Tepelná hmotnost

tepelná hmotnost je účinná při zlepšování komfortu budovy na jakémkoli místě, které zažívá tyto typy denních teplotních výkyvů – jak v zimě, tak v létě.Při použití dobře a v kombinaci s pasivním solárním designem může tepelná hmota hrát důležitou roli při významném snížení spotřeby energie v aktivních topných a chladicích systémech.Použití materiálů s termální hmota je nejvýhodnější tam, kde je velký rozdíl ve venkovních teplot ze dne na noc (nebo, pokud noční teploty jsou nejméně o 10 stupňů chladnější, než je termostat nastavený bod).Podmínky těžké váhy a lehké hmotnosti jsou často používány k popisu staveb s různými tepelnými hmotnost strategie, a ovlivňuje výběr numerické faktory používané v následné výpočty k popisu jejich tepelné reakci na vytápění a chlazení.V stavebního inženýrství, použití dynamické simulace, výpočetní modelování software umožnil přesný výpočet životního prostředí v budovách s různou konstrukcí a pro různé roční klimatické údaje sady. To umožňuje architekt nebo inženýr, aby podrobně prozkoumal vztah mezi těžké váhy a lehké konstrukce, stejně jako izolace úrovně, snížení spotřeby energie pro mechanické vytápění nebo chlazení, nebo dokonce odstraní potřebu pro takové systémy dohromady.

Vlastnosti potřebné pro dobrou tepelnou massEdit

Ideální materiál pro tepelné hmoty jsou materiály, které mají:

• vysoká měrná tepelná kapacita,
• vysoká hustota

Jakékoli pevné, kapalné, nebo plyn, který má hmotnost bude mít nějaké tepelné hmoty. Běžná mylná představa je, že pouze betonová nebo zemní půda má tepelnou hmotnost; dokonce i vzduch má tepelnou hmotnost (i když velmi málo).

je k dispozici tabulka objemové tepelné kapacity pro stavební materiály, ale všimněte si, že jejich definice tepelné hmotnosti je mírně odlišná.

Využití tepelné hmoty v různých climatesEdit

správné použití a aplikace tepelné hmoty je závislá na situaci v okrese.

Mírných a chladných climatesEdit

Solární-vystavené tepelné massEdit

Tepelné hmoty je ideálně umístěn v budově a nachází tam, kde to ještě může být vystavena nízkým úhlem zimním slunci (přes windows), ale izolované od tepelné ztráty. V létě by měla být stejná tepelná hmota zakryta před letním slunečním světlem s vyšším úhlem, aby se zabránilo přehřátí konstrukce.

tepelná hmota je během dne pasivně ohřívána sluncem nebo dodatečně vnitřními topnými systémy. Tepelná energie uložená v hmotě se pak během noci uvolňuje zpět do interiéru. Je nezbytné, aby byl používán ve spojení se standardními principy pasivního solárního designu.

lze použít jakoukoli formu tepelné hmoty. Betonové základové desky buď ponechána nebo potažené vodivými materiály, např. dlaždice, je jedno jednoduché řešení. Další novou metodou je umístit zdiva fasády dřevo-formoval dům na vnitřní straně (reverzní obezdívky‘). Tepelná hmota v této situaci se nejlépe aplikuje na velkou plochu spíše než ve velkých objemech nebo tloušťkách. 7.5-10 cm (3-4″) je často dostačující.

vzhledem k tomu, že nejdůležitějším zdrojem tepelné energie je Slunce, je poměr zasklení k tepelné hmotnosti důležitým faktorem, který je třeba zvážit. K určení toho byly navrženy různé vzorce. Jako obecné pravidlo, je další sluneční-vystavené tepelné hmoty musí být aplikován v poměru 6:1 na 8:1 pro všechny oblasti slunce-směr (sever-čelí v Jižní Polokouli nebo na jih-čelí v Severní Polokouli) zasklení výše 7% z celkové podlahové plochy. Například dům o rozloze 200 m2 s zasklením orientovaným na slunce 20 m2 má 10% zasklení podle celkové podlahové plochy; 6 m2 tohoto zasklení bude vyžadovat dodatečnou tepelnou hmotnost. Proto je při použití výše uvedeného poměru 6:1 až 8:1 zapotřebí dalších 36-48 m2 tepelné hmoty vystavené slunečnímu záření. Přesné požadavky se liší od klimatu k klimatu.

moderní školní třídě s přirozené větrání otevřením oken a vystaveny tepelné hmoty z pevné betonové podlaze, podhledu pomoci kontrolovat letní teploty

Tepelná hmota pro omezení létě overheatingEdit

Tepelné hmoty je ideálně umístěn v budově, kde je chráněna od přímého solárního zisku, ale vystaveny budovy. Proto je nejčastěji spojován s pevnými betonovými podlahovými deskami v přirozeně větraných nebo nízkoenergetických mechanicky větraných budovách, kde je betonový podhled ponechán vystaven obsazenému prostoru.

Během dne je teplo získané ze slunce, obyvatele domu, a žádné elektrické osvětlení a zařízení, což způsobuje, že teploty vzduchu v prostoru zvýšit, ale toto teplo je absorbováno exponované betonovou desku nad, a omezit tak nárůst teploty v prostoru, aby se v rámci přijatelné úrovně lidského tepelného komfortu. Kromě toho nižší povrchová teplota betonové desky také absorbuje sálavé teplo přímo od cestujících, což také prospívá jejich tepelnému komfortu.

do konce dne se deska zase zahřeje a nyní, jak se snižují vnější teploty, může být teplo uvolněno a deska ochlazena, připravená na začátek následujícího dne. Tento „regenerační“ proces je však účinný pouze v případě, že je ventilační systém budovy provozován v noci, aby odváděl teplo z desky. V přirozeně větraných budovách je normální poskytovat automatické okenní otvory pro automatické usnadnění tohoto procesu.

