35, 36) для теплообмена для всего диапазона давлений.

Таблица 3 . Измерения для устойчивого теплообмена, сосновая панель.

Таблица 4 . Измерения 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 (нормированную) теплопередачу оптимизированной панели при расчетном давлении. Его можно использовать для прогнозирования производительности, когда характеристики (например, теплопроводность, толщина панели) гибко изменяются после указания расчетного давления, как показано в предоставленном приложении (Craig and Fortin, 2020).

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

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

NTUакрил = 1,12 NTU  0,44    (35)

и для сосновой панели:

NTUpine=1,37 NTU 0,15    (36)

Где NTU — общая теплопередача при расчетном давлении, определяемом уравнением (4). Коррелирующие коэффициенты и показатели степени 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 последующих экспериментах уравнение (36) используется для прогнозирования устойчивой теплопередачи испытательной панели при нерасчетном давлении (давлении, для которого панель не была оптимизирована).

Уравнения (35) и (36) имеют разные наклоны (показатели). Таким образом, кажется, что анизотропия действительно играет роль в ограничении общей теплопередачи при нерасчетном давлении. 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 переключается 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 для ε. Каково объяснение? Это помогает рассмотреть методы измерения эффективности теплообмена, которых существует четыре. Первый способ – 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 теплопроводности к общей теплопередаче:

ε=1-U3U1=1-q3″q1″    (38)

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

ε=U2U1=q2″q1″    (39)

Или:

ε=Ti-TeTs-Te    (40)

Оба метода требуют точного измерения T i , поскольку q2″=u ρc (Ti-Te).Однако измерить Т и нынешним прибором не удалось. Малый диаметр каналов означал, что термопара либо блокировала канал, либо находилась под влиянием TAS (см. раздел 3.1.2). Следовательно, хотя этот эксперимент подтверждает общую теплопередачу, необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, какая часть тепла передается приточной вентиляции. Вопреки здравому смыслу, тепло, исходящее от внешней поверхности, может не полностью отдаваться окружающей среде.Оптическая шлирен-визуализация показала, что во время всасывания конвекция усиливается на внешней поверхности, а пограничная 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 увеличением потерь. В дальнейших исследованиях для измерения 90 206 T 90 207 90 208 90 206 i 90 207 90 209 можно использовать такой метод, как фоново-ориентированный шлирен. определенный.

4.2. Переходный теплообмен

4.2.1. Время перехода в устойчивое состояние 90 124

На рис. 10 показано, как меняется теплообмен при ступенчатом изменении поверхностного нагрева. Данные для сосновой панели усреднены по трем испытаниям при расчетном давлении (3 Па). Электрическая мощность нагрева поверхности была постоянной на протяжении всего эксперимента. На левом графике показан общий теплообмен ( NTU ( t )), на правом графике показана эффективность теплообмена (ε). Оба графика отслеживают изменение числа Фурье, определяемого уравнением (15), относительным показателем изменения проводимости внутри объекта с течением времени.Характерная длина панели составила L c = 0,021, рассчитанная по уравнению (16). Эксперименты длились чуть более 240 минут. Следовательно, Fo = 1 отмечает ~1 час. Он также отмечает важный порог: время, за которое тепло предположительно проникает на всю глубину объекта.

Рисунок 10 . Тестовая 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 тестовой панели тепловой поток q1″ достигал ±5% от расчетного значения через ~110 мин, когда Fo ~1,8. (После этого момента данные использовались для измерения установившегося теплообмена, см. раздел 4.1). Fo ~1,8 знаменует собой еще один важный момент, когда данные отклоняются от эталонных значений, обозначенных черными пунктирными линиями. Эти эталоны представляют собой передачу тепла через плоскую стенку одинаковой характеристической длины при ступенчатом изменении нагрева при постоянной температуре или постоянном тепловом потоке, прикладываемом к обеим поверхностям (см. уравнения 17–19).Как и предсказывалось, до достижения стационарного состояния теплопередача развивается аналогично плоской стенке той же характерной длины с небольшими отличиями 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 контролируют положение кривой, описываемой уравнением (17), а a 2 контролируют 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 являются правильными подходами к решению этого вопроса.

На правом графике показано изменение эффективности теплообмена со временем в соответствии с двумя методами ее измерения. Как обсуждалось, остается вопрос относительно фактической эффективности теплообмена и дополнительных измерений, необходимых для ее подтверждения.Отклоняющаяся кривая на правом графике рисунка 10 может отражать усиление теплопередачи на внешней поверхности из-за всасывания. Кроме того, рекуперация тепла на внешней поверхности из-за всасывания граничной 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 и не теряется во внешней среде.

4.2.2. Периодический теплообмен

Сосновая панель была протестирована в тени на открытом воздухе с использованием того же аппарата 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 общий (нормированный) теплообмен периодически изменяться вокруг стационарного значения, как предсказывает уравнение (20). На рис. 11 показаны результаты. Участок (а) показывает вариацию температуры ( T E , T , S , T S T E ) Со временем во время сюжета (б) показывает изменение коэффициентов теплоотдачи ( U 1 , U 3 ).Обратите внимание, что базовое значение U равно U 0 = k / L = 2,95 (см. Таблицу 2).

Рисунок 11 . Периодический теплообмен в уличных условиях для тестовой панели из сосны. (А) Температура. (B) Коэффициенты теплопередачи. (C) Суммарная (нормированная) теплопередача. (D) Эффективность теплообмена.

Графики (a) и (b) включены для справки, но графики (c) и (d) представляют собой результаты, представляющие общий интерес, поскольку графики для NTU (t) и ε должны воспроизводиться в различных климатических условиях с различными конструкциями панелей. .Общий (нормализованный) теплообмен вел себя так, как предсказывается уравнением (20), несмотря на воздействие легкого бриза и нормальные колебания наружной температуры (т. е. колебания, которые не были идеально синусоидальными). Уравнение (20) включает коэффициент a 1 , который учитывает влияние формы и калибрует величину теплопередачи. Здесь использовалось значение для a 1 , определенное в предыдущем эксперименте по уравнению (41). Тот факт, что a 1 одинаковы в обоих экспериментах, предполагает, что это допустимый коэффициент формы для переходной проводимости (Bart and Hanjalić, 2003).Если это так, то существенно не изменится при изменении размеров панели (хотя и оптимизированной).

Предыдущие два эксперимента выявили несоответствие между двумя методами измерения ε (см. Таблицу 3 и Рисунок 10B). Это несоответствие усиливается на рисунке 11D. Сигнал данных для метода измерения 2 (уравнение 38) ниже и более изменчив, чем для метода измерения 1 (уравнение 37). На рисунке 11 метод измерения 2, показанный на графике (d), накладывает сигналы для U 1 и U 3 , показанные 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 вентиляционному потоку (уравнения 39 и 40), чтобы можно было полностью определить граничные эффекты на внешней поверхности и их влияние на ε.

4.3. Теплообменник с поплавковой вентиляцией

Отдельная камера, действующая в качестве временного здания, была изготовлена ​​для испытания муфты с поплавковой вентиляцией в стационарном режиме.На рис. 12 представлены результаты. График (а) показывает относительную внутреннюю температуру ( T ii T e ) как функцию общего нагрева от TAS ( q

0 0 0 2020 0 0 2020 0 0 0 ). На графике (b) показана скорость вентиляции плавучести (Q), а также в зависимости от общего нагрева от TAS. На графиках показаны две расчетные кривые, представляющие ламинарный (синий) или полностью турбулентный (красный) поток. Эти прогнозы были сделаны путем численного решения системы уравнений в разделе 2.3, где уравнения (32) и (33) оценивают коэффициент расхода дымовой трубы в соответствии с любым условием потока.

Рисунок 12 . Тестовая панель из сосны, совмещенный теплообмен с поплавковой вентиляцией. (A) Внутренняя температура (относительно наружной) и (B) расход вентиляции в зависимости от увеличения подводимого тепла.

По мере увеличения нагрева ( q 0 ) также увеличивается интенсивность плавучей вентиляции (Q) и средняя температура внутри ( T ii ).Большинство точек попадают в заштрихованную область, что подтверждает теорию, описанную в разделе 2.3. Эти результаты дают дополнительное подтверждение того, что ожидаемые скорости теплообмена имеют место.

Обратите внимание, что погрешность измерения температуры больше, чем погрешность измерения вентиляции. Интенсивность вентиляции измерялась в самом узком месте дымохода, чуть ниже 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 испытывали турбулентность.

Этот эксперимент показывает, что можно всасывать вентиляцию через панели, используя тепловую плавучесть вместо вентилятора, сохраняя при этом ожидаемые скорости 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 зависело бы от высоты, равно как и скорость и теплообмен.Внутренний воздух мог расслоиться ниже верха панели (в зависимости от высоты дымохода относительно верха панели). В этом случае имелся бы отток по верхним каналам. Все эти эффекты были специально разработаны вне эксперимента, чтобы проверить 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 регенерации тепла от вентиляции.В правой части рисунка 3 показана одна из возможных конфигураций.

5. Заключение

Общая тема заключается в том, как радикально упростить конструкцию деревянных зданий, чтобы уменьшить физические 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 поступающим воздухом. Анализ и эксперименты показывают, что можно добиться низких теплопотерь (0,1 0,6), что, в свою очередь, требует относительно высокой скорости вентиляции (5 < u < 20 л/с).

Мы предоставили приложение, чтобы коллеги-исследователи могли оценить влияние различных параметров на оптимальную геометрию и теоретические характеристики деревянных панелей в условиях устойчивого теплообмена. 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 устойчивом теплообмене, измерить эффективность теплообмена и выявить влияние анизотропии из-за рисунка волокон древесины. Нормированный теплообмен при расчетном давлении составил NTU = 1,47 ± 0,05 по сравнению с расчетным значением NTU = 1,53 ± 0,03. Таким образом, анизотропия древесины не оказывала существенного влияния на общую теплопередачу при расчетном давлении. Расчетный теплообмен при расчетном давлении 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 провести точные измерения эффективности теплообмена.

Затем мы использовали те же экспериментальные данные, чтобы охарактеризовать переходную реакцию тестовой панели на ступенчатое изменение нагрева. Мы обнаружили, что общая теплопередача развивается так же, как и через плоскую стенку эквивалентной характеристической толщины, достигая стационарного состояния, 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. Суммарная теплопередача периодически изменялась вокруг среднего значения — расчетного значения в установившемся режиме. Простая модель, описывающая периодические колебания, которая включала эмпирический коэффициент формы, полученный в эксперименте по ступенчатому изменению, учитывала передачу тепла с точностью до R 2 = 0,9953 ± 0,0023.

Наконец, мы показали, что можно сочетать дышащие стены с плавучей вентиляцией.Испытываемый образец был установлен горизонтально в нижней части дымовой трубы. Устройство было сконструировано таким образом, чтобы воздух внутри оставался хорошо перемешанным. Хотя это представляло собой идеализированные условия, это позволило нам подтвердить ключевые взаимосвязи тепловой связи, выраженные системой уравнений в разделе 2.3. Измерения внутренней температуры и скорости вентиляции находились в прогнозируемых пределах в зависимости от ламинарного или турбулентного потока. Согласно этим результатам, скорость теплообмена через панель происходила, как и ожидалось.

Заявление о доступности данных

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

Вклад авторов

SC: концептуализация, методология, программное обеспечение, формальный анализ, ресурсы, обработка данных, написание — первоначальный проект и написание — обзор и редактирование. AH, KF, PR и JE: программное обеспечение, формальный анализ, исследование, обработка данных, написание — первоначальный проект, написание — проверка и редактирование, визуализация и администрирование проекта.AF: надзор, ресурсы, администрирование проекта, получение финансирования и написание — обзор и редактирование. ДК и КМ: контроль 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 могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить всех сотрудников и преподавателей Сельской студии Обернского университета, особенно Стивена Лонга, за предоставление ресурсов и условий для проведения этого исследования. Также благодарим доктора Дэниела Харриса и доктора Чандона Роя, которые помогали в тестировании термических свойств. Наконец, спасибо Инициативе по устойчивому лесному хозяйству за интерес и поддержку.

Ссылки

Акред, А. (2014). Естественная вентиляция в многоэтажных зданиях: предварительный подход к проектированию (докторская диссертация), Имперский колледж Лондона.

Академия Google

Алонги, А., Анджелотти, А., и Мацарелла, Л. (2017a). Аналитическое моделирование дышащих стен: экспериментальная проверка с помощью лабораторной установки с двойным вентилируемым термобоксом. Энергетический процесс . 140, 36–47. doi: 10.1016/j.egypro.2017.11.121

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Алонги, А., Анджелотти, А., и Мацарелла, Л. (2020). Экспериментальная проверка стационарной периодической аналитической модели для дышащих стен. Стр. Окружающая среда . 168:106509. doi: 10.1016/j.buildenv.2019.106509

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Алонги, А., и Мацарелла, Л. (2015a). Характеристика волокнистых изоляционных материалов при их применении в технологии динамической изоляции. Энергетический процесс . 78, 537–542. doi: 10.1016/j.egypro.2015.11.732

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Алонги, А., и Мацарелла, Л. (2015b). Термобокс с двойной вентиляцией: лабораторный прибор для испытаний технологий воздухопроницаемых ограждающих конструкций. Энергетический процесс . 78, 1543–1548. doi: 10.1016/j.egypro.2015.11.198

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Асьоне, Ф., Бьянко, Н., Стасио, К.Д., Мауро, Г.М., и Ваноли, Г.П. (2015). Динамическая изоляция оболочки здания: численное моделирование в переходных условиях и сопряжение с ночным естественным охлаждением. Заяв. Терм. англ . 84, 1–14. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2015.03.039

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Бартуссек, Х.(1981). Porenluftung, eine zugfreie Stallluftung. ДЛЗ 32, 48–58.