Horké, vyprahlé podnebí (např. poušť)Editovat

adobe zděné budově v Santa Fé, Nové Mexiko

Toto je typické využití tepelné hmoty. Příklady zahrnují adobe, vrazil zemi, nebo vápencové blokové domy. Jeho funkce je vysoce závislá na výrazných denních teplotních změnách. Stěna převážně působí na zpomalení přenosu tepla z exteriéru do interiéru během dne. Vysoká objemová tepelná kapacita a tloušťka brání tepelné energii dosáhnout vnitřního povrchu. Když teploty v noci klesají, stěny znovu vyzařují tepelnou energii zpět na noční oblohu. V této aplikaci je důležité, aby tyto stěny byly masivní, aby se zabránilo přenosu tepla do interiéru.

Horké vlhké podnebí (např. subtropické a tropické)Upravit

využití tepelné hmoty je nejnáročnější v tomto prostředí, kde noční teploty zůstávají zvýšené. Jeho použití je především jako dočasný chladič. Musí však být strategicky umístěna, aby se zabránilo přehřátí. To by měly být umístěny v oblasti, která není přímo vystavena solární zisk a také umožňuje dostatečné větrání v noci odnést uložené energie bez zvýšení vnitřní teploty dál. Pokud se má vůbec použít, měl by být používán v rozumných množstvích a opět ne ve velkých tloušťkách.

materiály běžně používané pro tepelnou hmotnostedit

• voda: voda má nejvyšší objemovou tepelnou kapacitu ze všech běžně používaných materiálů. Obvykle je umístěn ve velkých nádobách,akrylových trubicích například v oblasti s přímým slunečním světlem. Může být také použit k nasycení jiných typů materiálu, jako je půda pro zvýšení tepelné kapacity.
• beton, hliněné cihly a jiné formy zdiva: tepelná vodivost betonu závisí na jeho složení a vytvrzovací technice. Betony s kameny jsou tepelně vodivější než betony s popelem, perlitem, vlákny a jinými izolačními agregáty. Tepelné vlastnosti betonu šetří 5-8% ročních nákladů na energii ve srovnání s řezivem z měkkého dřeva.
• Izolované betonové panely se skládají z vnitřní vrstvy betonu poskytnout tepelné hmotnostní faktor. To je z vnější strany izolováno konvenční pěnovou izolací a poté znovu pokryto vnější vrstvou betonu. Výsledkem je vysoce účinná obálka izolace budovy.
• izolační betonové formy se běžně používají k zajištění tepelné hmoty stavebních konstrukcí. Izolační betonové formy poskytují specifickou tepelnou kapacitu a hmotnost betonu. Tepelná setrvačnost konstrukce je velmi vysoká, protože hmota je izolována na obou stranách.
• Clay brick, adobe brick nebo mudbrick: viz cihla a adobe.
• země, bahno a sod: tepelná kapacita nečistot závisí na její hustotě, obsahu vlhkosti, tvaru částic, teplotě a složení. První osadníci do Nebrasky postavili domy se silnými zdmi z hlíny a drnu, protože dřevo, kámen, a další stavební materiály byly vzácné. Extrémní tloušťka stěny za předpokladu, nějakou izolaci, ale sloužil především jako tepelná hmota, absorbující tepelné energie během dne a uvolnění během noci. V dnešní době lidé někdy používají zemní úkryt kolem svých domovů pro stejný efekt. V zemi ukrytí, tepelná hmota pochází nejen ze stěn budovy, ale z okolní země, který je ve fyzickém kontaktu s budovou. To poskytuje poměrně konstantní, zmírňující teplotu, která snižuje tok tepla sousední stěnou.
• Rammed earth: rammed earth poskytuje vynikající tepelnou hmotnost díky své vysoké hustotě a vysoké měrné tepelné kapacitě půdy použité při její konstrukci.
• přírodní kámen a kámen: viz kamenické zdivo.
• protokoly se používají jako stavební materiál k vytvoření exteriéru a možná i interiéru stěn domů. Log domy se liší od některých jiných stavebních materiálů uvedených výše, protože masivní dřevo má i mírný R-hodnota (izolace) a také významné tepelné hmoty. Naproti tomu voda, země, skály a beton mají nízké hodnoty R. Tato tepelná hmota umožňuje log domů držet teplo lépe v chladnějším počasí, a lépe udržet svou chladnější teplotu v teplejším počasí.
• Phase-change materiály

Sezónní energetické storageEdit

Pokud dostatek hmoty, používá se to může vytvářet sezónní výhodu. To znamená, že se může v zimě zahřát a v létě ochladit. Tomu se někdy říká pasivní roční skladování tepla nebo Pau. Systém PAH byl úspěšně použit na 7000 ft. v Coloradu a v řadě domů v Montaně. V Earthships Nové Mexiko využít pasivního vytápění a chlazení, stejně jako používání recyklovaných pneumatik pro základové zdi, čímž se získá maximální PAU/STES. To bylo také úspěšně použito ve Velké Británii na Hockerton Housing Project.