Академия Google

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.

Академия Google

Цао, З., Майерс, Р. Дж., Луптон, Р. К., Дуан, Х., Сакки, Р., Чжоу, Н., и соавт. (2020). Эффект губки и потенциал снижения выбросов углерода в глобальном цикле производства цемента. Нац. Коммуна . 11:3777. дои: 10.1038/s41467-020-17583-w

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Каррер П., Варгоцки П., Фанетти А., Бишоф В., Фернандес Э.Д.О., Хартманн Т. и др. (2015). Что сообщает нам научная литература о взаимосвязи вентиляции и здоровья в общественных и жилых зданиях? Стр. Окружающая среда . 94, 273–286. doi: 10.1016/j.buildenv.2015.08.011

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чуркина Г., Organschi, A., Reyer, C.P.O., Ruff, A., Vinke, K., Liu, Z., et al. (2020). Здания как глобальный поглотитель углерода. Нац. Поддержать . 3, 269–276. doi: 10.1038/s41893-019-0462-4

Полнотекстовая перекрестная ссылка

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Даббаг, М.и Крарти, М. (2020). Оценка производительности системы динамической изоляции, подходящей для переключаемой оболочки здания. Энергетическая сборка . 222:110025. doi: 10.1016/j.enbuild.2020.110025

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Академия Google

Дехва, А.Х.А. и Крарти М. (2020). Влияние переключаемой изоляции крыши на энергетические характеристики жилых зданий в США. Стр. Окружающая среда . 177:106882. doi: 10.1016/j.buildenv.2020.106882

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Эстрин Ю., Бреше Ю., Данлоп Дж. и Фратцль П. (ред.). (2019). Архитектурные материалы в природе и технике: архиматы . Чам: Springer International Publishing.

Реферат PubMed | Академия Google

Этеридж, Д.В. и Чжан, Дж. Дж. (1998). Динамическая изоляция и естественная вентиляция: технико-экономическое обоснование. Стр. Серв. англ. Рез. Технол . 19, 203–212. дои: 10.1177/014362449801
3

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Гест, Г., Черубини, Ф., и Стрёмман, А. Х. (2013). Потенциал глобального потепления выбросов углекислого газа из биомассы, хранящейся в антропосфере и используемой для получения биоэнергии в конце жизни. J. Ind. Ecol . 17, 20–30. doi: 10.1111/j.1530-9290.2012.00507.х

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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. Нац. Преподобный Земля Окружающая среда . 1, 559–573. doi: 10.1038/s43017-020-0093-3

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Hepburn, C., Adlen, E., Beddington, J., Carter, E.A., Fuss, S., Dowell, N.M., et al.(2019). Технологические и экономические перспективы утилизации и удаления СО 2 . Природа 575, 87–97. doi: 10.1038/s41586-019-1681-6

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Hoxha, E., Passer, A., Saade, M.R.M., Trigaux, D., Shuttleworth, A., Pittau, F., et al. (2020). Биогенный углерод в зданиях: критический обзор методов LCA. Стр. Города 1, 504–524. doi: 10.5334/bc.46

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Инкропера, Ф., ДеВитт, Д., Бергман, Т.Л., и Лавин, А.С. (2007). Основы тепломассообмена . Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons.

Академия Google

Джонс, Б.М., Кук, М.Дж., Фицджеральд, С.Д., и Иддон, Ч.Р. (2016). Обзор терминологии области вентиляционных отверстий. Энергетическая сборка . 118, 249–258. doi: 10.1016/j.enbuild.2016.02.053

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Киамили, К., Холлберг, А., и Хаберт, Г. (2020). Подробная оценка воплощенного углерода систем ОВК для нового офисного здания на основе BIM. Устойчивое развитие 12:3372. дои: 10.3390/su12083372

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Ким, С., Лоренте, С., и Бежан, А. (2009). Преходящее поведение васкуляризированных стенок при внезапном нагревании. Междунар. Дж. Терм. Наука . 48, 2046–2052 гг. doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2009.03.019

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Меггерс, Ф., Риттер, В., Гоффин, П., Бачманн, М., и Лейбундгут, Х. (2012). Внедрение строительных систем с низкой эксергией. Энергетика 41, 48–55. doi: 10.1016/j.energy.2011.07.031

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Академия Google

Монкман, С., и Макдональд, М. (2017). Об использовании диоксида углерода как средстве повышения устойчивости товарного бетона. Дж. Чистота. Товар . 167, 365–375. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.08.194

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Пак, К.-С., Ким, С.-В., и Юн, С.-Х. (2016). Применение дышащих архитектурных элементов для естественной вентиляции пассивного солнечного дома. Энергии 9:214. doi: 10.3390/en14

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Пингоуд, К., Экхольм, Т., Сивенен, Р., Хуусконен, С., и Хюнинен, Дж. (2018). Компромиссы между запасами углерода в лесах и заготовками в устойчивом состоянии – многокритериальный анализ. Дж. Окружающая среда. Управление . 210, 96–103. doi: 10.1016/j.jenvman.2017.12.076

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Питтау Ф., Краузе Ф., Люмия Г. и Хаберт Г.(2018). Быстрорастущие материалы на биологической основе как возможность хранения углерода в наружных стенах. Стр. Окружающая среда . 129, 117–129. doi: 10.1016/j.buildenv.2017.12.006

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Помпони, Ф., Харт, Дж., Арехарт, Дж. Х., и Д’Амико, Б. (2020). Здания как глобальный поглотитель углерода? Реальная проверка пределов выполнимости. Одна Земля 3, 157–161. doi: 10.1016/j.oneear.2020.07.018

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Рёк, М., Saade, M.R.M., Balouktsi, M., Rasmussen, F.N., Birgisdottir, H., Frischknecht, R., et al. (2020). Воплощенные выбросы парниковых газов зданий — скрытая проблема для эффективного смягчения последствий изменения климата. Заяв. Энергия 258:114107. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.114107

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Seppälä, J., Heinonen, T., Pukkala, T., Kilpeläinen, A., Mattila, T., Myllyviita, T., et al. (2019). Влияние увеличения заготовки и использования древесины на требуемые коэффициенты вытеснения парниковых газов древесными продуктами и топливом. Дж. Окружающая среда. Управление . 247, 580–587. doi: 10.1016/j.jenvman.2019.06.031

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

Шекар В. и Крарти М.(2017). Стратегии управления динамическими изоляционными материалами, применяемыми в коммерческих зданиях. Энергетическая сборка . 154, 305–320. doi: 10.1016/j.enbuild.2017.08.084

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Smyth, C.E., Smiley, B.P., Magnan, M., Birdsey, R., Dugan, A.J., Olguin, M., et al. (2018). Смягчение последствий изменения климата в лесном секторе Канады: конкретное пространственное исследование для двух регионов. Управление балансом углерода . 13:11. doi: 10.1186/s13021-018-0099-z

Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Тейлор, Б.Дж. и Имбаби, М.С. (1999). Динамическая изоляция в многоэтажных домах. Стр. Серв. англ. Рез. Технол . 20, 179–184. дои: 10.1177/0143624490403

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Вудс, А. В., Фицджеральд, С., и Ливермор, С. (2009).Сравнение требований к зимнему предварительному отоплению для естественной вытесняющей и естественной смешанной вентиляции. Энергетическая сборка . 41, 1306–1312. doi: 10.1016/j.enbuild.2009.07.030

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Чжан, К., Ган, В., Сюй, X., Ли, Л., и Ван, Дж. (2019a). Моделирование, экспериментальная проверка и проектирование активной воздухопроницаемой стены с использованием отработанного воздуха низкого качества. Заяв. Энергия 240, 730–743. doi: 10.1016/j.apenergy.2019.02.087

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

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

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

Номенклатура

Построить двухэтажный дом из профилированного бруса. Отличительные особенности камерных сушилок

Премиальное качество древесины, высокая скорость строительных работ, доступные цены, гарантия производителя – ключевые преимущества двухэтажных домов от компании «Руклад».

Авторские и типовые проекты двухэтажных загородных домов

Компания «Руклад» предлагает Вам различные проекты домов общей площадью от 39 до 558 м2.Назначение домов разное: для постоянного проживания, дачи, бани. Двухэтажные коттеджи будут выглядеть очень презентабельно, а качество строительных работ вас приятно удивит.

Если вас интересуют небольшие уютные домики из профилированного бруса — обратите внимание на проекты «Утренняя радость», «Балтика», «Триумф». А если вы хотите стать обладателем роскошного просторного коттеджа – лучшим выбором для вас станут проекты «Барвиха», «Барон», «Успенский», «Бостон», «Верден».Здания отличаются высокой прочностью, они экологичны и безопасны для здоровья. В двухэтажном доме из профилированного бруса будет выполнена внутренняя отделка.

Подробная информация о каждом проекте представлена ​​в каталоге. Вам остается только выбрать понравившийся вариант и связаться с представителями нашей компании. Менеджеры ответят на ваши вопросы. Если ни один из предложенных проектов по каким-либо причинам вам не подходит, то наши специалисты разработают для вас индивидуальный проект по приемлемой цене.

Что входит в стоимость выполненных работ?

  • Разработка 3D чертежа конструкции.
  • Выполнение земляных работ.
  • Завинчивание и заливка свай.
  • Обвязка свайного поля.
  • Выполнение гидроизоляционных работ.
  • Заливка фундамента.
  • Изготовление стенового комплекта из качественной древесины(древесина заготавливается в Кировской и Архангельской областях).
  • Сборка двухэтажного дома в выбранной конфигурации, установка межэтажных перекрытий.
  • Установка окон и дверей внутренние Отделочные работы, подведение коммуникаций.

Новый двухэтажный дом из экологически чистых материалов по низкой цене — это реальность!

Компания «Руклад» является сертифицированным производителем профилированного бруса, поэтому качество древесины будет самым высоким. Осуществляем строительство домов в Москве и Московской области. На все работы предоставляется гарантия.

После распиловки древесину для строительства дома необходимо просушить.Он может осуществляться естественным образом или в специальных камерах, оборудованных обогревателями для обеспечения высокой температуры и вентиляторами для равномерного распределения теплого воздуха. Сушка в камере происходит быстрее. Это позволяет снизить себестоимость сухого пиломатериала, поскольку сокращаются затраты и сроки его предварительной обработки. В современных камерах все процессы автоматизированы. Возможен выбор режима обработки в зависимости от породы древесины, влажности и размера материалов. Этим достигается высокое качество и однородность характеристик сухой древесины.Обычно материал сушат до влажности 12-20%. В качестве сырья для такой балки чаще всего используется хвойная древесина.

Отличительные признаки камерных сушилок

Доступная цена. Сухой брус, приготовленный в камере, намного дешевле клееного и других аналогов. Это связано с сокращением периода предварительной обработки, меньшими трудовыми и материальными затратами. Соответственно, дом из бруса камерной сушки под ключ также будет более доступным по цене, чем аналогичная постройка из других материалов.Тот факт, что сухая древесина имеет малый вес, также влияет на снижение затрат без ущерба для качества. Для построек из него не требуется возводить дорогой мощный фундамент. Небольшой вес снижает затраты на транспортировку материалов на строительную площадку и избавляет от необходимости использования специализированной тяжелой техники для сборки.

Высокая скорость строительства. Элементы для построек из сухого бруса поставляются в готовых комплектах напрямую от производителя деревообработки.Сборка осуществляется на строительной площадке. Эту процедуру должны выполнять специалисты, ведь при монтаже построек из сухого бруса необходимо обеспечить высокую точность укладки. Работы выполняются в течение 1-2 недель (в зависимости от масштаба строительства). Брус после сушки в камере практически не дает усадки, поэтому к монтажу коммуникаций по проекту можно приступать сразу после возведения.

Преимущества бревенчатых домов

  • Технология и скорость возведения здания такие же, как и при использовании клееного бруса, но стоимость значительно дешевле.
  • Минимальное количество трещин. Описываемый сухой материал устойчив к биологическим угрозам.
  • Благодаря эстетичному внешнему виду постройки практически не нуждаются в финишной обработке.
  • Материал обладает хорошей теплоизоляцией, поэтому в некоторых случаях здание не требует дополнительного утепления.

Для заказа разработки проекта, строительства дома под ключ или получения консультации по данному вопросу обращайтесь в компанию Аргуст Строй любым способом, указанным на странице Контакты.

Проекты домов из бруса традиционно пользуются большой популярностью и вот почему:

  • Древесина – это теплый, полезный для здоровья и приятный материал, издавна используемый для строительства домов.
  • Дома из бруса отличаются быстрыми темпами строительства, срок под ключ всего несколько месяцев.
  • Облегчение деревянных проектов до минимума ограничит стоимость фундамента, так что их стоимость будет ниже.
  • Помимо фундамента, брусовой проект не требует мокрых работ, поэтому строить дома из бруса можно даже зимой.

Из какого бруса строят дома?

Брус разный, для домов используются следующие сорта:

  1. Брус обыкновенный или обрезной. Самый простой вариант деревянного бруса определенного сечения без какой-либо обработки. В настоящее время мало используется для проектирования домов, так как имеет много недостатков.
  2. Профилированный брус – первый вариант, у которого с лицевых сторон сняты фаски, выполнена строгание, сверху и снизу нарезан профиль типа «папа-мама».Сочетает в себе низкую стоимость и хорошую производительность. Один из самых распространенных материалов при строительстве домов из бруса под ключ. Благодаря профилю стыки между брусьями получаются плотными и защищенными от влаги.
  3. Брус клееный. Обладает высокой прочностью, мало подвержен усадке, деформации и растрескиванию. Проекты домов из этого вида бруса очень привлекательны внешне. Есть только один недостаток — очень высокая цена.



Выбрать индивидуальный или типовой проект?

  • Если вы заказываете индивидуальный проект, то конечно он полностью удовлетворит потребности вашей семьи.Это будет именно то, что вы имеете в виду. Из минусов возможно только долгое ожидание, хотя в случае индивидуального проектирования бревенчатых домов в нашей компании, мы сделаем это в кратчайшие сроки, а цена не будет отличаться от стандартной!
  • Готовый проект — хороший вариант и, главное, быстро. Минус в том, что он может не полностью соответствовать вашим пожеланиям.
  • Оптимальный вариант — выбрать типовой проект из бруса, сообщить нам его название, ваши пожелания к будущему дому, и мы уже внесем изменения в готовый проект.Таким образом, сроки проектирования сокращаются, а цена остается прежней!

Здания высотой более одного этажа практичны в долгосрочной перспективе – стоимость квадратного метра второго этажа на 30% меньше, чем первого. Кроме того, владелец получает в два раза больше полезной площади на небольшом участке земли. Готовые проекты двухэтажных домов из профилированного бруса рассчитываются с точностью до 1000 рублей и строятся по четкой, отработанной схеме. Это значит, что выбирая проекты 2-х этажных домов из бруса в Lestek, вы получаете страховку от возможных ошибок строителей или проектировщиков.Каждый из представленных на сайте вариантов строился как минимум один раз (а некоторые — много раз), и за 10-летний период строительства домов были учтены все возможные огрехи.

Как правильно подобрать проекты домов из бруса в два этажа

Первое и самое главное, с чем нужно определиться, это количество спален будущего дома. От этого на 70% будет зависеть площадь и стоимость строительства. Экономить место можно за счет коридоров, санузлов, кладовых, гостиной, но спальни по 12-20 м² добавляются и убираются целиком, и это необходимо учитывать при рассмотрении проектов 2-х этажных домов на нашем сайте. .Воспользуйтесь удобной формой выбора готового дома в разделе «Проекты» и убедитесь, что бревенчатый дом не только красив, но и экономичен.

Двухэтажные дома из профилированного бруса – специализация компании «Лестэк» с 2008 года. Мы изготовили более пятисот комплектов домов для жителей Москвы и Московской области и рады предложить Вам свой опыт. В каталоге много готовых проектов двухэтажных бревенчатых домов, и мы готовы разработать для вас индивидуальный проект с подробным расчетом под конкретный участок.Чтобы сообщить нам о специальных условиях или получить бесплатную консультацию, позвоните по телефону, указанному на сайте, или заполните форму на сайте – наш специалист свяжется с вами в удобное время.

Массовая древесина взлетает, насколько экологичным является этот новый строительный материал?

Восьмиэтажное здание Carbon 12 в Портленде, штат Орегон, является самым высоким коммерческим зданием в Соединенных Штатах, построенным из массивной древесины.

Если многие ревностные сторонники этого нового строительного материала правы, то это лишь одно из первых массовых деревянных зданий среди многих, начало строительной революции.«Дизайн-сообщество в Портленде в восторге от этого материала», — сказала Эмили Доусон, архитектор местной фирмы Kaiser + Path, разработавшей Carbon 12.

Переход на массовую древесину в Европе идет еще дальше. Это связано с тем, что массивная древесина — большие конструкционные панели, столбы и балки, склеенные под давлением или сколоченные гвоздями в несколько слоев, причем волокна древесины уложены перпендикулярно друг другу для дополнительной прочности — ценится не только как инновационный строительный материал, во многих отношениях превосходящий бетон и сталь. , также есть надежда, что он станет важной частью решения проблемы изменения климата.

Среди архитекторов, производителей и защитников окружающей среды многие хотят не меньше, чем превратить ближайшие десятилетия глобального коммерческого строительства из гигантского источника выбросов углерода в гигантский поглотитель углерода, заменив бетонные и стальные конструкции массивной древесиной. По их словам, это позволит избежать выбросов CO2, образующихся при производстве этих строительных материалов, и улавливать огромное количество углерода, связывая древесину в зданиях на десятилетия или даже дольше, возможно, навсегда.

В Лондоне, Атланте и Миннеаполисе строятся новые массовые деревянные здания, а в Чикаго предлагается построить 80-этажное высотное здание.

«Скажем, типичное здание из стали и бетона имеет профиль выбросов 2000 метрических тонн CO2», — сказал Эндрю Рафф из Grey Organschi Architecture из Коннектикута, ведущий сторонник революции в области ламинированной древесины. «С массивной древесиной вы можете легко инвертировать, чтобы изолировать 2000 тонн CO2.Вместо того, чтобы способствовать изменению климата, вы смягчаете его последствия. Это цель».

И он взлетает. Массовая древесина имеет двухдесятилетний опыт работы в Европе. В прошлом месяце в Норвегии открылась 18-этажная башня Мьёса. В Ванкувере также недавно построили 18-этажное массовое деревянное здание, а в Чикаго предлагается построить 80-этажную высотку. В Лондоне, Атланте и Миннеаполисе есть новые коммерческие массивные деревянные здания. Согласно одному отчету, к концу года в Европе будет построено около 21 деревянного здания высотой более 50 метров (164 фута).

Но возникают большие вопросы о том, насколько устойчивым является новый строительный материал, особенно о том, как управляются леса, производящие массовую древесину, и сколько CO2 будет выделяться при лесозаготовке, производстве и транспортировке изделий из древесины, используемых в конструкция. Пока, говорят критики, нет хороших ответов на эти вопросы.

Carbon 12 в Портленде, штат Орегон, является самым высоким зданием в Соединенных Штатах, построенным из массивной древесины.Предоставлено Kaiser + Путь

«Мы хотим развенчать миф о том, что массовая древесина каким-либо образом связана с какой-либо экологической выгодой», — сказал Джон Талберт, президент Центра устойчивой экономики, который находится недалеко от Портленда. — Это просто неправда.

Тем не менее, сторонники говорят, что массовая древесина действительно перспективна как способ улавливания огромных количеств CO2, если будет реализован полностью устойчивый жизненный цикл. «Мы работаем с большой междисциплинарной командой ученых-климатологов, исследователей углеродного цикла, металлургов и лесоводов, чтобы действительно понять потенциальное воздействие массивной древесины на климат в масштабе», — сказал Рафф.

Недостаток понимания полной картины CO2 не помешал развитию этой области. Растущий спрос на столбы и балки из массивной древесины привел к открытию лесопильных заводов в лесозаготовительных городках на северо-западе США, а лесозаготовители вернулись к работе, чтобы заготавливать сосну, пихту и ель, используемые в производстве. В 2015 году в Риддле, штат Орегон, открылся первый в США сертифицированный производитель массивной древесины, также известной как кросс-клееная древесина. Другие производители либо открылись недавно, либо скоро откроются. Аналитики называют это революцией в строительстве и следующим большим прорывом в строительной отрасли по ряду причин, которые не имеют ничего общего с экологическими аспектами.

«Поскольку его компоненты изготавливаются за пределами площадки в соответствии с [точными спецификациями], они очень быстро собираются на месте», — сказал Доусон. «Таким образом, вы можете сократить время строительства на месяцы. Это более предсказуемо, чем конкретно. Вы можете работать в холодную погоду и не беспокоиться о допустимых температурах бетона. Это также намного тише, чем другие виды строительства, так что вы можете быть хорошим соседом». Он прочнее стали, легче и, что удивительно, может быть таким же огнеупорным.

Возможные потрясающие климатические преимущества — вот что заставляет многих людей серьезно относиться к массивной древесине.

Архитекторы говорят, что деревянные интерьеры в этих зданиях теплее, чем другие материалы, и гораздо более эстетичны. Майкл Грин, который строит массивные деревянные конструкции в Британской Колумбии, говорит, что некоторые люди заходят в здания, которые он спроектировал, и хотят обнять деревянные интерьеры. Плотные ламинированные балки также хорошо противостоят огню, в отличие от других видов деревянных конструкций.

Массовая древесина может быть дешевле, чем бетон и сталь, в зависимости от того, где она была получена. А когда производство расширится по всему миру, говорят эксперты, массовая древесина должна стать значительно дешевле.

Можем ли мы сократить выбросы CO2 и обеспечить рост мировой экономики? Подробнее.

Тем не менее, возможные огромные преимущества для климата — это то, что заставляет многих людей серьезно относиться к массивной древесине. Эти преимущества приходят из-за двух важных фактов о коммерческом строительстве.Во-первых, выбросы CO2 в строительной отрасли составляют около 40 или более процентов глобальных выбросов CO2. На производство бетона и стали приходится около 5 процентов глобальных выбросов.

Использование массивной древесины для коммерческого строительства может сильно изменить это уравнение. Но есть ключевые вопросы о жизненном цикле массовой древесины, и некоторые говорят, что у отрасли пока недостаточно данных, чтобы подтвердить свое заявление о том, что это главное решение проблемы изменения климата.

Клей

применяется для создания поперечно-клееного бруса на уровне D.R. Johnson Lumber Company в Риддле, штат Орегон, один из первых сертифицированных производителей древесины в США. AP Photo / Джиллиан Флаккус

После того, как здание будет построено, балки должны быть сохранены без разложения или повторного использования без выброса CO2, чтобы уравнение углерода работало. И есть множество неизвестных о том, сколько CO2 будет выбрасываться при лесозаготовке, производстве и транспортировке массовых изделий из древесины.Лесная промышленность уже является крупнейшим источником выбросов CO2 в Орегоне из-за сжигания топлива лесозаготовительной техникой и самосвалами, сжигания древесины и разложения деревьев после их вырубки.

Беверли Лоу, профессор биологии глобальных изменений и науки о земных системах в Университете штата Орегон, возглавлявшая исследование лесов штата Орегон, говорит, что не было проведено тщательного анализа выбросов углерода при массовом производстве древесины, потому что очень сложно отследить факторы, производящие СО2 в лесных экосистемах и в производстве.По ее словам, некоторые необходимые данные являются неполными или отсутствуют. По словам Ло, ее группе исследователей потребовалось более десяти лет анализа, чтобы выяснить, что деревообрабатывающая промышленность штата Орегон является крупнейшим источником выбросов CO2 в штате.

«Мы изучили долгосрочные и краткосрочные продукты, то, что мельницы сжигают для обогрева, топливо, сжигаемое для сбора урожая, транспортировку из леса на мельницы для конечного использования, а также выбросы по пути», — сказала она. Еще одна важная проблема заключается в том, как долго древесина будет использоваться, что пока неизвестно.Кроме того, по словам Ло, любой анализ CO2 должен учитывать, сколько лес поглощает до и после вырубки, «и многие люди не обращают внимания на эту часть. У нас просто нет информации, чтобы провести это через оценку жизненного цикла».

«Мы должны обеспечить, чтобы массовая древесина способствовала устойчивому управлению лесным хозяйством, иначе все эти преимущества будут потеряны».

Лесохозяйственная часть — это то, что вызывает у некоторых скептицизм в отношении того, насколько экологически безопасна массивная древесина и, если и когда она будет увеличена, действительно ли она обеспечит планетарное климатическое решение.В письме в город Портленд в прошлом году представители экологических групп штата Орегон, в том числе Общество Одюбона, Клуб Сьерра и Орегонские врачи за социальную ответственность, выразили серьезные сомнения в том, что массовая древесина может стать экологически безопасным решением проблемы климата, и поставили под сомнение план города по используй это.

В первую очередь, по их словам, необходимо сертифицировать, что древесина заготавливается устойчиво и сертифицирована как таковая. «Без такого требования, — говорилось в письме, — городские власти могут поощрять и без того безудержную сплошную вырубку лесов Орегона… На самом деле, поскольку здесь можно использовать меньший материал, чем при традиционном деревянном строительстве, это может стать порочным стимулом к ​​сокращению лесозаготовок. вращения и более агрессивно четкие.

Такое промышленное лесоводство — крупномасштабные посадки деревьев, выбранных для быстрого роста, — создает «биологическую пустыню», — сказал Талберт из Центра устойчивой экономики. «И это приводит к исчезновению тысяч видов. Массовая древесина — это массовое вымирание».

«Мы должны обеспечить, чтобы массовая древесина способствовала устойчивому управлению лесным хозяйством, иначе все эти преимущества будут потеряны», — согласился Марк Вишни, директор по лесному хозяйству и изделиям из древесины в The Nature Conservancy. «Чтобы действительно понять потенциальное влияние более широкого использования массивной древесины на климат, нам необходимо провести гораздо более подробный анализ.

Бригада на юго-западе штата Орегон вывозит бревна, которые будут использоваться для производства массивной древесины. AP Photo / Джиллиан Флаккус

Вишни сказал The Nature Conservancy, U.S. Forest Service, десяток университетов и других научно-исследовательских институтов запускают новый анализ массы древесины.

В то же время, сказал он. «есть достаточно данных, чтобы сказать, что экономия [CO2] значительна». Он сказал, что замена бетона и стали древесиной и долгосрочное хранение углерода в массивных деревянных зданиях составляют около 75 процентов от общей выгоды, а лесное хозяйство, если оно осуществляется устойчиво, составляет около 25 процентов.

Скрытые экологические потери от добычи песка в мире.Подробнее.

Хотя по многим пунктам существуют разногласия, сторонники говорят, что заставить массовое движение за древесину работать очень важно. «Если вы посмотрите на 30 лет вперед, к 2050 году, у нас, по прогнозам, будет 2,3 миллиарда новых городских жителей», — сказал Рафф. «Это огромный объем строительства. Каждый день, когда мы не переходим от строительных технологий, основанных на добыче полезных ископаемых, к строительным системам, связывающим углерод, мы склонны копать себе яму все глубже.

«Итак, — добавил он, — вопрос в том, как мы можем вырастить это достаточно быстро, чтобы решить проблему изменения климата?»

Состояние лесоматериалов в Нью-Йорке

Таня Люти — эксперт по дереву и вице-президент нашего офиса в Нью-Йорке.Она также является членом комитета по структурным нормам и правилам Нью-Йорка, который консультирует Департамент строительства по вопросам внесения изменений в городские строительные нормы и правила.

Недавно мы встретились с Таней, чтобы понять, как древесина может быть лучше интегрирована в качестве строительного материала в Нью-Йорке, и поговорили о кодексе, проблемах и преимуществах древесины.

Каковы действующие нормы и правила для древесины как строительного материала?

Что касается высоты, строительные нормы и правила города Нью-Йорка разрешают строительство из горючих материалов (включая древесину) для определенных помещений высотой до 7 этажей и на высоте 85 футов над уровнем земли при условии, что наружные стены негорючие, а здание полностью обрызгивается.

Несмотря на то, что вся древесина является горючей, существует важное различие между огнестойкостью незащищенной легкой каркасной конструкции и массивных деревянных конструкций. При воздействии огня большие сечения бруса образуют обугленный слой, который изолирует древесину в центре, что позволяет внутренней части сечения сохранять свою несущую способность. Такое поведение обугливания приводит к гораздо более огнестойкой конструкции, чем конструкция, построенная из небольших кусков размерного пиломатериала.

Кодекс города Нью-Йорка косвенно признает такое поведение в своих положениях о тяжелой древесине (строительство типа IV), которые определяют минимальные размеры древесины для внутренних структурных элементов вместо расчетного класса огнестойкости.Эти положения основаны на историческом деревянно-каркасном строительстве, распространенном в конце 19 и начале 20 веков. У нас есть несколько замечательных сохранившихся примеров этих построек, разбросанных по всему городу, например, исторические лофты из кирпича и дерева в ДАМБО.

Пример исторической деревянно-каркасной постройки по адресу 168 Plymouth. Оригинальное изображение можно найти здесь.

Однако эти исторические положения кодекса не всегда хорошо подходят для современного массивного деревянного строительства.Например, сегодня у нас есть совершенно новый ассортимент изделий из массивной древесины, некоторые из которых еще не признаны кодексом города Нью-Йорка. Кросс-клееный брус (CLT) является наиболее ярким примером. Добавление положений CLT в кодекс было важным шагом в этой последней редакции кодекса, которая, как мы надеемся, будет принята городским советом в конце этого года. Мы немного отстаем от других юрисдикций, поскольку наш текущий кодекс основан на версии Международного строительного кодекса (IBC) 2009 года, но CLT был включен в IBC в 2015 году.

А как насчет других изменений кода, которые могут появиться в будущем?

Версия IBC 2021 года вводит новые типы массовых деревянных конструкций и пересмотренные ограничения по высоте и площади, что позволяет строить деревянные здания до 18 этажей (хотя на такой высоте они должны быть полностью покрыты негорючей отделкой, такой как гипсокартон). Новый кодекс города Нью-Йорка, который скоро выйдет, будет основан на комбинации версий IBC 2015 и 2018 годов, поэтому эти предлагаемые изменения ограничения высоты не будут рассматриваться для города Нью-Йорка до следующего цикла кодирования.

Учитывая ваш опыт в процессе пересмотра норм, сталкивались ли вы с проблемами, характерными для древесины?

Современная массивная древесина находится в невыгодном положении, потому что она «достигает зрелости» в то время, когда у нас очень предписывающие строительные нормы и правила. Сталелитейная и железобетонная промышленность являются зрелыми отраслями, и большинство людей, занимающихся строительством (проектировщики, подрядчики, застройщики, должностные лица по нормам и правилам), знакомы с ними и чувствуют себя комфортно. Возвращаясь еще дальше, подумайте о готических соборах по всей Европе, построенных из неармированной кладки.Тогда не было строительных норм и правил; люди поняли, что делать методом проб и ошибок. Сегодня это явно неприемлемо, потому что ошибка может привести к катастрофическим человеческим жертвам. Тем не менее, нам по-прежнему нужен способ, позволяющий людям (безопасно) делать то, что никогда раньше не делалось, иначе мы никогда не будем внедрять инновации. Мы уже знаем, насколько сложно внедрять инновации в этой отрасли: производительность труда в строительстве фактически снизилась с конца 1960-х годов.

Изображение c/o McKinsey Company можно найти здесь.

Мы постоянно слышим, что древесина набирает популярность и становится модной в Нью-Йорке. Какие есть текущие проекты?

Застройщик Flank недавно завершил два многофункциональных проекта по дереву в Вильямсбурге, Бруклин: 320 и 360 Wythe. Есть два жилых проекта, которые находятся на стадии завершения или близки к завершению, о которых я знаю, и другие, которые находятся на разных стадиях процесса получения разрешений.

Красивый юнит на 360 Wythe.

В дополнение к строящимся проектам, на чертежных досках было множество других, которые либо не были реализованы, либо в настоящее время приостановлены, но демонстрируют, как древесина захватывает воображение дизайнерского сообщества.Самым известным, вероятно, является предложение SHoP Architects по 10-этажному зданию по адресу 475 West 18 th Street, одному из победителей конкурса высотных деревянных зданий Министерства сельского хозяйства США в 2015 году. Мне также понравилось исследование MGA, предполагающее, как построить Эмпайр Стейт Билдинг из массива дерева. Наша группа по ограждающим конструкциям участвует в разработке в Ред-Хук, которая в настоящее время находится на этапе проектирования, но была спроектирована как массивная древесина, поэтому мы надеемся, что этот проект вернется в строй.

Судя по некоторым из этих ранних проектов, древесина становится предпочтительным строительным материалом.Каковы некоторые из причин этого?

Нет ни одной причины; Привлекательность древесины зависит от того, где вы сидите.

Термин «устойчивое развитие» сейчас используется повсюду, и, как и многие другие широко используемые слова, им также иногда злоупотребляют. Но вам не нужно щуриться или преувеличивать правду, чтобы доказать, что древесина — действительно устойчивый строительный материал.

В прошлом, когда мы говорили об углеродном следе, наша отрасль в основном была сосредоточена на операционном углероде.Мы добились огромных успехов, и теперь пришло время серьезно подумать о воплощенном углероде. Это особенно верно, если учесть, что преимущества сокращения воплощенного углерода реализуются сразу, а не распространяются на десятилетия, как операционный углерод. Как показала нам наука о климате, нам необходимо оказать воздействие сейчас , прежде чем ущерб станет необратимым.

Деревья улавливают углерод из атмосферы, и мы можем удерживать этот углерод на десятилетия или даже столетия, используя древесину в наших зданиях.Это особенно верно, если мы используем древесину для замены более углеродоемких материалов, таких как бетон, либо в качестве полной замены, либо частичной за счет использования гибридных и композитных систем. Здесь ключевую роль играют устойчивые методы ведения лесного хозяйства, и мы знаем, как управлять здоровыми лесами при выборочной заготовке, чтобы у нас также была процветающая лесная промышленность.

В частности, в Нью-Йорке мы все еще больше сосредоточены на эксплуатационной энергии (вспомните Местный закон 97, который является основополагающим законодательным актом, но до сих пор не касается воплощенного углерода).При отсутствии руководства на федеральном уровне города и штаты находятся в лучшем положении, чтобы освещать путь.

Интересно. Безусловно, древесина как строительный материал может создать более устойчивую окружающую среду. Что насчет велнеса?

Отличный вопрос. Мы начинаем уделять больше внимания здоровью и влиянию биофильного дизайна, который соединяет людей и природу в искусственной среде. Наука все еще находится на ранней стадии, но у нас есть доказательства того, что воздействие природных материалов, таких как дерево, оказывает на нас физическое воздействие: снижается стресс, улучшается способность концентрироваться, улучшается сон.

Я думаю, жители Нью-Йорка, в частности, понимают ценность зеленых насаждений — чем был бы Манхэттен без Центрального парка? – но я нахожу иронией то, что мы не всегда устанавливаем связь между внешним и внутренним пространством. Парки — это здорово, но факт остается фактом: 80–90 % времени мы проводим в помещении. Почему бы не привнести часть этого духа в наш дизайн зданий, а также в наши ландшафты?

Центр живой планеты WWF Великобритании. Изображение предоставлено: Hopkins Architects найдено здесь.

Хорошо, мы проводим много времени в зданиях.Давайте посмотрим на преимущества древесины с точки зрения строительства. Какие здесь преимущества?

Если вы подходите к этому с точки зрения денег и центов, древесина может предложить целый ряд других преимуществ. Каждый раз, когда вы строите на бедных почвах или добавляете этажи к существующему зданию, легкий вес древесины может сэкономить на стоимости фундамента и усиления существующих конструкций.

Здесь, в Нью-Йорке, где у нас есть огромное количество существующих зданий и большая часть «хорошей» земли уже застроена, есть много возможностей.И, говоря о том, насколько мы ограничены в пространстве, высокий уровень предварительной обработки, используемой в современной массовой древесине, означает, что большая часть деятельности может быть перенесена с рабочей площадки на завод, где легче контролировать качество и обеспечить более безопасные условия для производства. рабочие. Это также сокращает время строительства на месте, что означает экономию на общих условиях для подрядчика, а также экономию на финансовых затратах для владельца.

И, наконец, для каждого жителя Нью-Йорка, доведенного до безумия шумом, доносящимся с ближайшей строительной площадки, массовое деревянное строительство происходит невероятно тихо: эти работы означают, что меньше грузовиков проезжает по району, и большая часть монтажа происходит с подъемный кран и несколько ручных электроинструментов.

Как мы можем улучшить циферблат с точки зрения кода, чтобы построить больше из дерева и воспользоваться некоторыми из преимуществ, которые вы описали?

Я считаю невероятно важным, чтобы у нас был научно-обоснованный диалог со строительными и пожарными службами.

Многие конструкции деревянных зданий открывают новые возможности, что означает, что они не вписываются в рамки предписывающего кодекса. В Нью-Йорке нам нужно было бы превысить текущие ограничения по высоте бревен, чтобы по-настоящему воспользоваться преимуществом массивной древесины, которая, как мне кажется, находится в диапазоне от 8 до 15 этажей.

В Entuitive мы твердо верим в технические характеристики, и массивная древесина не является исключением: мы должны применять подход, основанный на характеристиках. Это означает количественную оценку того, что означает «производительность», особенно с точки зрения безопасности жизни, и соблюдение единых стандартов независимо от того, из какого материала мы строим. Существует тенденция предъявлять к древесине более высокие стандарты, чем к стали или бетону, потому что она непривычна, и это ошибочный подход, поскольку у каждого материала есть свои риски и преимущества.

Можем ли мы извлечь какие-то уроки из недавних предпринятых ранее усилий по внедрению древесины в Интернет в Нью-Йорке?

Хотя мы понимаем, что массивная древесина ведет себя совсем иначе, чем легкие деревянные постройки, мы все же должны признать, что имеем дело с горючим материалом. Я думаю, что раннее массовое движение по древесине пренебрегало привлечением к разговору представителей кодекса и пожарной охраны, и это было ошибкой.

То, что я вижу сейчас, возможно, в результате этой оплошности, заключается в том, что люди реагируют на идею массового деревянного строительства в плотной городской среде с большим количеством эмоций, а не с большим количеством данных.Я понимаю эти эмоции: если безопасность тех, кто оказывает первую помощь, не стоит волноваться, то я не знаю, что стоит.

Однако я много думал о совете, который недавно получил от друга. «Сначала узнайте факты, — сказал он мне. «Тогда вы можете стать эмоциональным». И это действительно все, о чем я прошу. Давайте убедимся, что мы имеем дело с фактами. У нас есть много данных исследований, проведенных по всему миру: огневые испытания, испытания на долговечность и даже взрывные испытания. Необходимы дополнительные исследования, но у нас есть прочная основа для работы, если мы хотим использовать подход, основанный на производительности.

Как цели устойчивого развития способствуют обсуждению? Помогают ли устойчивые преимущества древесины продвигать повестку дня в области древесины?

Я бы сказал «да» с оговоркой… с оговоркой, потому что большая часть нашей отрасли, а также наши местные кодексы и законы еще не регулируют воплощённый углерод осмысленным образом, и именно здесь устойчивость древесины действительно выделяет её. Многие массовые проекты по дереву не проходят через чертежные доски, потому что оценки затрат оказываются слишком высокими по сравнению со стальными или бетонными альтернативами.Отчасти причина в том, что мы не оплачиваем реальную стоимость материалов с высоким содержанием углерода.

Часто бывает трудно сделать выбор, который лучше для окружающей среды, когда воздействие на наши кошельки является немедленным, но воздействие на планету отдалено. Это немного похоже на покупку органических продуктов: вы делаете выбор в продуктовом магазине, где вы можете не увидеть никакой разницы между типичным продуктом и его органически выращенным аналогом, но вы, безусловно, увидите разницу в стоимости.Вы не обязательно понимаете, что получаете за эти дополнительные доллары, если только вы не высокообразованный потребитель.

Таня, большое спасибо, что уделили время и поделились своим мнением. Любые прощальные мысли или мудрость для нашей аудитории?

Не хотелось бы заканчивать на заметке о том, что деревянные постройки обязательно дороги, поэтому я хочу снова надеть свою дизайнерскую шляпу и сказать, что если у вас есть правильная команда и правильный подход, эти здания могут быть экономичными вдобавок чтобы быть красивым и устойчивым.Мы должны подойти к этим проектам с точки зрения «древесина прежде всего». Другими словами, не стоит просто брать последнюю конструкцию из бетона или стали и пытаться превратить ее в массивную деревянную конструкцию. Используйте сильные стороны (и ограничения) древесины с самого начала, чтобы принимать фундаментальные решения о таких вещах, как массивность, сетки колонн, высота от пола до пола, боковые системы. Примите ограничения вместо того, чтобы пытаться бороться с ними!

 

Если вы хотите связаться с Таней, чтобы обсудить статью, вы можете связаться с ней здесь.

.

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.